基于激光雷达数据的热带森林冠高模型生成及平均树高估计

激光雷达(LiDAR)是一种适用于大范围快速获取森林三维数据的新手段,但是基于Li DAR的林业参数估计算法和提取精度仍有待进一步提高。以海南省三亚市热带区域森林为研究对象,基于其扫描获取的Li DAR点云数据提出了改进的动态移动窗口搜索算法,进行冠高模型建模与生成,并提出了基于此模型进行林木平均高度估计的方法。通过改进的算法,利用C#编程、Las Tools、Arc GIS等相关工具对点云数据进行网格化,从而进行DEM和DSM提取、CHM生成、平均树高等参数估计。结果表明:经过算法的改进,大面积森林的数字地面模型(DEM)、数字表面模型(DSM)和冠高模型(CHM)可以从Li DAR数据中快速提取,但Li DAR点云获得的树高值比实际值低。这是由于Li DAR数据树顶的错失及点云的低密度所导致的,然而通过最低树高值的不断增加,其实测值与估计值的差值也在逐渐缩小。     

基于激光雷达数据的森林数据分析与处理系统的设计与实现

机载激光雷达(LiDAR)是一种新型数据获取手段,目前在林业资源管理、森林防火、林木砍伐等方面已广泛应用,但尚未形成完整的、实用的林业LiDAR数据分析与处理系统。通过分析已有LiDAR数据应用于林业资源管理方面的理论和方法,以目前开源LiDAR点云数据处理技术、海量点云数据可视化技术,以及GIS相关分析技术为基础,结合林业资源管理需求,设计并研发了基于LiDAR数据的林业资源数据分析与处理系统。系统实现了LiDAR点云数据的管理与可视化、数字高程模型生成、数字地表模型生成、冠高模型生成、平均树高估计等功能,为基于LiDAR数据的林业资源管理提供统一的平台。     

海口市东寨港红树林湿地植物多样性研究

通过对海口市美兰区东寨港红树林湿地区域的植物群落调查,研究其植物群落物种组成、群落优势种和群落物种多样性特征,并采集湿地的水样、土样进行检测分析,以期为湿地的生态保护与管理提供有效依据。结果表明,(1)在14个调查样方中,共记录维管植物54科111属126种,以芸香科、茜草科、菊科、大戟科和红树科植物为主,植物组成较为丰富;(2)东寨港湿地植物群落的优势种群主要由红树植物和人工林植物组成,红树植物在乔灌层中均占有一定优势,而人工种植种在乔木层中的优势较为明显;(3)在东寨港湿地植物群落中,灌木群落的物种丰富度最高,草本群落的多样性指数和Pielou均匀度指数均为最高;(4)东寨港湿地水体pH为中性略偏酸性,土壤p H为中性略偏碱性,湿地整体水体环境不错,但部分区域的水质存在富营养化和污染现象。     

海口市森林资源调查空间平衡抽样研究

传统抽样方法因存在适应性弱、空间相关性高等缺陷,越发不适用我国的森林资源调查。随着调查精度要求提高和社会经济条件变化,空间平衡抽样(SBS)的理论与方法应运而生。以海口市为研究案例,对空间平衡抽样与传统抽样方法进行抽样精度、抽样效率和空间相关性等性能指标的比较分析。研究表明:1)在海口市各地类面积模拟抽样中,抽样精度从高到低依次为空间平衡抽样系统抽样简单随机抽样;2)在模拟抽样性能评价中,空间平衡抽样的空间相关性、抽样精度和抽样效率均优于简单随机抽样、系统抽样。通过研究,以期为森林资源调查探索出更为经济适用的方法途径,为提高森林资源调查效率提供科学依据。     

东寨港红树林湿地土壤因子与酶活性的关系

[目的] 红树林是热带、亚热带典型的海岸带湿地生态系统。分析不同植物群落条件下红树林湿地的土壤活性有机碳组成、土壤酶活性现状以及两者间的相互作用,进而预测东寨港红树林片区的生态结构和功能发展趋势,为东寨港红树林湿地的生态恢复与保护提供科学依据。[方法] 通过实地采样,对9种红树植物群落类型〔红海榄(Type 1)、白骨壤(Type 2)、角果木(Type 3)、海莲+角果木(Type 4)、桐花树+海莲+秋茄(Type 5)、海莲+榄李+桐花树(Type 6)、秋茄+海莲+榄李(Type 7)、海莲+无瓣海桑+桐花树+秋茄(Type 8)、海莲+无瓣海桑(Type 9)〕的土壤酶活性、土壤活性有机碳组分含量和理化性质进行化验分析。[结果] ①该区表层土壤有机碳介于6.57~74.87 g/kg之间,在不同群落类型间以Type 7群落显著最高,Type 1群落低至6.57 g/kg。②各群落类型湿地表层土壤酶活性变化规律为：脲酶＞磷酸酶＞过氧化氢酶＞蔗糖酶,其中脲酶以Type 8群落最高,显著高于Type 1—6群落;磷酸酶以Type 8群落最高,显著高于Type 1—3群落;过氧化氢酶以Type 5最高,显著高于其余群落(Type 6和Type 7除外);蔗糖酶以Type 9群落最高,显著高于Type 2,Type 5和Type 8群落。③土壤脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶与土壤活性有机碳各组分含量呈显著及极显著正相关;土壤脲酶、磷酸酶与土壤pH值呈极显著负相关,与全氮、全磷呈极显著正相关;土壤过氧化氢酶与全氮、全磷呈极显著正相关;土壤蔗糖酶与全氮、全磷呈显著正相关。④冗余分析结果显示：土壤轻组有机碳、土壤总有机碳、土壤颗粒有机碳和土壤微生物生物量碳是影响东寨港红树林植物群落土壤酶活性的主要因子。[结论] 土壤酶活性与多种土壤活性有机碳组分呈紧密正相关,因此可用土壤酶活来表征东寨港红树林湿地土壤碳库活跃程度。     

基于LUCC和景观格局变化的海南东寨港红树林湿地动态研究

[目的]探究海南东寨港红树林湿地的动态变化,为推进红树林湿地保护、海岸带修复、退塘还湿等重大生态措施的开展提供理论参考。[方法]本研究从景观格局和土地利用两个层面描述东寨港地区红树林湿地的动态变化特征,通过结合土地利用/覆被变化(LUCC)和景观生态指数2种方法,探究红树林湿地动态变化。[结果](1)从土地利用的角度看,1988—2016年间,研究区域养殖水面和建筑面积大比例增长,分别从占总面积的1.6%和1.86%,上升到11.89%和9.39%;林地和耕地面积相对减少,占比分别从17.61%和38.89%,下降到11.83%和27.06%;(2)从景观角度看,斑块密度和数量的上升、平均斑块面积的下降、面积加权平均形状破碎化指数的高位稳定等景观指标状态都显示东寨港地区在研究区间内景观破碎化程度正在逐渐加大;(3)景观破碎化指数与各景观类型面积变化的相关性分析结果表明,耕地面积的减少加上建筑用地和养殖水面面积的增加促使景观破碎化的加重;(4)红树林在整个研究区间内总面积未出现明显波动,与其它地类间的互动主要表现在耕地、养殖水面和水域之间的转换。[结论]东寨港红树林湿地在近30年间,发生了养殖水面和建筑面积的增长以及林地和耕地面积的减少等土地利用变化,而耕地面积的减少,建筑用地和养殖水面面积的增加促使景观破碎化加重。     

石梅湾3种植物叶片与其群落凋落物C,N,P生态化学计量特征研究

研究植物叶片和凋落物碳(C)、氮(N)、磷(P)含量和计量比对阐明植物群落生理过程及维持生态系统养分平衡至关重要。以石梅湾青皮林、木麻黄林和红树林为研究对象,通过测定建群种叶片和凋落物C,N和P含量,并分析其化学计量学特征与差异。结果表明:1)3种植物叶片C,N,P含量均显著高于凋落物(P0.05),相反,其化学计量比显著低于凋落物;2)3种植物叶片N,P的养分再吸收效率表现为P(44.49～62.63%)大于N(18.96～34.37%),说明对P元素的养分再吸收能力较强;3)3种植物叶片N∶P比值依次为青皮(16.03)、木麻黄(15.18)和拉关木(8.04),说明青皮生长倾向于受P限制,木麻黄生长倾向于受N和P共同限制,拉关木生长倾向于受N限制。研究结果可为海岸带森林生态系统的可持续发展提供科学依据。     

基于GIS海南森林资源调查抽样方法研究

传统抽样方法因存在适应性弱、空间相关性高等缺陷也越发不适用中国的森林资源调查中,随着调查精度要求提高和社会经济条件变化,空间抽样等理论与方法应运而生。该文以海南省森林资源为研究主体,在基于地统计学基础和GIS技术平台上对空间平衡抽样、随机抽样和系统抽样3种不同抽样方法进行空间相关性分析,并对其抽样精度进行比较分析。研究表明:1)在不同抽样方法空间自相关分析中,空间平衡抽样(0.112034)简单随机抽样(0.0994846)系统抽样(0.0908457),空间平衡抽样的优势不突出;2)在海南省各地类面积模拟抽样中,抽样精度从高到低依次为空间平衡抽样简单随机抽样系统抽样。该研究致力于为森林资源调查探索出更为经济适用的方法途径,以期为林业发展提供科学依据。     

清澜港红树林湿地土壤酶活性与理化性质的关系

[目的]从土壤酶活性的角度分析清澜港红树林不同群落类型湿地土壤质量状况,为海南省红树林湿地土壤碳汇监测与生态修复提供数据支撑.[方法]对5种红树植物群落类型的土壤酶活性、土壤微生物生物量碳氮含量和理化性质进行分析.[结果](1)不同群落类型表层土壤微生物量碳氮含量和微生物熵碳皆是榄李群落最低,且显著低于个别群落;土壤微...     

海南热带雨林代表性种群空间分布特征研究

生态系统代表性种群在生态预警、生物多样性保护等方面具有不可忽视的作用，开展代表性种群评估是生物多样性优先保护的关键基础。以适宜生境分析为切入点，重点解析海南热带雨林代表性种群的分布格局。研究结果表明：1)海南热带雨林国家公园大部分区域潜在分布的热带雨林代表性种群数量在10～25种之间，分布面积占区域总面积的83.86%;2)代表性种群的分布主要受海拔和植被类型因素影响较大，种群分布数量整体由高海拔向低海拔、由原生林向次生和人工林递减辐射分布；3)海南热带雨林国家公园的建设，虽极大地促进了生态系统的连通性和生物多样性保护，但仍有较大面积的代表性种群高热点分布区域未纳入国家公园核心保护区，需加强对此类地区的关注和重视。代表性种群的生存状况很大程度上直接反映了热带雨林生态系统的现状特征，研究成果可为海南热带雨林国家公园生态规划、热带雨林修复、代表性种群保护等提供数据支撑和理论指导。