GPS在退耕还林工程建设中的应用

GPS技术简介。GPS是全球定位系统(Global Positioning System)。该系统是美国从70年代开始研制的卫星导航和定位系统，到1993年全部建成并投入使用。它由空间星座、地面监控和用户设备三大部分组成。工作原理是：在过地心的6个极地轨道面上，均匀分布着24颗GPS卫星，这些卫星全天候、实时地向地面发送卫星星历等定位信息，用户接收机根据接收到的卫星信息，实时显示所处的位置坐标，从而达到全球性、全天候、连续的精密三维导航与定位的目的。     

森林环境中民用与专业级设备多模态定位精度比较研究

[目的]探究多种立地条件下中高郁闭度林分中民用(智能手机等)和专业级GNSS设备的定位精度差异,旨在改变森林环境下民用类定位设备应用泛滥的现状。[方法]采集了两种类型定位设备在森林环境中的GNSS信号,并定量计算了平面和垂直方向的定位误差,以及GNSS几何精度因子和信噪比等参数。[结果]通过1 min以上时长相关观测参数的平均值、极值、绝对误差的对比分析表明,专业机性能指标总体优于民用机,两者间天线和GNSS模块的差异是其根本原因。[结论]选用专业设备、单点求平均是满足林下高可靠性(优于5 m)定位需求的重要手段与方法,智能手机等民用级产品只适合森林环境中低可靠性(10 m左右)的概略定位作业要求。     

基于北斗的三峡大坝船只通行调度系统的设计

针对三峡大坝已成常态化的拥堵现状和风险较大的船只航行过程,以及北斗卫星导航定位技术即将在全国广泛应用的趋势,提出了一种基于北斗定位技术、地理信息系统、移动互联网和大数据技术等于一体的三峡大坝船只通行调度系统的设计方案。该系统主要包括监控调度中心、船只监管与服务系统以及船载终端。船载终端负责收集和定时向船只监管与服务系统发送来自北斗卫星提供的船只标示信息、实时位置信息和航行状态信息,从而实现对船只航行全过程的实时监管;同时,监管与服务系统将船载终端提供的数据信息以及搜集到的航行环境信息进行整理和统计后发送给监控调度中心,以便监控和调度中心对这些信息进行大数据分析后对船只的航行过程作出调整性指令;这些指令最终反馈到船载终端,便于船只及时对航行过程作出规划和路线的调整,进而有效地解决船只的拥堵问题。     

松材线虫病变色松树遥感监测研究进展

[目的]综合评述了松材线虫病变色松树遥感监测的数据和方法研究进展,并就星-机-地多源遥感数据协同监测变色松树提出展望。[方法]通过分析松材线虫病染病松树的生理生态特征和冠层光谱,综述遥感数据的获取、基于遥感数据的变色松树解译方法,讨论当前松材线虫病变色松树遥感监测存在的主要问题,并指出未来可能的研究方向。[结果]不同的遥感监测平台对于变色松树的识别各具其优势,地面调查具有高可靠性优势、卫星遥感具有多时相优势、无人机遥感具有高空间分辨率和高灵活性优势。其中以无人机遥感和高分卫星遥感为主的遥感技术的发展,伴随着遥感图像解译算法和计算机软硬件的改进,为松材线虫病疫区变色松树的快速定位和计数提供了新的手段。但新手段在变色松树监测过程中还存在着监测手段单一,定位位置偏差大、识别精度和识别效率低等问题。[结论]未来随着卫星数量的增多和无人机影像获取成本的减少,从多源遥感影像上采用人工智能算法快速定位出单株变色松树和疫区变色松树的计数将成为新的模式。     

基于UWB传感器的树木定位研究

树木位置是森林样地调查中重要的调查因子,由于林下环境复杂,树木定位的技术方法面临很大的挑战。针对当前树木位置测量技术方法存在的效率低、携带不便、成本高、不适用于非视距测量等问题,提出了一种基于UWB传感器并结合海拔计来获取树木位置信息的方法,并自行设计了树木位置采集装置。选取8个树种多样、坡度不一的样地进行试验。首先,在每个样地中布置四个UWB基站;然后,携带内置UWB定位标签的装置采集每棵树木与各个基站之间的距离;最后,将所采集的数据进行MATLAB仿真,研究不同大小权重值对定位精度的影响。结果表明:存在一个最优权重值,可使平均定位误差下降3.31cm;相较其它四边形定位算法复杂度降低,更适用于枝叶茂密、地形复杂等非视距情况下的树木定位。     

GPS、GLONASS系统的概况与比较

今天,卫星导航系统已经在大量应用中广泛使用,而且总的发展趋势是为实时应用提供高精度服务。迄今为止,比较完善的卫星导航系统已经有美国GPS和俄罗斯GLONASS系统,它们的定位和定时精度都能满足严格的军用定位和定时要求。本文将对现有的GPS和GLONASS系统进行描述和比较。     

GPS、GLONASS系统的概况与此较

今天,卫星导航系统已经在大量应用中广泛使用,而且总的发展趋势是为实时应用提供高精度服务.迄今为止,比较完善的卫星导航系统已经有美国GPS和俄罗斯GLONASS系统,它们的定位和定时精度都能满足严格的军用定位和定时要求.本文将对现有的GPS和GLONASS系统进行描述和比较.     

GPS在森林生态建设中的应用

GPS是导航卫星测时和测距/全球定位系统的简称.全球地面连续覆盖,全天候实时、动态导航、定位,其技术应用已经很广泛,在生态建设中的应用发展也很快,实时定位速度快,操作简单,观测简便.     

马占相思人工林不同林下灌木叶片功能性状的差异

[目的]探究马占相思(Acacia mangium Willd.)人工林不同林下灌木叶片功能性状的差异,为华南地区成熟人工林林下植被更新中物种选择提供科学参考.[方法]本研究以广东鹤山地区造林恢复34年的马占相思人工林林下4种灌木(九节(Psychotria rubra(Lour.)Poir.)、梅叶冬青(Ilex a...     

全球定位系统（GPS）在林业上应用的介绍

全球定位系统是全球性的卫星定位和导航的三维测量系统，能提供连续实时的位置，速度和时间信息，具有观察方便，定位精度高和费用低等优点而被许多行业广泛地应用。ＧＰＳ在林业中主要是应用于林区测量控制网的建立，林区道路勘测设计，与航空遥感技术相结合进行森林资源清查，病虫害监测，与地理信息系统相结合建立森林资源的管理系统等方面。     

基于几何形态测量学的天蛾科成虫数字化分类

【目的】对天蛾科10种成虫的前翅进行几何形态测量学分析,探讨利用几何形态测量学实现天蛾科成虫数字化分类的可行性,为逐步实现蛾类昆虫的数字化分类提供新的形态学依据。【方法】首先,进行几何形态测量学分析:以天蛾右前翅为研究对象,按特定次序选取17个翅脉交点作为标记点,并获得坐标数据;对原始标记点坐标数据进行普氏叠加分析消除标本摆放位置、方向和大小等非形状因素等信息;对普氏叠加后的标记点数据进行相对扭曲分析,得到17个标记点对10种天蛾分类作用的大小。其次,对几何形态测量学分析所得数据进行多元统计分析:利用单因素方差分析对17个标记点的差异显著性进行检验,再对普氏叠加后的标记点数据进行主成分分析,然后利用前3个主成分进行判别分析。【结果】相对扭曲分析表明标记点2、4和5对于10种天蛾成虫的分类作用相对较大;单因素方差分析显示17个标记点均具有显著的差异,即标记点在种间是有显著差异的,可以用于本文10种天蛾成虫的分类鉴定;主成分分析的前3个主成分的累计贡献率为97.7%,可作为对10种天蛾成虫进行分类鉴定的变量;判别分析结果显示回归判别和交叉判别的准确率均为100%,实现对天蛾科10种成虫的分类鉴定。【结论】研究表明几何形态测量学可应用于天蛾成虫的数字化分类鉴定,可为未来进一步实现蛾类成虫的自动识别奠定基础。     

基于距离相关系数和KNN回归模型的森林蓄积量估测研究

【目的】探究Landsat8 OLI数据和KNN算法在森林蓄积量估测中的潜力。【方法】以湖南省湘潭县为研究区,采用Landsat8 OLI数据和同时期的二类调查数据,通过距离相关系数筛选特征,分别采用线性回归模型(MLR)、K-近邻模型(KNN)、距离加权KNN模型(DW-KNN)和优化欧式KNN模型(FW-KNN)对森林蓄积量进行估测。使用十折交叉方法进行精度检验,对检验结果进行对比分析。【结果】3种KNN模型的估测结果均高于传统的线性模型,并且在3种KNN模型中,FW-KNN算法效果最好,决定系数达到0.69,为3种模型中最高;3种KNN模型中,本研究优化欧氏距离KNN模型的估测精度最高,其均方根误差为30.3%,相比于传统KNN模型的均方根误差降低了5.1%,相比于DW-KNN模型降低了3.3%。【结论】采用DW-KNN蓄积量估测结果明显优于其他两种模型,说明通过特征与蓄积量的相关性优化样本间的距离是一种可行的KNN优化方法。     

基于哑变量的湿地松林分断面积生长模型

[目的]为更好地估测福州市湿地松人工林林分断面积生长情况,同时为湿地松人工林的经营提供参考依据.[方法]基于样地调查数据选用理查德方程、逻辑斯蒂、Mitscherlich和Schumacher等基础模型,引入优势木平均高和年龄因子为自变量并将林分密度指数作为密度指标加入到基础断面积模型中.在最优基础模型中引入哑变量,建...     

高精度DEM支持下的多时期航片杉木人工林树高生长监测

【目的】集成多时期航片数据和由机载激光雷达数据获取的密集林区数字高程模型,估测多时期杉木人工林冠层高度,并对其生长情况进行定量监测,为多时期航片监测森林生长趋势和评价林地生产力提供可能。【方法】首先基于分类后的激光雷达点云数据获得林下高精度数字高程模型和森林数字表面模型,利用航片数据构建立体像对,通过自动立体匹配算法生成森林冠层的摄影测量数字表面模型,然后借助数字高程模型将2种数字表面模型进行高度归一化,提取研究区多时期森林冠层高度。利用1996、2004年历史航片和2014年数字航片以及激光雷达数据,构建18年内皖南杉木人工林3期森林冠层高度,并对其精度进行分析。【结果】1)由2014年数字航片和激光雷达数据获取的森林冠层高度的R^2为0. 52,RMSE为1. 79 m; 2)由2014年数字航片处理得到的森林冠层高度与对应样地实测上层木的平均高验证精度较高,平均绝对误差1. 59 m,平均相对误差15%,最大绝对误差3. 45 m,最大相对误差30. 80%,测量精度85. 00%; 3)由1996、2004、2014年航片得到3期杉木人工林冠层高度,其增长趋势与树高生长曲线预测趋势一致。【结论】在多山复杂地形条件下,利用航片可准确定量反映山脊向阳面的森林冠层高度变化,但对于山谷阴影处,则会出现冠层高度被低估情况,利用多期航片结合高精度DEM数据可定量反映上层木的冠层高度变化。     

覆盖对毛竹林土壤物理性质及养分含量的影响

【目的】了解覆盖对毛竹Phyllostachys edulis林土壤物理性质及养分含量的影响,为毛竹笋用林覆盖经营提供理论依据。【方法】以湖北省咸宁市毛竹林为研究对象,采用不同覆盖措施连续覆盖3 a,分析比较不同土壤层次间物理性质及养分含量的差异。【结果】覆盖可改善表层(0~10 cm)土壤的物理性质,使该层土壤容重显著降低,毛管孔隙度、毛管持水量和最大持水量等显著提高(P<0.05)。覆盖对土壤全钾、有效磷和速效钾含量有显著影响,覆盖能显著提高表层土壤全氮、全磷、有效磷和速效钾含量及较深层(10~20 cm和20~40 cm)土壤有效磷和速效钾含量。总体来说,随着土壤层次的加深,覆盖对土壤养分的影响程度逐渐减小。毛竹林覆盖后,不同土层间土壤物理性质及养分含量存在显著差异,主要表现为随着土壤层次的加深,土壤最大持水量、毛管持水量、毛管孔隙度和总孔隙度等显著降低,土壤容重则表现出相反的趋势;除全钾外,其他土壤养分含量均在0~10 cm层最高。【结论】在不考虑其他因素的情况下,以稻草20 cm+谷壳10 cm方式覆盖对毛竹林土壤物理性质及养分含量的影响较好。     

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...     

广州城区公园风景游憩林径级和高度级结构分布

【目的】探明广州风景游憩林群落结构现状以及存在的问题,进一步为城市风景游憩林群落结构调整和配置优化提供理论依据。【方法】以900 m^2样方为单元分别在广州发展公园风景游憩林群落样地设置样方15个,华南农业大学风景游憩林群落样地设置样方25个,火炉山森林公园风景游憩林群落样地设置样方20个,采用群落生态学的方法,研究了不同生态位风景游憩林径级和高度级结构分布。【结果】1)3个样地风景游憩林径级结构呈现一定差异:广州发展公园以大、中径级乔木占绝对优势,华南农业大学样地风景游憩林小径级乔木相对优势明显,火炉山样地风景游憩林群落以中、小径级乔木占绝对优势。2)根据群落中个体的胸径和树高呈现不同的相关关系表明:广州发展公园样地风景游憩林大径级树木开始出现衰退现象;华南农业大学样地风景游憩林由于存在大量小径级的速生树种,导致胸径—树高曲线在初期迅速增高;火炉山样地风景游憩林结构配置拟自然化,胸径—树高曲线增长较为平稳。【结论】根据高度级比重、相对频度和分布均匀度分析结果得出:广州发展公园样地风景游憩林中、大高度级树木比重较大,且分布更为集中,华南农业大学样地风景游憩林的小、中高度级的树木所占比重较高,小高度级树木分布更为集中;火炉山样地风景游憩林小高度级比重,且分布更为集中。建议通过人工择伐、补植特定树种的方式,调控城市风景游憩林群落的径级和高度级结构分布,促进风景游憩林的逐步稳定。     

缙云山常绿阔叶林种子雨组成及其时空动态

【目的】分析缙云山常绿阔叶林种子雨组成及其时空动态,为常绿阔叶林种子生态学大尺度和长时序的研究提供数据支持,并为受损常绿阔叶林近自然恢复过程中的种源收集和种子撒播提供参考信息。【方法】 2014-01—2016-12,收集缙云山常绿阔叶林1 hm 2标准地中172个种子收集框内的种子,鉴定物种并计数,风干后称质量。根据果实类型及种子特征并结合野外实地观察,确定每个物种种子(果实)的散布方式。【结果】 3年间共收集到成熟种子36 298粒,种子雨密度为140.69粒·m -2 a -1;种子分属于19科21属27种,占群落木本植物物种总数的36.49%;种子雨具有明显的季节动态,在秋季出现高峰,其中有17个物种在干季(1—4和10—12月)成熟并散布,6个物种在湿季(5—9月)成熟并散布,4个物种在干、湿季均有散布;种子雨密度年际变异系数为0.36~1.73,空间变异系数为1.54~15.20。【结论】缙云山种子雨产量在常绿阔叶林中处于较低水平;优势种对群落种子雨产量贡献较大,种子雨物种组成与群落物种组成相似性较低;群落水平种子雨具有明显的季节动态,且存在很大的年际变异和空间变异,反映出亚热带常绿阔叶林种子雨时空动态的典型特征。在区域植被近自然恢复中的种子采集和撒播环节,应当充分参照不同物种的种子雨掉落的时空动态。     

缙云山常绿阔叶林粗木质残体储量及特征

【目的】实地调查缙云山常绿阔叶林粗木质残体(CWD)的储量和特征,分析其影响因素,为深入认识常绿阔叶林生态系统中与粗木质残体相关的物质循环等关键生态过程提供理论依据,并为全球碳汇及相关学科的研究提供基础数据。【方法】以缙云山常绿阔叶林内已建立的2块0.5 hm^2样地为对象,调查并分析样地CWD的储量、类型组成、分解等级、径级分布格局以及地形对CWD储量的影响。【结果】缙云山常绿阔叶林CWD储量为38.42 t·hm^-2,其中倒木、枯立木、大枯枝和木桩储量分别为27.70,4.91,2.91和2.90 t·hm^-2,倒木是CWD的主要组成部分; CWD的树种组成与群落优势树种的组成相似,栲占CWD总量的88.44%;从径级分布来看,直径>35 cm的倒木和枯立木是CWD的主体; CWD主要处于分解中后期,中级分解和高级分解CWD的比例分别为63.20%和23.01%;地形对CWD的分布具有显著影响,坡面和山脊CWD储量高于沟谷(P<0.01)。【结论】缙云山常绿阔叶林CWD储量较大,处于该类森林系统的前列; CWD主要以处于分解中后期的优势种大径级倒木和枯立木为主,并主要分布在坡面和沟谷。在森林管理中应降低对CWD的人为干扰和去除,维持森林中枯立木、倒木、大枯枝和树桩等组分的自然状态。     

林分年龄对落叶松人工林细根生物量的影响

【目的】随着森林的发育过程,林木个体的生长和生物量分配,以及林分水平的结构和功能均发生了明显的变化。然而,细根生物量与林分年龄的联系,目前仍然了解有限。本研究以黑龙江省帽儿山地区兴安落叶松人工林为研究对象,比较了同一林分在19年和32年生时林分水平(单位面积)和单株水平细根生物量的垂直分布和季节动态,分析了影响细根生物量变化的林分与土壤因子,旨在明确林分年龄对细根生物量的影响和潜在的机制。【方法】在生长季内的5月、7月和9月,采用土钻法获取土壤0~30 cm深度细根并测定生物量,同时测定林分特征和土壤养分和水分含量。【结果】随林龄增加,落叶松人工林单位面积细根生物量显著下降,而单株细根生物量变化不显著;与19年生林分相比,32年生林分土壤表层(0~10 cm)细根生物量占总细根生物量的比例明显下降,土壤亚表层(10~20 cm)和底层(20~30 cm)细根生物量所占比例增加,呈现出细根向深层土壤增生的趋势。土壤表层(0~10cm)单位面积细根生物量随林分年龄的变化趋势与林分密度和胸高断面积、土壤铵态氮浓度变化有关,但是单株细根生物量受林分和土壤因子的影响均不显著。【结论】林分发育过程中,落叶松细根生物量降低,细根的资源吸收策略发生了明显的改变。