小兴安岭天然林不同树种的树高曲线模型

选用10种树高曲线模型作为候选模型,以决定系数(R~2)、残差平方和(S_(se))和均方差(M_(se))作为模型优劣的评价指标,对小兴安岭天然林中的云杉(Picea asperata)、红松(Pinus koraiensis)、水曲柳(Fraxinus mandschurica)、椴树(Tilia tuan)4种树种的树高曲线模型进行优选。结果表明:云杉、红松和椴树的最优模型均为Logistic模型,水曲柳的最优模型为抛物线模型;云杉和红松两种针叶树种,最优模型的优势不明显,水曲柳和椴树两种阔叶树种最优模型的优势较明显;比较R~2的大小,得出较适合小兴安岭云杉和红松两种针叶树种的树高曲线模型(R~20.8),对小兴安岭阔叶树种的适用程度不具有普遍性,对椴树的适用性好(R~2最大达0.94),对水曲柳的适用性较差(R~20.8)。对水曲柳的树高进行分段研究得出:水曲柳在树高低于9 m时,树高曲线模型较适宜(R~20.8),其中抛物线模型为最优模型;树高较高时,没有适用的树高曲线模型。     

激光雷达协同多角度光学遥感数据反演树高

树高是森林资源管理领域的重要参数,获取准确、大范围、空间连续的树高信息对于森林资源监测、管理和碳 循环研究等都具有重要的意义。利用星载激光雷达ICESat/GLAS 波形数据,以大兴安岭塔河林业局营林区为研究 区,针对不同地形条件选择合适的算法提取出GLAS 光斑内的森林平均树高。联合GLAS 波形数据与多角度光学 遥感MISR/BRF 数据,应用随机森林机器学习算法获取塔河林场树高图,实现树高信息提取从点到面尺度上的扩 展。用实测样地数据进行检验,其结果为:R2 = 0.72,RMSE = 1.83 m,精度为85.22%。激光雷达数据和多角度光 学遥感影像协同,弥补了2 种数据各自的不足,为森林生物量以及碳储量的估算提供准确的基础数据。      

基于机载LiDAR点云估测林分的平均树高

以内蒙古上库力农场为研究区,基于高程归一化后的植被点云数据计算了植被点云高度阈值平均值,建立林分平均树高线性回归模型,并进行精度评定。结果表明,模型估测平均树高精度最高为99.81%,最低为87.09%,总体平均精度为94.56%。利用植被点云高度阈值平均值估测林分平均树高具有较高的可靠性。     

利用小光斑激光雷达估测林分参数和生物量

为弥补小光斑激光雷达在林业研究中应用较少起步较晚,且研究结果精度不高的缺点,利用软件TerraScan及小光斑雷达数据自身的优点,对小兴安岭凉水地区的航拍数据进行了研究,并在此基础上估测了树高、胸径等林分参数及生物量,其精度均达到了90%以上,能够满足实际生产的需要。其中:树高的估测精度最高,为97%,表明小光斑激光雷达能够高效率、高精度地提供多种林分参数,可为林业生产及时准确地提供必要的数据支持。     

基于ICESat-GLAS的坡地最大树高估测模型比较研究

地形坡度对星载LiDAR(lightdetection and ranging)估测最大树高具有较大的影响。为了提高坡度条件下树高的反演精度,通过建立坡地条件下5种不同的最大树高估测模型,前3个模型分别使用不同DEM(digital elevation model)数据的地形指数来量化地形坡度的Xing模型,第4个模型使用波形参数-未改进边缘长度来量化地形坡度,第5个模型与第4个模型类似,用改进边缘长度来替换未改进边缘长度。结果可知,波形参数模型的精度要高于使用DEM数据的地形指数的Xing模型的精度,第5个模型的精度要高于第4个模型的精度。表明波形参数量化地形坡度的能力要优于DEM数据的地形指数,而改进边缘长度模型更适合估测坡地的最大树高。     

利用机载激光雷达数据提取单株木树高和树冠

机载激光雷达是一种主动遥感技术。在林业应用方面,高采样密度激光雷达能够获取单株木三维结构特征,采用不同的数据处理方法,可以得到不同精度的单株木参数。该文利用高采样密度的机载激光雷达数据（离散回波,平均激光点间隔0.52 m、平均光斑直径0.3 m）,研究了单株木的树高提取技术和树冠边界识别算法,针对单株木的树冠特征,提出了一种双正切角树冠识别算法;最后,使用重庆铁山坪林场的9个外业样地数据,对单株木树高和冠幅,以及样地平均树高和平均冠幅进行了验证。结果表明,单株木树高和冠幅的R2分别为0.34和0.03,样地平均树高和平均冠幅的R2分别为0.97和0.71,样地尺度的相关性明显高于单株木尺度的相关性。      

小兴安岭白桦次生林叶面积指数的估测

叶面积指数(LAI)是量化冠层结构最常用的参数之一,准确估测LAI对森林生态系统结构特性的研究具有重要意义.利用半球摄影图像法和LAI-2000法及半球摄影图像法结合凋落物法估测了小兴安岭白桦次生林LAI及其动态变化.首先对该林型叶凋落末期(11月初)的半球摄影图像进行合理校正(包括木质部分所占比例α,冠层水平集聚指数ΩE,校正值作为该时期常绿树种的真实LAI(LAIt),结合各调查期的凋落物数据,得到落叶季节(7-11月)的LAIt,并以该值为参考值,对比分析了两种光学仪器法估测值.结果表明:两种光学仪器法在LAI最大时期低估(分别低估2.83％、6.20％),其他时期显著高估(平均高估118.13％、89.34％),但两种光学仪器法与探讨方法估测值存在很好的相关性:LAIt=-1.1393+1.0934·LAIHP,R2=0.80; LAIt=-0.1712+0.6259·LAILAI-2000,R2=0.83.研究结果可为将来方便、快捷、准确的估测白桦次生林的LAI提供参考.     

思茅松林树高与土壤因子关系的估测模型研究

应用逐步回归分析,建立思茅松3代林分高生长与土壤因子关系的估测模型.结果为:原始林林分的回归模型为Y=0.141519X1 0.040696X5-0.04748X6 91.40769;第2代林林分的回归模型为Y=0.0392409X1 0.010129X5-0.04748X6 83.80179;人工林林分的回归模型为Y=0.23225X1 0.006735X5-0.00658X6 3.60846.思茅松高生长与土层厚度(X5)具有紧密的相关关系;其次是海拔高度(X6)和有效N的含量(X1),林分树高生长与海拔呈负相关关系.该模型可作为3代相应林龄的思茅松高生长的估测模型,可对思茅松林立地退化进行评价.思茅松轮栽后,立地生产力是先衰退后增强.     

福建柏树高线性估测模型的多生长指标优化研究

树高是林木的主要生长指标之一,也是森林资源调查中的一个重要指标;林木树高生长往往可以反映其所在林地的质量。利用40株福建柏样木调查数据,基于以胸径为自变量的福建柏树高一元线性估测模型,引入枝下高与冠幅指标,建立了多元线性回归模型,并比较了二者的估测效果。结果表明:利用相同的建模数据拟合的福建柏树高多元线性回归模型的决定系数R~2较一元线性回归模型高0.0309,剩余标准差S低0.0612,估测精度高0.0047,说明引入同样对树高具有显著影响的枝下高和冠幅2个生长指标后,单独以胸径为自变量的福建柏树高线性回归模型得到了优化,估测结果的稳定性更强。     

基于机载激光雷达影像的天山云杉林树高提取及蓄积量反演

【目的】研究提取影像高程数据建立模型反演天山云杉林分蓄积量,获得便捷、快速提取森林蓄积信息的技术方法,为研究山地天然林精准监测与评价提供技术途径。【方法】以新疆天山中部北坡天格尔森林公园天山云杉(Picea Schrenkiana var.tianshanica)为研究对象,机载激光雷达航拍影像与样地每木检尺为数据源,使用点云分类与克里金插值法对激光雷达影像高程数据进行提取获得天山云杉树高,根据样地实测数据构建胸径-树高模型,并根据胸径-树高模型天山云杉林林分蓄积量进行反演。【结果】激光雷达影像分辨率较高,经过点云分类后,采用克里金插值法提取的树高平均精度可达89.64%,幂函数曲线模型拟合度最高,R²为0.908,结合二元材积公式,基于激光雷达影像估测蓄积量与样地实测蓄积量对比,精度达到87.43%。【结论】采用克里金插值法对天山云杉林树高信息的提取效果较好,建立胸径-树高模型弥补了激光雷达不能对胸径直接测量的缺陷,反演天山云杉林林分蓄积量,该模型可满足对新疆山地天然林数字经营管理的标准。     

大兴安岭森林演替过程中凋落物分解与DOC释放研究

基于“空间代替时间”法,在大兴安岭火烧后森林演替下的草丛、灌丛、白桦林、白桦落叶松林和落叶松林5个阶段样地的3个分层凋落物中,分别设置36、24、12 ℃ 3个温度梯度进行培养试验,测定凋落物析出的DOC浓度及剩余量,分析不同森林演替阶段不同凋落物层凋落物分解和释放DOC的动态。结果表明：凋落物分解速率和DOC释放量随演替序列均呈现先增大后减小趋势;随着温度升高,凋落物分解速率加快,DOC释放量增加;凋落物分解速率和DOC释放量呈现为未分解层大于酵层和腐殖质层。森林演替过程、温度、凋落物分层对于凋落物分解和DOC的释放有重要影响。     

1971～2000年大兴安岭北部林区雷暴活动规律

利用1971～2008年大兴安岭北部林区8个气象站气象观测资料,对大兴安岭北部林区雷暴的活动情况和变化规律及闪电空间分布、闪电的次数、强度和能量的活动情况等特点进行分析。结果表明：大兴安岭北部林区雷暴活动呈波动减少态势,其北部的满归、莫尔道嘎和乌玛等地是闪电频发的中心地带,闪电的强度和能量在6月中旬以后明显增强。     

内蒙古大兴安岭典型混交林倒木空间点格局分析

依托内蒙古大兴安岭生态站,采用点格局分析法,对比分析兴安落叶松白桦、山杨白桦、白桦兴安落叶松3种典型混交林内不同树种及不同径级倒木分布格局。结果表明:(1)兴安落叶松白桦与白桦兴安落叶松混交林内倒木分布格局均呈显著聚集分布,山杨白桦混交林内倒木分布格局整体表现为随机分布;(2)3种混交林内兴安落叶松树种倒木均趋于随机分布,而白桦和山杨倒木以聚集分布为主,其中,白桦与兴安落叶松树种在白桦兴安落叶松混交林内1~23m分析尺度呈显著性负相关,在兴安落叶松白桦混交林内无显著关系,山杨与白桦树种在1~7m分析尺度存在较强烈的竞争,其余尺度无显著关系;(3)3种典型混交林内不同径级倒木分布格局均不同,大径级倒木以随机分布为主,中小径级倒木均为显著聚集分布,其中,大径级对中小径级倒木、中径级对小径级倒木均在小分析尺度存在较强烈的竞争。     

大兴安岭紫貂冬季生境选择研究

2013—2015年冬季,在黑龙江省大兴安岭新林林区对紫貂(Martes zibellina)的生境选择进行了野外调查研究。通过大兴安岭紫貂冬季对海拔、坡度、坡向、距水源距离、距道路距离、距针叶林距离、距阔叶林距离、距混交林距离、距灌木距离、距沼泽距离、距居民点距离、隐蔽级、郁闭度、雪深、植被类型、优势乔木共16种生境因子的选择研究,发现新林林区冬季紫貂更偏爱海拔较高、距离水源较近、距离道路和居民点较远、距离混交林较近、郁闭度更高的生境。通过对生境因子进行逻辑斯蒂回归筛选,建立了紫貂生境选择的资源选择函数模型,该模型的选取变量也支持了海拔、距道路距离、距水源距离的差异。这表明该林区紫貂偏爱海拔较高的生境,活动在水源较近的区域,回避人为干扰,选择郁闭度较高的生境。     

兴安落叶松林两种主伐迹地天然更新特征及生长因子分析

[目的]对兴安落叶松林2种主伐迹地天然的更新特征及生长因子进行分析.[方法]根据大兴安岭兴安落叶松林主伐天然更新固定样地资料建立数据库,通过编程研究大兴安岭北段地区的兴安落叶松皆伐样地和渐伐样地的天然更新特征.[结果]2种主伐方式的天然更新均为良好,且后者的天然更新较前者更好,天然更新幼苗幼树的生长因子之间均存在着显著的线性回归关系.[结论]该研究为今后大兴安岭的森林采伐和更新提供科学的理论指导.     

原始云冷杉、红松林树木生长对氮沉降的响应

本文通过野外控制试验,设置4个梯度的施氮处理,分别为对照(CK,不加氮)、低氮(T_L,5 g/(m2·a))、中氮(T_M,10 g/(m2·a))、高氮(T_H,15 g/(m2·a)),研究云冷杉红松林主要树种的径生长对氮沉降增加的响应。结果表明,枫桦径生长随氮添加梯度的增加出现了先促进后抑制的趋势;臭冷杉和红松径生长随氮添加梯度的增加而受到抑制,其中臭冷杉表现出明显的衰退现象甚至死亡;花楷槭则表现出较为复杂的响应,可能与该树种对不同梯度氮添加的响应机制不同有关。同时还发现,各处理、各树种的胸径大小与径生长量存在相关性,可能与树种年龄及其所处的生态位相关。研究表明,氮沉降改变树木生长速率和死亡率,可能影响地上生态系统碳库和整个生态系统碳循环。      

大兴安岭兴安落叶松天然林单木生长规律与模型研究

本研究利用大兴安岭阿荣旗、柴河、额尔古纳等7个地区设置的65块标准地中选取的108株天然兴安落叶松解析木实测数据,分析研究其生长规律,应用舒马切尔、单分子式、柯列尔和对数型生长方程对其进行拟合,并对拟合结果进行评价,优选出适应性最强、稳定性最高的单木生长模型。结果表明：天然兴安落叶松树高、胸径、材积生长规律均符合一般树木生长规律。树高和胸径的平均生长量和连年生长量均在20 a时达到最大值,26～28 a左右相等。材积平均生长量和连年生长量均未出现最大值,说明研究区内天然兴安落叶松到70 a时仍未达到数量成熟龄,正处于旺盛生长期。大兴安岭地区天然兴安落叶松最优树高生长模型为单分子式生长方程,最优胸径生长模型为单分子式方程,最优材积生长模型为柯列尔生长方程。本研究可为大兴安岭地区天然兴安落叶松林分结构优化、合理经营提供参考。     

应用高斯聚类的单木分割及树高和冠幅的提取

针对机载激光雷达点云中基于栅格化的冠层高度模型(CHM)所导致的原始点云数据丢失问题,提出了一种应用高斯模型聚类的单木信息提取方法。采用形态学开运算和高斯平滑方法形成高斯冠层最大模型(GCMM)能减少无关局部最大值对单木分割的影响,利用局部最大值法初步探测树冠顶点,通过最速下降法建立混合高斯模型得到树木位置和冠幅。利用聚类分析划分临近点云归属,进而实现单木参数准确提取,并提取单木最高点为树高。将点云分割方法应用于美国蓝岭地区6块圆形针叶林样地(r=30 m)。结果表明:单木分割F为0.89,正确分割单木树高提取精度95%,冠幅提取精度91%。结合实测数据对提取到的树高和冠幅进行相关性分析,树高R2=0.92,平均误差为-0.83 m;冠幅R2=0.84,平均误差为-0.42 m。相比于分水岭算法,高斯模型聚类方法F提高了11.2%,正确分割单木树高及冠幅提取精度提高了5.5%、5.8%,树高R2提高0.08,平均误差减少0.58 m;冠幅R2提高0.11,平均误差减少0.63 m。     

近30年来大兴安岭林区气候时空变化特征

利用大兴安岭地区近30年（1971~2000年）的气象观测资料,分析了该区气温、降水量等的时空变化特征及其与全球气温变化的关系。结果表明,大兴安岭地区的气温变化与全球平均气温升高存在一定的对应关系,年均降水量随全球气温升高呈增加趋势。1988~2000年间降水量增加最为明显。该区降水主要集中在7~8月;近30年来,日照时数无明显变化。