联合大脚印激光雷达垂直采样与SAR面成像功能的森林生物量制图研究

以森林生物量制图为目标，以目前国际先进算法为基点，充分发挥SAR植被穿透特性与星载大脚印激光雷达对森林三维结构直接测量的优势，以三维森林真实结构模型、相干森林雷达后向散射模型和激光雷达波形模型为基础，结合野外森林观测数据，研究激光雷达非垂直观测对激光波形的影响，进一步研究分析激光雷达与SAR信号对森林生物量的敏感性。通过理论模型模拟与观测数据分析，探索SAR数据与Lidar数据协同反演森林参数的生物物理学基础，发展针对森林生物量制图的SAR数据与Lidar数据联合反演算法，进而开展区域森林生物量制图研究，并利用实测数据与林业普查数据对反演的森林生物量进行误差分析与精度评定。本项目的研究将加深微波和Lidar联合探测森林机理的理解，同时也为合理利用我国森林资源以及进一步探讨森林动态变化与全球气候和环境变化之间的关系提供帮助。

目前区域地上森林生物量制图及碳储量估算是国际学术前沿问题，一方面它是地球系统循环过程的重要参量，另一方面它关系到国家在国际碳排放谈判中的切实利益。大脚印激光雷达数据以其对森林垂直结构的直接测量而被认为是估算森林地上生物量最有效的工具，然而它在全球尺度上采用的是点采样的数据获取方法，如何将大脚印激光雷达在采样点上的估算结果进行面上的扩展是一个研究热点问题。本研究在对国内外研究进展进行广泛调研的基础上，对现有的相干森林雷达后向散射模型进行了改进，综合使用森林生长模型、激光雷达波形模型和相干森林雷达后向散射模型，对利用雷达干涉数据将大脚印激光雷达点采样向面上扩展的机理和可行性进行了研究，模型模拟结果表明雷达干涉数据所提供的散射相位中心高度信息对植被的垂直结构较为敏感，雷达后向散射系数与散射相位中心高度数据相结合的森林生物量估算方法，可以给出与激光雷达数据相似的生物量估算精度，本研究开启了由激光雷达点采样向面上扩展的一个新的途径，如果后续进一步的研究能得到资助，有望实现基于大脚印激光雷达数据与雷达干涉数据的高精度区域森林生物量制图。.受本项目资助已发表SCI、EI及其它核心期刊论文8篇，目前还有3篇文章处于在审阶段，培养博士、硕士研究生4名，并资助一人出国交流学习。