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激光雷达:理论、方法与森林生态应用


作者:
郭庆华 苏艳军 胡天宇 刘瑾
定价:
129.00 元
版面字数:
410.00千字
开本:
16开
装帧形式:
精装
页数:
356
最新
印次时间:
2023年02月
ISBN:
978-7-04-049301-6
物料号:
49301-00
出版时间:
2018-01-01
读者对象:
学术著作
一级分类:
自然科学
二级分类:
地球科学
三级分类:
测绘科学技术

本书系统介绍激光雷达技术及其在森林生态学研究中的应用和前沿发展,同时包括国内外相关领域的典型研究实例。全书分为基础原理、技术方法、应用与前沿展望三大部分,共15章。第一部分包括第1~3章,重点阐述激光雷达遥感技术的基本概念和类型、扫描测距原理、数据获取工作流程和误差来源;第二部分包括第4~10章,详细介绍激光雷达森林生态应用的技术基础,针对森林生态关键参数阐述了激光雷达遥感定量分析方法,并就具体的参数提取给出了应用程序代码;第三部分包括第11~15章,结合实例阐述了激光雷达在森林生态学研究中的应用热点,介绍了新兴起的移动激光雷达平台,力图反映激光雷达技术的未来发展方向及其森林生态应用前景。

本书从广阔的视角介绍激光雷达主动遥感技术在森林生态学多个分支领域的应用,对于遥感、生态、植被、气候、水文、环境、规划、气象和防灾减灾等专业的高校师生以及从事相关领域研究的科研人员具有参考价值。

  • 目录
    • 前辅文
      • 第一篇 基础原理
        • 第1章 激光雷达主动遥感技术的起源与发展分化
          • 1.1 激光雷达技术简介及发展历史
            • 1.2 激光雷达分类
              • 1.3 主要商业激光雷达设备简介
                • 1.3.1 国外主要商业激光雷达设备
                  • 1.3.2 国内主要商业激光雷达设备
                  • 1.4 激光雷达数据专业处理软件简介
                    • 1.5 激光雷达在森林生态学中的应用价值
                      • 1.6 小结
                        • 参考文献
                        • 第2章 激光雷达工作原理
                          • 2.1 激光扫描仪的测距原理
                            • 2.1.1 脉冲式测距
                              • 2.1.2 相位式测距
                                • 2.1.3 测距精度
                                • 2.2 激光扫描仪的辐射原理
                                  • 2.2.1 激光雷达方程
                                    • 2.2.2 辐射回波信号
                                    • 2.3 地基激光雷达工作原理
                                      • 2.3.1 地基激光雷达系统组成
                                        • 2.3.2 地基激光雷达系统的主要参数
                                        • 2.4 机载激光雷达工作原理
                                          • 2.4.1 机载激光雷达系统组成
                                            • 2.4.2 机载激光雷达系统的主要参数
                                            • 2.5 星载激光雷达工作原理
                                              • 2.5.1 星载激光雷达系统组成
                                                • 2.5.2 星载激光雷达系统的主要参数
                                                • 2.6 小结
                                                  • 参考文献
                                                  • 第3章 激光雷达外业工作流程和系统误差来源
                                                    • 3.1 地基激光雷达扫描系统作业基本流程
                                                      • 3.1.1 扫描前期准备
                                                        • 3.1.2 扫描作业规划
                                                          • 3.1.3 数据采集作业
                                                            • 3.1.4 数据初期检验
                                                            • 3.2 机载激光雷达扫描系统作业基本流程
                                                              • 3.2.1 机载激光雷达作业流程概述
                                                                • 3.2.2 航测前期准备工作
                                                                  • 3.2.3 航测方案规划设计
                                                                    • 3.2.4 航测数据采集作业
                                                                    • 3.3 地基激光雷达扫描系统误差来源
                                                                      • 3.4 机载激光雷达扫描系统误差来源
                                                                        • 3.4.1 飞行平台误差
                                                                          • 3.4.2 POS系统误差
                                                                            • 3.4.3 激光传感器误差
                                                                              • 3.4.4 系统集成误差
                                                                              • 3.5 小结
                                                                                • 参考文献
                                                                              • 第二篇 技术方法
                                                                                • 第4章 激光雷达点云数据格式
                                                                                  • 4.1 点云数据格式、组成和特点
                                                                                    • 4.1.1 点云数据格式和组成
                                                                                      • 4.1.2 点云数据特点
                                                                                      • 4.2 点云数据索引
                                                                                        • 4.3 点云数据的读取
                                                                                          • 4.3.1 为什么选用Python编程语言?
                                                                                            • 4.3.2 Python的基本语法
                                                                                              • 4.3.3 Python读取激光雷达数据及其索引
                                                                                              • 4.4 小结
                                                                                                • 参考文献
                                                                                                • 第5章 激光雷达数据滤波和数字高程模型生成
                                                                                                  • 5.1 滤波简介
                                                                                                    • 5.1.1 基本概念
                                                                                                      • 5.1.2 滤波的难点
                                                                                                      • 5.2 滤波方法概述
                                                                                                        • 5.2.1 基于坡度的滤波方法
                                                                                                          • 5.2.2 基于形态学的滤波方法
                                                                                                            • 5.2.3 基于插值的滤波方法
                                                                                                              • 5.2.4 基于渐进三角网加密的滤波方法
                                                                                                                • 5.2.5 基于分割思想的滤波方法
                                                                                                                  • 5.2.6 混合滤波方法
                                                                                                                  • 5.3 滤波精度评价比较
                                                                                                                    • 5.4 DEM的生成
                                                                                                                      • 5.4.1 DEM插值方法与比较
                                                                                                                        • 5.4.2 DEM误差分析
                                                                                                                          • 5.4.3 DEM精度分析
                                                                                                                          • 5.5 小结
                                                                                                                            • 参考文献
                                                                                                                            • 第6章 地基激光雷达数据分析和特征提取
                                                                                                                              • 6.1 点云解算
                                                                                                                                • 6.2 点云配准
                                                                                                                                  • 6.3 噪声去除
                                                                                                                                    • 6.3.1 基于空间分布的去噪算法
                                                                                                                                      • 6.3.2 基于聚类的去噪算法
                                                                                                                                        • 6.3.3 基于密度的去噪算法
                                                                                                                                        • 6.4 点云特征提取
                                                                                                                                          • 6.4.1 颜色特征
                                                                                                                                            • 6.4.2 局部几何特征
                                                                                                                                            • 6.5 点云分类
                                                                                                                                              • 6.5.1 基于模型拟合的点云分类
                                                                                                                                                • 6.5.2 基于区域增长的点云分类
                                                                                                                                                  • 6.5.3 基于聚类的点云分类
                                                                                                                                                  • 6.6 小结
                                                                                                                                                    • 参考文献
                                                                                                                                                    • 第7章 机载激光雷达数据分析和特征提取
                                                                                                                                                      • 7.1 机载激光雷达数据处理流程
                                                                                                                                                        • 7.2 机载激光雷达数据解算
                                                                                                                                                          • 7.3 航带拼接与航带平差
                                                                                                                                                            • 7.4 点云数据的粗差探测
                                                                                                                                                              • 7.4.1 粗差定义和来源
                                                                                                                                                                • 7.4.2 粗差探测与剔除
                                                                                                                                                                • 7.5 机载激光雷达点云分类和目标提取
                                                                                                                                                                  • 7.5.1 点云分类和目标提取方法简介
                                                                                                                                                                    • 7.5.2 点云监督分类流程及精度分析
                                                                                                                                                                      • 7.5.3 点云监督分类过程中的特征提取
                                                                                                                                                                      • 7.6 小结
                                                                                                                                                                        • 参考文献
                                                                                                                                                                        • 第8章 星载激光雷达数据分析和特征提取
                                                                                                                                                                          • 8.1 GLAS简介
                                                                                                                                                                            • 8.1.1 概述
                                                                                                                                                                              • 8.1.2 GLAS产品简介
                                                                                                                                                                                • 8.1.3 GLAS数据获取与数据类型
                                                                                                                                                                                • 8.2 GLAS波形数据处理与参数提取
                                                                                                                                                                                  • 8.2.1 GLAS波形数据处理
                                                                                                                                                                                    • 8.2.2 GLAS波形参数提取
                                                                                                                                                                                    • 8.3 GLAS数据应用
                                                                                                                                                                                      • 8.3.1 大区域尺度树高估算
                                                                                                                                                                                        • 8.3.2 大区域尺度地上生物量估算
                                                                                                                                                                                        • 8.4 小结
                                                                                                                                                                                          • 参考文献
                                                                                                                                                                                          • 第9章 森林结构参数提取
                                                                                                                                                                                            • 9.1 群落水平林业结构参数
                                                                                                                                                                                              • 9.1.1 群落垂直结构剖面
                                                                                                                                                                                                • 9.1.2 群落结构参数及层片结构
                                                                                                                                                                                                • 9.2 单木水平林业结构参数提取
                                                                                                                                                                                                  • 9.2.1 单木分割
                                                                                                                                                                                                    • 9.2.2 结构参数批量提取
                                                                                                                                                                                                    • 9.3 小结
                                                                                                                                                                                                      • 参考文献
                                                                                                                                                                                                      • 第10章 生态系统功能参数反演与大尺度模拟
                                                                                                                                                                                                        • 10.1 冠盖度与郁闭度
                                                                                                                                                                                                          • 10.2 叶面积指数
                                                                                                                                                                                                            • 10.2.1 理论基础
                                                                                                                                                                                                              • 10.2.2 地基激光雷达提取LAI
                                                                                                                                                                                                                • 10.2.3 机载激光雷达提取LAI
                                                                                                                                                                                                                  • 10.2.4 星载激光雷达提取LAI
                                                                                                                                                                                                                  • 10.3 地上生物量
                                                                                                                                                                                                                    • 10.3.1 基于大光斑激光雷达的森林地上生物量估算
                                                                                                                                                                                                                      • 10.3.2 基于小光斑激光雷达的森林地上生物量估算
                                                                                                                                                                                                                      • 10.4 小结
                                                                                                                                                                                                                        • 参考文献
                                                                                                                                                                                                                      • 第三篇 应用与前沿展望
                                                                                                                                                                                                                        • 第11章 激光雷达技术在森林生态系统动态监控中的应用
                                                                                                                                                                                                                          • 11.1 森林动态监控
                                                                                                                                                                                                                            • 11.1.1 基于激光雷达的森林动态监控
                                                                                                                                                                                                                              • 11.1.2 基于激光雷达的森林生长模型构建
                                                                                                                                                                                                                              • 11.2 林火监控和林火烈度评估
                                                                                                                                                                                                                                • 11.2.1 基于激光雷达的林火实时监控
                                                                                                                                                                                                                                  • 11.2.2 基于激光雷达的林火烈度评估
                                                                                                                                                                                                                                    • 11.2.3 基于激光雷达的森林可燃物载量估算
                                                                                                                                                                                                                                    • 11.3 森林疏伐区检测
                                                                                                                                                                                                                                      • 11.4 小结
                                                                                                                                                                                                                                        • 参考文献
                                                                                                                                                                                                                                        • 第12章 激光雷达技术在森林生物多样性、生态水文及生态模型中的应用
                                                                                                                                                                                                                                          • 12.1 激光雷达技术在生物多样性研究中的应用
                                                                                                                                                                                                                                            • 12.1.1 遥感技术在生物多样性研究进展
                                                                                                                                                                                                                                              • 12.1.2 激光雷达技术在生物多样性研究中的应用实例
                                                                                                                                                                                                                                                • 12.1.3 激光雷达技术在生物多样性监测网络中的发展前景
                                                                                                                                                                                                                                                • 12.2 激光雷达技术在生态水文研究中的应用
                                                                                                                                                                                                                                                  • 12.3 激光雷达技术在生态模型中的应用
                                                                                                                                                                                                                                                    • 12.4 小结
                                                                                                                                                                                                                                                      • 参考文献
                                                                                                                                                                                                                                                      • 第13章 基于激光雷达技术的植被三维可视化重建
                                                                                                                                                                                                                                                        • 13.1 单木水平的三维重建
                                                                                                                                                                                                                                                          • 13.2 景观水平的三维可视化模拟
                                                                                                                                                                                                                                                            • 13.3 植被三维重建的应用领域
                                                                                                                                                                                                                                                              • 13.4 小结
                                                                                                                                                                                                                                                                • 参考文献
                                                                                                                                                                                                                                                                • 第14章 近地面移动激光雷达平台的兴起及其生态应用
                                                                                                                                                                                                                                                                  • 14.1 背包激光雷达系统
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 14.1.1 背包激光雷达系统的硬件组成
                                                                                                                                                                                                                                                                      • 14.1.2 背包激光雷达系统的工作原理
                                                                                                                                                                                                                                                                        • 14.1.3 背包激光雷达数据示例
                                                                                                                                                                                                                                                                        • 14.2 车载激光雷达系统
                                                                                                                                                                                                                                                                          • 14.2.1 车载激光雷达系统的硬件组成
                                                                                                                                                                                                                                                                            • 14.2.2 车载激光雷达系统的工作原理
                                                                                                                                                                                                                                                                              • 14.2.3 车载激光雷达数据示例
                                                                                                                                                                                                                                                                              • 14.3 无人机及其他近地面激光雷达系统
                                                                                                                                                                                                                                                                                • 14.3.1 无人机激光雷达系统的硬件组成
                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 14.3.2 无人机激光雷达系统的工作原理
                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 14.3.3 无人机激光雷达数据示例
                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 14.4 近地面移动激光雷达平台的生态应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 14.4.1 在城市生态系统中的应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 14.4.2 在湿地生态系统中的应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 14.4.3 在草地生态系统中的应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 14.4.4 在农田生态系统中的应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 14.5 小结
                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 参考文献
                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 第15章 激光雷达技术面临的挑战与应用展望
                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 15.1 激光雷达的技术展望
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 15.1.1 传感器的研发和创新
                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 15.1.2 多源异构数据融合
                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 15.1.3 激光雷达在大数据时代的发展和机遇
                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 15.2 激光雷达在森林生态系统的应用展望
                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 15.3 小结
                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 参考文献
                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 索引

                                                                                                                                                                                                                                                                                                        相关图书