近日，中科院空天信息研究院遙感科學國家重點實驗室研究員倪文儉帶領團隊，研發(fā)出具備較好地形適應能力的新的大光斑激光雷達波形指數(shù)。該研究成果已發(fā)表在《Remote Sensing of Environment》。

常規(guī)激光雷達波形指數(shù)以林下地面回波波峰位置作為參考來定義，當?shù)匦纹露容^大或森林密度較高導致地面回波波峰非常微弱時，常規(guī)激光雷達波形指數(shù)的提取會遇到困難。森林遙感團隊將激光雷達腳印內(nèi)的地形簡化為斜面，建立了已知地形坡度的裸露地表回波波形計算公式，進而以計算的裸露地表回波波形為參考重新定義了一套大光斑激光雷達波形指數(shù)。研究結果表明在地形坡度小于40°的情況下，新的大光斑激光雷達波形指數(shù)受地形的影響較弱，具有較高的森林生物量估算精度。

森林植被碳儲量及其動態(tài)變化監(jiān)測是國際對地觀測領域的研究熱點。在地形較為平緩的條件下，大光斑激光雷達以其激光測距能力可實現(xiàn)對森林空間結構和地形的直接探測，被認為是進行森林植被碳儲量及其動態(tài)變化監(jiān)測最好的數(shù)據(jù)集?，F(xiàn)有研究通常利用林下地面回波波峰位置作為參考來定義激光雷達波形指數(shù)。隨著地形坡度的增加，地面回波逐漸和森林冠層回波混合在一起，給常規(guī)激光雷達波形指數(shù)的提取造成困難。目前在利用大光斑激光雷達進行區(qū)域或全球森林制圖中通常放棄地形坡度大于5°的波形。

過去十幾年，研究人員針對地形坡度對激光雷達波形影響開展了大量的研究工作，在地形坡度小于15°的情況下取得了較好進展。當?shù)匦纹露瘸^15°后，地面回波和森林冠層回波完全混合在一起，地面回波難以識別。森林遙感團隊利用森林激光雷達波形模型(Sun&Ranson,2000)模擬發(fā)現(xiàn)，如將模型模擬的裸露地表回波與森林回波的信號截至點對齊，可以看到，裸露地表回波與森林回波同步展寬，裸露地表回波可用于補償?shù)匦卧斐傻纳植ㄐ握箤拞栴}，初步研究結果發(fā)表在遙感學報上。

森林遙感團隊進一步將大光斑內(nèi)的地形簡化為傾斜面，進而推導了給定地形坡度條件下的裸露地表激光雷達回波波形計算公式，以計算的裸露地表回波波形為參考進行大光斑激光雷達波形指數(shù)的定義。結果表明，新的波形指數(shù)受地形的影響微弱，具備較高的森林生物量估算精度。此外，由于新波形指數(shù)以信號截至點來定義，信號截至點在任意地形坡度下都會存在，因此，新波形指數(shù)不存在無效的情況。