通过定量结构建模进行无损树木体积估算：无人机激光扫描与地面激光雷达的比较

摘要： 地上生物量（AGB）产品的校准与验证需要公顷级尺度的地面参考样地，以匹配星载任务的分辨率。传统森林调查方法采用异速生长方程估算单木AGB时存在偏差且精度较低，尤其处理大树时更为明显。地面激光扫描（TLS）与显式树木建模虽能直接估算树干体积，但耗时费力的野外工作制约了其应用。本研究旨在评估新型无人机激光扫描（UAV-LS）能否突破这一局限并取得可比结果。为此，在荷兰温带森林中对比测试了UAV-LS与TLS的显式树木建模性能。共对5个林分（含针阔叶树种）中200株胸径6-91厘米的树木进行扫描、分割，并通过TreeQSM方法建?！眉际跄艽蛹す獾阍乒菇ㄏ允绞髂灸Ｐ汀Ｓ隩LS衍生模型的直接对比显示：在成熟山毛榉和橡树林分中，UAV-LS对直径≥30厘米的树干及枝条体积估算可靠（一致性相关系数CCC=0.85，均方根误差RMSE=1.12立方米）；纳入较小枝条体积会导致显著高估（CCC降至0.51，RMSE增至6.59立方米）。密林阻碍树干扫描使云杉林分CCC降至0.36，幼小树木因难以准确描绘树干周长更使CCC低至0.01。这种林分依赖性表明冠层结构对UAV-LS体积建模能力影响显著。优化飞行路径、重复航测或替代建模策略可改善此类条件下的建模效果。本研究为卫星AGB产品校准验证所需尺度上的快速树木体积与AGB估算提供了UAV-LS应用依据。