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激光雷达森林生态应用——理论、方法及实例（第二版）

样章
作者：
郭庆华 苏艳军 程凯 胡天宇 著
定价：
185.00 元
版面字数：
530.00千字
开本：
16开
装帧形式：
精装
版次：
2
最新版次
印刷时间：
2026年
ISBN：
978-7-04-067512-2
物料号：
67512-00
出版时间：
2026-06-18
读者对象：
高等教育
一级分类：
地理科学类
二级分类：
地理信息科学专业课
三级分类：
遥感技术与应用

激光雷达遥感作为遥感科学发展最快的分支之一，在提取和反演森林信息等方面具有巨大优势，为森林生态研究从二维走向三维定量描述提供核心支撑，具有广阔的应用前景。本书在第一版和英文版的基础上重构了逻辑框架，系统介绍激光雷达技术及其在森林生态学研究中的应用现状与最新前沿进展，全面阐述如何利用激光雷达获取高精度森林结构参数与地形因子，特别增加了近年来在复杂环境下多传感器、多平台数据高精度采集与高效信息提取等方面的核心技术突破与理论发现，涵盖了林业监测、生态保护、城市三维绿量核算等多维度的前沿应用。

本书可供遥感、生态、植被、气候、水文、环境、规划、气象和防灾减灾等专业的高校师生以及从事相关领域研究的科研人员参考阅读。

  • 前辅文
  • 第1章 激光雷达的起源与发展分化
    • 1.1 激光雷达技术简介及发展历史
    • 1.2 激光雷达分类
    • 1.3 商业激光雷达设备简介
      • 1.3.1 国外商业激光雷达设备简介
      • 1.3.2 国内商业激光雷达设备简介
    • 1.4 激光雷达数据处理软件简介
    • 1.5 激光雷达在森林生态学中的应用价值
    • 1.6 本章小结
    • 参考文献
  • 第2章 激光雷达工作原理
    • 2.1 激光雷达的测距原理
      • 2.1.1 脉冲式测距
      • 2.1.2 相位式测距
      • 2.1.3 测距精度
    • 2.2 激光雷达的辐射原理
      • 2.2.1 激光雷达方程
      • 2.2.2 辐射回波信号
    • 2.3 地基激光雷达工作原理
      • 2.3.1 地基激光雷达系统组成
      • 2.3.2 地基激光雷达系统的主要参数
    • 2.4 近地面激光雷达工作原理
      • 2.4.1 背包激光雷达系统组成
      • 2.4.2 车载激光雷达系统组成
      • 2.4.3 无人机激光雷达系统组成
      • 2.4.4 近地面激光雷达系统的主要参数
    • 2.5 机载激光雷达工作原理
      • 2.5.1 机载激光雷达系统组成
      • 2.5.2 机载激光雷达系统的主要参数
    • 2.6 星载激光雷达工作原理
      • 2.6.1 星载激光雷达系统组成
      • 2.6.2 星载激光雷达系统的主要参数
    • 2.7 本章小结
    • 参考文献
  • 第3章 激光雷达外业工作流程和系统误差来源
    • 3.1 地基激光雷达扫描系统作业基本流程
      • 3.1.1 扫描前期准备
      • 3.1.2 扫描作业规划
      • 3.1.3 数据采集作业
      • 3.1.4 数据初期检验
    • 3.2 移动与背包式激光雷达的基本操作
      • 3.2.1 概述
      • 3.2.2 扫描前期准备
      • 3.2.3 扫描作业规划
      • 3.2.4 数据采集
      • 3.2.5 初步数据检查
    • 3.3 机载激光雷达扫描系统作业基本流程
      • 3.3.1 机载激光雷达作业流程概述
      • 3.3.2 航测前期准备工作
      • 3.3.3 航测方案规划设计
      • 3.3.4 航测数据采集作业
    • 3.4 激光雷达数据采集误差来源
      • 3.4.1 设备振动误差
      • 3.4.2 POS误差
      • 3.4.3 扫描仪误差
      • 3.4.4 系统集成误差
    • 3.5 本章小结
    • 参考文献
  • 第4章 激光雷达数据格式
    • 4.1 点云数据的格式、组成和特点
      • 4.1.1 点云数据的格式和组成
      • 4.1.2 点云数据特点
    • 4.2 点云数据索引
    • 4.3 点云数据的读取
      • 4.3.1 为什么选用Python编辑语言？
      • 4.3.2 Python的基本语法
      • 4.3.3 Python读取激光雷达点云数据
    • 4.4 全波形数据的读取
      • 4.4.1 全波形激光雷达数据介绍
      • 4.4.2 全波形激光雷达常用数据格式
      • 4.4.3 全波形数据读取
    • 4.5 本章小结
    • 参考文献
  • 第5章 激光雷达数据预处理和特征提取
    • 5.1 点云解算
      • 5.1.1 几何方法
      • 5.1.2 SLAM方法
      • 5.1.3 GNSS-IMU方法
      • 5.1.4 集成方法
    • 5.2 点云配准
      • 5.2.1 多站地基激光雷达数据配准
      • 5.2.2 移动激光雷达数据配准
      • 5.2.3 机载激光雷达数据配准
      • 5.2.4 多平台激光雷达数据配准
    • 5.3 点云去噪
      • 5.3.1 基于空间分布的去噪算法
      • 5.3.2 基于聚类的去噪算法
      • 5.3.3 基于密度的去噪算法
    • 5.4 点云特征提取
      • 5.4.1 几何特征
      • 5.4.2 统计特征
      • 5.4.3 拓扑特征
    • 5.5 点云分类
      • 5.5.1 基于模型拟合的点云分类
      • 5.5.2 基于区域增长的点云分类
      • 5.5.3 基于聚类的点云分类
      • 5.5.4 分层点云分类
      • 5.5.5 基于机器学习的点云分类
      • 5.5.6 基于深度学习的点云分类
    • 5.6 本章小结
    • 参考文献
  • 第6章 激光雷达数据滤波和数字高程模型生成
    • 6.1 滤波简介
      • 6.1.1 基本概念
      • 6.1.2 滤波的难点
    • 6.2 滤波方法概述
      • 6.2.1 基于坡度的滤波方法
      • 6.2.2 基于形态学的滤波方法
      • 6.2.3 基于插值的滤波方法
      • 6.2.4 基于渐进三角网加密的滤波方法
      • 6.2.5 基于分割思想的滤波方法
      • 6.2.6 混合滤波方法
      • 6.2.7 基于深度学习的滤波方法
    • 6.3 滤波精度评价方法
    • 6.4 DEM的生成
      • 6.4.1 DEM插值方法与比较
      • 6.4.2 DEM误差分析
      • 6.4.3 DEM精度分析
    • 6.5 本章小结
    • 参考文献
  • 第7章 森林结构参数提取
    • 7.1 林分结构参数提取
      • 7.1.1 冠层高度与冠层空隙检测
      • 7.1.2 冠层高度剖面提取
      • 7.1.3 强度剖面提取
      • 7.1.4 基于回归方法的结构参数提取
    • 7.2 单木水平林业结构参数提取
      • 7.2.1 单木分割
      • 7.2.2 基于机载激光雷达数据的单木分割——从CHM出发
      • 7.2.3 基于机载激光雷达数据的单木分割——从点云出发
      • 7.2.4 基于机载点云与CHM的单木分割算法对比
      • 7.2.5 基于车载和地基激光雷达数据的单木分割
      • 7.2.6 基于深度学习的单木分割
    • 7.3 枝叶分离
      • 7.3.1 基于阈值的方法
      • 7.3.2 基于几何的方法
      • 7.3.3 基于机器学习的方法
    • 7.4 结构参数提取
      • 7.4.1 基本森林清查属性
      • 7.4.2 树冠大小及冠幅体积
      • 7.4.3 枝条结构属性
      • 7.4.4 树干相关属性
      • 7.4.5 与叶片相关的属性
    • 7.5 通过融合多平台激光雷达数据提取的结构属性
    • 7.6 本章小结
    • 参考文献
  • 第8章 森林功能属性参数反演
    • 8.1 冠盖度与郁闭度
    • 8.2 叶面积指数
      • 8.2.1 理论基础
      • 8.2.2 地基激光雷达提取LAI
      • 8.2.3 机载激光雷达提取LAI
    • 8.3 森林蓄积量与地上生物量
      • 8.3.1 单木尺度蓄积量与生物量估算
      • 8.3.2 群落尺度的森林蓄积量与生物量估算
    • 8.4 树种分类
      • 8.4.1 单木水平的树种分类
      • 8.4.2 群落水平的树种分类
    • 8.5 本章小结
    • 参考文献
  • 第9章 森林结构和功能参数尺度上推
    • 9.1 ICESat与GEDI星载激光雷达数据
      • 9.1.1 ICESat与GEDI任务简介
      • 9.1.2 ICESat与GEDI数据产品
      • 9.1.3 数据获取和数据类型
    • 9.2 ICESat与GEDI数据处理与参数提取
      • 9.2.1 波形数据处理
      • 9.2.2 GLAS波形数据参数提取
    • 9.3 ICESat-2星载激光雷达数据
      • 9.3.1 ICESat-2简介
      • 9.3.2 ICESat-2数据产品
      • 9.3.3 ICESat-2数据处理与特征提取
      • 9.3.4 ICESat-2与GEDI比较
    • 9.4 基于星载激光雷达数据的森林结构参数尺度上推
      • 9.4.1 森林高度尺度上推
      • 9.4.2 叶面积指数尺度上推
      • 9.4.3 地上生物量尺度上推
    • 9.5 本章小结
    • 参考文献
  • 第10章 基于激光雷达的三维辐射传输模型及其应用
    • 10.1 三维辐射传输模型原理
    • 10.2 基于体素的辐射传输模型
      • 10.2.1 基于体素的场景模型
      • 10.2.2 辐射传输建模
    • 10.3 基于激光雷达的三维辐射传输模型参数化
    • 10.4 三维辐射传输模型与其他模型的集成
    • 10.5 本章小结
    • 参考文献
  • 第11章 基于激光雷达技术的植被三维可视化重建
    • 11.1 单木水平的三维重建
      • 11.1.1 枝干点分离
      • 11.1.2 骨架线提取
      • 11.1.3 细枝的添加
      • 11.1.4 主干和枝条的表面重建
      • 11.1.5 叶片的添加
    • 11.2 景观水平的三维可视化模拟
      • 11.2.1 原始点云数据处理
      • 11.2.2 数字高程模型的处理
      • 11.2.3 树木模型的创建
      • 11.2.4 基于VUE软件的森林景观三维重建
    • 11.3 植被三维重建的应用领域
      • 11.3.1 森林经营管理中的应用
      • 11.3.2 森林火灾研究中的应用
      • 11.3.3 森林虚拟旅游中的应用
    • 11.4 本章小结
    • 参考文献
  • 第12章 激光雷达技术在森林生态系统动态监控中的应用
    • 12.1 森林生长动态监控
      • 12.1.1 森林生长监控
      • 12.1.2 森林生长模型构建
    • 12.2 林火监控和林火烈度评估
      • 12.2.1 基于激光雷达的林火实时监控
      • 12.2.2 林火烈度评估
      • 12.2.3 森林可燃物载量估算
    • 12.3 森林疏伐区检测
    • 12.4 环境胁迫下的树木死亡分析
    • 12.5 本章小结
    • 参考文献
  • 第13章 激光雷达技术在森林生物多样性、生态水文以及生态模型中的应用
    • 13.1 森林生物多样性研究
      • 13.1.1 生物多样性遥感研究进展
      • 13.1.2 激光雷达技术在生物多样性研究中的应用实例
      • 13.1.3 激光雷达技术在生物多样性监测网络中的发展前景
    • 13.2 森林生态水文研究
      • 13.2.1 森林降水分布
      • 13.2.2 雪深估算
    • 13.3 激光雷达技术在生态学理论研究中的应用
    • 13.4 激光雷达技术在生态模型中的应用
    • 13.5 本章小结
    • 参考文献
  • 第14章 激光雷达技术在其他生态系统中的应用
    • 14.1 激光雷达技术在农业生态系统中的应用
    • 14.2 激光雷达技术在草地生态系统中的应用
    • 14.3 激光雷达技术在城市生态系统中的应用
    • 14.4 激光雷达技术在湿地生态系统中的应用
    • 14.5 本章小结
    • 参考文献
  • 第15章 激光雷达技术面临的挑战与应用展望
    • 15.1 激光雷达硬件的发展
    • 15.2 从三维到多维大数据时代
      • 15.2.1 结构与光谱信息融合
      • 15.2.2 时间序列观测
      • 15.2.3 大数据时代
    • 15.3 激光雷达数据处理算法
      • 15.3.1 点云配准
      • 15.3.2 点云分割与分类
      • 15.3.3 点云大模型
    • 15.4 激光雷达在森林生态系统中的应用前景
    • 15.5 本章小结
    • 参考文献

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