2012-9-17到19日,参加了林业激光雷达专题会议SilviLaser 2012。今年是10年后主办地点第一次回到加拿大,因此也称之为First return。会议三天时间,安排的满满当当。共吸引了235名世界各地的林业激光雷达研究人员,还有一些业界公司。主要收获就是行业中的主要牛人基本出场,将他们的面孔认识了一遍。通过全程听大会口头报告,基本了解了目前的研究现状。通过看展板,对激光雷达的应用领域有了较为全面的了解。总体上我发现,经过十几年的发展,LIDAR的仪器和应用算法有了较大发展,其关注热度逐渐增加。但是,LIDAR仍然存在很多问题,我觉得还处于技术积累阶段。主要问题有:
(1)点云(Point Cloud)固然提供了高精度的高度信息,但是需要高密度测量才可以实现较为精准的单木参数估计,这样花费高昂。即使是高密度点云,在提取LAI等结构参数上也需要复杂的计算,搞林学的是望而生畏。而且各种统计变量的选择会随着样地、森林类型发生变化。因此,距离实际应用还有较大距离。
(2)机载点云虽然可以穿过冠层,但是无法测量到胸径,只能通过高度估测胸径。但是,高度和胸径的关系在不同森林类型,不同年龄条件下精度有差异。点云提取的高度还需要通过准确的分割才可以。
(3)地基激光雷达固然可以测量胸径,但是上层冠层的点云密度偏低,信息不足。估计LAI有潜力,但是必要性如何?林业调查中,可以用角规快速绕测估计断面积,进而回归出其他参数。地基雷达笨重,而且需要布设参考点。我认为轻便型仪器的发展才是根本。
(4)点上的研究较多,但大范围的林业资源清查方面缺少数据支撑。相比光学和Radar的大面积覆盖,LIDAR明显不足。目前只有GLAS数据勉强可用。而ICESAT-2卫星尚未发射,目前的设计在植被上也可能有缺陷。
个人预见的基本发展趋势有:
(1) 算法上,统计模型为主,物理模型刚刚引起重视,认为是分析统计关系内在机理的重要途径。
(2) 数据上,LIDAR的覆盖空间范围少,单波段,难定标;因此,从数据融合、轻型机载雷达研发、多光谱雷达、星载雷达、抽样技术等方面科学家进行攻关突破。可以认为,目前的仪器研发在林业应用要求上尚未达到成熟。至少还需要5年,新的大面积快速测量仪器出现后才能再次带动应用热潮。
综合分析,当前实际上存在硬件瓶颈。而硬件如何发展,需要更加具体的参数要求。因此,机理模型研究将是在硬件缺乏的条件下,进行前沿探索分析的重要手段。比如,林业真的需要知道每棵树的精确信息么?点云是否真的需要如此高的密度?叶面积和回波的物理关系能否建立?如何各种遥感信息能够增加信息量?多少个扫描点才可以保证TLS低估?ICE-SAT2真的可行么?针叶真的可测么?这些问题一方面需要从真实数据中不断试验,另外也需要从机理上总结。
会议中还发现一个现象验证了我的推测。原来专注光学辐射传输模型的一部分人都切入到LIDAR中来了,包括DART模型、5尺度模型、几何光学模型等著名模型的合作研究者。并且计划组织地基激光雷达的研究小组,小范围集中推动研究。
下一年的SilviLaser会议将第一次在亚洲召开,并且是在北京,由林科院主办。谨以此文预祝中国的SilviLaser
2013成功举办,盼望中国的激光雷达研究有所发展。
https://blog.sciencenet.cn/blog-768960-615257.html
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