星载激光雷达与高光谱数据联合反演森林生物量的方法与机理

为了科学了解森林固碳能力，有效控制温室气体排放，采用先进技术方法精确估测森林生物量进而精确评价森林碳贮量至关重要。森林生物量遥感反演既需要森林垂直结构信息，又需要其水平结构信息，其中任何一方信息缺失都将降低反演精度，而激光雷达和高光谱数据分别在反演森林垂直结构和森林水平结构参数方面具有其它遥感技术无可比拟的优势。因此，本项目拟结合星载激光雷达数据提取的森林垂直结构参数和星载高光谱数据提取的森林水平结构参数，构建森林生物量反演模型，以期改善森林生物量的反演精度，为区域乃至全球森林生物量进而森林碳贮量的精确反演提供方法。本研究拟主要研究：（1）基于星载激光雷达数据的森林垂直结构参数反演机理和方法；（2）基于高光谱数据的森林水平结构参数反演机理和方法；（3）联合星载激光雷达和高光谱数据的森林生物量反演模型。本研究目前在国内外鲜见相关报道，属于前沿探索性研究，既具有理论意义，又具有重要的应用价值。

森林生态系统是重要的环境资源，是陆地生态系统中最庞大、最复杂的生态系统，其生物量和生产力是评价陆地生态系统的功能和结构的重要指标。森林生物量遥感反演既需要森林垂直结构信息，又需要其水平结构信息，其中任何一方信息缺失都将降低反演精度，而激光雷达和高光谱数据分别在反演森林垂直结构和森林水平结构参数方面具有其它遥感技术无可比拟的优势。因此，本项目拟结合星载激光雷达数据提取的森林垂直结构参数和星载高光谱数据提取的森林水平结构参数，构建森林生物量反演模型，以期改善森林生物量的反演精度，为区域乃至全球森林生物量进而森林碳贮量的精确反演提供方法。本研究拟主要研究：（1）基于星载激光雷达数据的森林垂直结构参数反演机理和方法；（2）基于高光谱数据的森林水平结构参数反演机理和方法；（3）联合星载激光雷达和高光谱数据的森林生物量反演模型。本研究利用支持向量机方法生成了森林地上生物量与森林冠层高度区域图。森林地上生物量SVR模型的R2=0.73，RMSE=16.28t/ha，模型验证的R2=0.62，RMSE=11.11t/ha；森林冠层高度SVR模型的R2=0.70，RMSE=3.62m，模型验证的R2=0.67，RMSE=4.42m。结果表明，通过联合森林垂直结构参数与森林水平结构参数，可以有效提高反演森林冠层高度与地上生物量的精度。