激光雷达技术及其在林业上的应用

激光雷达是近年来国际上发展十分迅速的主动遥感技术,在森林参数的定量测量和反演上取得了成功的应用。激光雷达具有与被动光学遥感不同的成像机理,对植被空间结构和地形的探测能力很强,特别是对森林高度的探测能力,具有其他遥感数据无法比拟的优势。介绍激光雷达遥感的基本原理、大光斑和小光斑激光雷达系统的特点,对它们在林业上的应用现状进行评述,重点分析激光雷达反演森林参数的方法,对激光雷达的林业应用前景进行分析和展望。     

激光雷达技术在森林资源监测中的研究进展

对激光雷达技术在森林资源监测方面的运用前景、局限性和研究进展进行总结,并研究激光雷达技术在森林资源监测方面的成果.结果表明:激光雷达技术植物资源方面的监测主要为森林的整体结构高度、植被的具体高度及森林中植被的占有密度,生物密度方面的监测一般应用小光斑系统,温带气候的森林植被叶面积较为均衡,可采用常规的激光检测进行监测....     

星载激光雷达在林业上的应用研究进展

简单介绍了星载激光雷达系统的特点及其工作原理和组成部分,重点阐述了基于GLAS数据对森林冠层高度、森林生物量进行估算的方法,以及基于GLAS数据在森林类型识别和郁闭度估算等方面的应用研究,并分析总结了星载激光雷达进行估测的研究进展及其一些局限性。     

基于多源数据协同作业的森林信息提取研究进展

传统森林调查手段正逐渐被激光雷达、光学遥感及卫星遥感等新兴的遥感技术所代替。随着研究的不断深入,单一遥感数据源往往难以满足高精度的森林信息提取需求。因此,文中以激光雷达为研究主体,综述摄影测量、高光谱遥感及卫星遥感等多种遥感技术在森林信息提取中不同遥感技术协同作业的研究进展。相较于单一数据源,多源数据协同作业在森林结构参数提取、生物量估测以及树种识别等领域均有明显优势。结合目前的研究工作,从数据获取成本、获取方式、多源数据融合、配套软件及系统构建等方面展望了多源数据协同作业方式的发展趋势。     

三维成像激光雷达遥感技术在林业中的应用

激光雷达三维遥感是获取各种森林冠层特征参数的一种突破性技术, 具有精确地直接测量和估计森林结构特征的能力。文中介绍了三维成像激光雷达技术的背景、发展情况及其在林业中的应用, 详细分析了通过激光雷达直接测量、建模或推断及多源融合获取森林结构特征参数的方法。     

应用激光雷达估测森林生物量的研究进展

激光雷达相比传统被动遥感技术具有较强的穿透性,有利于森林垂直结构分布信息的获取,被广泛应用于林业研究中森林计测参数的估算。展望了激光雷达在森林生物量估测中的应用研究,主要以多源遥感数据协同估测森林生物量为研究思路,结合应用多源数据探索复杂地向条件下对森林生物量的高精度估测,以及探索不同算法对生物量估测的精度影响和相应适用条件。研究了以森林生物量估测为重,从三种不同搭载平台出发,结合相关研究总结近年来地基激光雷达、机载激光雷达、星载激光雷达三种雷达数据在生物量估测中的研究进展,旨在总结研究成果,展望未来生物量估测研究中模型构建、生物量估测研究方向及数据源的选择,并以此提出了参考性意见。     

激光雷达在森林垂直结构参数估算中的应用

激光雷达是近年来迅速发展的主动遥感技术, 激光脉冲对森林具有很强的穿透能力, 在森林垂直结构参数估测中具有巨大的潜力与优势。文中分别总结了小光斑和大光斑激光雷达在获取树高、生物量等森林参数中的应用及其优缺点, 同时分析比较了小光斑和大光斑激光雷达在估测森林参数上的不同; 最后重点介绍了目前唯一的星载大光斑激光雷达ICESat/GLAS系统, 总结分析了其在大面积森林空间结构参数估算中的应用现状, 并对激光雷达前景及其应用中存在的问题进行了探讨和展望。     

基于机载大光斑激光雷达的森林冠层高度估测

利用国家林业和草原局卫星林业应用中心设计研发的机载林业探测大光斑激光雷达回波数据,基于Matlab2014a软件对光斑数据进行数据读取、背景噪声估计、信号起始位置判断、地面回波位置确定,从而估测光斑位置下森林冠层高度。通过选取样地位置附近连续10组大光斑回波波形对森林冠层高度进行估测,并与样地实测森林冠层高度进行精度验证。结果表明:机载林业探测大光斑回波波形对7种森林冠层高度均有不同程度的估测能力,其中以胸高断面积加权平均高、优势树种平均木平均高估测效果最好,相对误差分别为4.36%和8.29%,RMSE(均方根误差)为1.40 m和1.55 m;对优势木平均高H、优势木平均高D估测能力最差,相对误差为19.81%和22.00%,RMSE为2.99m和3.34m。     

机载激光雷达和地基激光雷达林业应用现状

激光雷达技术可以直接获取地物的三维信息,在森林参数反演方面具有独特优势。近年来,机载激光雷达与地基激光雷达在林业上的应用取得很大进展,在森林调查中应用广泛。文中介绍了机载激光雷达与地基激光雷达在森林参数提取中的应用,并分析了两者的优缺点;概述了2种数据结合在森林参数反演中的应用,并对应用前景进行了展望。     

机载小光斑LIDAR的森林参数评估

使用小光斑机载激光雷达遥感得到森林结构参数是一个突破性技术。由于这个技术应用于树冠测量国内还相对比较新,所以需要大量的试验来整合实测数据和激光雷达遥感数据,并在后续分析和处理过程中获取森林应用急需的结构参数。随着数据存储能力和处理速度的提高,现在已经可以通过数字化采样来存储整个反射波形,而不仅仅是由系统提取出来的三维坐标(即离散点云)。通过对波形进行分析,可以更加详细地了解物体的纵向结构,比如表面倾斜、粗糙度、反射率。本文采用改进的EM算法分解原始波形数据,并得到植被高度、林冠下地形、冠层体积、地表反射率、植被反射率、森林郁闭度来描述森林的水平和垂直结构特性。     

多基线干涉层析SAR提取森林树高方法研究

应用瑞典Raminstorp研究区Bio SAR 2007 P-波段多基线In SAR数据,研究了基于多基线干涉SAR数据的层析方法,成功提取了可代表森林垂直结构信息的雷达后向散射功率垂直分布信息,并基于该信息提取了树高。应用地面实测样地对树高提取精度进行了检验,结果表明:HH极化树高提取精度最高(R2为0.65,RMSE为2.35 m,相关系数为0.80),HV其次,VV最差。     

Site index variation with latitude and altitude in IUFRO Pinus contorta provenance experiments in western Canada and northern Sweden

Site index was calculated for 66 experimental plantations in western Canada and northern Sweden, containing a wide range of Pinus contorta provenances drawn from seed lots belonging to the IUFRO international provenance testing program. Growth data from recommended provenances were used to calculate the site index. Site index was defined as predicted average height of the 100 largest trees by diameter ha^‐1 at age 50.

Latitude and altitude explained 56% of site index variation by fitting the function:

Site Index (m) = 99.8 ‐ 1.226 ? Latitude (°N) ‐ 0.01205 ? Altitude (m).

The site index pattern indicated that forest productivity of the sites investigated decreased approximately by 0.8 m³ ha^‐1 yr^‐1 per one‐degree latitude northwards and per 100 m increase in altitude.     

林分因子的Granger因果关系研究

应用协整理论,分析了胸径、树高、密度之间的Granger因果关系。滞后阶数为1时,胸径和树高互为Granger原因,这从理论上证明建立胸径和树高模型和密度管理曲线是合理的。当滞后阶数为2时,密度是胸径、树高的Granger原因,树高是胸径的Granger原因,胸径不再是树高的Granger原因,说明胸径、树高、密度3个林分因子中,密度、树高的影响更深远,所以在森林培养时,一方面要更加注意林分密度,优化林木的营养空间,促进林木因子的全面生长,另一方面,也不能忽视对树高的培养,以维持树高对胸径的影响。     

立地条件对毛竹实生林生长发育影响的研究

通过对4年生毛竹实生林调查结果表明,在相同种苗和栽培措施条件下,立地条件与竹高差异不显著,与胸径生长量有极显著差异。不同立地条件的土层厚度是导致胸径极显著差异的主要原因。     

基于低密度机载LiDAR和CCD数据的林分平均高提取

本文基于低密度的机载激光雷达(L iDAR)数据生成林区树冠高度模型(CHM),结合高分辨率CCD数码相机影像勾绘林分多边形,由改进的树冠识别算法提取林分平均树高。结果表明:全部有效数据林分总体精度达74.86%,刺槐精度达75.62%,油松精度达74.74%,结果受点云密度影响,使得阔叶树种的精度稍高于针叶树种,因此,低密度激光雷达数据结合高分辨率CCD可以快速、准确地提取林分平均高。     

黑龙江省夏季林火火焰高度和火强度的研究

介绍了黑龙江省夏季森林火灾的种类,其包括地表火、地下火、树冠火三种.分析了这三种林火蔓延方式之间的相互演变关系,阐述了火强度的研究方法并给出了平均火强度值.     

Practical large-scale forest stand inventory using a small-footprint airborne scanning laser

Mean tree height, dominant height, mean diameter, stem number, basal area and timber volume of 116 georeferenced field sample plots were estimated from various canopy height and canopy density metrics derived by means of a small-footprint laser scanner over young and mature forest stands using regression analysis. The sample plots were distributed systematically throughout a 6500 ha study area, and the size of each plot was 232.9 m². Regressions for coniferous forest explained 60–97% of the variability in ground reference values of the six studied characteristics. A proposed practical two-phase procedure for prediction of corresponding characteristics of entire forest stands was tested. Fifty-seven test plots within the study area with a size of approximately 3740 m² each were divided into 232.9 m² regular grid cells. The six examined characteristics were predicted for each grid cell from the corresponding laser data using the estimated regression equations. Average values for each test plot were computed and compared with ground-based estimates measured over the entire plot. The bias and standard deviations of the differences between predicted and ground reference values (in parentheses) of mean height, dominant height, mean diameter, stem number, basal area and volume were ?0.58 to ?0.85 m (0.64–1.01 m), ?0.60 to ?0.99 m (0.67–0.84 m), 0.15–0.74 cm (1.33–2.42 cm), 34–108 ha^?1 (97–466 ha^?1), 0.43–2.51 m² ha^?1 (1.83–3.94 m² ha^?1) and 5.9–16.1 m³ ha^?1 (15.1–35.1 m³ ha^?1), respectively.     

云冷杉阔叶混交过伐林林分优势高估计方法的研究

[目的]以云冷杉阔叶混交林为对象,比较混交林优势高的估计方法,为混交林立地质量评价提供依据。[方法]在吉林省汪清林业局金沟岭林场,调查53块云冷杉阔叶混交林样地,样地为圆形,面积600 m^2。在每个样地实测6株针阔叶树种优势木的树高和年龄,并采用针叶树的优势高、阔叶树的优势高、算术平均优势高、加权平均优势高4种方法估计林分优势高,通过不同优势高的相关分析、与林分年龄、蓄积量、生产力和密度的关系进行比较。[结果]4种方法得到的林分优势高有显著的相关性,相关系数在0.434~0.980之间;但单用针叶或阔叶树得到的优势高与二者平均高的差别较大,算术及加权平均方法的结果非常接近;4种方法得到的林分优势高与林分蓄积量具有中等的相关性,相关系数在0.358~0.577之间,以断面积加权林分优势高最大,但与林分生产力无显著的相关性;林分优势高受到林分密度的显著影响,与年龄的关系很弱。[结论]对于云冷杉阔叶异龄混交林,4种林分优势高都不能反映立地生产力,需要更多的验证和发展新的立地质量评价指标。     

云南铁杉地理种源表型变异研究

采用以树冠光竞争高度为基础的林分垂直层数量化方法研究了云蒙山几种典型森林群落的垂直结构特征,并将不同群落的垂直层划分结果与树高系统聚类分析结果相比较,发现在森林群落垂直层划分过程中,树冠光竞争高度附近的树被误划的几率较高;截止系数a=0.4时,平均误划率最低,为10.10%.对几种森林群落结构指标相关性分析表明:森林群落垂直分层数与乔木高度多样性指数、树高变异系数及乔木物种多样性指数呈显著正相关;乔木高度多样性指数和树高变异系数与灌木层多样性指数呈极显著正相关,而与草本层多样性指数却均呈显著负相关.几种描述林分垂直结构的指标能很好地描述森林群落的垂直分层情况,同时森林群落的垂直结构对下层植物的物种组成具有重要影响.