刘迎春,高显连,贺 岩,崔晨彦,高剑新,俞家勇,蔡龙涛,吴发云

(1.国家林业和草原局调查规划设计院,北京 100714；2.中国科学院上海光学精密机械研究所,上海 201800；3.安徽建筑大学,合肥 230601；4.东北林业大学,哈尔滨 150040)

森林是全球重要的陆地生态系统,可通过样地调查的方法评估其资源量和生物量[1-2]。随着激光雷达技术的发展,采用星载大光斑激光雷达估算大区域森林地上生物量将成为另一种选择。由于星载激光雷达数据少,近20年基本都围绕着美国的GLAS(Geoscience Laser Altimeter System)数据开展激光雷达林业应用研究[3-6],或者采用仿真大光斑激光雷达的方法进行前瞻性研究[7]。直到近年,GEDI(Global Ecosystem Dynamics Investigation)和高分7号发射,以及专门用于森林观测的陆地生态系统碳监测卫星(陆地碳卫星)预计于2022年发射,弥补激光雷达数据的不足。陆地碳卫星搭载了5个波长为1 064nm的激光器,能够在大光斑足印处获取高精度森林高度。

为发展和验证陆地碳卫星光斑尺度森林高度和生物量模型,国家林业和草原局调查规划设计院按照陆地碳卫星指标研制的全国林草资源调查机载大光斑激光雷达系统(National Forest and Grassland Inventory Airborne Large-footprint LiDAR,NFGI-LIDAR-L),可以在2 500m航高获取水平方向直径25m、垂直方向间隔0.15m的激光雷达波形数据。由于森林的空间异质性高,激光雷达定位精度直接影响了波形与树高调查数据的匹配精度,进而影响到大光斑激光雷达估算森林高度模型的精度。因此,在大光斑激光雷达应用到森林资源调查之前,需要实现高精度几何检校。

大光斑激光雷达几何检校方法包括地面探测器法、机载红外相机成像法、角棱镜反射法、平坦地形检校法、倾斜地形检校法、森林高度匹配法等[8-11]。……