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叶面积指数(Leaf AreaIndex,LAI)作为表征植被垂直构造和复杂程度的一个重要特征参量,对林分冠层的叶面积指数进行精准的估测,在监测林分结构、林分质量等方面都具有重要意义。传统的叶面积指数获取方法劳动强度大,适用范围有限,地基激光雷达技术为植被轮廓和森林的三维结构数据的快速获取提供了新方法。研究以阔叶林样地林分与单木作为研究对象,通过Stonex X300地基激光扫描仪获取林木点云数据,以预处理后的点云数据和彩色照片为基础数据,利用点云数据的分层处理、体素化、叶倾角校正、监督分类、点云映射等方法,构建了一种准确、高效的阔叶林及单木叶面积指数反演方法。研究的主要内容和结论如下:(1)依据三维激光扫描系统的基础知识和仪器特点,利用Stonex X300地基三维激光扫描仪对阔叶林样地与单木点云数据进行多测站采集,以去噪与拼接的预处理后的点云数据作为研究的基础数据;利用LAI-2200冠层分析仪实测单株样木与样地的平均叶倾角、叶面积指数等结构数据,以此验证反演模型的精度。(2)以单个实验样地的24株阔叶树作为研究对象,通过0.5m等厚度分层和点云数据体素化、垂直投影、叶倾角校正等过程,获得冠层激光点云数据,分别得到24株样木在不同水平厚度层下、体素因子在1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5六个不同尺度下的叶面积指数。结果表明:尺度大小会影响体素因子的大小进而影响林木叶面积指数的测定,随着体素尺度因子的增大,体素因子不断增大,估测的LAI值呈现上升趋势;当体素尺度因子为1.2时,样地内的24株林木叶面积指数反演效果最好,反演估测平均精度为91.12%,反演精度最高的为15号样木,达到98.94%;24株估测的叶面积指数和实测叶面积指数具有较高的相关性,决定系数R2=0.9337。(3)基于Stonex X300地基三维激光扫描仪自带的数码相机获取的林分彩色图像,通过图像识别、点云映射,实现对冠层叶片激光点云数据的提取,应用于阔叶林林分叶面积指数的反演。结果表明:直接进行阔叶林LAI估测,估测精度为93.82%,比地基三维激光扫描仪获取的24株阔叶树平均叶面积指数要低3.37%,但直接进行阔叶林叶面积指数反演,将24次重复点云处理压缩为一次,大大提高了反演的效率。(4)耦合地基激光雷达与点云体素化的方法进行六个阔叶林样地的LAI估测,结果表明:阔叶林样地LAI反演精度最高的为体素尺度因子取1.3～1.4,此时1-6号样地的反演精度分别为99.1%、96.53%、96.67%、95.0%、87.7%、97.62%;在 1.3-1.4 尺度区间内,大部分 LAI的估测结果要比实测的偏小,这与阔叶树点云体素化反演LAI的结果相反;研究区阔叶林的LAI值为1.439～1.786。