森林参数与生物量、碳储量遥感估测.pdf

1、森林参数与生物量/碳储量遥感估测20232023年年 10 10 月月1919日日李增元李增元中国林业科学研究院资源信息研究所中国林业科学研究院资源信息研究所一、背景一、背景二、合成孔径雷达遥感应用二、合成孔径雷达遥感应用三、激光雷达应用三、激光雷达应用一、背一、背景景分布范围广分布范围广垂直结构复杂垂直结构复杂种类丰富种类丰富动态变化动态变化/干扰干扰 成像遥感技术成像遥感技术 LiDAR/SAR/LiDAR/SAR/摄影测量摄影测量 高光谱高光谱 热红外、高光谱、多时相热红外、高光谱、多时相 森林资源观测需求森林资源观测需求可见光或摄影测量多光谱或高光谱热红外激光雷达合成孔径雷达1.1 需

2、求1.2 现状及趋势光学遥感（激光雷达除外）二维光谱信息存在光谱“饱和”难以分离地表、植被高度，缺少垂直维度信息2D2D测量测量激光雷达、合成孔径雷达、立体摄影测量空间形态参数获取缺少光谱信息与2D互补，突破瓶颈3D3D测量测量二、二、合成孔径雷达遥感应用合成孔径雷达遥感应用2.1 SAR估测研究现状 SARSAR植被遥感特点和总体思路植被遥感特点和总体思路昼夜成像昼夜成像成像效率高成像效率高时序影像时序影像利于物候特征利于物候特征不受云雨雾影响不受云雨雾影响透视植被能力透视植被能力利于结构信息提取利于结构信息提取对地物特性敏感对地物特性敏感含水量、几何结构含水量、几何结构植被生物植被生物/蓄

3、积量蓄积量高精度测高高精度测高植被高度植被高度3D3D植被组分植被组分受噪声、地形受噪声、地形影响严重影响严重几何辐射畸变大几何辐射畸变大处理难度大处理难度大多时相多频多/全极化干涉相干性滤波、地形校正森林参数定量估测森林参数定量估测林地分类和变化检测林地分类和变化检测克服/分离地形等负面影响，充分发挥 频率-极化-干涉等多维度“透视”探测能力。主动遥感主动遥感 微波波段微波波段 极化极化 干涉干涉 噪声噪声+斜距成像斜距成像 森林平均高定量反演方法森林平均高定量反演方法 森林生物量定量估测方法森林生物量定量估测方法 多频多频InSARInSAR差分差分 极化极化InSARInSAR反演反演X

4、 X波段波段P P波段波段极化散射分量极化散射分量2 2极化散射分量极化散射分量1 1 SARSAR森林生物量估测主要技术方法森林生物量估测主要技术方法 基于遥感反演的森林平均高，通过生长方程估算基于遥感反演的森林平均高，通过生长方程估算;采用后向散射、极化、采用后向散射、极化、InSARInSAR等特征，建立经验估测模型等特征，建立经验估测模型;采用层析采用层析SARSAR提取的垂直信息，建立经验估测模型。提取的垂直信息，建立经验估测模型。2.1 SAR估测研究现状 层析层析SARSAR反演反演 多频多频InSARInSAR差分反演森林平均高：差分反演森林平均高：直接差分法直接差分法X X波

5、段波段DSMDSMP P波段波段DTMDTM-森林CHMAGB=f(CHM)0 50100 200 tons/ha.50 100150 200Biomass classes(tons/hectare)巴西Orbisat2.2 森林平均高定量反演-多频差分X X波段波段DSMDSMP P波段波段DTMDTM 多频多频InSARInSAR差分反演森林平均高：差分反演森林平均高：DTMDTM、DSMDSM分别优化法分别优化法-P P波段波段InSARInSAR数据：子孔径分解，提取数据：子孔径分解，提取DTMDTM塞罕坝试验区塞罕坝试验区 机载机载P P波段波段DTMDTM提取的DTM误差在-4m4

6、m到2m2m之间，适用于森林高度的提取。基于子孔径分解，分离提取纯地表相位。DTMDTM误差分布误差分布2.2 森林平均高定量反演-多频差分补偿前补偿前X X波段波段DSMDSM补偿后补偿后X X波段波段DSMDSMLiDAR H100LiDAR H100多频多频InSARInSAR差分森林高度差分森林高度基于多层模型的穿透偏差补偿基于多层模型的穿透偏差补偿DSM补偿后，森林高度反演精度可达86.6%86.6%（RMSERMSE：1.81m1.81m）。-TandemTandem-X X数据：数据：穿透补偿，提取穿透补偿，提取DSMDSM2.2 森林平均高定量反演-多频差分 欧空局欧空局BIO