Accuracy constraints of terrestrial Lidar data for soil erosion measurement: Application to a Mediterranean field plot
Accuracy constraints of terrestrial Lidar data for soil erosion measurement: Application to a Mediterranean field plot
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用于土壤侵蚀测量的陆地激光雷达数据的精度约束：在地中海田间地块中的应用
DOI：
10.1016/j.geomorph.2015.06.008
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发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
3.9
通讯作者：
Baumgart
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Eltner;Baumgart
陆地激光扫描(TLS)在测量土壤侵蚀方面的应用仍然有限，尽管这种地形制图方法允许以高分辨率和可靠的精度大面积覆盖。然而，限制因素是多时相变化检测和逆向扫描几何形状的准确和稳定的参考。在农业领域，地块通常位于缓坡上，导致扫描设备在表面上的低视角，这继承了高数据噪声的风险。在这项研究中，利用高脚架上的TLS测量了安达卢西亚一个2米×1000平方米的山坡上的土壤侵蚀。在地中海，沉积物产出量显示了不连续的模式，而TLS是一种很有前途的量化这些表面变化的方法。定义了稳定的参考系，使得多时相配准精度优于7 mm。此外，设计了一个毫米精度的校准图(60平方米)，以根据距离相关的误差来评估扫描几何和辐射测量(即入射角、足迹和强度)。确定查找表以校正现场数据的系统误差。安达卢西亚的野外地块是在冬季和单次降水事件期间拍摄的。估计的侵蚀速率分别为每公顷−1 10%和2.4%。对震级大于1.5厘米的地表变化进行了可靠的测量。如果仔细考虑误差，TLS可以用厘米分辨率估算土壤侵蚀。
Applications of terrestrial laser scanning (TLS) to measure soil erosion are yet limited, although this topographic mapping method allows for large area coverage with high resolution and reliable precision. However, restricting factors are accurate and stable references for multi-temporal change detection and adverse scanning geometries. At agricultural fields the plot is usually situated on gentle slopes provoking low viewing angles of the scanning device onto the surface, which inherits the risk of high data noise. In this study, TLS is exploited from a high tripod to measure soil erosion at an Andalusian hillslope (2 × 1000 m2). In the Mediterranean sediment yield reveals discontinuous pattern and TLS is a promising method to quantify these surface changes. A stable reference system is defined, resulting in multi-temporal registration accuracy better than 7 mm. Further, an mm-accurate calibration plot (60 m2) is designed to evaluate scan geometry and radiometry (i.e. incidence angle, footprint, and intensity) in dependence of distance related errors. A lookup table is determined to correct systematic errors of the field data. The Andalusian field plot is captured during a winter season and during single precipitation events. Estimated erosion rates amount 10 and 2.4 t ha−1, respectively. Surface changes with magnitudes larger 1.5 cm are reliably measured. TLS can be implemented to estimate soil erosion with cm-resolution if errors are carefully accounted for.
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