Section II LiDAR
5 LiDAR Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
5.2 Physical Principles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
5.2.1 Aircraft-Deployed LiDAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
5.2.2 Field-Deployed LiDAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
5.2.3 Cost and Application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
5.3 Image Products and Environmental Variables . . . . . . . . . . . . . . 127
5.3.1 Bathymetric Products. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
5.3.2 Biotic Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
5.3.3 Abiotic Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
5.3.4 Surrounding Environment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
5.4 Processing and Validation Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
Suggested Reading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
6 LiDAR Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
6.2 Example LiDAR Applications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
6.2.1 Navigational Charting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
6.2.2 Benthic Habitat Mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
6.2.3 Morphology and Topographic Complexity . . . . . . . . . . . 151
6.2.4 Marine Protected Area Planning . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
6.2.5 Marine Geology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
6.2.6 Coastal Sediment Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
6.2.7 Risk Assessment and Environmental Change . . . . . . . . . 162
6.3 Future Directions in LiDAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
6.3.1 Integration with Other Sensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
6.3.2 Deployment on Different Platforms . . . . . . . . . . . . . . . . 167
6.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
Suggested Reading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
7 Integrated LiDAR and Hyperspectral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
7.2 LiDAR/Hyperspectral Processing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
7.2.1 SIT Data Fusion Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
7.2.2 LiDAR-Derived Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
7.2.3 Hyperspectral Color Balancing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
7.2.4 Constrained Optimization Modeling . . . . . . . . . . . . . . . 182
7.3 Applications of LiDAR/Hyperspectral Fusion . . . . . . . . . . . . . . 183
7.3.1 Decision-Tree Classification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
7.3.2 Dempster-Shafer Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
Contents
xvii