基于地面激光雷达点云数据的林冠截留模型的构建方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115908700A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211312394.5(22)申请日2022.10.25(71)申请人江西师范大学地址330224江西省南昌市高新区紫阳大道99号(72)发明人李顺黄超吴志伟(74)专利代理机构北京东方盛凡知识产权代理有限公司11562专利代理师高天星(51)Int.Cl.G06T17/00(2006.01)G06T7/62(2017.01)G06V10/766(2022.01)G06V10/80(2022.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称基于地面激光雷达点云数据的林冠截留模型的构建方法(57)摘要本发明涉及基于地面激光雷达点云数据的林冠截留模型的构建方法，包括：基于地面激光雷达获取植被的LiDAR三维结构点云数据并计算植被体积；将所述植被体积中的植被体元作为输入，将郁闭度、植被持水能力以及饱和植被的平均蒸发速率融入到Gash模型中，构建基于地面激光雷达的林冠截留模型。本发明通过提取LiDAR林分三维结构参数，对林冠截留模型进行改进，提高林冠截留的估计精度；进一步揭示林分尺度上森林水文的过程机制，为森林生态系统水土保持和水源涵养功能修复管理提供科学依据和技术支撑。CN115908700ACN115908700A权利要求书1/2页1.基于地面激光雷达点云数据的林冠截留模型的构建方法，其特征在于，包括：基于地面激光雷达获取植被的LiDAR三维结构点云数据并计算植被体积，其中所述LiDAR三维结构点云数据包括：树干体积、树冠体积、林冠容重、枝条倾角和叶倾角；将所述植被体积中的植被体元作为输入，将郁闭度、植被持水能力以及饱和植被的平均蒸发速率融入到Gash模型中，构建基于地面激光雷达的林冠截留模型。2.根据权利要求1所述的基于地面激光雷达点云数据的林冠截留模型的构建方法，其特征在于，获取所述植被的LiDAR三维结构点云数据，包括：基于所述地面激光雷达获取植被的点云数据，将所述植被的点云数据进行去噪、裁剪、重采样、地面点滤波处理，得到LiDAR点云数据集；通过所述LiDAR点云数据集，构建体元模型，获得体元数量，通过所述体元数量对所述植被各部分结构参数进行测量，获取所述植被的LiDAR三维结构点云数据；其中，所述LiDAR三维结构点云数据中包含空间三维坐标信息和激光反射强度信息。3.根据权利要求2所述的基于地面激光雷达点云数据的林冠截留模型的构建方法，其特征在于，构建所述体元模型，获得体元数量，包括：将所述植被的点云数据按照预置单位面积进行体素化，将空间分为1cm3的体素网格，获得所述体元模型，将包含在单元体素网格内的所述点云数据合并成单位数量体元，统计所述体元数量。4.根据权利要求1所述的基于地面激光雷达点云数据的林冠截留模型的构建方法，其特征在于，计算所述植被体积的方法为：Vveg＝VT+VC+VU其中，Vveg为单位体积内包含植被的体元数量，VT为树干体积、VC为林冠体积，VU为林下层植被体积。5.根据权利要求4所述的基于地面激光雷达点云数据的林冠截留模型的构建方法，其特征在于，获取所述植被持水能力，包括：通过所述LiDAR三维结构点云数据获得植被各部分体元表面积，结合室内实验获取的单位面积枝叶持水能力参数，反演获取所述植被持水能力；其中，所述植被各部分持水能力包括树干持水能力Svt和林冠持水能力Svc。6.根据权利要求5所述的基于地面激光雷达点云数据的林冠截留模型的构建方法，其特征在于，所述树干持水能力Svt＝SbAT；其中，Sb为单位表面积枝干持水能力，由室内实验获得，AT为树干的表面积，通过LiDAR点云数据计算树干体元获得；所述林冠持水能力Svc＝SbAB+SlAL；其中，Sl为单位表面积叶片持水能力，AB和AL分别为林冠中枝叶的表面积，分别由点云枝叶分离后枝叶的体元获得。7.根据权利要求1所述的基于地面激光雷达点云数据的林冠截留模型的构建方法，其特征在于，获取所述饱和植被的平均蒸发速率，包括：通过植被体积与饱和林冠的平均蒸发速率模型，得到单位体积饱和植被的平均蒸发速率，将所述单位体积饱和植被的平均蒸发速率代替原有Gash模型中单位覆盖面积平均蒸发率，得到单位体积内所述饱和植被的平均蒸发速率；其中所述饱和植被的平均蒸发速率包2CN115908700A权利要求书2/2页括饱和树干平均蒸发速率、饱和林冠平均蒸发速率以及林下层植被的平均蒸发速率。8.根据权利要求1所述的基于地面激光雷达点云数据的林冠截留模型的构建方法，其特征在于，所述基于地面激光雷达的林冠截留模型包括：林冠未饱和的加湿阶段、总降雨量使冠层达到饱和阶段但树干未达到饱和阶段、总降雨量使树干达到饱和阶段；所述林冠未饱和的加