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设备与工具威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员一直在测试使用配备了LiDAR的无人机来提高我们对森林和植被如何与大气相互作用的理解。该项目被称为CHEESEHEAD，这是一个很长的首字母缩写，代表着由高密度广泛的探测器阵列促成的Chequamegon异质生态系统能量平衡研究。尽管名字很长，但研究的最终目标很直接：通过提高我们对大气层与植物的相互作用的理解，找到减少碳排放的方法。
该项目旨在通过帮助了解植被和森林管理如何影响大气层来帮助改善天气，这可能在帮助决策者制定政策以更有效地针对减少碳排放和气候变化方面发挥作用。LiDAR无人机可以帮助这项工作的方式是通过收集一个地区主要树种的高密度点云数据。LiDAR系统可以检测并呈现整个树木结构的三维可视化--从树冠到地面--这种森林树冠的可视化可以成为帮助提高我们对森林运作方式的理解的关键部分，包括它们如何帮助减少大气中的碳。
Routescene的LiDAR无人机
到目前为止，研究人员只进行了一次任务，以测试这种研究森林影响大气的方法。研究人员使用Routescene公司的LiDAR无人机，在位于威斯康星州北部的Chequamegon-Nicolet国家森林中进行了为期三天的调查飞行。这些调查是在11个大型通量塔周围地区进行的，这些通量塔是作为研究项目的一部分而安装的。这些通量塔被研究人员用来跟踪二氧化碳的浓度以及森林和大气之间的交换。这些数据可以帮助我们更好地了解森林如何参与减少大气中的碳，以及树木在这种减少中发挥的复杂作用。
CHEESEHEAD研究人员拍摄的通气塔照片
使用LiDAR无人机，研究人员能够捕捉到整个树木的密集的3D点云数据，从地面到树冠的所有位置。在这些树木中，研究人员利用他们收集到的数据，明确识别了六种树木。它们是阿斯彭、松树、白杨、落叶松、雪松和硬木。
通量塔周围主要树种的树木结构点云
虽然只有两个人参与了控制飞行，但他们飞行覆盖了一些令人印象深刻的地方。在短短三天内，他们能够在2.6平方英里的区域内收集数据。LiDAR无人机只是研究人员在这个项目中用来测试关于植被如何影响天气和气候的问题的工具之一。
2019年，当LiDAR无人机飞行时，来自威斯康星大学麦迪逊分校的一个科学家和学生团队使用了一系列方法来收集数据。这些方法包括通量塔，飞机，激光器，气象气球，配备激光雷达的无人机。据相关人员说，通量塔帮助研究人员进行跨时间和空间的碳测量，"这是前所未有的"。这些通量塔高达100英尺，使科学家能够收集有关温度、湿度以及甲烷和二氧化碳等温室气体存在的大气数据。而无人机帮助研究人员，使他们能够创建详细的森林树冠的三维模型，显示树木的类型、形状和组成。所有这些信息对于估计和模拟森林影响大气的方式至关重要，特别是在涉及碳减排时。总的来说，研究人员不仅希望提高我们对森林和其他地区的碳减排方式的理解，而且还希望改善一般的天气。利用大型涡流模拟和缩放实验，这些研究的一个成果可能是对如何制定天气和气候模型的更好理解--也就是预测天气的更好方法。
关于Routescene的激光雷达无人机
Routescene的无人机激光雷达系统可以带着激光雷达有效载荷随时飞行。它可用于绘制因树冠覆盖或其他障碍物而难以到达的地点。它的一个突出特点是，该系统可以一次收集长达12小时的数据，当在野外试图完成一个项目时，这可能是非常有用的。Routescene无人机LiDAR系统
Routescene的LiDAR无人机还配备了一个地面站，用于传输RTK校正和记录数据以进行后期处理；一个有效载荷，让你在不危及实际LiDAR系统的情况下熟练飞行；以及用于处理数据和创建高质量3D模型的软件。
在这次森林测绘任务中使用它的研究人员报告说，他们对它的表现印象深刻。尽管存在挑战，他们还是能够用该系统收集到他们需要的所有数据，并为该地区存在的六种不同类型的树木创建详细的三维模型。
威斯康星大学麦迪逊分校研究员Christian Andresen说："20-30米高的树冠造成了困难的飞行条件。. . Routescene系统工作得非常完美，我们实现了所有的计划 ...... 我们对重叠的飞行线路的密度和森林结构的映射印象特别深刻。"
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