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Hadoop的森林资源信息平台研究

随着"互联网+"时代的到来,移动互联网、物联网、大数据和云计算等新技术的发展为森林资源数据使用带来新的解决方案,该研究以充分利用当下大数据的优势和基础地理信息资源为目标,利用Hadoop大数据集成分析平台,运用大数据分析技术实现了森林资源数据管理及分析,验证了大数据处理平台搭建的成功,为森林资源调查、森林资源规划设计、森林资源动态更新以及各级林业部门实现科学高效的资源监管提供科学、准确的数据参考。     

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。     

基于不同预测变量的橡胶树地上生物量模型

在海南岛范围内，橡胶林种植面积很大，但对于这种经济树种大多评估它的生产效益和经济效益，很少建立生物量估计模型。基于海南岛54株实测生物量数据，建立橡胶树不同组合自变量非线性回归模型和非线性度量误差模型。由于生物量与自变量之间存在非线性关系，在拟合模型时采用最小二乘建模技术。模型的选择基于解释系数（Pseudo-R²）、均方根误差（RMSE）和平均预测误差（MPE）。结果表明，通用模型的解释系数（Pseudo-R²）和平均预测误差（MPE）分别为0.70~0.94、-0.8%~1.1%，选择基于胸径和木材基本密度的二元模型为最优通用模型。以最优通用模型地上生物量估计值为总量，构建各分项生物量相容性模型，其中树干生物量模型的Rseudo-R²、RMSE值分别为0.92、28.4 kg，拟合效果优于树枝和树叶生物量模型。总体来看，添加树高、树冠和木材基本密度因子进行橡胶树地上生物量模型的构建十分必要。     

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。     

热带海岸防护林土壤活性有机碳分布特征:人工林与天然次生林的比较

本研究旨在比较热带海岸天然次生林与人工林土壤活性有机碳的差异,从而提高沿海防护林土壤有机碳库的存储能力和维持土壤碳平衡提供理论依据。选取海南岛沿海防护林中典型的2种人工林和2种天然次生林作为研究对象,通过测定土壤活性有机碳及养分含量,对热带海岸天然次生林与人工林土壤有机碳的积累能力及土壤养分与有机碳相关性的差异进行分析。结果表明:(1)该研究区4种林分土壤总有机碳、轻组有机碳和易氧化有机碳均表现为琼崖海棠天然次生林香蒲桃天然次生林大叶相思人工林木麻黄人工林;(2)4种林分土壤轻组有机碳占总有机碳比例以天然次生林最高,而人工林则具有更低的轻组有机碳分配比例;反之,人工林的土壤易氧化有机碳占总有机碳比例显著高于天然次生林;(3)4种林分的土壤活性有机碳与土壤全氮、土壤容重相关性显著,此外,2种人工林林地土壤活性有机碳与土壤含水量、pH、碳氮比同样具有相关性。相关性分析结果表明,人工林土壤活性有机碳与土壤各因子的相关性较天然次生林更为密切。这说明热带海岸林地土壤碳含量总体较低,与人工林相比,天然次生林土壤有机碳具有较大稳定性。     

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。     

海南岛3种人工林树种地上生物量分配特征及区域差异

以海南岛7个市县分布的马占相思、橡胶和桉树人工林为研究对象,通过野外调查与室内分析,探讨了3种人工林树种的地上生物量分配特征及区域分布情况。结果表明:(1)3种人工林树种的地上总生物量分配比例基本遵循干材>树枝>树叶>干皮的模式,树干占绝对优势;(2)基于胸径大小一致,热带地区不同区域内人工林树种地上总生物量差异明显,其中马占相思地上总生物量范围在51.06～179.25 kg之间,白沙值最大,橡胶树地上总生物量范围在48.42～173.15 kg之间,陵水值最大,桉树地上总生物量范围在43.06～228.11 kg之间,儋州值最大;(3)同一树种在不同市县的生物量分配比例差距悬殊,其中马占相思树干生物量占地上生物量的48%～78%,橡胶树树干生物量占地上生物量的35%～78%,桉树树干生物量占地上生物量的48%～85%,树干生物量贡献力度越大其地上生物量会相应增加。本研究结果为热带地区人工林资源的合理经营和利用提供基础数据。     

海南岛北部3种经济林树种的生物量、碳储量及其分配特征

树木地上和地下生物量是森林生态系统中重要的碳汇,了解林木地下部分和地上部分的生物量分配情况对于估算森林碳汇具有重要作用。以海南岛北部菠萝蜜、荔枝和龙眼树为研究对象,每个树种各选取30株不同径阶的样木进行整株挖掘,对其生物量、碳储量及其分配特征进行了研究。结果表明:不同经济林树种在各组分生物量最优模型的选择上,基本以W=a D~bH~c模型为最优;3种经济林树种各组分生物量的大小均表现为树干根系树枝树叶;菠萝蜜、荔枝和龙眼树树枝的含碳比率相差不大,分别为0.39、0.41、0.40,但其树干、根系、树枝和全树的含碳比率却均存在差异,各组分碳储量的大小均表现为树干根系树枝树叶。文中分析认为,基于树高和胸径的相对生长模型,可以实现对经济林树种各组分生物量的准确拟合和碳储量的有效估算。     

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。