木年轮测量方法改进效果分析

树木年轮的测定在年轮研究中扮演着举足轻重的角色,其准确度直接影响到研究结果的可信度。本文通过理论研究与实践研究相结合,设计了一款新型年轮宽度测量仪器——双向年轮宽度测量仪。该仪器具有以下特点:测量精度高;测量效率高、便捷性强;仪器结构精简,重量轻且便于携带;造价低。该新型仪器旨在满足高性价比的基础上,进一步解决当前传统年轮测量中存在的诸多问题。     

臭椿和新疆杨树木年轮生态反应值的研究

以山西地区常见的树种臭椿和新疆杨为研究对象,在山西晋中进行树木年轮生态反应值的试验.根据两种树种的年轮宽度的测量结果,计算年轮宽度的离差值,并计算树种在该地区的树木年轮差异,最后得到两个树种在晋中地区树木年轮生态反应值：臭椿为1.079,新疆杨为0.893.臭椿年轮生态反应值高于新疆杨.研究表明,臭椿的生长情况随生态环境变化十分敏感,而新疆杨的生长情况随生态环境变化的影响较小.因此,树木年轮生态反应值可作为评价树种适应生态环境指标之一.     

晋中地区不同树木年轮和生态反应值的相关性研究

在山西太原和灵石两个地区,对刺槐和旱柳的年轮生态反应值进行了研究。对刺槐和旱柳年轮取样,使用年轮宽度和离差值计算树种在该地区年轮生态反应值。试验结果表明,树木年轮对生态环境适应性有一定的相关性。刺槐树种树木年轮生态反应值为1．292,旱柳树种树木年轮生态反应值为1．762。刺槐在该地区对生态环境反应度较低,长势较好;旱柳对该地区生态环境反应度较高,长势较差。生态反应值与树木生长情况呈负相关,可以作为树木对生态环境适应能力的评价指标。     

窗口宽度对树木径向生长与气候要素之间关系的影响

在神农架林区的太子垭地区，以神农架建群树种巴山冷杉(Abies fargesii)为研究对象，利用生长锥在样木胸高处(1.3 m)进行树芯取样(24棵树50个样芯),应用LINTAB^TM轮宽测量仪测量样本生长轮宽度，应用COFFCHA程序进行定年及测量质量控制，应用ARSTAN程序进行生长趋势拟合并合成标准年表(1880—2021年);依据年表及日平均气温、日降水量数据(1953—2021年),应用R程序中树轮工具包，将滑动窗口宽度下限设置为21 d、上限设置为270 d,分析树木生长轮与不同窗口宽度气候要素的相关性。结果表明：神农架地区巴山冷杉径向生长的最佳气温窗口期为33 d、最佳降水量窗口期为28 d。与传统月度气候数据相比，树木生长轮与气候最佳窗口期的相关性更显著。当年3月份、9月份中旬平均气温显著促进巴山冷杉径向生长；而当年9月份和上年9月份的降水量、当年和上年5月份的平均气温，显著抑制巴山冷杉的径向生长。     

秦岭太白山地区树轮宽度对气候变化的响应

[目的]研究太白山树木年轮宽度对气候变化的响应。[方法]以秦岭地区太白山森林公园及太白山自然保护区高山林线附近的太白红杉为研究对象,建立了该地区1822~2013年树轮标准化年表;应用相关性分析、逐步回归等方法对其树轮生长动态及气候因子变化的响应进行了分析。[结果]太白山地区太白红杉树木年轮包含了丰富且敏感的气候信息,适合进行树木年轮学分析,且其标准化年表与当年3、5和6月平均气温呈显著正相关,与当年4、6月平均降水量呈显著负相关;滞后性研究表明其标准化年表与上年4月平均气温呈显著正相关关系,与上年12月气温呈显著负相关关系;与上年月平均降水量均无显著相关。[结论]建立了太白山树木年轮宽度对气候因子变化的响应函数,为研究及解释秦岭地区气候变化对树木生产的影响提供科学依据。     

一种基于K-means与Close-Form融合的树木图像提取方法

基于图像的树木自动提取是其种类、长势、形态等信息智能化判别的基础,如何实现树木的自动、准确、快速提取是具有实用性的科学问题。在自然场景中,由于图像元素多样、颜色差异大,树木自身存在不规则性,树木提取难度非常大。针对现有的图像分割与图像抠图法在树木提取过程中分别存在的误分割与过程复杂所导致的计算量大的问题,提出了一种基于K-means聚类算法优化Close-Form图像抠图的树木提取方法。在少量的标记下,依据颜色线性假设进行最小化代价函数计算,得到图像透明度;对透明度图像依次进行中值滤波、高斯滤波,得到透明度的去噪图像;对滤波后透明度与标准化的图像绿色分量组成二维空间进行K-means二聚类,实现背景与前景对象的准确判定,进而完成自然背景的树木图像提取。为了验证所提方法在不同场景和不同标记下的树木提取有效性,设计了基于K-means图像分割和传统Close-Form抠图方法的比较性试验。结果表明,基于K-means优化Close-Form的树木提取方法解决了传统Close-Form算法在少量标记下图像前景、背景估计不准确问题,克服了图像分割存在的误分类情况,实现了不同自然环境和多目标树木对象的提取。此方法具有对象提取稳定、计算时间快的优点,相对原Close-Form算法用时减少49.98%。     

单株立木图像信息的提取与解算

该文采用数码相机获取立木的图像信息，对单株立木图像信息的提取分别运用近景摄影测量DLT模型和双目立体视觉技术进行解算，解决了立木图像信息与立木二维坐标之间的解算问题.基于近景摄影测量技术树木图像信息的二维处理方法，简化了解算方程，提高了求解的运算速度.在提取单株立木形状参数时, 采用计算机双目立体视觉技术存在着操作复杂、成本高的缺点.实验结果表明，应用近景摄影测量技术提取单株立木图像信息的方法有效、可行.      

阿尼玛卿山中部高山林线树轮宽度对气候变化的响应

通过对阿尼玛卿山地中部高山林线祁连圆柏树木年轮宽度年表的研究,发现高山林线附近的树轮年表中含有较高的气候信息;树木生长与当年7月平均气温呈显著正相关.在对有气象资料记录的1959—2001年间的树木年轮宽度指数与7月平均气温的分析中,发现其间有较好的一致性;但在1976—2001年间,7月平均气温和树木年轮宽度指数在变化趋势和相关性上表现出更好的一致性,且从分析中发现7月平均温度是高山林线分布的制约因子,而7月的低温和多雨则是高山林线树木生长的主要限制因子;高山林线树木生长的193年期间以百年周期和两年准振荡周期最为显著;西北干旱区中普遍存在的20世纪20—30年代“高温干旱期”在这里也很显著,同时该研究也发现1861—1878年是近200年来的7月气温最低和最长的时段.     

水稻叶片几何参数图像视觉测量方法研究

提出了一种基于图像视觉原理的水稻叶片几何形态参数测量计算方法,通过图像分割处理,统计参考物与目标叶片面积的像素数,计算叶片面积;通过求取参考物和目标叶片的最小外接矩形方法,计算叶片的长度和宽度值;利用基于4个方向模板运算的距离变换算法对茎叶夹角图像进行骨架信息提取,利用Hough变换对提取的骨架信息进行直线检测,并进行茎叶夹角计算。结果表明,该方法能够精确、快捷地对水稻叶片几何形态参数进行测量计算,与手工测量比较,叶片面积计算误差小于5%,长宽误差小于0.67%,茎叶夹角误差小于2%,能满足农学研究的要求。     

基于AdaBoost算法的图像自动标注

把图像的自动标注过程转化为图像分类的过程,首先按照视觉特征对图像进行分割,提取训练图像每个区域的底层特征信息,构成训练集;然后采用AdaBoost集成分类算法,建立相应特征区域与类标签值的对应关系;再利用训练集中的分类模型对待标注区域进行分类,得到各个区域的类标签值,实现图像的自动标注.基于Corel-5k数据集的实验表明,相比其它经典算法,AdaBoost集成算法提高了运算速度,且能保持稳定的分类精度,在图像标注方面有良好的应用.     

台湾中部暖温带阔叶林年轮特征、生长与树龄结构

台湾目前对于阔叶树种的生长轮少有研究,尤其对于天然阔叶林的生长趋势与模型的相关研究更是缺乏,许多资料仍相当不足,有鉴于此,本研究将针对台湾中部地区的典型暖温带阔叶林进行生长轮的研究与探讨。神木溪保护林于2003年已设置完成18个长期观察的森林动态样区,本研究采用第13~18共6个样区内所有胸径大于6 cm之阔叶树,依据林分特征调查结果,钻取大于6 cm胸径林木,钻取高度约在胸径位置,共取得22科33属39种合计448支树芯。年轮分析运用实体显微镜配合CCD拍摄,目视各树种内年轮的变异,并加以分类,作为年轮目视判视与计数年轮的依据,并用Velmax系统量测年轮宽度,应用树冠级模式(CCM)、定期生长量模式(PAI)及混合模式(Mixed)建立各冠层生长趋势,并解析各树种树龄结构,以提供台湾最大面积、分布最广之楠槠及栎林带林分经营之参考。年轮特征上,属于散孔材树种占79%;半环孔材树种占18%;环孔材树种占3%。生长趋势上,所有树种的平均生长速率统计结果为3.53 mm/a。冠层产生垂直层次分化作用明显,显示出其生长的趋势,上主冠层直径增长情形最快,平均生长率为4.47 mm/a;主冠层其次,平均生长率为2.95 mm/a;底冠层速率最慢,平均生长率为2.92 mm/a。PAI模式显示大部分树种的生长趋势是呈现年轮宽度随树龄增加而增加或线性常数的情形。树龄估算以树冠级模式、PAI模式和混合模式3种模式估算,全部平均年龄分别为55、60、59年。混合模式的利用可以降低单独使用树冠级模式或PAI模式的误差率。树龄结构上,依树冠级模式、PAI模式及混合模式龄级分布结果,本样区充满耐阴性树种前生苗与灌木,逐渐形成典型的复层林。树龄出现2种分群,第1种大多为耐阴性树种的小苗,树木建立时间为20世纪后期;第2种在1900年左右形成了1个独立的单峰。年轮不明显区别造成类型分类的困难,轮宽不规则也无法明确定年,PAI模式需要大量的各龄阶树芯数据建立回归模式,所得到的模型才具有足够之代表性,混合模式虽解决了部分树龄推估的误差,但仍有其他问题,因此日后应更进一步进行探讨与分析,方能对森林生态系之永续经营与发展产生一定程度的帮助。本研究提供暖温带阔叶林林分径向生长与树龄结构信息,以供森林收获采伐和森林永续经营参考。      

祁连山青海云杉径向生长对气候的响应

为探明树木径向生长对气候变化的响应,以祁连山中部下限青海云杉为研究对象,采用年表气候相关分析和特征年分析方法,研究了青海云杉的年轮宽度、早材宽度、晚材宽度标准化年表与月均温度和降雨量的关系。结果表明:年轮宽度、早材宽度、晚材宽度与6、7月的月均温度显著负相关。年轮宽度、早材宽度与3、5、6月的降雨量显著正相关,与9月的降雨量显著负相关;晚材宽度与降雨量无显著相关,晚材宽度对气候的敏感性弱于早材宽度。特征年分析进一步发现:当夏季温度高于同期温度而夏季降雨量又低于同期降雨量时,容易形成窄年轮;相反,当夏季温度低于同期温度而夏季降雨量又高于同期降雨量时,容易形成宽年轮。表明春季和夏季降雨量对祁连山中部下限青海云杉的径向生长有促进作用,而夏季温度有抑制作用。      

基于视觉技术的林木生长状态无损测量方法

为提高林木生长状态测量的准确性,克服传统测量方法的不足。从视差处理的角度出发,将图像处理技术与视觉理论有机结合,根据不同时间点采集到的树木图像信息,判断出一段时间内树木生长状态的变化情况。试验过程中,将待采集图像的树木上标出红色的矩形信息点,并利用双摄像机针对标出的特征点进行采集,然后将2幅树木图像进行对比研究, 分别计算出在一定时间间隔内树木上信息点空间信息,从而确定该段时间内信息点的位置变化。试验结果表明,针对标定的信息点,传统测量方法在高度和粗度分别增长5.63 mm和5.75 mm,二者数值相近,与林木生长实际不符;而基于视觉技术的测量,高度和粗度分别增长2.4 mm和1.5 mm,高度变化是粗度变化的1.6倍,与林木的实际增长过程是一致的。所以,基于视觉技术的测量方法,能够很好地实现对树木的无损测量研究,判断出树木的生长状态变化情况。     

甘肃大野口青海云杉距离加权大小比竞争指数研究

在研究对比距离加权的大小比竞争指数时,采用不同竞争木确定方法和参数可反映竞争压力效果差异,为其将来在林业生产实践尤其是林业遥感中的应用提供参考。本文以甘肃大野口青海云杉天然林为研究对象,以距离加权的大小比指数通用模型为基础,采用Pearson相关性和方差分离的方法,通过探究竞争对林木高径比(树高/胸径)生长的影响,对比分析了分别采用固定面积法、树冠重叠法、圆锥搜索法确定竞争木,以胸径、树高、冠幅分别为大小比参数,以固定半径、树高和、冠幅和分别为相对距离参数时,不同竞争指数反映竞争压力效果的差异。结果显示:1)竞争指数与高径比呈显著正相关(P < 0.01),并且相关性会随着下层林木从样本中的逐渐剔除而增强。2)针对研究区林分,圆锥搜索法是3种确定竞争木方法中效果相对最好的,其次为固定面积法,最差为树冠重叠法。3)除固定面积法外,选用树高和为相对距离参数的竞争指数与高径比的相关性大于选用冠幅和。4)以胸径比为大小比的竞争指数与高径比的相关性最大,其次为冠幅比,最小为树高比。5)排除与生长因子协同作用部分,以树高比为大小比的竞争指数对高径比变异的独立解释力最大(15.7%),其次为胸径比(7.3%),最小为冠幅比(3.6%)。综上表明,针对青海云杉天然林,距离加权的大小比竞争指数能够有效反映林木所受竞争压力情况,但竞争木确定方法和模型参数选用不同,其所反映的竞争效果也不同。3种竞争木的确定方法以圆锥搜索法为最佳,距离权重函数中以树高和为相对距离参数最好,而大小比参数选用树高相对更具生态学意义。      

基于特征点提取的林木生长状态无损测量方法

为提高林木生长状态测量的准确性,克服传统测量方法的不足,从视差处理的角度出发,根据不同时间点采集到的树木图像信息,通过采取特征点提取方法,判断出一段时间内树木生长状态的变化情况。试验过程中,将待采集图像的树木上标出红色的矩形信息点,并利用双摄像机针对标出的特征点进行采集,然后将2幅树木图像进行对比研究, 分别计算出在一定时间间隔内树木上信息点空间信息,从而确定该段时间内信息点的位置变化。试验结果表明:针对标定的信息点,传统测量方法在高度和粗度上数值相近,与林木生长实际不符;而基于视觉技术的测量,其测量结果与林木的实际增长过程是一致的,能够很好地实现对树木的无损测量研究,判断出树木的生长状态变化情况。图4表1参22     

南带产区杉木正常木与被压木的比较解剖研究

为了解杉木正常木与被压木木材解剖上的差异,采用宏观、微观的方法,以广西国营高峰林场12～13年生的杉木木材为试验材料,于2001～2003年研究了南带产区杉木正常木与被压木木材解剖特征.结果表明,正常木与被压木的生长轮宽度径向变异规律相似,均为随着树龄的增加呈先增加后减小的趋势,纵向变异规律相似,均随着树高的增加呈先增加后减小的趋势.正常木的年轮宽度大于被压木.正常木与被压木的晚材率径向变异规律相似,均随着树龄的增加而基本保持不变,纵向变异规律相似,均为随着树高的增加而基本保持不变.正常木与被压木管胞长度     

日本落叶松种子园不同世代母树球果和种子形态特征

落叶松具有速生、材质优良等特性,在辽宁林业产业发展中有举足轻重的地位。良种壮苗造林是提高林木产量和质量的有效途径之一,为了比较不同世代落叶松种子园球果和种子的形态特征,本研究选择日本落叶松初级种子园、1.5代和2代种子园的母树球果和种子为研究对象,测定并分析了单果重、球果长、球果宽、种子千粒重、种子长、种子宽和种子厚等球果和种子形态特征指标,旨在比较日本落叶松种子园母树球果和种子在不同世代间的差异。研究结果表明,落叶松球果和种子形态特征在不同世代种子园间存在一定差异,其中,初级种子园母树球果单果重、球果长和宽平均值分别为4.04g、2.86cm和2.08cm,种子长、种子宽、种子厚和千粒重平均值分别为4.67mm、2.6mm、1.49mm和5.1g;1.5种子园母树球果单重、球果长和宽平均值分别为3.68g、2.85cm和2.12cm,种子长、种子宽、种子厚和千粒重平均值分别为4.59mm、2.61mm、1.5mm和5g;2代种子园母树球果单果重、球果长和宽平均值分别为2.93g、2.93cm和2.04cm,种子长、种子宽、种子厚和千粒重平均值分别为4.6mm、2.58mm、1.51mm和4.66g。不同世代种子园间比较表明,平均单果重、球果长和宽分别表现为初级种子园>1.5代种子园>2代种子园、2代种子园>初级种子园>1.5代种子园和1.5代种子园>初级种子园>2代种子园, 平均种子长、种子宽、种子厚和千粒重分别表现为初级种子园>2代种子园>1.5代种子园、1.5代种子园>初级种子园>2代种子园、2代种子园>1.5代种子园>初级种子园和初级种子园>1.5代种子园>2代种子园,方差分析表明,除种子宽和厚外,其他指标均达到显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)差异。相关分析表明,日本落叶松种子园母树球果与种子的形态特征指标间相关性较强。本研究对了解日本落叶松的生态适应性、遗传变异和指导生产具有重要的意义。     

庐山日本柳杉径向生长对气候响应的边际效应

  目的  深入认知树轮?气候要素之间的关系,揭示树木径向生长的主要限制性因素的相对贡献率及边际效应,以提升树轮在树轮生态学、树轮气候学研究中的应用价值。  方法  基于庐山地区日本柳杉树轮宽度资料和庐山气象站气象资料,采用树轮气候学方法研制树轮宽度年表,基于相关分析方法初步识别树木径向生长的主要限制性因素,进而利用增强回归树分析方法揭示了庐山日本柳杉径向生长的主要影响因素相对贡献及边际效应。  结果  正向影响庐山日本柳杉径向生长的因素按重要程度从大到小依次为当年1—3月平均最低气温（20.66%）、上年2—11月相对湿度（15.4%）、当年2—3月平均水汽压（9.47%）,负向影响庐山日本柳杉径向生长的因素按重要程度从大到小依次为上年11月日照时数（20.81%）、上年5月最大日降水量（20.54%）、当年7月平均气温（13.11%）;树轮?气候之间的关系在阈值范围之内具有较好的线性关系,阈值范围外则不具有线性关系。  结论  庐山日本柳杉径向生长受多种气候要素的综合影响,任一要素的影响均不是简单的线性关系,均存在明显的阈值效应。在分析树木径向生长对气候要素响应及进行树轮气候重建时,对边际效应问题应予以重视,以增强树轮?气候间关系的可信度及气候重建的可靠性。