地面激光雷達數據為基礎的葉傾角和方位角提取算法研究

葉片角度分布（Leaf Angle Distribution，LAD）包括葉傾角分布和方位角分布，是描述植被冠層結構的一個重要參數。由于葉片角度分布對植被冠層中光線的傳輸過程和光合有效輻射的分布有著顯著的影響，因此它在陸地生態系統冠層生產力和碳循環研究中具有十分重要的作用。然而，傳統測量設備和方法往往難以準確提取植被的葉傾角和方位角，極大地影響了相關研究的準確性。

中國科學院植物研究所郭慶華研究組開展了以地面激光雷達數據為基礎的葉傾角和方位角的提取算法研究。地面激光雷達作為一種常用的地基平臺，其獲取的毫米級葉片三維點云信息，為葉傾角和方位角的準確提取提供了一種新的技術途徑。研究人員在葉傾角和方位角準確提取的基礎上利用雙參數Beta方程構建了雙參數投影系數方程，結果表明該算法在單葉水平上所提取的葉傾角和方位角以及相應的角度分布精度可達90%以上。與此同時，在葉傾角和方位角準確提取的基礎上，可以實現雙參數投影系數方程的高精度準確構建。

具有不同葉片數量的每棵樹投影系數模型G(θ, φ)隨觀測天頂角和方位角變化，其中(a)-(j)表示不同的模擬樹，(k)-(m)表示不同的掃描樹

該成果對植被的輻射傳輸過程的精確模擬研究、生態系統生產力的精確估算研究以及生態系統碳循環研究具有十分重要的意義，將改變傳統生態中葉片的結構參數難以定量描述的局面，為植被結構的三維定量化提供一種新的思路和途徑。審稿人對這一成果予以充分肯定。

該成果于近日發表于遙感科學領域國際期刊IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing上。郭慶華研究組博士研究生李玉美為論文第一作者，郭慶華和副研究員蘇艷軍為共同通訊作者。該成果得到了國家重點研發項目、中科院前沿科學重點研究項目、國家自然科學基金以及中科院率先行動“百人計劃”項目的支持。