基于VirtuoZo系统对林木冠幅信息的提取

针对目前林木冠幅信息人工测量高误差低效率的现状,本文基于1：10000的数字航空相片影像,采用专业的数字摄影测量平台VirtuoZo提取了林木冠幅信息。选取凉水国家级自然保护区17林班18小班内第32号固定样地为测图区,通过立体模型的内定向、相对定向和绝对定向构建测区的立体像对,并在立体像对上量测了样地内各林木的东西和南北冠幅。结果表明：林木冠幅的数字摄影测量的相关系数均大于0．85,具有较好的正相关性。因此应用全数字测量系统VirtuoZo提取冠幅因子具有可行性,能够减少外业工作量,但测量精度受到航摄参数、环境因素和判读员经验等因素影响。     

Measurement and Calculation Methods of a Stem Image Information

The paper shows a study on 2-D stem image information collected by a digital camera. Information on a single stem is obtained through calculations after the application of the direct linear transformation model of close-range photogrammetry and binocular stereo vision technology, so that the calculating problem between stem image information and its 2-D coordinate can be solved. Furthermore, the 2-D processing methodology for measuring tree image information simplifies calculating equations and increases calculating speed. Although computer stereo vision techniques for collecting parameters of a single stem shape are comparative, complicated, and expensive, research indicates the efficiently and feasibility of close-range photogrammetry for stem image information. Translated from the Journal of Beijing Forestry University, 2005, 27(1) (in Chinese)     

立体视觉技术应用于林木个体分布格局测定研究

详细介绍了应用立体视觉技术由立体像对测定林木个体分布空间格局的方法、步骤，探索了适合林业环境下的立体视觉实现的技术路线。摄像机标定采用基于非线性度量误差模型的摄像机标定方案；图像匹配采用外极线和Canny算子检测出的树干边缘约束下的人机交互式的相关匹配。最后通过实验对文中算法、策略进行了验证。结果表明，在实验条件下，应用立体视觉测定林木个体分布格局可以达到精度要求。     

郁闭林分中立木树高的重建技术研究

将立木分为枝下高与树冠高2部分,通过近距离获取枝下高图像对,用立体视觉方法重建枝下高不同部位直径与倾角,以此为基础估计树冠高部分,进而得到树木高度.试验地包括银杏、水杉2个树种,与实际树高相比,重建树高中最大误差是0.043 5,最小误差为0.007 2.其中3号树(水杉)单侧误差仅为0.002 6,表明与干曲线结合的立体视觉重建策略在恢复郁闭林分中立木树高是可行的.     

角尺度在林分空间结构调整中的应用

给出了应用角尺度调整林分空间结构的方法。角尺度是一种优秀的格局分析方法,不用测距也不用准确度量角度,既可用均值也可用单个值的分布来表达结果,对空间结构有很强的解析能力。根据进展演替的一般规律,顶级群落的水平分布格局应为随机分布,因此格局调整的目标是将所经营林分从非随机分布向随机型转变,也就是应将左右不对称的林分角尺度分布调整为左右基本对称。     

Forest variable estimation using photogrammetric matching of digital aerial images in combination with a high-resolution DEM

Abstract

The rapid development in aerial digital cameras in combination with the increased availability of high-resolution Digital Elevation Models (DEMs) provides a renaissance for photogrammetry in forest management planning. Tree height, stem volume, and basal area were estimated for forest stands using canopy height, density, and texture metrics derived from photogrammetric matching of digital aerial images and a high-resolution DEM. The study was conducted at a coniferous hemi-boreal site in southern Sweden. Three different data-sets of digital aerial images were used to test the effects of flight altitude and stereo overlap on an area-based estimation of forest variables. Metrics were calculated for 344 field plots (10 m radius) from point cloud data and used in regression analysis. Stand level accuracy was evaluated using leave-one-out cross validation of 24 stands. For these stands the tree height ranged from 4.8 to 26.9 m (17.8 m mean), stem volume 13.3 to 455 m³ ha^?1 (250 m³ ha^?1 mean), and basal area from 4.1 to 42.9 m² ha^?1 (27.1 m² ha^?1 mean) with mean stand size of 2.8 ha. The results showed small differences in estimation accuracy of forest variables between the data-sets. The data-set of digital aerial images corresponding to the standard acquisition of the Swedish National Land Survey (Lantmäteriet), showed Root Mean Square Errors (in percent of the surveyed stand mean) of 8.8% for tree height, 13.1% for stem volume and 14.9% for basal area. The results imply that photogrammetric matching of digital aerial images has significant potential for operational use in forestry.     

基于数码相片图像三维信息提取技术的研究

以林分数码相片为原始数据,对其进行阈值分割,选取适当的结构元素进行数学形态学的运算,从而达到对数码相片边缘提取的目的,结合已知数据,通过一系列数理统计分析输出树高、胸径和蓄积。将其与使用传统方法实测的这些立木的数据作比较分析,得出用近景摄影技术测树所能达到的精度,验证该方法的可行性和有效性,为林业调查带来更方便、更精确的方法。     

角尺度--一个描述林木个体分布格局的结构参数

空间结构信息对异龄混交林经营特别重要.按森林资源清查和森林经理的观点,空间结构可从3个角度加以描述.对于描述种间混交和大小分化目前已有可使用的参数,这些参数用适当的花费就可以在地面调查中获得.但对于个体分布格局目前还没有如此有效的方法.本文提出的角尺度可明显地减少调查花费并使详细的结构分析和接近实际的重建林分空间结构成为现实.借助于它的均值(W)可以相对精确的确定出现实林分中林木的个体分布格局即规则、随机和团状分布.     

多基线数字近景摄影测量系统测树方法及数据分析

传统的测树方法是用轮尺、直径卷尺和检径尺(钩尺)、围尺等测量树的胸径,而对于树木上部直径的测量就显得无能为力,并且目前对于立木上部直径的测量都没有很好的方法(孟宪宇,2002;吴富桢,1992;大隅真一,1981).对于树高,在我国常用的是布鲁莱斯测高器,用该测高器时先要测出测点至树木的水平距离,且要等于整数10,15,20,30 m,测量效率较低,并且测量结果受人为因素影响较大,精度不够高(大隅真一,1981).     

地基激光雷达在森林参数反演中的应用

近年来地基激光雷达(TLS)得到了快速发展, 它能够快速地获取高精度、高密度的3D点云数据, 可以应用到工程设计、林业、农业、矿产、交通、城市规划和遗产记录等领域。在森林参数的定量测量应用上, 利用TLS测量森林参数如树高、胸径、密度和蓄积量等, 不仅节省人力, 还提高了工作效率, 现在已经成为一种快速获取树木几何参数的有效方法。文中主要介绍地基激光雷达遥感的工作原理、数据处理过程和方法、在林业中的应用现状、利用TLS数据反演森林参数(位置、胸径、树高、蓄积量、树干和郁闭度等)的方法和研究进展, 同时对地基激光雷达在林业中的应用前景进行了分析和展望。     

利用三维激光扫描系统测量立木材积的方法

介绍三维激光扫描系统的组成及工作原理,并采用该方法对立木进行扫描,测量立木材积。与伐倒木实测数据进行对比,可以看出扫描数据完全能满足林业测量的精度要求,其扫描获得的立木材积数据完全可以替代传统方法测算的立木材积数据,使用立木模型建立材积表不再需要实地大量伐木,节省大量人力、物力及财力。应用三维激光扫描技术进行立木材积测定能较好的避免传统测定方法的不足,在未来的林业数字化测量中有广阔的应用前景。     

基于原野服务器的远程树木直径测定的研究

以卫星遥感为主的资源环境监测,由于受云层分辨率等限制,一直以来其应用重点主要在"监"上,本文介绍一种近年来刚刚兴起的能够进行远程监、控、测集网络与传感器于一身的结合体--原野服务器.首先对其定义、种类、外业设置及远程监控操作做了简单的介绍,然后尝试利用原野服务器传回的图像,通过立体视觉技术重建远隔地树木的胸径,得到了较为满意的结果,从而实现了不到现地便能够测量直径的目的.     

油松树干横截面面积年增长量的垂直分布及与材积年增长量和叶量的关系

【目的】揭示油松树干横截面面积年增长量(RAI)的垂直分布特征和主要控制机制,验证Cortini等(2013)建模方法和模型形式在油松上的应用效果,确定基于RAI模拟预测材积年增长量和单木叶生物量的理想模型和树干位置。【方法】在9个不同年龄和竞争状态的油松林内选取27株10~98年生样木,于不同树干位置截取312个圆盘测算并分析各样木的RAI垂直分布模式,比较其与各理论模式的异同,揭示相关机制;基于Cortini等(2013)建模方法和模型形式构建油松RAI垂直分布模型,根据拟合优度等验证并评价其应用效果;在不同RAI垂直分布模式和整体水平,比较分析不同树干位置RAI与全树干水平的差异及与材积年增长量和单木叶生物量的关系,确定理想模型和树干位置。【结果】油松RAI垂直分布包括2种模式,差异主要源自树干中间区,有效树冠区和膨大区RAI分布分别与水分传输和机械支持的理论模式相近,而中间区RAI分布与各理论模式的异同因样木而异;RAI垂直分布模型可解释其垂直变异的82.76%;不同模式和整体水平,有效树冠基部RAI与全树干水平的差异均小于其他位置,胸高处RAI与单木叶生物量的关系均优于其他位置,而与材积增长量的异同因模式而异,或优于其他位置或略差于理想位置。【结论】水分传输和机械支持需求分别决定有效树冠区和膨大区的RAI垂直分布,二者的相对重要性及生物环境等因子共同决定树干中间区的分布;Cortini等(2013)建模方法和模型形式在油松上的应用效果良好;有效树冠基部对全树干水平的代表性较高,在胸高处测算RAI并据此预测材积年增长量是有效但存有缺陷的方法,对单木叶生物量的模拟预测效果良好。     

机载激光雷达和航空数码影像单木树高提取

用激光雷达(LiDAR)数据和航空数码影像相结合进行单木水平树高反演.对研究区的LiDAR点云数据进行滤波和分类,根据地形特点、地表植被状况以及其他地类的分布,采用Tin Filter滤波算法提取地面回波点和植被回波点.用面向对象的方法对高空间分辨率(25 cm)的航空数码影像进行单株木检测.通过多尺度、树冠模式的分割创建影像对象和类层次,用最邻近距离和成员函数法进行影像对象的分类,并基于分类结果进行再分割.对分割后的树冠多边形进行边缘优化,以准确识别单株木.将植被回波点和影像分割后得到的树冠多边形进行叠加,计算多边形内的LiDAR数据最大高程差值,与实测树高进行相关分析,建立单木树高估测回归方程,平均估测精度为74.89%.     

树冠提取技术研究进展

树冠是预估树木生长量的基本参数之一, 树冠的提取在森林资源管理中越来越受到重视, 但准确获得树冠的形状和边缘信息比较困难。目前, 国内外树冠提取研究主要是利用高分辨率影像、航空像片、数码相机影像以及雷达等介质, 以面向对象多尺度分割技术为主, 兼有专家分类、三维扫描、BP神经网络等方法。文中介绍了树冠提取技术的主要方法, 总结了树冠提取技术中存在的问题及发展前景。     

西藏色季拉山冷杉树冠营养元素的分布特征

2001年10月15日至25日在色季拉山生态系统定位站原始冷杉林,采用标准地调查取样与实验室分析,测定了其优势树种急尖长苞冷杉林冠的养分,结果表明:1年生叶片养分总含量是多年生叶片的1.12倍;叶片在树冠阳面养分总含量高于阴面;林冠的不同高度叶片的养分含量不同;同一枝条不同部位的叶片在养分含量上也有一些差异.枝条与叶片有着相似的养分含量分布规律,这种一致性说明在养分的分配、积累过程中,枝条和叶片对养分的利用是同步的.     

Derivation of stumpage value and logging costs for individual forest stands using aerial photographs and cartographic modelling

A procedure for calculation of stumpage value and logging costs of individual mature forest stands using aerial photo‐interpretation and a grid‐based geographical information system (GIS) is presented. The stumpage value may be computed from characteristics related to the trees, i.e. site index, stand mean height, crown closure, and tree species distribution, using price equations. By means of cost equations, the logging costs may be calculated from the tree characteristics and the terrain characteristics of slope gradient and skidding distance. The practical application of the procedure was demonstrated by a case study in a 710 ha forest area in southern Norway. The tree characteristics were determined by photo‐interpretation of individual stands. Skid paths for wood transportation from the stands to landings along the forest roads were delineated by photo‐interpretation of the ground conditions. Slope and skidding distances were derived by a digital elevation model and cartographic modelling. Finally, the photo‐interpreted tree characteristics and the computed slope and skidding distances were used for calculation of the stumpage value and the logging costs of each stand. According to previous tests, the accuracy of the procedure corresponded to the accuracy that could be achieved by the field‐survey methods used most frequently.     

枣树林日本龟蜡蚧种群空间结构及危害规律的研究

为了深入了解日本龟蜡蚧的发生和危害规律，对邢台市不同类型枣区日本龟蜡蚧的分布和危害情况进行了调查。结果表明，日本龟蜡蚧越冬雌成虫在枣树上的空间分布型为聚集型，个体群内和个体群间均为聚集分布；该害虫在寄主不同部位、不同方位的危害表现为：外部＞内部，南方＞西方＞东方＞北方；不同的林分类型受害程度表现为：生态环境单一的行栽婆枣林＞生态环境单一的散生慈枣林＞生态环境复杂的散生慈枣林。     

滇西北程海流域干热河谷区造林树种选择

程海流域地处金沙江干热河谷区,天然植被稀少,生态环境脆弱,造林难度较大,树种选择适当与否是造林成败的关键因子。文中阐述了程海流域现有的植被分布情况和主要造林树种,对程海流域造林存在的自然环境恶劣、自然灾害严重、生态系统退化等问题,提出适地适树、生物多样性丰富和效益最大化等造林树种选择的原则,并对该区域立地条件进行评价。在此基础上,从不同抗逆性特征、不同坡度、不同海拔以及不同坡位等方面,总结出适合程海流域造林的备选树种和干热河谷区造林及树种选择的要点,以期为金沙江流域干热河谷区造林树种选择提供参考。