ICESat-2植被冠层高度和地表高程数据产品用于森林高度提取的效果评价

摘要

由美国宇航局(NASA)研制的新一代冰、云和陆地高程卫星(ICESat-2)于2018-09-15发射成功,其搭载的先进地形激光测高系统(ATLAS)采用微脉冲多波束光子计数激光雷达技术,可用于全球高程线采样数据的获取.目前公开发布了9种数据产品,其中包括植被冠层高度和地表高程数据产品(ATL08),为全球森林结构参数的估算提供了新的契机.本文以美国宾夕法尼亚州斯奈德县和印度尼西亚西加里曼丹吉打邦为研究区,在温带森林和热带雨林两种不同的生态系统立地条件下,对ICESat-2的ATL08数据产品用于森林高度估算的效果进行评价.首先建立了地形高程数据产品(ATL03)与ATL08数据产品的关联规则,以获取分别记录在这两种产品中的光子空间分布信息和分类信息;进而以机载小光斑激光雷达数据为参考,对ATL08数据产品的光子分类可靠性及其用于森林高度估算的准确性进行了分析评价.结果 表明:(1)在温带森林情况下,ATL08数据产品提供的平均冠层高度和最大冠层高度与参考数据的相关系数(R2)分别为0.54和0.61,相对误差分别为16.78％和10.71％,表明ATL08数据产品的光子分类结果能够用于刻画森林冠层结构和林下地形;(2)在热带雨林情况下,到达地面的光子数量相较于温带森林明显减少,地面光子类型识别的可靠性低,ATL08数据产品提供的平均冠层高度和最大冠层高度与参考数据的相关系数(R2)分别为0.21和0.19;(3)森林覆盖度的增大会导致ATL08计算的冠层高度误差增大,热带雨林平均冠层高度的误差随着坡度增大有增大趋势,在坡度为0°-10°、10°--20°和20°-30°共3组情况下,误差分别为5.7 m、6.6 m和9.3 m.因此,在高森林覆盖度情况下,现有的ATL08数据产品难以直接用于森林高度的提取.