基于三维激光扫描成像系统的树木干曲线的分形特征

树木干曲线具有分形的结构,文章应用分形方法对甘肃小陇山地区86棵不同树种的单木以及解析木干曲线进行研究,通过计算得到干曲线的分形维数介于2-3之间,研究结果表明同一树种树木干曲线的生长趋势是一致的。经过对单木干曲线和标准解析木干曲线分形维数的测定以及比较分析,可以发现同一树种不同径阶的树木干曲线具有统计意义上的自仿射分形特征,表明分形方法在对树木及其组成部分的形态上的描述作用极大。文章针对立木的测量,采用三维激光扫描成像系统,不仅获得了丰富的测树因子信息,更以此为基础对森林计测学研究进行了扩展,是一项非常有意义的工作。     

黄土丘陵区几种林木茎干径向生长的日变化及其对环境因素的响应

利用树木径向生长仪研究了黄土丘陵区6年生油松（Pinus tabulaef ormis）、山杨（Populus davidiana）和辽东栎（Quercus liaotungensis）及林下灌木胡颓子（Elaegnus umbellata）4种林木整个生长季茎干的径向变化,发现4种林木的径向变化表现为膨胀收缩旋回增长的模式。在整个生长季中,山杨从5月到10月径向持续增长,增长时间最长;而油松和胡颓子的径向生长主要发生在7月份,从8月份开始其增长速率变缓;辽东栎在整个生长季节的径向生长最小。在整个生长季内,山杨径向增长了2.63 mm,胡颓子为0.64 mm,油松和辽东栎则分别为0.40 mm和0.26 mm。辽东栎日收缩量与膨胀量明显大于其他树种。通过对影响林木径向生长的15种环境因子进行主成分分析后,将主要环境因子归结为温度影响因子、湿度影响因子和降水影响因子3个主成分,并提取了影响该区几种林木生长的主要环境因子：日大于0℃的积温、最低6 h相对湿度和日降雨量。采用线性逐步回归方法,建立了日膨胀量与日收缩量与3个主要环境因子之间的关系。发现日收缩量与日大于0℃的积温成正相关,而与最低6 h相对湿度和日降雨量均呈负相关关系;而日膨胀量亦与日大于0℃的积温成正相关,而与其他环境因子的关系随着树种的不同而不同,表现出较大的变异性。     

马尾松纯林改造成针阔混交林后土壤化学性质的变化

在25 a生的马尾松林下分别套种火力楠、闽粤栲、苦槠、格氏栲、青栲和拉氏栲等阔叶树种的1 a生幼苗,16年后形成郁闭的针阔混交异龄林。土壤化学分析结果显示,在马尾松林下套种阔叶树(除青栲外)明显增加了林下表层土壤(0~20 cm)的有机质含量。各林分下土壤全K、全M g、全C a、全N和全P的平均含量分别为11.41,6.64,4.33,1.45,0.46 g/kg,表明土壤K、M g、C a的含量比较丰富,而N和P则相对缺乏,营造混交林在一定程度上增加了土壤N、P含量。所有混交林深层土壤(20~60 cm)的有效N、P含量均大于马尾松纯林,而有效K的含量则相反。混交林下0~20 cm,20~40 cm和40~60 cm土壤的平均pH值分别为4.40,4.61和4.68,而马尾松纯林下各土层的pH值则依次为4.39,4.41及4.42,说明在马尾松林下套种阔叶树在一定程度上降低了20 cm以下土层的活性酸度。套种阔叶树(除苦槠外)后由于降低了土壤交换性酸度,增加了土壤盐基离子浓度,从而明显提高了土壤盐基饱和度。     

基于无人机高光谱遥感影像的防护林树种分类

树种信息对林业资源监测和管理具有重要意义,及时准确地掌握树种及长势状况是防护林工程建设与效益评价的基础。为研究利用无人机高光谱数据进行防护林树种分类的效果,选取典型区域使用Matrice600型六旋翼无人机搭载Rikola高光谱成像仪获取高光谱影像,基于支持向量机-递归特征消除算法（SVM-RFE）选取原始波段最佳组合,再结合纹理特征、植被指数和数理统计特征,使用随机森林算法对所有特征进行重要性评估并与分类精度相结合进行特征优化,进而构建高光谱影像全波段、原始波段最佳组合、全部特征变量、基于随机森林（RF）特征优化后特征变量4种分类方案,分别采用最大似然法（MLC）、支持向量机（SVM）、随机森林对防护林优势树种进行分类。结果表明：所提出的基于交叉验证的SVM-RFE算法选出的原始波段组合能更好地还原原始光谱特征;通过RF算法的特征重要性分析与分类精度相结合的方法可以有效选出重要特征,当使用全部特征的85%（包括17个光谱特征、3个纹理特征、5个植被指数和3个数理统计特征）进行分类时,总体精度最高为9593%（Kappa系数为0.9475）;所有特征中植被指数特征最重要,3种分类方法中RF算法分类总体精度（OA）最高。     

渭-库绿洲土壤剖面盐分分布特征及驱动因子分析

[目的]监测渭-库绿洲土壤盐渍化的空间分布特征,探究驱动因子作用机理,对当地因地制宜进行土壤盐渍化调控。[方法]采用决策树、克里金插值和灰色关联度分析研究了渭-库绿洲土壤盐渍化的剖面分布特征,着重分析了样本点海拔、植被覆盖度、地下水位、TW( I 地形湿度指数)、地下水矿化度5个驱动因子对土壤盐渍化的影响。[结果]①研究区表层土壤(0~10 cm)属于重度盐渍化土壤,10~20、20~40、40~60 cm各深度剖面土壤属于中度盐渍化土壤。土壤EC1:5有强的空间变异性,其分布格局受灌溉等人为驱动因素的影响较大。②绿洲内部(即耕作区)表层土壤属于非盐渍化区域,绿洲东部10~20、20~40、40~60cm土层有轻、中度的盐渍化现象。绿洲内部表层以下土壤盐分高于表层,绿洲存在潜在的盐渍化风险。耕作区外围绿洲-荒漠交错带区域各剖面层均属于盐渍化区域,随着剖面深度的增加,盐渍化程度在不断减弱。③样本点海拔、植被覆盖度、地下水位、TWI、地下水矿化度与土壤EC1:5的灰色关联度大小次序为:0~10 cm土层:地下水矿化度>TWI>样本点的海拔>植被覆盖度>地下水位;10~20、20~40 cm土层:地下水矿化度>样本点的海拔>TWI>植被覆盖度>地下水位。[结论]渭-库绿洲土壤盐渍化主要分布在绿洲-荒漠交错带区域,土壤盐分表聚强烈,地下水矿化度是造成该研究区土壤盐渍化问题的首要原因。     

三七土壤水蒸气消毒针结构设计与试验

针对连作障碍严重制约三七种植可持续发展的问题,设计一种针式水蒸气输出装置,对消毒针的结构参数进行优化,并通过土槽试验进行验证。通过Fluent软件对消毒针内部进行仿真,结果表明,消毒针出口流速、压力增大,出口温度无明显变化。土壤热传导试验表明,在5 min内即可将土壤加热到90℃,土壤加热基本规律为下层土壤加热效率较低、上层土壤加热效率高。为了探究消毒针不同结构参数对土壤升温效果的影响,选取单侧孔口数量、孔口直径和水蒸气出射角作为试验因素,选取土壤升温到90℃所需时间作为试验指标,进行了正交试验,确定消毒针最优结构参数组合为:消毒针单侧孔口数量为4个、孔口直径为2 mm、水蒸气出射角为45°,此时土壤升温到90℃时间最短,为116 s。通过Fluent多孔介质传热仿真得出,消毒针的最佳排布方式为6×6,最佳数量为36根,间距为250 mm。对消毒后的土壤有机质含量及pH值进行检测,表明消毒后土壤环境符合三七生长的环境要求。     

基于视觉里程计的森林样地调查系统研究

以视觉里程计技术恢复连续摄影序列图像位姿,并以恢复位姿的图像为基础构建样地调查系统。该系统通过对图像位姿尺度恢复、定义样地坐标系、标记立木等过程估计样地中立木位置及胸径。用相机对12块半径为7. 5 m的圆形样地进行连续摄影,获取有序图像序列,并使用构建的样地调查系统对图像序列进行处理,以获取样地中立木位置及胸径。实验结果表明,所有样地立木位置估计值x轴与y轴方向的偏差(BIAS)分别为0. 04、-0. 03 m,均方根误差(RMSE)分别为0. 21、0. 17 m;样地中立木胸径估计值的BIAS及RMSE分别为0. 09 cm(0. 51%)和0. 88 cm(5. 03%)。     

基于无人机影像匹配点云的苗圃单木冠层三维分割

近年来较多的树冠提取算法以激光雷达数据为基础,然而激光点云数据量大、冗余多而且采集成本高。本文基于无人机影像匹配点云提取单木树冠轮廓,研究一种成本可控、能够补充甚至部分替代激光雷达的小范围森林制图方案。以福建省三明市某林场内苗圃地作为研究对象,在稠密的无人机影像匹配点云中截取2个25 m×25 m的样地作为测试样本。预处理后,首先构建植被冠层高度模型,以局部最大值法探测树冠位置并标记为种子点;从这些种子点形成的初始区域开始生长,迭代计算直到全部的影像匹配点云归并完毕;最后,将算法提取的树冠轮廓导入Arc GIS中获取树冠轮廓矢量边界,并与手绘参考树冠叠加,利用F测度实现精度的评定。依此方案,在2个林分范围内的树冠提取F测度均达到了89%以上,单木冠幅提取的误差在0.14 m以内。结果表明,该方案简单有效、精度可靠,适用于小范围、高精度的植被制图。     

福建罗源湾互花米草的遥感动态监测

为了对福建罗源湾互花米草进行监测研究,以2000年和2006年的Landsat TM/ETM+影像为数据源,在对不同地物进行光谱分析的基础上,结合进行了影像归一化植被指数和缨帽变换处理,建立了利用决策树分类法提取罗源湾互花米草的遥感解译技术。结果表明基于决策树分类法能准确快速地对研究区互花米草的生长和分布状况进行动态监测。互花米草主要分布在环绕罗源湾的滩涂上,在2000年～2006年的6年中互花米草的面积增加了17.657 km2,年增长率为10.74%。特别值得关注的是,罗源湾的米草正处于迅速扩张的阶段,严重影响了当地的渔业和生态资源,有关部门需要引起重视。     

RFID技术在橡胶苗品种识别与信息追溯中的应用

海南是我国最重要的天然橡胶生产基地,然而部分地区的天然橡胶由于品种选育不当,直接影响了橡胶的抗寒、抗风和抗病能力,从而使天然橡胶的产量下降。为此,提出将RFID技术应用到海南橡胶苗品种识别与信息追溯中,结合Visual Basic.NET程序设计和Access数据库技术等,实现对优质橡胶苗的品种信息与育苗生长数据的追踪,以达到监督、指导海南橡胶的种植与管理的目的,从而扩大优质品种的种植面积,保障海南天然橡胶的产量和品质。