GNSS RTK在山区森林中定位的应用研究——以桦树次生林中的3种地形条件为例

GNSS RTK可实时获得高精度的定位信息,在森林中具有广阔的应用前景。采用准动态测量与快速静态测量两种作业模式,对桦树次生林中不同地形条件下的双星GNSS RTK定位进行研究。结果表明:1)双星系统的卫星数与空间几何分布,表现为山脊最好、山坡优于沟谷,不同的地形条件下均能满足RTK定位的要求。2)进行准动态测量,在山脊上全部为固定解,定位精度较高;山坡与沟谷中多数为浮动解,定位精度较低。3)定位的限制因子不是卫星数与空间分布,而是卫星信号质量与多路径效应。4)通过延长观测时间可获得厘米级的高精度,考虑到精度与效率,最长观测时间不宜超过15min。     

GNSS RTK 技术在林木定位及微地形测量中的应用

GNSS RTK能提供实时、高精度的定位信息,在林区有广阔的应用前景。研究尝试在几种不同林分类型中进行RTK定位,选取位于龙头山林场的华北落叶松天然林进行了林木分布格局调查和微地形测量。研究结果表明:1)郁闭度是影响RTK在森林中定位可用性的主要因素之一,当郁闭度在0.6以下时,能应用GNSS RTK在森林中进行定位;2)使用RTK进行样地设置时有"直接放样法"和"辅助定位法",可以灵活选择;3)与全站仪相比,RTK每木定位的平均点位误差为0.143m,可以满足每木定位的需要;4)使用ArcGis分析RTK采集的定位数据可以在每木定位的同时获得样地内坡度、坡向等微地形信息。     

城市典型场景下低成本GNSS RTK定位性能评估与分析

随着大众应用位置服务的快速发展,低成本GNSS的高精度定位越来越被重视。低成本GNSS接收机也从早期的单频观测逐渐向双频过渡。在开阔环境下,低成本单、双频RTK的固定率较高,且能够达到厘米级定位精度,但对于观测环境复杂多变、卫星信号遮挡和干扰严重的城市典型场景,低成本GNSS RTK定位性能到底如何,相关的评估却不多。基于此,采用梦芯T906B和u-blox ZED-F9P低成本双频接收机,从模糊度固定率、定位精度两个方面评估和分析了开阔、半遮挡、遮挡等场景下低成本单频和双频GNSS RTK定位性能及差异。实测数据结果表明:开阔环境下单频和双频性能相当;在半遮挡环境下,双频较单频模糊度固定率提升约10%～20%,定位精度提升约10%～50%;在遮挡环境下,双频较单频模糊度固定率提升约10%,定位精度提升约10%～30%。     

雁荡山杉木林夏季空气颗粒物的垂直空间变化特征

[目的]研究森林空气颗粒物的不同高度垂直空间变化特征,为森林康养环境利用提供理论依据。[方法]于2017年5月对温州雁荡山杉木林林下(人体高度1.5 m)、林冠中部(6 m)及林冠顶部(12 m)3个高度的空气颗粒物质量浓度(TSP、PM_(10)、PM_(2.5)、PM_(1.0))进行同步昼夜24 h监测,分析空气颗粒物质量浓度的空间变化规律。[结果]表明:(1)杉木林垂直空间不同粒径颗粒物的质量浓度存在差异,总颗粒物质量浓度与细颗粒物(2.5μm)质量浓度在3种高度差异显著,均为林冠层最低;(2)3种不同高度的TSP、PM_(10)质量浓度日均值均达到二类环境功能区质量要求(300、150μg·m~(-3)),其中,林冠层的TSP日均值达到一类环境功能区质量要求(120μg·m~(-3));(3)不同高度各粒径空气颗粒物日变化规律大体一致,均表现为白天低,夜间高;(4)不同垂直高度空气颗粒物质量浓度,白天为林冠层最低;夜间为TSP质量浓度各垂直高度差别不大,PM_(10)、PM_(2.5)与PM_1质量浓度总体为在人体高度较低;(5)各粒径空气颗粒物与露点温度极显著正相关,与气压极显著负相关,其中,PM_(2.5)质量浓度与2项环境因子相关系数最大;除TSP外,其余颗粒物质量浓度与温度、最大风速极显著正相关,与相对湿度极显著负相关,各气象因子共同影响空气颗粒物质量浓度。[结论]通过对结果的综合分析,温州雁荡山杉木林环境林冠层为康养游憩最佳高度,最适宜白天出行。     

中国沿海防护林环境质量现状评价

文章以中国沿海不同类型防护林的覆盖率为主要评价参数,以沿海省(市、区)为评价单位,对中国沿海防护林的森林环境质量作了分析评价。评价结果表明:目前中国沿海10个省(市、区)不存在“优”级森林环境,达到“良”级森林环境的只有广东省(包括海南省);达到“中”级森林环境的省(市、区)有辽宁、山东、浙江、福建和广西等;“差”级森林环境包括河北和江苏;“劣”级森林环境有天津和上海市。目前,中国沿海10省(市、区)森林平均覆盖率只有24.89％,作者提出要保护和发展沿海地区的森林资源,沿海森林总覆盖率必须迟到39％以上,尽快形成以生态功能为主,生态、社会,经济效益相结合的综合防护林体系。     

内蒙古大兴安岭森林净初级生产力时空格局分析

[目的]通过模型模拟分析内蒙古大兴安岭地区森林生产力时空分布格局及其驱动因子。[方法]利用优化率定后的生理生态过程模型Biome-BGC参数,模拟了内蒙古大兴安岭地区时间序列(2003—2012年)森林净初级生产力(NPP)。基于外业实测数据,在全区域尺度上进行NPP模拟结果验证。[结果]优化率定后的Biome-BGC模拟的该区森林NPP具有较高可靠性,实测数据验证R~2为0.81,RMSE为48.73 g·m~(-2)·a~(-1)。2003—2012年间该区森林NPP为219.3～399.5 g·m~(-2)·a~(-1),其中针叶林NPP为218.6～414.9 g·m~(-2)·a~(-1)、阔叶林为213.7～412.3 g·m~(-2)·a~(-1)、混交林为188.3～404.7 g·m~(-2)·a~(-1)。森林NPP与温度和太阳辐射的相关性较高(R~2分别为0.55和0.49),与降水量和相对湿度的相关性较低。[结论]时间序列上该区森林NPP年平均值总体呈缓慢增长趋势;空间分布呈北高南低,东部偏低的特征。"天然林保护工程"的实施是该区森林NPP增加的主要因素,而火灾则降低了森林NPP,二者造成了该区NPP呈现时空差异;不同森林类型NPP差异主要受温度和太阳辐射的影响。     

湘西青冈栎次生林林下主要木本植物的生态策略

[目的]研究植物的生态策略能了解植物在环境中利用资源的方式及生态系统功能,为生态恢复、森林经营及生物多样性保育的植物筛选及应用工作提供理论依据.[方法]以湘西天心阁青冈栎次生林13个25 m×40 m的固定样地植被调查数据为基础,以林下自然更新的主要木本植物为研究对象,对叶面积(LA)、叶干物质含量(LDMC)、比叶面...     

中亚热带典型森林倒木生物量、碳储量及其分布格局

[目的]研究中亚热带地区的江西省内不同森林类型、林分类型林内倒木的生物量、碳储量及其数量特征分布格局,为该区域森林生态系统功能评估积累基础数据。[方法]以亚热带典型森林133个样地为研究对象,采用实测法对样方内直径≧1 cm,长度≧1 m的倒木逐一测量其中央直径和长度,并记录其分解程度和树种组成。[结果]表明:杉木林和马尾松林倒木生物量和碳储量分别为0.684 t·hm~(-2)、0.279 tc·hm~(-2)和0.553 t·hm~(-2)、0.207 tc·hm~(-2),常绿阔叶林和次生常绿阔叶林分别为11.293 t·hm~(-2)、4.781 tc·hm~(-2)和1.888 t·hm~(-2)、0.812 tc·hm~(-2),松阔混交林和杉阔混交林分别为1.248 t·hm~(-2)、0.521 tc·hm~(-2)和1.28 t·hm~(-2)、0.432 tc·hm~(-2);针叶林中Ⅱ、Ⅲ径级倒木生物量较大且与其他两个径级差异显著,针阔混交林中Ⅱ径级倒木与Ⅰ、Ⅲ径级倒木生物量差异显著,常绿阔叶林林内Ⅰ径级倒木生物量与Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ径级差异显著。杉木林和马尾松林中度分解倒木生物量最大分别为0.332 t·hm~(-2)、0.321 t·hm~(-2),且分别显著大于相应林分类型中的轻度和重度分解倒木;常绿阔叶林表现出同样的变化规律。[结论]中亚热带地区典型针叶林和常绿阔叶林中不同林分类型之间倒木生物量差异显著,而针阔混交林差异不显著。3种森林类型(针叶林、常绿阔叶林和针阔混交林)中不同林分类型之间倒木碳储量差异显著。江西森林倒木主要分布在5 10 cm和10 15 cm的Ⅱ、Ⅲ径级,且主要处于中度分解等级。针阔混交林(松阔和杉阔)倒木主要分布在海拔700 m以下,常绿阔叶林倒木分布在海拔650 m以上。研究结果表明,常绿阔叶林倒木由于其较大的生物量和碳储量可能会在缓解全球气候变暖和碳循环中扮演重要的作用,且在未来的森林经营和管理中应该重视倒木对森林可持续发展的重要性。     

濒危植物藤枣的生境与种群结构特征

[目的]探索藤枣生境及其种群数量、分布、结构及更新等特征。[方法]在藤枣主要分布地设置5块20 m×20m的调查样地,记录样地中所有胸径(DBH)≥1 cm的植物的物种名称、高度、胸径、及样地的郁闭度、海拔、坡度、裸岩覆盖率、距河流距离、土壤等环境因子,同时在样地中调查藤枣种群特征,分析藤枣藤枣生境地的林分因子、群落特征、生境特征及种群数量与更新。[结果]表明:藤枣生境地林分平均高、平均胸径、平均胸高断面积、林分密度分别为11.98 m、15.13 cm、41.42 m2·hm-2和1 205株·hm-2。群落平均物种丰富度为35.2,群落类型为热带雨林和季风常绿阔叶林;在大小级结构上,不同高度级和径级内物种丰富度和个体多度均呈单峰曲线,最高值均出现在第Ⅱ高度级和径级内,但第Ⅴ(H≥30 m)高度级和第Ⅵ(DBH≥100 cm)径级均有物种和个体分布。藤枣生境地平均海拔高度为1 107 m,坡度为陡坡,坡向则多数为阴坡,处坡下位置;林分郁闭度仅为76%,但距河流较近(31 m),并伴有一定的裸露岩石;土壤接近中性(p H=6.2),养分条件较好。在5块调查样地(面积20 m×20 m)中,共有藤枣28株,分布于19个样方,多数为单方单株分布。28株藤枣平均长度2.39 m,平均基径仅为0.74 cm,平均胸径为0.41 cm。其中,更新幼苗(H33 cm)为3株,占藤枣总株数的10.71%。[结论]藤枣分布地植物群落类型主要为热带雨林和季风常绿阔叶林,树木较高,树体较大,单峰曲线是其物种丰富度和个体多度在不同高度级和径级内的分布形式。生境地环境以高温高湿为主,土壤养分条件较好。28株藤枣分布于19个样方,多数为单方单株分布。藤枣幼苗数量较少,自然更新受限。     

基于森林空间规划问题的模拟退火算法参数敏感性研究

[目的]以森林空间收获安排问题为基础,系统探讨模拟退火算法参数(初始解数量、初始温度、降温速率和每温度下重复次数)设置对森林空间规划问题目标解质量的影响。[方法]规划模型以10个5年规划分期内的最大化木材收获为基本目标,同时满足均衡收获和最大连续采伐面积约束。模拟数据由5个假设的栅格数据组成,共产生了3 300 81 600个0-1型决策变量。[结果]表明:各规划问题目标函数值的平均变异系数仅在0.18%14.95%间波动,说明模拟退火算法优化结果的高度稳定性;每温度下重复次数和初始温度分别与林分数量呈显著的多项式(R~2=0.85)和指数(R~2=0.66)关系,而降温速率则与林分数量倒数呈显著的多项式(R~2=0.98)关系,初始解数量虽不受林分数量影响,但至少应维持在500次以上。同时,研究还表明规划问题规模不仅显著影响各参数的取值,同时还显著影响算法获得满意解概率(PN)和求解效率(RE),其中满意解概率随林分数量的增加而呈显著线性增加趋势(R~2=0.98),但求解效率则呈显著线性下降趋势(R~2=0.55)。[结论]模拟退火算法优化结果具有高度稳定性,能够适应复杂森林规划问题的需求;模拟退火算法优化结果对参数设置和林分数量具有高度的敏感性,因此森林经营决策人员在采用模拟退火算法解决具体的森林规划问题时应慎重选择各参数的取值,以确保规划结果的稳定性和可靠性。     

基于多旋翼无人机森林防火巡护航路最佳三维模型规划

为提高多旋翼无人机在森林防火高空巡护作业的有效运行时间,保证设备安全返回,针对无人机森林防火巡护工作任务,依设备参数(镜头视角、飞行高度、续航能力)对照目标区域大比例地形图进行了前期数据计算,结合GPS、惯性导航系统定位和视角感知,将规划空间表示成一系列导航点组成的网络图,引入飞行高度(H)因子,将水平面和垂直平面的规划问题同时考虑,主要航路轨迹平面向量上移至一定高度空中作业面,构建了三维立体模型,进行了航路规划,以更加符合无人机森林防火巡护工作的环境、任务、安全、时效等要求。     

林分尺度上的森林火灾风险评估方法及应用

[目的 ]基于森林燃烧概率、潜在火行为和火影响评估一个区域的森林火灾风险是有效开展林火管理的基础。[方法 ]利用森林燃烧概率模拟软件(Burn-P3)模拟了北京九龙山林场的燃烧概率、潜在火强度、蔓延速度及火发生类型。根据林场内各林班的生态重要性、生态脆弱性和保护等级确定火影响,并考虑火对周围城镇和水源的潜在影响,利用层次分析方法建立了林分尺度上的森林火灾风险评估体系。[结果 ]结果表明,研究区的平均燃烧概率为0.035 1,燃烧概率高和很高的区域分别占研究区的10.3%和6.0%。火烧以地表火和间歇性树冠火为主,平均火强度及蔓延速度分别为2 140.9 kW·m~(-2)和3.7 m·min~(-1)。火行为指数高和很高的区域分别占17.8%和14.0%。[结论 ]研究区森林生态价值和火对环境的影响较高。森林火灾风险评估结果显示,火灾风险高和很高的区域占31.8%。西部、北部及南部的落叶松林和混交林的火灾风险较高,未来需要加强针对性的林火管理。     

镉胁迫对刺槐幼苗生长与光合生理特性的影响

[目的]探究镉胁迫对刺槐生长与光合生理特性的影响。[方法]以刺槐幼苗为研究对象,测定不同浓度镉处理下刺槐生长、叶绿素含量、叶绿素荧光参数、呼吸速率和气孔特性等。[结果]在镉胁迫下,刺槐幼苗地径、株高受到明显抑制;高浓度处理植株的鲜质量、干质量下降,低浓度处理植株则略微上升,但均与对照差异不显著。随着镉浓度增加,刺槐叶绿素a、叶绿素总量呈下降趋势,而叶绿素b、类胡萝卜素变化无规则,但与对照差异不显著;初始荧光(F₀)与最大荧光产量(F_m)先升后降,最大光化学效率(F_v/F_m)逐步下降,非光化学淬灭系数(qN)逐步上升,实际光化学量子效率(ΦPSII)均低于对照值,但差异不显著;胁迫植株气孔宽度、气孔面积降低,气孔逐步闭合,呼吸效率受到显著抑制;通过相关分析显示,多数指标之间显著性相关;经随机森林回归分析,初始荧光(F₀)、根系镉含量、气孔宽度和叶绿素a的重要性分别在叶绿素荧光参数、植株富集镉含量、气孔特性、光合色素中最强,成为影响刺槐光合功能的最关键因子。[结论]刺槐幼苗生长与光...     

裕河次生乔木群落分类及其物种多样性与土壤理化性质的关系

[目的]植物与环境相互作用能够形成不同的森林群落,探究森林群落类型和物种多样性与土壤理化性质的关系,有利于促进森林群落土壤养分循环,维持森林群落稳定和生物多样性保护.[方法]以甘肃裕河国家级自然保护区天然次生乔木群落为研究对象,基于样地—物种和样地—土壤数据,运用多元回归树(MRT)和典范对应分析(CCA)方法,对天然...     

手杖式测树仪立木树高量测研究

【目的】树高是森林经营决策中最重要的一个参量,常用于估计森林生长、年龄、材积、生物量和碳储量等立木参数,其精度对立木质量的评价及森林生长的预测分析影响重大。为解决传统的树高量测仪器移动不便,测量周期长,人力耗损大等问题。【方法】以近景摄影测量为基础,构建了一种以登山杖绑定安卓智能手机为测量平台的便携、快捷的树高测量装备;针对立木生长环境有无坡度,拍摄是否产生倾角等情况建立了树高量测模型。在手机环境下,研制了立木树高测量软件APP。APP采用上下分屏技术,利用手机成像系统以及坐标系转换,使屏幕与待测立木建立关联,从而自动解算立木的深度信息;结合手机内部方向传感器的强大性能,单站作业可实时获取树高估计值。在北京市平谷区红石门村选取不同坡度的307株立木作为研究对象,使用该装备分别在上坡位和下坡位对其进行量测,将测定结果与全站仪多次量测求得的平均值进行对比分析。【结果】结果表明,树高估计值平均绝对误差为0.21 m,平均相对误差为2.11%,整体精度达到97.89%。当处于下坡位观测时,树高估计值平均绝对误差为0.11 m,平均相对误差为1.16%,树高精度高达98.84%。当处于上坡位观测时,树高估计值平均绝对误差为0.32 m,平均相对误差为3.07%,树高精度达到96.93%。智能手机倾斜角较大时,精度达到95.19%,智能手机倾斜角较小时,精度高达99.03%,说明手杖式测树仪观测时所产生倾角越小,精度越高。量测同一株立木时,下坡位观测的精度优于上坡位。【结论】此装备的研发满足国家森林资源连续清查中的测量精度要求,且装备成本低、灵活性强、不依赖其他设备获取深度信息、携带方便、具有较高利用价值,未来可作为森林资源调查树高测量装备。     

新疆野苹果枯枝症状级别与水杨酸含量、胸径关系研究

[目的]分析同一采样地、同一生境新疆野苹果枯枝症状级别与水杨酸含量、胸径的关系,寻找与枯死症状可能相关的特征。[方法]通过超声提取、HPLC检测分析不同枯枝症状级别样品中水杨酸组成和含量差异,并对枯枝症状级别与水杨酸含量、胸径关系进行统计分析。[结果]不同枯枝症状级别的新疆野苹果枝叶中水杨酸含量在39.5～122.6 mg·kg~(-1)之间,含量差异显著(P0.05)。枯枝症状从0级到Ⅴ级,水杨酸含量存在先降低后升高的趋势。不同枯枝症状级别新疆野苹果胸径大小变异系数差异明显,Ⅴ级样品个体间胸径变异系数相对较大(39.18%);Ⅰ级样品变异系数相对较小(30.28%)。新疆野苹果水杨酸含量和胸径大小呈负相关(P0.05),其中,0级、Ⅴ级样品水杨酸含量和胸径大小呈正相关,Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级样品水杨酸含量和胸径大小呈负相关(P0.05)。[结论]新疆野苹果枯枝症状级别与水杨酸含量、胸径大小关系较为密切,研究结果对于天山野果林的生态保育与修复、苹果优质新品种的筛选与培育等具有一定的参考价值。     

新疆天山云杉林群落分布格局及环境解释

[目的]天然林保护工程实施20周年之际,划分新疆天山云杉林群落类型,定量分析天山云杉林群落分布格局与环境及采伐干扰因子之间的关系,为新疆天然林保护工程实施后森林资源恢复评价提供参考依据。[方法]以新疆典型天山云杉森林群落为研究对象,通过野外样方调查,采用双向指示种法(TWINSPAN)对天山云杉林群落进行群落划分,采用冗余分析(Redundancy analysis,RDA)方法对其群落类型进行排序,定量分析森林群落分布格局与环境因子和采伐干扰因子的关系。[结果](1)TWINSPAN将47个森林群落调查样方划分为14个群落类型;(2)RDA排序结果表明海拔、坡度环境因子及森林采伐干扰因子是影响天山云杉群落格局的主要环境因素;(3)因子分离显示出环境变量对森林群落格局解释率达33.9%,采伐强度对森林群落格局解释率占5%,两者共同解释率为17.9%,未解释的部分占43.2%。未能解释的部分主要包括群落之间的相互影响及其他干扰等因素造成。[结论]新疆典型天山云杉林林区新疆农业大学实习林场有14个森林群落类型,其分布格局受环境因子和采伐干扰因子的共同控制,并且二者的交互作用非常显著。森林采伐干扰的强弱是新疆天山云杉林可持续经营不容忽视的重要因素。     

“鲜活化”先锋推动中国GPS产业成长

11月3日,200余家卫星导航定位领域内的高科技企业汇聚一堂,为期三天的第二届中国GNSS(卫星导航定位)应用设备展在江苏南京开幕。这也是GPS协会主办的国内唯一专业GNSS设备展,旨在展现国内卫星导航领域最新成果,促进GNSS技术与产品的应用及推广。展会上,以“鲜活化”为主题的合众思壮公司展位成为其中亮点。国内GPS行业领军企业合众思壮公司的展位尤为引人关注,超过50平米的展示区域内,合众思壮全面展示了旗下八大产业集群多达200余种的高精尖产品,涉及领域包括GIS采集、高精度测量、系统工程、汽车导航、汽车信息技术、航海电子、…     

天水市近30年林地动态变化遥感监测研究

[目的]以甘肃省天水市为例,基于遥感影像变化监测技术,探讨黄土高原丘陵沟壑与小陇山-西秦岭山地交接过渡区域近30年来森林(林地)资源空间分布规律、时间变化趋势及变化影响因素。[方法]以1988—2015年5期夏季Landsat TM/OLI遥感影像为主要数据源,结合辅助数据和外业实地样本点,以光谱特征和指数特征为特征变量,分别利用随机森林(RF)和参数优化支持向量机(POSVM)分类器对土地覆盖类型进行分类,然后基于分类后比较法进行森林资源动态变化监测。[结果]分类结果表明,两种分类器的分类效果均较好,且随机森林分类器在分类精度、效率和稳定性方面明显优于参数优化支持向量机分类器。变化监测结果表明,近30年来森林资源总体变化趋势为林地面积先减少后增加。1990—1996年,林地面积减少0.74%;1996—2002年,林地面积减少2.74%;2002—2008年,林地面积增加1.06%;2008—2015年,林地面积增加8.89%。[结论]本研究采用的基于非参数分类器分类后比较法的变化监测技术是复杂地形地貌过渡区森林资源动态变化监测的一种有效途径,在分类结果分析统计的基础上,得出研究区森林资源变化的总体趋势:以2002年(2002年影像)为界,林地总体趋势为先减少后增加,2002年后林地面积增加显著。     

猫儿山不同海拔森林群落草本植物高度的影响因素

高度是草本植物生长状况与环境适应性的重要指标。基于猫儿山不同海拔森林群落草本植物调查数据,分析林下草本植物物种组成和平均高度特征;采用多元线性逐步回归法,研究草本植物高度与环境因子的关系。研究发现,低海拔(1 100 m)常绿阔叶林草本层优势植物有狗脊(Woodwardia japonica)、里白(Diplopterygium glaucum)等,来自乌毛蕨科、里白科等;中海拔(1 500 m)常绿落叶阔叶混交林草本层植物主要有宽叶薹草(Carex siderosticta)、瘤足蕨(Plagiogyria adnata)、狗脊等,来自莎草科、瘤足蕨科、乌毛蕨科等;高海拔(1 900 m)常绿针阔叶混交林草本层植物主要有匙叶草(Latouchea fokiensis)、间型沿阶草(Ophiopogon intermedius)等,来自龙胆科、百合科等。随海拔升高,森林群落草本植物高度不断降低。草本植物高度在常绿阔叶林(1 100 m)和常绿落叶阔叶混交林(1 500 m)之间差异不显著,两者与常绿针阔叶混交林(1 900 m)差异显著。不同海拔森林群落草本植物高度与空气温度呈极显著正相关(P 0.01),且空气温度对草本高度有较高的解释率(R_(adj)~2=0.748)。综上,空气温度是影响不同海拔梯度森林群落草本植物高度的主要驱动力。