胡容海 邢煜振

（中国科学院大学资源与环境学院 北京 100049）

（北京燕山地球关键带国家野外科学观测研究站 北京 101408）

0 引言

叶面积参数是生态系统功能研究的关键要素，是调节地气系统关键过程、估算陆地碳、水和能量通量的重要变量[1-3]。叶面积参数通常以二维叶面积指数或三维叶面积体积密度表示[4]。叶面积指数定义为单位水平地表面积上所有叶片表面积的一半，是表征植被冠层结构的核心参数[2]。叶面积体积密度定义为叶面积的体积密度函数，适用于表征叶面积的空间分布[4]。从单木到整个地表覆盖的多尺度叶面积参数反演一直是定量遥感研究的热点内容[5-8]。

激光雷达因其独特的三维观测能力，已被广泛地应用于量化垂直和水平冠层结构测量，包括冠层高度、冠层覆盖和生物量等诸多方面[9,10]。随着激光雷达技术的普及以及商业化发展，地基激光雷达以其小型便捷、精确高效、可操作性强等特点，逐渐成为开展森林资源调查的有力工具，为表征三维冠层结构，量化森林参数指标带来机遇[11]。目前，以飞行时间离散回波扫描仪、连续波相移扫描仪、飞行时间波形扫描仪为主的三类地基激光雷达已被用于叶面积参数的间接反演研究[12]。高密度离散点云和全波形数据为异质植被冠层结构建模提供了全面且准确的高质量数据源。在点、脉冲、2D 图像、体素等多种数据组织下，国内外研究学者已围绕Beer 定律、接触频率、计算机图形学、生态生理学等理论提出了一系列适用于不同尺度下的叶面积参数反演方法[13-19]。……