结合机载LiDAR和LANDSAT ETM+数据的温带森林郁闭度估测

摘要：

森林郁闭度是森林资源调查中的一个重要因子,在森林生态系统管理中具有重要作用.研究如何有效地将激光雷达数据应用于森林郁闭度遥感估测具有重大意义.激光雷达数据的应用能够有效地弥补传统地面调查耗时、费力等不足,不仅可以快速、准确地获取郁闭度遥感估测的模型训练数据和验证数据,还有助于进一步推广应用于大区域的森林郁闭度反演,为林业资源调查提供有力的依据.该研究结合激光雷达数据和LANDSAT ETM+数据估测温带森林郁闭度.以高密度机载激光雷达(ALS)点云数据估算的郁闭度作为模型训练数据和验证数据,通过LANDSAT ETM+影像数据计算得到的8种植被指数作为自变量,使用多元逐步回归(MSR)、随机森林(RF)和Cubist 3种模型,对内蒙古大兴安岭根河林区森林郁闭度进行估测.经验证,Cubist模型的效果比较好(决定系数R2=0.722,均方根误差RMSE=0.126,相对均方根误差rRMSE=0.209,估计精度EA=79.883％).结果表明,结合激光雷达数据和LANDSAT ETM+影像数据估算温带森林郁闭度非常有潜力.但要将其推广应用于更大区域尺度的森林郁闭度遥感估测,模型的预测能力还有待进一步改进和提高;自变量应尝试加入更多种类遥感数据和其他遥感因子参与建模,例如采用地形因子、高分辨率遥感影像提取纹理特征等,最大可能地减少光学影像、植被指数、地形阴影等带来的影响,提高反演精度;激光雷达数据计算得到的郁闭度的准确性和可靠性还需进一步验证.

关键词：LANDSAT ETM+、机载激光雷达、森林郁闭度、植被指数、多元逐步回归、随机森林、Cubist

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资助基金：国家高技术研究发展计划863计划2012AA12A306和国家重点基础研究发展计划973计划2013CB733404.

在线出版日期：2016-04-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：102-115