小兴安岭天然林红松活立木腐朽率的调查研究

为研究天然林红松活立木腐朽规律,在小兴安岭凉水国家级自然保护区所建立的30hm2固定样地内,选取26个20m×20m的具有不同立地条件的样方。目测观察并记录了样方内129棵红松活立木的腐朽缺陷外部表征指标,包括腐朽节、树瘤、溃伤、朽枝、空洞、子实体等6种,统计了各指标出现的频次、位置和尺寸等信息,并据此估计了调查样方内红松活立木的腐朽率。在此基础上,分析了腐朽率与坡度、坡向、坡位、海拔的关系,重点讨论了腐朽率与胸径(树龄)之间的内在联系。结果表明:综合考虑活立木腐朽外部表征指标能够有效判定林地活立木腐朽状况,这为野外快速估计活立木腐朽程度提供了基础;立地环境因子对红松活立木腐朽率有影响,坡度与腐朽率呈显著负相关,坡向与腐朽率呈极显著正相关,但坡位和海拔与腐朽率的相关性均不显著;红松活立木腐朽率与胸径呈极显著线性正相关;当红松胸径超过60cm(估测树龄230年)时,其腐朽率高达70%以上。      

基于林分结构响应的PALSAR森林结构参数估测

为提高ALOS PALSAR数据估测森林结构参数的精度,引入代表林分结构复杂程度的调整熵值(ENTadj)参与估测,以消除林分结构对雷达后向散射系数的干扰。首先利用野外样地实测的树高计算林分的调整熵值,与Landsat8 OLI第6波段建立线性回归模型,获得基于像元的调整熵值。一般森林结构参数与ALOS PALSAR后向散射系数之间的关系可以用对数模型模拟。引入基于像元的调整熵值作为自变量对原始对数模型进行改进,分别对林分平均高、林分平均胸径、林分蓄积量建立了3种形式的改进模型。利用原始模型和改进模型分别对杉木林、马尾松林、阔叶林和针阔混交林的上述森林结构参数进行估测。最后比较模型拟合精度筛选出3项森林结构参数在各类森林中的最优模型,共计12个。结果表明:考虑林分结构干扰后,雷达估测森林结构参数模型的拟合精度R2均得到了提高。马尾松林各项森林结构参数模型的拟合度提高最大。精度检验结果表明:林分平均高估测精度(RMSE为0.74~2.51 m)、林分平均胸径估测精度(RMSE为2.61~5.61 cm)和林分蓄积量估测精度(RMSE为21.71~30.92 m3/hm2)都比较理想。本研究探讨了林分结构信息应用于合成孔径雷达后向散射系数反演森林结构参数方面的潜力,提高了光学数据结合雷达数据估算森林结构参数的能力。      

便携式高精度立木胸径测量装置研制与试验

立木胸径是森林资源调查中最重要的测量指标。为了实现高效、精准、简便地测量立木胸径,适应复杂树形和不同径级的树木,节省内外业勘测成本,该研究研制了一款新型立木胸径测量装置。基于隧道磁阻旋转编码器构建适合低成本、轻小型机电结构和高分辨力处理算法的方法,同时开发了由嵌入式软件、Android端应用和Web端应用构成的系统软件,通过多功能按键组合设计了特殊树形和大径级树木的作业流程。在单木勘查作业过程中,装置的机电结构会将立木胸径由机械量先转换为磁信号再转换成电信号,之后由嵌入式软件中集成的处理算法把电信号换算成胸径测量数据。完成所有单木勘查作业后,装置内的蓝牙将数据传输至Android端应用进行存储再上传到Web端的数据库中。为验证装置的测量精度和作业效率,选取包含多个树种的196株立木和一块包含42株立木的小样地进行试验。试验结果表明：该装置对不同径级的立木都具有较高的测量精准度（总平均绝对误差为0.08 cm、平均绝对百分比误差为0.37%、均方根误差为0.12 cm和相对均方根误差为0.54%）;人均每株立木测量耗时为9.3 s（约为传统围尺方法的1/3）,作业效率高。该装置解决了传统围尺在数据量测、记录和入库上的短板,降低了人力成本,比非接触式、卡测类、电子拉绳类仪器的制造成本低几百到上万元,造价仅为260元,且携带方便（仅重230 g）,符合国家森林资源连续清查技术规定的精度要求,在森林资源调查中具有宽广的应用前景。     

基于混合效应模型的塞罕坝华北落叶松人工林单木去皮胸径生长预测

基于混合效应模型建立华北落叶松人工林单木去皮胸径预测模型,以期更精确估算塞罕坝地区森林碳汇储量,预测森林碳汇潜力。以河北省塞罕坝机械林场的华北落叶松人工林为研究对象,基于2018年在37块20 m×20 m的固定样地中钻取的木芯数据,构建华北落叶松去皮胸径传统经验模型,进一步引入林分密度（D）和相对直径（RH）,建立基于竞争因子的华北落叶松单木去皮胸径混合效应模型。研究结果表明,混合效应模型优于传统经验模型。在混合效应模型中,嵌套两水平的混合效应模型的拟合效果最好,其调整确定系数（R²_adj）、均方根误差（RMSE）、残差平方和（RSS）和平均相对误差（MRE）的值分别为0.990 cm、0.290 cm、13.170 cm、0.019 cm。基于竞争因子的华北落叶松人工林单木去皮胸径混合效应模型,能够有效弥补竞争在传统胸径生长模型中的缺失,提高预测模型的适用性及预测精度,为实现我国林业碳增汇及碳达峰、碳中和的总体发展目标提供理论技术支持。     

沙地樟子松天然林林木大小分布特征

分析内蒙古红花尔基沙地樟子松天然林直径和树高的一元和二元分布特征,以期为该区樟子松天然林进行抚育经营等提供科学依据。在内蒙古呼伦贝尔沙地南段的樟子松天然林中设置2块100 m×100 m的不同密度(940和1 149株/hm2)方形固定样地,按整体和分层的方法,对样地的林分直径和树高的变化规律及两者之间的关系进行研究。结果表明:1)2块样地林木的最大、最小直径及平均直径相等;低密度林分直径分布较分散,高密度林分则分布较集中。2块样地上、下层林木的平均直径均基本相同;低密度林分上层木直径分布为正态,下层木则左偏;高密度林分上层木直径分布左偏,下层木则为正态。高密度林分的平均树高大于低密度林分,但高大林木比例较低密度林分低;高密度林分上层木平均树高也大于低密度林分,且高大林木比例也较低密度林分高;而高密度林分下层木平均树高和高大林木比例均较低密度林分高。2)低密度林分中小径级林木株数比率小于大径级林木株数比率,高密度林分中则相反;低密度林分中小径级林木的林木树高与胸径的比值大于大径级林木的林木树高与胸径的比值,高密度林分中无明显差异。2块样地上层木小径级林木株数比率均小于大径级林木株数比率,其林木的树高与胸径在大、小径级中的比值也无明显差异;低密度林分下层木中小径级株数比率大于大径级林木株数比率,高密度林分则相反;2块样地下层林木在小径级林木中的树高与胸径比值均明显大于在大径级林木中的树高与胸径比值。可见,高密度林分的平均树高均大于低密度林分;高密度林分直径分布相对集中,低密度林分直径分布分散,从而造成不同密度的天然樟子松林林分平均直径无明显差异。低密度林分中大径级林木株数的比率要比高密度林分高;密度的不同也导致了林木径向和纵向生长的差异。因此,针对密度大的樟子松天然林分应适当疏伐,降低密度,减少种内竞争;而对密度小的林分应适当进行土壤植被管理,促进林下天然更新。      

12个阔叶树种在广东云浮的生长表现

通过铺设米老排（Mytilaria laosensis）等12个阔叶树种的对比试验和调查其生长指标,评价6 a生多树种混交林分中各树种的生长表现。结果表明：除了土沉香（Aquilaria sinensis）的保存率仅为32.3%外,试验林其它11个树种6 a生时的保存率均在90%以上,表明了绝大多数树种对当地环境具有良好的适应性;不同树种的胸径和树高生长差异显著,其中西南桦（Betula alnoides）和米老排生长表现最好,胸径年均生长量为2.49和2.36 cm,树高年均生长量为1.79和1.47 m;而油楠（Sindora glabra）、土沉香和格木（Erythrophleum fordii）等珍贵树种,其胸径和树高的年均生长量均最低;通过聚类分析可知,西南桦和米老排属于速生型,红椎（Castanopsis hystrix）、山桂花（Paramichelia baillonii）、山杜英（Elaeocarpus sylvestris）以及灰木莲（Magnoliaceae glanca）属于较速生型,火力楠（Michelia macclurei）、红苞木（Rhodoleia championii）以及乐昌含笑（M. chapensis）属于中生型,油楠、土沉香和格木属于慢生型。基于上述分析,推荐米老排、西南桦、红椎、山桂花和灰木莲等5个较速生、适应性强且病虫害少的树种用于营建粤西地区的生态公益林。     

基于三维点云模型获取单木树高和胸径的研究

使用无人机和智能手机分别从空中和地面拍摄的样地林分影像构建三维点云模型，并从三维点云模型中获取样地内单木树高和胸径参数。本研究以池杉人工林为研究对象，利用PhotoScan Agisoft软件对无人机倾斜摄影和智能手机近景摄影的样地影像进行三维重建，通过对齐照片、控制点刺点、对齐优化、建立密集点云等步骤，构建出与样地实景相符的三维点云模型；通过LiDAR 360软件从样地三维点云模型中获取单木的树高和胸径参数，将其与实地测量获取的单木树高和胸径参数进行对比分析。利用无人机和智能手机影像构建的三维模型可以满足《数字航空摄影测量测图规范》的精度要求。通过实测数据和点云数据获取的树高和胸径的平均差值分别为-0.9 m和-0.8 cm,平均相对误差分别为5.4%和7.1%。以实测数据作为自变量x,以点云数据作为因变量y,树高和胸径回归模型的R²分别为0.809 5和0.918 4。将倾斜摄影和近景摄影的点云模型统一在同一空间参考基准下可构建出与样地实景相匹配的三维点云模型，从样地三维点云模型中获取的单木树高和胸径与实地测量结果具有较好的线性相关性，本研究所使用的方法可以代...     

基于二维激光扫描的立木胸径计算方法性能分析

针对目前立木胸径算法性能对比中以树干作为测量目标而无法精确评估这一问题,使用激光扫描雷达,以5种管径的PVC管作为测量目标,应用目前常用的两种几何法(切线法、弧长法)与拟合法(Taubin),结合对应的4种角度补偿算法计算目标直径,分析各种算法误差及适用范围,对各种算法性能进行评价。结果表明,Taubin算法精度最高,考虑所有样本后,平均绝对误差为4.89%,其中测量距离为3~6 m时精度最高,平均绝对误差为3.62%。管径小于200 mm,测量距离小于2 m时,所有计算方法的误差均相对较高,其中Taubin法的平均绝对误差为10.59%,优化的弧长法与切线法的平均绝对误差分别为14.03%和13.47%。当测量距离大于2 m时,算法精度大幅度提升,Taubin算法的平均绝对误差降到6%以下。实验表明,Taubin算法在所有计算方法中精度与稳定性最高,最具有工程应用价值。