一种利用多源高程数据和冠层高度数据，对森林山区地形表面积进行估算的新的几何方法

《Scientific Reports》：A novel geometric approach to surface area estimation in forested mountain terrain using multi-source elevation and canopy height data

　　

摘要

在山区准确量化植被覆盖地表的真实表面积对于构建精确的环境模型至关重要，但这一任务在技术上颇具挑战性。陡峭的坡度、复杂的树冠结构以及多样的地形特征会扭曲基于二维投影得出的常规面积估算结果，从而导致生物量、碳含量及水文状况评估中出现系统性偏差。本研究提出了一种全新的三维地表量化框架，该框架通过改进原本用于分子表面分析的SPACEBALL算法，整合了卫星获取的高程数据、树冠高度信息以及光谱数据。通过结合哥白尼GLO-30数字高程模型、GEDI激光雷达测得的树冠高度数据以及Dynamic World土地覆盖分类系统，该方法能够构建出森林覆盖山地的详细数字模型。分辨率达1米的超高清Sentinel-2影像进一步提升了树冠轮廓的清晰度，同时便于依据NDVI值对植被表面进行权重分配。这一综合模型能够综合考虑地形和树冠特征，计算出精确的三维植被表面积，从而捕捉到传统方法往往忽略的细微变化。研究结果表明，该方法的地表估算精度有了显著提升，同时也凸显了三维地形与树冠信息融合技术在复杂景观中实现生物量、碳循环及生态系统服务功能高精度建模方面的巨大潜力。