星载激光雷达波形长度提取与林业应用潜力分析

森林是重要的环境资源,作为陆地生态系统的主体,森林是陆地上面积最大、分布最广、组成结构最复杂、物质资源最丰富的生态系统.我国虽然是一个森林资源相对较少的国家,森林生物量依然是陆地植被总生物量的主要组成部分.鉴于森林的重要性,世界各国都投入很大的力量对森林资源进行保护,每隔一定年限对其进行调查和监测.     

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。     

利用大光斑激光雷达数据估测树高和生物量

通过对大光斑激光雷达数据GLAS波形的处理,建立模型反演树高、生物量并做精度检验,理论精度分别为93.7%和91.3%.结果表明:利用激光雷达数据反演树高、生物量比传统方法的精度有显著提高.     

小光斑激光雷达数据估测森林生物量研究进展

小光斑激光雷达可以直接获取森林的垂直和水平结构参数,因此广泛应用于森林树高、生物量和郁闭度等结构参数估计。本文主要分析小光斑激光雷达在森林生物量估测中的应用,根据研究尺度的不同,分别对小光斑激光雷达在单木、样方水平森林生物量的反演技术和方法进行详细分析,并对小光斑激光雷达与其他类型遥感数据进行融合,共同用于森林生物量研究的潜能进行阐述,通过对上述分析得出小光斑激光雷达用于森林生物量研究中存在的问题进行总结并对其未来的研究进行展望。     

基于ICESat-GLAS数据和回波仿真原理识别森林类型

[目的]利用星载激光雷达波形数据对森林类型识别时,受地形、噪声和林层结构等因素影响,针叶林、阔叶林和混交林森林类型识别精度较低,为提高森林类型识别精度,需提取与森林类型相关的波形特征参数.[方法]结合回波仿真原理与林分冠层特征对GLAS回波波形进行理论分析,提出了与森林类型相关的波形特征参数147R-cafit-、K1...     

小光斑激光雷达数据估测森林树高研究进展

小光斑激光雷达可以同时获得森林的垂直及水平结构参数,因光斑直径较小,可以做到森林单木结构参数的准确估计,进而推广到样方甚至更大区域森林结构参数的估计,近年来在林业中得到广泛应用。文中主要从树高估计方面对小光斑激光雷达在林业中的应用进行研究,通过对先前类似文献进行归纳总结发现,在小光斑激光雷达估测森林树高方面仍存在着一些问题,从而限制了森林树高估测精度的提高,如点云分类算法、点云密度、森林郁闭度、单木的准确分割等,还对小光斑激光雷达估计森林树高中所存在的问题进行了概括,并提出了改进建议。     

基于机载激光雷达点云和随机森林算法的森林蓄积量估测

【目的】基于机载激光雷达点云数据提取的森林高度参数和郁闭度,结合分层地面样地调查数据,采用随机森林算法构建森林蓄积量估测模型,分析机载激光雷达点云数据在森林蓄积量反演方面的潜力,为森林蓄积量高效准确估测提供方法依据。【方法】以直径30 m的地面样圆离散点云数据为数据源,经数据校准等预处理后,利用Li DAR360软件提取森林高度参数(最大高、平均高等)和郁闭度,并将数据随机分成训练数据(70%)和验证数据(30%)。采用随机森林算法构建森林蓄积量估测模型,对仅用高度参数建模以及联合高度参数和郁闭度建模结果进行比较;同时运用R软件VSURF工具包筛选建模变量,对筛选后变量的建模结果进行分析。【结果】仅用高度参数建模的估测精度为R~2=0.75、RMSE=40.07 m~3·hm~(-2)、MAE=29.21 m~3·hm~(-2)、MRE=49.40%,联合高度参数和郁闭度建模的估测精度为R~2=0.79、RMSE=36.23 m~3·hm~(-2)、MAE=26.16 m~3·hm~(-2)、MRE=38.35%。通过变量筛选,建模参数从24个减少至7个,可极大提高运算效率,同时R~2未变化,RMSE从36.23 m~3·hm~(-2)升至36.50 m~3·hm~(-2),rRMSE从31.92%升至32.97%,MAE从26.16 m~3·hm~(-2)降至26.08 m~3·hm~(-2),MRE从38.35%降至38.05%。【结论】机载激光雷达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。采用随机森林算法,增加林分郁闭度信息可显著提高森林蓄积量估测精度。通过变量筛选,虽然能够降低参数数量,但对模型精度具有一定影响,在建模精度要求较高的情况下,建议使用全变量进行蓄积量估测;而在数据量较大的情况下,建议使用筛选变量进行蓄积量估测。基于机载激光雷达点云数据估测森林蓄积量显著优于光学遥感数据,可为森林蓄积量高效准确估测提供方法依据,能够满足大范围森林蓄积量快速反演需求。     

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。     

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。     

基于仿真大光斑激光雷达和多层感知器的森林地上生物量估算模型构建

森林是全球重要的陆地生态系统,各国普遍采用地面样地调查的方法评估其资源量和生物量。随着激光雷达技术的发展,采用星载大光斑激光雷达估算大区域森林地上生物量将成为另一种选择。为探索利用大光斑激光雷达估算森林地上生物量的方法,提出了一种基于仿真大光斑激光雷达和多层感知器的森林地上生物量估算模型。比较仿真大光斑激光雷达波形参数13种组合拟合森林地上生物量的效果后,认为多层感知器的估测精度高于多元线性回归。与样地实测地上生物量相比,多元线性回归估测结果的偏差范围为-34.96~23.28t/hm²,多层感知器估测结果的偏差范围更小,为-19.09~20.19t/hm²。因此,多层感知器估测森林地上生物量的效果优于多元线性回归。     

公益林生态效益计量研究进展

本文概述了当前国内外公益林生态效益计量评价研究的3种理论基础和研究方法及其常用的描述型计量模型和求解型计量模型,并对其主要优缺点和在我国的适用情况以及今后的发展趋势进行了分析.     

山地森林采集作业对环境的影响

在分析国内外山地森林采集作业对环境因子影响的研究现状基础上,提出今后有关方面研究的方向和思路,为合理地综合开发山地森林资源提供科学依据。     

固氮树种在混交林中的作用

豆科及非豆科固氮树种是重要的生物固N资源。作为混交树种,在混交林中发挥着改善林地养分及水分状况,维持地力,提高林地生产力,很好地促进主要树种生长的重要作用。     

柞蚕场封山育林对植被恢复的影响

对柞蚕场、柞蚕场封山育林6a、9a的植被调查数据进行了分析,结果表明:柞蚕场封山育林可明显促进蒙古栎等乔木的生长和郁闭,但由于萌生,林木的水平分布多呈现聚集于母树的丛状分布;封育后由于林分郁闭,林内光照降低,灌木和草本植物的盖度有所减少;通过多样性指数测度,封育后乔木层、灌木层、草本层的多样性指数均高于柞蚕场;封育后由于森林凋落物的增加使枯落物存储量不断增加,可改善土壤肥力、提高林地涵养水分的功能.     

生态示范林营造效果初探

通过对建瓯营造13个阔叶树种生态示范林的调查结果表明:酸枣示范林的生长最快,乳源木莲、鹅掌楸、光皮桦示范林生长也较迅速。     

环境因子对胶南沿海防护林土壤呼吸的影响

对胶南沿海防护林灌草带和混交林的土壤呼吸速率及其环境因子进行了研究，结果表明：两个类型林地的土壤呼吸速率日变化均呈现出单峰式的变化规律；地表温度是影响土壤呼吸速率的最关键因子，与两个类型的土壤呼吸速率都呈极显著正相关关系，相关系数分别是0．958、0．980；气温也是影响土壤呼吸速率的重要因素，与灌草带土壤呼吸速率呈显著正相关，相关系数是0．857；大气温度、土壤湿度和风速对土壤呼吸速率都有一定影响，但不显著，其中风速对土壤呼吸的影响有待于进一步研究。通过逐步回归方法，得出海防林土壤呼吸速率的主要环境因子与土壤呼吸速率之间的回归模型。     

热带森林与次生林经营研究

文章综述了世界热带地区的森林资源分布、基本类型、主要特征,以及世界次生林的经营现状和主要经营方式。这些经营方式包括建立自然保护区、生态公益林经营、"采掘主义"、限制采伐和伐后更新、"砍三留七"法、"扶持"式育林法、"抑制"式育林法、整体培育法、专门培育法、带状皆伐法、开发欠知名树种、自然更新和封山育林。同时提出了森林分类经营,即按照经营的主要目的将其划分为商品林、公益林和多功能林等基本类型的方法。此外,分析了热带次生林存在的问题,并提出解决这些问题的措施。     

Climate Change Effects on Mediterranean Forests and Preventive Measures

This paper synthesizes and reviews literature concerning climate change effects on Mediterranean forest ecology and management as well as the restorative techniques necessary to maintain forest health, forest yield and biodiversity. Climate change compounded with trends of rural abandonment are likely to diminish forested areas within the Mediterranean basin that will be replaced by fire prone shrub communities. This could be favoured by outbreaks of pathogens, fire and other large-scale disturbances. Landscape fragmentation is expected to impede species migration. Annual increments and subsequent income from forests are expected to decrease. Reafforestations are necessary to ensure the presence of propagules of forest species and their site-specific varieties best adapted to future climatic conditions even though they may be different from the present forest-plant community. Current challenges in biodiversity conservation can only be met by afforestations whose main objective is to maintain ecosystem functioning. A new silviculture must emerge encompassing these habitat displacement and economic concerns while maximizing carbon sequestration.     

杉木人工林不同间伐强度对林分生物量的影响

通过对 1 3年生不同地位级杉木林间伐强度试验结果表明 ,间伐强度对不同地位级杉木林的单株生物量生长影响达到显著差异 ,单株生物量则随间伐强度加大而增大 ,单位面积生物量则随间伐强度加大而减小。树干生物量随年龄加大比例上升 ,枝、叶生物量随年龄增加比例下降     

林火对北方森林深层土壤有机碳的影响

林火干扰是驱动北方森林生态系统更新、演替以及物质循环的重要生态过程。林火的发生,显著地改变了北方森林地表以及土壤表层生物量和碳密度。然而,我们对林火是否对北方森林深层土壤(40cm以下)这个储量巨大的碳库的影响却缺乏关注。以大兴安岭呼中林区2010年火烧迹地为研究对象,并以相邻同等立地条件的未过火区为对照,通过样地调查、实验室分析,对林火对北方森林深层土壤碳密度的影响以及其与驱动因子的关系做了分析。结果显示:火烧迹地土壤有机碳随深度的分布规律与未火烧对照样地有显著差异,其深层土壤有机碳含量与碳密度显著低于未火烧区(n=56,P0.001);火烧迹地深层土壤有机碳中微生物量碳含量、易氧化有机碳含量显著高于未火烧迹地(n=56,P0.01),而土壤碳氮比、可溶性有机碳含量显著低于未火烧样地(n=56,P0.01);火烧迹地深层土壤含水量显著低于未火烧样地(n=56,P0.001),而土壤温度和p H值则显著高于未火烧迹地(n=56,P0.001)。由此可见,林火显著地降低了北方森林深层土壤有机碳的化学稳定性,并使土壤温度增加,促进了土壤微生物的生长,最终导致了深层土壤有机碳分解加速,储量下降。