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卫星遥感监测产品在中国森林生态系统的验证和不确定性分析——基于海量无人机激光雷达数据
植物生态学报
2022, 46 (10):
1305-1316.
DOI: 10.17521/cjpe.2022.0158
准确获取森林结构参数对森林生态系统研究及其保护有着重要意义。卫星遥感数据作为获取大尺度森林结构参数的重要数据源, 已被制作成各种植被监测产品并被应用于森林质量状况变化评估、森林生物量估算以及森林干扰和生物多样性监测等研究。然而, 这些卫星遥感植被监测产品针对中国复杂多样的森林区域缺乏有效验证, 在不同林况和地形条件下的不确定性也不明确。激光雷达具备高精度三维信息采集的优势, 在国内外已被广泛用于森林生态系统监测和卫星遥感产品验证。为此, 该研究利用在中国114个样地收集的153 km2的无人机激光雷达数据, 构建了我国森林结构参数验证数据集, 并以此为基础对3套全球遥感监测产品(全球叶面积指数(GLASS LAI)、全球冠层覆盖度(GLCF TCC)、全球冠层高度(GFCH))进行了像元尺度的验证, 并分析了其在不同坡度、覆盖度和林型条件下的不确定性。研究结果表明: 与无人机激光雷达获取的叶面积指数、覆盖度以及冠层高度相比, GLASS LAI、GLCF TCC、GFCH在中国森林区域均存在一定的不确定性, 且受林况和地形因素影响的程度不一致。对GLASS LAI和GLCF TCC影响的最大因素分别为林型和覆盖度; 而GFCH则更易受地形坡度和覆盖度的影响。  View image in article
图1
无人机激光雷达数据采集样地分布以及按高程渲染的三维点云示例图。A, 吉林省塔子沟林场。B, 山东省天麻林场。C, 海南省吊罗山国家森林公园。
正文中引用本图/表的段落
无人激光雷达数据由研究团队在2016-2018年生长季期间(7-8月)利用GreenValley LiAir 220和LiAir Pro无人机激光雷达系统获取。为了保证飞行安全, 根据扫描区域的地形, 无人机激光雷达飞行高度设置为100-300 m, 平均飞行速度为6 m·s-1, 旁向重叠率为50%-65%。LiAir 220和LiAir Pro无人机激光雷达系统点频率分别设置为1 440 000点·s-1 (双回波)和400 000点·s-1。扫描样地为长方形, 扫描面积因样地而异, 当天气状况良好, 晴朗无风时开始飞行获取数据。最终, 研究团队共获取了114个样地的点云数据, 基本覆盖了我国主要的森林类型。采集面积总共约153 km2 (图1)。其中, 最大样地的面积可达12 km2, 面积最小的样地为0.02 km2。无人机激光雷达数据基础描述信息见附录。
本文的其它图/表
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