国产星载激光雷达森林回波波形模拟仿真研究

作者：蔡龙涛; 岳春宇; 黄缙; 贺涛; 国爱燕; 邢艳秋

来源：农业机械学报, 2022, 1-13.

• 星载激光雷达
• 回波仿真
• 有限元原理
• 随机地形
• 激光雷达辐射传输模型

为探究拟发射国产星载激光雷达卫星波形数据在森林结构参数估测方面应用潜力，首先需对其回波波形进行模拟仿真。针对地形无规律起伏和林层结构复杂这一问题，采用有限元原理实现了随机地形与林分三维信息的模拟仿真；针对激光脉冲传输过程中能量衰减的问题，引入了激光雷达辐射传输模型；为验证本文所建回波仿真系统有效性，利用与国产星载激光雷达回波波形相近的ICESat-GLAS实测波形数据对GLAS仿真波形数据进行验证。研究结果：发射波仿真波形与实测波形相关系数为0.96；地形坡度分别为0°～10°、10°～20°、20°～30°和30°以上时回波仿真波形与实测波形相关系数均值分别为0.90、0.88、0.85和0.81；郁闭度分别为0～0.2、0.2～0.4、0.4～0.6、0.6～0.8和0.8～1时回波仿真波形与实测波形相关系数均值分别为0.81、0.80、0.84、0.88和0.90；针叶林、阔叶林和混交林回波仿真波形与实测波形相关系数均值分别为0.85、0.86和0.89。研究结果表明：本文所建回波仿真系统可用于国产星载激光雷达回波仿真。回波仿真所得国产星载激光雷达仿真波形，可为森林结构参数估测研究提供数据支撑。

• 单位
  中国空间技术研究院; 东北林业大学; 北京空间机电研究所