2023年，由遙感與數(shù)字地球重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（中國(guó)科學(xué)院）（以下簡(jiǎn)稱“遙感與數(shù)字地球重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”）承研的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“典型脆弱生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)”重點(diǎn)專項(xiàng)首批青年科學(xué)家項(xiàng)目“木本和草本鮮活植物地上生物量無(wú)損觀測(cè)技術(shù)與設(shè)備”取得一系列突出成果。該項(xiàng)目在基于激光雷達(dá)的草地和森林高度監(jiān)測(cè)、基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的單木胸徑和高度實(shí)時(shí)測(cè)量方法等方面取得重要成果。

　　項(xiàng)目發(fā)展了基于掃描角度的草地冠層高度校正方法，通過(guò)補(bǔ)償激光雷達(dá)在高度估算中的信息損失，實(shí)現(xiàn)區(qū)域尺度草地冠層高度的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)。通過(guò)高度校正模型補(bǔ)償高度損失后的草地冠層高度估算精度得到了顯著改善，表明利用LiDAR技術(shù)提高草地冠層高度監(jiān)測(cè)精度需要在數(shù)據(jù)處理中考慮掃描角度的影響。成果已發(fā)表在《Frontiers in Plant Science》期刊。

　　無(wú)人機(jī)LiDAR數(shù)據(jù)估算草地高度隨掃描角度變化（左）；LiDAR數(shù)據(jù)估算草地高度校正前（中）與校正后驗(yàn)證結(jié)果（右）

　　快速準(zhǔn)確獲取樹木結(jié)構(gòu)參數(shù)是建立生物量模型和評(píng)價(jià)樹木碳儲(chǔ)量的重要基礎(chǔ)。項(xiàng)目組提出一項(xiàng)創(chuàng)新性的基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的單木胸徑和高度實(shí)時(shí)測(cè)量方法，開發(fā)測(cè)量樹木胸徑和高度手機(jī)軟件ARTreeWatch，利用手機(jī)上攝像頭和慣性測(cè)量單元（IMU）采集點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并在屏幕上增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)虛擬的尺子測(cè)量胸徑和樹高。成果發(fā)表在生態(tài)學(xué)和信息學(xué)跨學(xué)科交叉期刊《Ecological Informatics》。

　　ARTreeWatch與胸徑尺測(cè)量胸徑結(jié)果對(duì)比

　　ARTreeWatch與全站儀測(cè)量樹高結(jié)果對(duì)比

　　準(zhǔn)確估算森林地形和冠層高度對(duì)于及時(shí)了解森林生長(zhǎng)狀況，獲取精確的生物量參數(shù)至關(guān)重要。項(xiàng)目組開展高分7號(hào)(GF-7)衛(wèi)星激光雷達(dá)和立體影像在森林地形和高度測(cè)量中的潛力評(píng)估。利用機(jī)載激光掃描數(shù)據(jù)生成參考地形和森林垂直信息，在云南省普洱市開展驗(yàn)證試驗(yàn)，取得較高的精度。成果發(fā)表在《Geo-spatial Information Science》期刊。

　　立體影像與機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)檢測(cè)森林高度的對(duì)比結(jié)果:（(a)樣地尺度，(b)小班尺度）

　　“木本和草本鮮活植物地上生物量無(wú)損觀測(cè)技術(shù)與設(shè)備”項(xiàng)目面向森林和草地生態(tài)系統(tǒng)地上生物量無(wú)損觀測(cè)需求，創(chuàng)新提出“密度×體積”的植物地上生物量無(wú)損觀測(cè)技術(shù)體系，結(jié)合微波+多光譜、地面+近地面多源遙感觀測(cè)，研究森林和草地鮮活植物地上生物量無(wú)損觀測(cè)技術(shù)與設(shè)備，支撐森林和草地碳儲(chǔ)量精準(zhǔn)觀測(cè)和林草行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人為遙感與數(shù)字地球重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副研究員趙旦。