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[期刊] 林业科学
[作者]
周小成 何艺 黄洪宇 许雪琴
【目的】提出一种基于两期无人机影像的针叶林伐区蓄积量估算方法,为促进无人机数据在多类型林业样地资源调查中的深度应用提供依据。【方法】以福建省三明市将乐县金森林业股份有限公司伐区森林小班为试验区,首先,利用无人机遥感获取分辨率优于10 cm的两期影像,经Pix4D软件处理得到点云数据,在此基础上将小班区域未采伐前的林冠点云匹配到采伐后的小班地形点云上;然后,通过布料模拟滤波算法(CSF)分离匹配后的林冠点云和地形点云,采用自然领域插值法分别将林冠点云数据插值生成数字表面模型(DSM)、地形点云数据插值生成数字高程模型(DEM),二者相减获得冠层高度模型(CHM);接着,基于改进的局域最大值法搜索冠层高度模型中的林冠顶点,提取树高;最后,根据野外采集的400株马尾松和杉木树高、胸径数据,建立5个适用于福建省马尾松和杉木的胸径-树高模型,选择相关系数最高的模型推算胸径,并利用福建省单木材积公式估算小班区域蓄积量。【结果】1)两期无人机数据的点云匹配能较好消除陡峭地形对树高提取的影响;2)改进的局域最大值法可有效减少固定窗口搜索林冠顶点时出现的多提和漏提错误;3)小班区域估算株数为339株,实测株数为366株,估算的平均树高为18 m,实测平均树高为19 m,估算蓄积量为182 m~3,实测蓄积为199 m~3,株数、树高和蓄积量的估算精度均较高。【结论】借助无人机遥感技术,可实现森林蓄积量自动化估算,降低传统野外调查成本,推动森林资源的快速调查和更新。
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
邓再春 张超 朱夏力 范金明 钱慧 李成荣
【目的】无人机多光谱遥感影像较可见光影像具有更丰富的光谱信息，在森林蓄积量估测中具有较大潜力。以无人机载多光谱遥感影像为主要数据源，探索森林蓄积量的遥感估测模型，以克服传统地面调查工作量大、耗时长、成本高等弊端。【方法】以滇中地区典型天然云南松Pinus yunnanensis纯林为研究对象，利用无人机多光谱影像提取单波段反射率、各类植被指数、纹理特征等，计算各特征变量的标准地均值；筛选与云南松林蓄积量相关性显著的特征变量，采用多元线性、随机森林、支持向量机建立云南松林蓄积量估测模型，以决定系数(R~2)、平均绝对误差(EMA)、均方根误差(ERMS)、平均相对误差(EMR)评价模型精度。【结果】(1) 3种模型中，随机森林的精度最高(R~2=0.89,EMA=4.69m~3·hm~(-2), ERMS=5.45m~3·hm~(-2), EMR=14.5%)，其次为支持向量机(R~2=0.74, EMA=5.27m~3·hm~(-2), ERMS=8.31m~3·hm~(-2),EMR=13.1%)，最低为多元线性回归模型(R~2=0.35,EMA=10.12 m~3·hm~(-2),ERMS=12.85 m~3·hm~(-2),EMR=28.1%);3种模型在测试集上的估测精度均有所降低，随机森林的模型表现最好，支持向量机次之，多元线性最差。(2) 3种模型在云南松林蓄积量估测中均存在一定的低值高估和高值低估现象。(3)基于无人机多光谱影像估测云南松林蓄积量，纹理特征仍是不可忽视的重要因子。【结论】基于无人机多光谱影像，在不进行单木分割的情景下，提取标准地的单波段反射率、植被指数、纹理特征均值，筛选适用于蓄积量估算的变量构建估测模型。通过对3种模型进行精度评价，随机森林为云南松林蓄积量估测的最佳模型。图2表5参27
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
李亚东 曹明兰 李长青 明海军
森林蓄积量能够评估林地生产力的高低及经营措施的效果,为森林经营与采伐提供重要依据。目前,大多基于无人机影像的蓄积量估算,均建立在测绘标准所生成的DOM、DSM、DEM等测绘成果基础上,而未充分利用原始影像数据上的林业特征,无法从点云层面上加入林业业务逻辑产生成果数据。获取无人机影像后,利用特征点提取与匹配方法自动相对定向,结合控制点和光束法平差的迭代求解,解算出精确的相机姿态数据,并沿核线方向一维搜索特征点进行影像密集匹配生成密集点云。对原始三维点云过滤后进行树冠分割,在聚类后的林冠点云中提取了树顶点和树高因子估测了森林蓄积量。研究结果表明,冠幅的提取精度85.15%,树高的提取精度83.69%,林分蓄积量估算的精度达到了82.46%。
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
李昂 王洋 曹英丽 于丰华 许童羽 肖文
目前常用的水稻产量估算方法以卫星遥感估产为主,卫星遥感估产的分辨率较低、缺乏机理性、误差较大。为了能够快速灵活地获取水稻冠层信息、提高分辨率、准确地估测水稻产量,利用无人机平台搭载高清数码相机,拍摄从抽穗期到成熟期的水稻冠层影像,首先应用中值滤波算法对RGB颜色空间下水稻冠层图像进行去噪,然后针对彩色水稻图像的颜色特征,将图像由RGB颜色空间转换到L*a*b*颜色空间,运用K均值聚类算法对水稻冠层图像进行聚类分析、图像分割,提取出水稻穗、获得水稻穗数量、代入水稻产量估算公式进行估产。试验区域共有18块水稻
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
张凝 冯仲科 冯跃文 樊江川
蓄积量是森林资源监测的一个重要指标,而蓄积量遥感估测一直是林业遥感研究的重要内容之一。采用Landsat-TM数据为遥感信息源,提取各个波段的差值以及比值组合信息、影像各波段灰度值以及植被指数,并利用DEM数据提取坡度和坡向数据。以内蒙古赤峰市旺业甸林场针叶林为研究对象,分析RS和GIS因子与蓄积量的相关性,利用SPSS分析工具建立像元蓄积量与RS和GIS因子之间的非线性估测模型。模型精度达到76.16%,R为0.726,对其适用性进行F检验,在0.01显著性水平下满足要求。
[期刊] 林业科学研究
[作者]
尹惠妍 李海奎
森林生物量是指一个森林群落在一定时间内积累的有机质总量,是森林生态系统重要的特征数据,因此世界各国越来越重视对森林生物量的监测与研究[1-3],建立的生物量模型众多[4-6]。大尺度森林生物量监测,是以省、流域、国家乃至全球为对象,在估算方法一致的前提下,对多个时间点的森林生物
关键词：
一类清查 样地生物量 估算 模型
[期刊] 林业科学
[作者]
齐元浩 侯正阳 刘太训 徐晴
【目的】1)评估模型的线性和非线性形式、模型残差假设对推断不确定性的效应；2)比较2种总体均值的方差估计方法（自助法和解析法）；3)评估多种因素对推断不确定性的效应，构建基于遥感模型的统计推断经验法则用于指导实践。【方法】应用基于模型的统计推断方法，以森林蓄积量估计为例，基于非洲稀树草原的薪材材积实测样地数据与Landsat 8遥感辅助数据，使用二阶抽样从总体中选择160块样地形成样本，在不同模型假设下进行总体参数的推断，量化分析参数模型假设对估计量不确定性的效应，并辅以置信椭圆等诊断方法确保分析的有效性。【结果】1)不同模型假设下的总体均值估计值■为7.159～7.331 m3·hm-2，解析方差估计值■为0.147～0.221，抽样精度为93.59%～96.64%，总体均值的经验方差估计值■为0.143～0.237。模型假设会影响模型参数的估计，进而影响推断精度■。自助法是检验总体参数解析估计量无偏性的有效方法。2)基于设计的方法得出的总体均值估计值■为6.774 m3·hm-2，其方差估计值■为0.965，抽样精度为85.50%。既定条件下，相比于基于设计的统计推断，使用基于模型的统计推断能有效地将推断精度提升77.10%～84.77%，对抽样精度的提升为9.46%～13.03%。【结论】基于模型的统计推断在小样本推断中具有更高的推断精度及抽样精度，有助于实现高精度、低样本量、短周期的森林资源调查目标，但建模过程中的不确定性会影响推断精度，其中残差变异性对推断不确定性的影响最大。忽略方差异性和空间自相关效应在同方差假设下进行总体参数的推断，会低估■，在考虑方差异性的同时应进一步检验空间自相关性并使用相应的权函数和自相关函数模拟残差变异性。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
王鑫运 黄杨 邢艳秋 李德江 赵晓伟
【目的】针对传统机载激光雷达（Light Detection And Ranging, LiDAR）所生成的冠层高度模型分辨率较低，不利于高郁闭度人工针叶林中冠幅较小的树种单木分割的问题，基于大疆禅思L1激光雷达高密度点云，提出了一种基于层次化泛洪的单木分割算法。【方法】采用大疆禅思L1激光雷达设备，选择东北地区樟子松与兴安落叶松人工林作为实验样地。首先对原始的高密度激光雷达点云依次进行拼接、去噪、高程归一化处理，针对两块样地生成分辨率分别为0.1、0.2、0.4 m的高、中、低3种分辨率的冠层高度模型。对3种冠层高度模型分别进行先开后闭的形态学滤波处理，以降低冠层高度模型中单个树冠内部不同像素间高程差。然后采用反距离插值算法对3种冠层高度模型中的空洞像素进行平滑处理，并采用图像增强算法提高3种冠层高度模型中树冠内部像素与树冠间像素的对比度，以降低形态学滤波对林隙的模糊处理影响。最后利用局部最大值法分别在3种冠层高度模型中搜索树顶，基于搜索到的树顶位置，结合分层处理思想通过模拟泛洪算法实现单木分割，并基于一般树冠形态，对分割后树冠投影形状、面积进行约束，以优化分割后树冠形状。【结果】针对人工针叶林林分，提出的单木分割算法结合高分辨率冠层高度模型在两种树种样地下最高分割精度达到90%以上。其中，在冠幅较小的兴安落叶松样地中，基于高、中、低分辨率冠层高度模型的单木分割精度F值分别达到91.6%、85.9%、80.2%。而冠幅较大的樟子松样地中，基于高、中、低分辨率冠层高度模型的单木分割精度F值分别为86.2%、84.1%、75.9%。【结论】基于冠层高度模型的单木分割场景中，冠幅较大的树种对于一定范围内分辨率变化不敏感，高分辨率冠层高度模型可以提高人工针叶林单木分割精度，尤其是对于冠幅较小的树种分割精度提高较大。本研究提出的单木分割方法结合无人机高密度LiDAR点云在高郁闭度人工针叶林样地中可达到较高分割精度。
[期刊] 中国农业资源与区划
[作者]
孙佩军 张锦水 潘耀忠 谢登峰 袁周米琪
无人机是开展野外调查的一种新型、有效的手段，能够及时、准确地获取地面调查样方信息，为作物面积遥感估算提供精准的样方数据。研究针对无人机抽样调查的样方特点，提出了适合于无人机样方的多层次事后分层指标（多层次－异质性指标、多层次－面积规模指标）。将这些指标分别用于事后分层抽样，估算冬小麦面积。并根据变异系数（ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｖａｒｉａｎｃｅ，ｃｖ）对其抽样效率进行评价。多层次指标是将多种分层指标分层结果叠加形成的，能够充分反映作物种植空间分布特征、空间异质性及种植规模，可以保证作物种植面积遥感估算的精度。以河南省冬小麦面积估算为例，在冬小麦空间分布空间范围，建立３００ｍ×３００ｍ抽样．．．
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
李祥 吴金卓 林文树
【目的】森林生物量的精确测定,对于全球气候变化和碳循环研究具有重要的意义。【方法】以东北林业大学城市林业示范基地为研究区域,首先利用无人机平台获取整个研究区域的高分辨率无人机影像;然后在研究区域四种人工林样地中分别选取20 m×20 m的4块建模样方和4块测试样方,通过每木检尺法实测建模样方内林木的树高和胸径数据,建立H-DBH(树高-胸径)估算模型,并结合已有的DBH-SB(胸径-树干生物量)模型得到测试样方的森林生物量数据;在处理后的数字冠层高度模型(DCHM)基础上利用局部最大值法提取树高与树冠中心点位置,建立一种结合无人机影像提取树高与H-SB(树高-树干生物量)经验模型的森林生物量制图方法。【结果】不同样方的H-DBH模型R2均大于0.70,测试样方的总地上生物量平均值为6 915.85 kg,总的估测精度为87%。通过ArcGIS软件结合本研究提出的方法快速得到了整个研究区域的地上生物量分布图,估测总地上生物量为4 396.18 t。【结论】研究结果可为快速准确的进行森林生物量的估测提供基础数据和技术参考。
[期刊] 海洋渔业
[作者]
宦娟 李明宝 徐宪根 曾一鸣 史兵 张勤兰
为解决中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)质量依靠人工测量时工作量大、应激反应强及测量精度不高等问题,提出了一种基于无人机图像的中华绒螯蟹质量估算方法。利用无人机拍摄中华绒螯蟹图像,通过图像处理技术提取中华绒螯蟹甲壳特征,计算甲壳面积,将甲壳面积和中华绒螯蟹质量作为参数,利用数据拟合的方法建立质量估算模型。实验结果表明,幂函数回归模型更满足中华绒螯蟹质量估算的要求,模型决定系数R~2为0.9678(P<0.01),在测试样本中的平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)、相关系数(R)分别为14.4722、17.6186、0.9465,精度满足估算要求。基于无人机图像的中华绒螯蟹质量估算方法,可以为中华绒螯蟹的投喂、分级捕获和养殖密度调控等提供良好的指导意义。
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
王月婷 张晓丽 杨慧乔 王书涵 白金婷
以福建省将乐县国有林场为研究对象,通过外业实地调查得到样地蓄积量:以Landsat 8卫星遥感图像为数据源,对遥感图像进行处理,获取多光谱影像的波段光谱值、植被指数和波段组合值,并筛选出全色波段的最优纹理生成窗口与纹理特征;通过多元回归分析方法,分别建立仅以光谱因子为自变量和结合光谱信息和纹理特征的蓄积量估测模型,并比较两者之间的精度。实验结果表明:光谱因子的多元线性回归方程的相关系数为0.853,联合光谱和纹理特征因子反演的多元回归方程的相关系数为0.926。同时利用检验数据,得出模型的预测精度:光谱因子蓄积量的估算方程精度为79.81%,联合反演蓄积量的估算方程精度为85.98%。研究表明...
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
王雅佩 王振锡 李擎 刘梦婷 杨勇强
【目的】林分密度是影响森林生态系统结构和功能的主要因素,是森林资源调查的一项重要指标,对林木生长发育有着十分重要的影响。基于无人机影像,以实现提取不同郁闭度的林分密度,旨在为天然林保护工程实施后山区森林资源更新恢复评价提供技术支撑。【方法】以新疆农业大学实习林场伐后更新的天然林为研究对象,以天山云杉Picea schrenkiana var. tianshanica纯林为主,基于无人机影像,利用面向对象多尺度分割方法提取了低、中、高3种不同郁闭度林分的天山云杉冠幅信息,进而估算林分密度,提出了采用平均冠幅法估测高郁闭度林分冠层遮挡区域林木株数的方法。【结果】采用面向对象方法对新疆农业大学实习林场伐后更新的天山云杉树冠边缘信息提取精度较高,提取的林分密度与实测结果相近。其中低、中郁闭度林分中林分密度提取精度分别为0.986 8和0.933 3,高郁闭度林分中林分密度提取精度相对较低,为0.765 7。【结论】总体来看,该方法用于研究区天山云杉林伐后更新地林分密度估测是可行的,采用树冠平均冠幅法能够快速准确地提取伐后更新造林地的林分密度。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
王佳 尹华丽 王晓莹 冯仲科
以内蒙古旺业甸林场为研究区域,以资源三号(ZY-3)卫星遥感图像为数据源,通过对影像进行处理,获取对应样地的波段光谱值、光谱组合值及地形因子信息等遥感因子。基于对各遥感因子的信息量分析、多重相关性危害分析及应用残差平方和的方法对遥感因子进行筛选,实验结果表明:ZY-3影像提取的12个遥感因子中,单波段因子中ZY3的信息量最大,波段组合中ZY(2-3)/ZY4的信息量最大,地形因子中高程的信息量最大,ZY-3的波段、波段组合和地形因子间存在多重相关性,去掉ZY(2-3)/(2+3)和坡度因子后,多重相关性的危害大大降低,可以满足进一步建立蓄积量遥感反演模型要求。
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