基于两期无人机影像的针叶林伐区蓄积量估算

【目的】提出一种基于两期无人机影像的针叶林伐区蓄积量估算方法,为促进无人机数据在多类型林业样地资源调查中的深度应用提供依据。【方法】以福建省三明市将乐县金森林业股份有限公司伐区森林小班为试验区,首先,利用无人机遥感获取分辨率优于10 cm的两期影像,经Pix4D软件处理得到点云数据,在此基础上将小班区域未采伐前的林冠点云匹配到采伐后的小班地形点云上;然后,通过布料模拟滤波算法(CSF)分离匹配后的林冠点云和地形点云,采用自然领域插值法分别将林冠点云数据插值生成数字表面模型(DSM)、地形点云数据插值生成数字高程模型(DEM),二者相减获得冠层高度模型(CHM);接着,基于改进的局域最大值法搜索冠层高度模型中的林冠顶点,提取树高;最后,根据野外采集的400株马尾松和杉木树高、胸径数据,建立5个适用于福建省马尾松和杉木的胸径-树高模型,选择相关系数最高的模型推算胸径,并利用福建省单木材积公式估算小班区域蓄积量。【结果】1)两期无人机数据的点云匹配能较好消除陡峭地形对树高提取的影响;2)改进的局域最大值法可有效减少固定窗口搜索林冠顶点时出现的多提和漏提错误;3)小班区域估算株数为339株,实测株数为366株,估算的平均树高为18 m,实测平均树高为19 m,估算蓄积量为182 m~3,实测蓄积为199 m~3,株数、树高和蓄积量的估算精度均较高。【结论】借助无人机遥感技术,可实现森林蓄积量自动化估算,降低传统野外调查成本,推动森林资源的快速调查和更新。     

基于无人机航测数据的森林郁闭度和蓄积量估测

蓄积量是评价森林资源质量或状况的重要指标,为了解决实测郁闭度和蓄积量费时费力以及无法充分利用航测原始数据生成各项数据的问题,以无人机航测数据的点云数据和正射影像为研究数据,利用冠层高度模型提取高程,通过一元线性回归分析估测平均树高和平均胸径模型;使用改进形态学分水岭方法提取树冠个数;通过主成分回归建立郁闭度模型;结合提取与估测的GIS因子,用偏最小二乘法建立蓄积量模型。结果表明:平均树高模型精度为97.34%、平均胸径模型精度为91.27%,改进分水岭提取树冠精度为80.03%,郁闭度模型精度为83.18%,蓄积量模型精度可达88.43%。蓄积量模型的所有特征因子均是通过遥感方法从无人机原始航测数据中提取而来,充分利用了无人机航测数据。实验建立的树高、胸径和郁闭度模型可以有效地估测森林平均树高、胸径及郁闭度,改进后的分水岭算法减少了过分割,蓄积量模型能够有效估测蓄积量,提高了蓄积量提取效率,节省了大量的人力物力。     

基于无人机可见光影像的华山松人工林计测参数提取

针对无人机在森林资源监测中的便携性特点,利用无人机RGB三波段影像进行森林计测参数(株数、树高及蓄积量)的提取及精度验证。以华山松人工林为研究对象,以无人机RGB影像为主要信息源,在前期进行5块0.08hm~2华山松人工林标准地单木定位的基础上,采用冠层高度模型(CHM)最大值法和点云分割方法,提取华山松人工林计测参数,建立无人机RGB影像的华山松人工林单木二元材积模型。研究结果表明:1)采用CHM最大值分割法较点云分割方法精度高,单木株数分割精度分别为87.17%和80.79%;提取得到的树高与其地面实测所得树高的R~2相比较,使用CHM方法,R~2为0.71;而使用点云算法,R~2为0.69。2)基于CHM最大值法提取的单株冠幅和树高所建立的二元材积模型,其决定系数(R~2)为0.94,均方根误差(RMSE)为0.033 8m~3;与基于云南省华山松人工林二元材积表的标准地实测蓄积量调查结果相比,基于无人机RGB数据的5块标准地蓄积量监测精度分别为79.72%,81.64%,83.57%,82.49%,80.28%,平均精度达81.54%。基于无人机RGB影像的华山松人工林在森林计测参数提取中,CHM最大值分割法优于点云分割,所建立的树高和冠幅二元材积模型,可为华山松单层人工林无人机遥感监测提供参考。     

机载激光雷达森林参数估算方法综述

综述了机载激光雷达(LiDAR)在森林树高、郁闭度、蓄积量等参数估算中的应用,并对森林参数的估算精度及其影响因素进行了总结和分析。重点总结了目前机载激光雷达在森林参数估算中采用的如基于几何特性的点云数据滤波方法、基于强度信息森林参数提取方法、全波形数据的处理方法及L iDAR与多光谱影像数据融合关键技术,阐述了其现状及各自应用范围和存在的问题。     

基于三维激光点云数据获取树木几何参数的研究

无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)遥感可快捷获取高分辨率正射影像。本文探讨利用无人机采集高分辨率影像,生成三维点云数据获取树高和冠幅,并与实测数据对比。实验地点选择北京市京西林场,采用无人机搭载激光雷达扫描系统获取点云数据,使用LiDAR360软件进行数据处理分析,获取树木位置、株数、树高、树冠直径等信息,并与实测数据对比,结果表明:最大类间方差法可分割树木点云数据;利用三维点云技术可获取树木高度及冠幅;树高提取平均精度为94%,冠幅提取平均精度为89%。     

基于无人机机载激光雷达构建森林蓄积量模型反演及精度分析

基于机载激光雷达点云数据提取的嵩县测区森林资源数据，结合样地调查数据，采用多元线性回归模型，重点分析无人机载激光雷达获取的点云数据在森林蓄积量模型反演方面的精度分析，为河南省森林蓄积量的测算提供参考依据。结果显示：山区栎类蓄积量调整决定系数AdjR2=0.890m³·hm^-2，平均相对误差MSE=0.237 m³·hm^-2，均方根误差RMSE=0.478 m³·hm^-2，结合分层地面样地调查数据对山区栎类蓄积量数据进行多元线性回归模型反演，模型精度为96.01%。无人机机载激光雷达能够自动获取大面积栎类标准地的激光点云数据，可以提取森林的垂直结构信息(高度参数)和水平结构信息(郁闭度)具备三维结构参数提取能力，通过全覆盖的激光雷达数据反演结果以及地面验证两个部分的数据验证，得到的精度测算结果较好，为计算森林蓄积量提供新的方法。     

基于无人机数据的人工林森林参数估测

无人机凭借低成本、高精度的优势在森林资源调查中被广泛应用,基于无人机高分影像及点云数据的森林主要参数估测及评价方法研究,可以为无人机技术在人工林调查中的推广应用提供科学参考。选取南京林业大学树木园内东方杉(Taxodium mucronatum)人工实验林为研究对象,以2018年无人机高分影像、点云数据以及地面实测数据为主要信息源,通过局部最大值以及种子点分割的方法对株数、树高、冠幅、郁闭度等森林参数进行提取,并进行精度检验。研究结果表明:1)提取的株树探测率为0.92,株数准确率为0.97,F参数为0.95。2)单木树高估测的决定系数(R~2)为0.795 7,均方根误差(RMSE)为0.594 0;单木冠幅直径的决定系数(R~2)为0.800 8,均方根误差(RMSE)为0.897 8。3)提取的总冠幅的提取率达到0.95,准确率达到0.93,f参数达到0.94。4)提取的样地郁闭度相对误差只有0.32%。基于无人机高分数据及少量地面实测数据的人工林主要参数估测,可以在很大程度上替代全林实测,在人工林中具有较大的推广价值。     

一种机载LIDAR数据估算森林蓄积参数的方法

针对林业调查中的单株树木提取问题,提出一种基于机载激光雷达点云数据,采用局部最大值和噪点消除获取树冠顶点,利用分水岭分割方法提取单株树,根据样地树高和森林蓄积模型估算胸径和森林蓄积量的方法,与传统的人工现场勘测方法相比,具有更高的时间效率,减少了大量的人力成本。     

基于无人机可见光遥感的单木树高提取方法研究

利用目前流行的高分辨率可见光无人机遥感影像生成树木冠层高度模型,采用分水岭分割算法提取单木树高的研究具有重要理论和实践意义。以位于云南省富民县的天然云南松纯林为研究对象,通过大疆Phantom 4 Pro无人机获取低空可见光遥感影像,利用Pix4D Mapper对无人机影像进行预处理及三维重建,生成三维点云,利用LiDAR360处理三维点云,构建DSM,DEM并生成CHM;采用分水岭分割算法对不同郁闭度条件下获得的CHM进行单木分割及树高提取,对提取结果进行精度评价。结果表明:分水岭分割算法能够准确分割CHM,利用无人机可见光遥感影像进行单木树高提取是可行的;将基于无人机可见光影像提取的树高值与野外实地调查得到的树高值进行对比,R²为0.893,RMSE为1.23m,估测精度为87.58%;同时,林分郁闭度会对单木树高估测产生影响,根据不同郁闭度条件下提取的3组样木树高与实地测量树高的决定系数(R²)分别是0.857,0.939和0.921,RMSE分别为1.450,1.097,0.896m,在低郁闭度林分内树高估测的精度显著高于高郁闭度林分。     

基于无人机机载激光雷达的桉树蓄积量估测技术研究

桉树Eucalyptus spp.人工林蓄积调查是林业生产经营的重要工作,无人机机载激光雷达能够自动获取大面积桉树人工林的激光点云数据,为计算桉树蓄积量提供新的方法。研究通过试验样地实际数据,建立了桉树树高(X)与胸径(Y)的回归模型:Y=3.611 6e~(0.067) ~(4X),并结合激光雷达软件获取的株数、树高估算样地总蓄积量。比较激光雷达测量与实地测量结果发现,激光雷达测量的株数比实测株数少27.09%,平均树高高8.67%,平均胸径大8.25%,总蓄积量小22.68%。因此,对于大尺度获取桉树成熟林的总蓄积量V,可以使用V=V_0/(1-22.68%)对激光雷达测量的总蓄积量V_0进行修正。     

人为干扰对绿洲胡杨种群特征和水肥条件的影响

额济纳胡杨林保护区是我国西北干旱区的一道强大生态防线。近年来,受地下水动态变化的影响,胡杨林开始严重退化,而最近的调查结果表明,大量的农业活动和频繁的放牧在不断侵扰着胡杨林的生态环境,不仅对胡杨林生境的水分与养分条件产生了重要的影响,更导致了胡杨密度、胸径等种群特征产生较大的差异,强烈的人为干扰活动长期得不到有效控制,必然会加剧胡杨种群更新与维持的困难。建议尽快开展控制放牧与农业活动等相应保护措施。     

间伐强度对兴安落叶松林林下植被多样性及生物量的影响

研究了间伐强度对兴安落叶松林林下植物多样性和生物量的影响,为确定兴安落叶松林分的最佳采伐强度提供理论依据。以兴安落叶松林为研究对象,设置4种间伐强度(10%、20%、30%、40%)和对照的试验固定样地,对间伐5 a后各样地林下灌草多样性和生物量进行调查分析。结果表明:1)抚育间伐可以明显提高林下植物种类、Menhinick丰富度指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数,各层均以40%间伐强度最大,而生态优势度指数则呈递减趋势(P <0.05);2)适当加大间伐强度对林分林下植被层和枯落物层生物量具有促进作用,均以间伐强度30%为优(P <0.05);3)综上所述,在30%～40%的间伐强度下,兴安落叶松林林下植被多样性和生物量最高,林分质量最佳。     

内蒙古贺兰山大型真菌资源现状及开发建议

文章根据2012年真菌科学考察采集到的标本,根据传统分类学方法,对内蒙古贺兰山真菌资源状况进行了鉴定.研究结果显示:研究区共有真菌262种,隶属于7目27科79属,真菌多样性丰富;其中食用菌占全部真菌种类的一半以上,药用菌和毒菌资源分别占24.81%和15.27%.最后对开发真菌资源给出了建议.     

无人机在我国林业上应用概述

文章对无人机在我国林业上的应用做一归类,主要包括在森林资源调查、森林资源监测、森林信息提取等方面的应用,并提出无人机在我国林业上应用存在的问题及建议。     

浑善达克沙地丘间低地3种典型群落空间点格局研究

以浑善达克沙地丘间低地3种典型群落为研究对象,采用Ripley-K点格局分析方法对3种不同群落榆树-小叶锦鸡儿、榆树-三裂绣线菊、榆树-小红柳的空间分布格局及其空间关联性进行分析。结果表明:3个典型群落中榆树种群的空间分布格局在整体上呈随机分布;群落Ⅰ和群落Ⅲ中,三裂绣线菊和小红柳在小尺度上呈聚集分布,随着尺度的增加,表现为随机分布,群落Ⅱ中小叶锦鸡儿呈随机分布。群落Ⅰ中榆树和三裂绣线菊不具有空间关联性,群落Ⅱ榆树和小叶锦鸡儿在小尺度和中尺度上表现为负相关和正相关,其他尺度上无关联,群落Ⅲ中榆树和小红柳在小尺度和大尺度上无关联,而在其他尺度上表现为负相关的空间关系。     

乌兰察布市后山地区中华金叶榆的嫁接技术探讨

中华金叶榆观赏性极佳,且抗旱抗寒,适应性很强,是城镇建设的美化、绿化常用树种。文章介绍了中华金叶榆的嫁接技术,旨在同类地区推广应用。     

稠李巢蛾性引诱剂生产应用技术研究

在内蒙古阿龙山林业局研究了稠李巢蛾性引诱剂应用技术,通过在稠李林中的对性引诱剂诱捕器设置不同高度、距离稠李林边缘的不同距离的诱集效果及稠李巢蛾昼夜反应节律的系统研究,掌握性引诱剂诱捕稠李巢蛾雄蛾相关应用技术。在诱捕器悬挂高度方面,性引诱剂诱捕器设置高度以0.5 m为最佳,雄蛾诱集量最大达到78.22头/器·d;设置诱捕器距离林缘50~300 m均可诱集到雄蛾,最佳诱蛾距离为100 m左右,测算最远诱捕距离为330 m;首次掌握了性引诱剂诱捕器对稠李巢蛾雄蛾昼夜活动节律,上午5:00~11:00为雄蛾主要活动期,傍晚19:00~23:00也有一个活动小高潮,这表明性引诱剂诱捕器可以掌握稠李巢蛾成虫的每天的活动节律。以上应用技术研究可以为稠李巢蛾的监测预报及防治决策提供重要依据。     

基于二类调查的呼和浩特市林地资源动态变化分析

文章以2006年和2016年二类调查数据为依据,通过对林地面积、蓄积的统计分析,探寻呼和浩特市林地面积增减变化规律。分析结果表明:2006—2016年,呼和浩特市土地面积和林地面积呈现双下降趋势,但有林地、灌木林地面积呈增加趋势,有林地、灌木林地分别增加5 539.9 hm^2和7 890.4 hm^2,对森林覆盖率贡献率0.78%;疏林地、未成林地、宜林地面积减少113 624.2 hm^2;林地利用率从22.25%上升到23.23%,提高了0.98个百分点,上升缓慢,乔木林单位面积蓄积量从2006年的55.5 m3/hm^2下降到2016年的48.53 m3/hm^2,减少率12.59%;天然林面积减少13 756.7 hm^2。     

无人机摄影获取单木三维信息方法研究

随着无人机航空摄影测量技术的成熟和发展,改变了传统森林调查的手段,加快了森林调查的数字化、智能化发展。为提高单木因子的采集效率和精度,降低外业的工作强度,基于倾斜摄影测量技术,以多旋翼无人机为数据采集平台,实现了孤立单木的三维点云模型重建。在此基础上,建立了单木三维信息量测算法,提出切割法和投影法两种提取树冠投影面积的方法,并提取树高、树干任意处直径、树冠投影面积、冠幅、树冠表面积、树冠体积6项测树因子参数。结果表明:1)树木的总高度和第一枝下高的提取精度分别为96.28%和95.61%,胸径和上部直径的提取精度分别为96.24%和93.78%;2)利用切割法和投影法提取树冠投影面积的精度分别为96.28%和98.24%,提取冠幅的精度分别为89.65%和91.50%,提取树冠表面积的精度分别为96.78%和97.58%,提取树冠体积的精度分别为94.29%和96.14%;3)实践证明,该技术可很好地应用到古树名木的保护工作中,并可对森林调查的方式提供新的技术参考,具有较高的现实意义和实际应用价值。     

宁夏空间规划试点中林地精细分类标准的构建

以宁夏承担中央部署的空间规划改革试点为契机,比较了宁夏自治区林业和国土部门在林地面积数量统计和空间矢量叠加上存在的差异,分析产生差异的具体原因。在此基础上,综合考虑林业和国土部门的林地分类体系和概念内涵,制定出满足各部门规划需求的国土空间规划林地地类标准,通过多重属性图斑的比对,在空间地域上形成界线清晰的、属性唯一的林地及其它地类,落实了林地在空间上的唯一属性,解决了多年来政府各部门地类不统一、事权界限不清、管理责任不明、规划不协调、项目落实难等诸多问题,对科学划定“三区三线”,实现国土空间用途管制、“一本规划”管控和“一张蓝图”具有现实意义。