文档介绍：《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛论文集 1
基于机载 Lidar ©
李琳,崔先国,季民,贾明凯
(山东科技大学测绘科学与工程学院,山东青岛 266510)
摘要:机载 Lidar 技术的硬件设备在国外已相对成熟,但 Lidar 数据的后处理和应用仍处于研究发展阶段。本文对 Lidar 数据的各种滤波方法以
及多次回波特性进行了综合研究,提出一种林木信息提取的方法,并选取试验区进行了实例分析。通过与目视解译方法进行对比,验证了方法的可
行性,为探索 Lidar 数据的应用提供了新的思路。
关键词:机载激光雷达;滤波;地面高程模型;林木冠层表面模型
一、引言
LIDAR(激光雷达)是一种无需任何或仅需少量地面控制点的激光探测和测距系统,用于获得高精度、
高密度的三维坐标数据,并可构建目标物的三维立体模型[1]。在探测植被垂直结构和覆盖度方面已开展了广
泛的研究和应用,并已成为最有效的探测手段。
植被覆盖及其变化是区域生态系统环境变化的重要指示,而植被覆盖度是植物群落覆盖地表状况的一
个综合量化指标,其测定具有重要意义。而长期以来,森林地区的获取通常是采用摄影测量方法来进行。
但是摄影测量在林地作业时面临着诸多困难,如外业控制困难,加密选点困难,影像匹配困难,立体测图
困难。激光雷达凭借其快速准确地获取林地表面数字高程模型和林木高度信息的能力,表现出了传统摄影
测量和地面常规测量技术无法取代的优越性[2, 3]。
本文以烟台市养马岛作为研究区,以高密度机载小光斑激光雷达数据及与其同步获取的高分辨率数码
影像为数据源,提出一种林木信息提取的方法,并对其进行了研究与试验。

1二、基本原理及方法
激光脉冲可在森林这种空间分布多层障碍物的地区发生多次反射,只要回波信号的强度足以被接受并
且回波信号间的距离满足一定的条件,就可以被记录并获得该次反射所测得的距离,这样就可以利用一束
激光测得两次以上的距离值,并在系统中以多次回波的形式记录[4, 5]。
基于 Lidar 数据获取林木信息的基本原理:由于 Lidar 数据可获取多次回波,因此在林地探测时,可
以同时获取第一次回波反射即树冠层的回波反射信号和最后一次回波反射即植被地表层的回波反射信号,
而数据的后处理允许对各个激光返回脉冲进行分类和滤波,从而分别生成地表的数字高程模型(Digital
Elevation Model,DEM)和树冠层表面的数字表面模型(Digital Surface Model,DSM),通过对这两个模
型进行分析计算,便可以推导出部分植被参数,如树高、植被覆盖度、森林边界等。
林木的分布范围可以通过对两个模型作差进行分析提取,而林木高度则主要利用获得的回波波形首尾
脉冲距离计算获取。本文主要研究林木范围的提取。
用本文提出的方法进行林木信息提取的基本思路如图 1 所示:

作者 1 简介:李琳(1985-),女,汉族,山东青岛人,硕士在读,研究方向为数字城市技术。
作者 1 简介:崔先国(1957-),男,山东宁阳人,教授,硕士,主要研究方向:地理信息系统设计与开发,
图形、数据库算法研究。
《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛论文集 2

图 1 基于 Lidar 数