1.一种基于地基激光雷达点云的植被聚集度指数估算方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、点云数据获取与预处理:将目标样地的地基激光雷达点云数据利用软件进行配准和去噪,将其导出为文本格式后剔除低于地基激光雷达高度的点;
步骤2、点云坐标转换及区域划分:将步骤1获得的点云坐标转换为球坐标,即将点云坐标由P(x,y,z)转化为其中θ为天顶角,为方位角,r为冠层点云到原点的距离,公式如下:将点云数据在天顶角0‑90°和方位角0‑360°的范围内等分为若干区域,进行数据分块,以提高程序的运行速度;
步骤3、半球投影:
将步骤2所得的所有点云数据投影至半球面上,半球投影面半径L为目标样地最大树高上下1m的范围,此时点云数据中的每个激光点会获得一个与其相对于投影面距离相关的投影半径D;
步骤4、计算激光点面积:设激光点半径为e,激光点距离球坐标原点距离为r,半球投影面的半径为L,则激光点投影半径D可表示为:
D=|L‑r| (2)对于所用的地基激光雷达的分辨率为F米处可识别相距f米的两个激光点,则激光点半径e与投影半径D之间满足关系式:e=k*D*f/F (3)其中,k为调节系数,取值范围为2‑5;
最终,单个激光点投影在半球面上的面积s可表示为:2
s=pi*e (4)其中,pi为圆周率;
步骤5、估算间隙率并计算聚集度指数:通过对不同天顶环各个方向上投影的总激光点面积进行统计,进而计算半球面上未被投影的空余部分面积总和Se与投影半球总面级St的比值可得到各天顶环各个方位的间隙率GF,可表示为:
GF=Se/St (5)将各天顶环不同方向的间隙率数据通过有限长度平均法计算,可得到冠层的聚集度指数结果,可表示为:
其中, 表示天顶角为θ,方位角为 时的间隙率,Ω(θ)表示天顶角为θ时的聚集度指数,分子为冠层平均间隙率的对数,分母为间隙率的对数平均。
2.如权利要求1所述基于地基激光雷达点云的植被聚集度指数估算方法,其特征在于:所述步骤2中天顶角选用5°,方位角选用45°,作为等分的基本参数,以易于后期软件和数据的兼容和运算效率。