Correction of shadow-affected reflectance from the canopy and topography in mountainous forests using an airborne laser scanning point cloud

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K05669
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 40010:Forest science-related
• Research Institution: Mie University
• Principal Investigator: MATSUOKA Masayuki 三重大学, 工学研究科, 准教授 (50399325)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 光学リモートセンシング / 影の補正 / 森林の三次元モデル / 航空機レーザスキャナ / Sentinel-2 MSI / Himawari AHI

Outline of Final Research Achievements

Correction of canopy shadows can improve the accuracy of remote sensing of forests. Airborne laser scanning is widely used to measure three-dimensional canopy structure. This study developed a model of shadow-affected reflectance using variables representing the sunlit fraction, canopy depth, and topography. The model was applied to simulate the reflectance data of the Sentinel-2. Scene-based shadow correction generated brighter and geographically smoother reflectance images compared with two existing methods. The seasonal profile of corrected reflectance showed smaller changes than observed reflectance, with increased reflectance in winter. This method will be helpful for accurately estimating forest biogeophysical parameters.
We also addressed the orthorectification algorithm for a geostationary sensor. The orthorectified images of the Himawari satellite showed a clear improvement in geometric accuracy, especially in high-elevation regions located far from the subsatellite point.

Free Research Field

地理情報科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、ドローンや航空機を用いた写真測量やレーザスキャナなど、森林の三次元構造を取得する方法が普及してきた。本研究は、そのような新しいデータを活用することで、リモートセンシングによる森林の解析精度を向上させる研究であり、地球環境問題の解決や、林業の効率化に貢献するものである。また、静止軌道と極軌道衛星を重ね合わせる手法は、学術的な新規性は低いが、多くの研究者・技術者への手法の普及を狙って論文にまとめた。現在、第三世代の静止軌道衛星が各国で運用されており、そのデータ処理への貢献を期待している。