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[期刊] 草业科学
[作者]
俞静 张世文 芮婷婷 李唯佳 蔡慧珍
植被地上生物量可作为评价矿山生态修复地生态功能的重要指标，为实现对修复地地上植被生物量快速、准确的预测，以安徽省铜陵市铜官山矿区草本植物地上生物量为研究对象，将无人机高分辨率多光谱影像作为数据源，提取了单波段光谱反射率、植被指数两种光谱特征以及各波段纹理特征变量，并利用高精度DEM (digital elevation model)生成地形特征，再先后使用灰色关联法和熵权法对光谱特征和纹理特征分别进行筛选，进而将筛选出的特征变量和地形特征变量分为光谱特征组和多特征组。采用反向传播神经网络(back propagation neural network,BPNN)、卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)以及Elman神经网络3种机器学习算法分别构建基于光谱特征组和多特征组的生物量预测模型，比选精度较高的矿区草本植物地上生物量反演模型。结果表明，在光谱特征基础上引入纹理特征和地形特征后3种反演模型精度都有相应程度提高，其中，基于多特征组构建的BPNN模型表现出最优性能，其决定系数(R2)为0.841，均方根误差为11.813 g·m-2，并同时对3种模型进行交叉验证，进一步证明了基于多特征组的BPNN模型更加稳定，反演精度最优。然后，采用最优反演模型对研究区域内植被生物量进行分级评估，结果显示区内生物量集中于20～40 g·m-2，研究区域内植被生物量整体偏低。研究结果可为矿区草本植物生物量反演研究提供理论支持。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
颜辉 蒋湘涛 王汶珮 伍振宇 刘帆 魏英杰
【目的】以Sentinel-2遥感影像数据为基础，结合森林实测样地数据，以崇礼区森林地上生物量反演为例提出反演新思路。【方法】基于2021年7月河北省崇礼区Sentinel-2遥感影像数据、2021年6—8月的71块崇礼区森林样地实测数据，利用实测数据中的胸径、树高，根据河北省森林生物量计算公式计算各样地实测生物量，通过SNAP、ENVI等软件对遥感数据进行重采样、裁剪等预处理，提取影像原始波段，并计算植被指数、纹理因子、缨帽指数等遥感因子，对遥感因子进行皮尔逊相关性分析筛选，并以匹配最佳纹理窗口大小优化纹理因子的选择，分别采用多元线性回归、BP神经网络以及随机森林3种算法进行崇礼区AGB建模，利用R~2以及RMSE评价其模型精度，并选取最优模型进行生物量反演并绘制生物量空间分布图。【结果】1)在遥感因子选择中，除了常规的绿波段、红波段和2个植被红边波段与植被指数DVI、SAVI、EVI，纹理因子的均值和缨帽指数的亮度与绿度在生物量反演模型的建立中也起到了重要的作用，且纹理因子窗口大小的选择也会对最终模型的精度造成影响；2)3种模型的精度均满足反演生物量的要求，以随机森林模型效果最好、多元线性回归模型次之、BP神经网络模型精度最低，但经过十则交叉验证法的BP模型精度有所提升，最优的随机森林模型R~2达到了0.843;3)经过最优模型的反演，崇礼区AGB分布主要在50～200 mg·hm~(-2)，集中在西部环山地带，存在明显的空间异质性。【结论】利用Sentinel-2遥感影像反演森林生物量具有较高的精度，随着植被指数、缨帽指数、纹理因子的加入，模型效果呈递增趋势，并且纹理因子的窗口大小选择在森林生物量遥感反演中有着重要的影响。
[期刊] 林业科学
[作者]
周小成 郑磊 黄洪宇
【目的】以无人机可见光遥感影像为数据源实现竹林、针叶林和阔叶林的分类识别,扩展无人机可见光遥感数据在森林资源调查中的应用范围。【方法】利用无人机获取仅包含红、绿、蓝3个波段光谱信息的航拍影像,经预处理生成空间分辨率为0.1 m的数字正射影像图(DOM)和数字表面模型(DSM),从DSM和DOM中提取包括高度特征、光谱特征、常见的可见光植被指数、HSV颜色分量、HSV颜色分量基础上提取的纹理特征以及扩展的形态学多属性剖面(EMAPs) 6类特征;采用递归特征消除随机森林算法(RF_RFE)优选特征子集,根据不同类型特征和优选特征子集设置8组试验,使用随机森林分类器(RFC)进行林分类型分类,运用目视解译获得的地面真实影像建立混淆矩阵评价分类结果。【结果】1)单独利用光谱特征进行林分类型分类效果不理想,总体精度为65.68%,Kappa系数为0.53;以光谱特征为基础单独引入其他特征进行林分类型分类,除植被指数外,其他特征均可提高总体分类精度; 2)采用递归特征消除随机森林算法优选出11个特征,包括5个EMAPs特征、3个HSV纹理特征、1个高度特征、1个植被指数和1个HSV颜色分量,11个特征组合获得8组试验中最高分类精度,总体精度为81.05%,Kappa系数为0.73; 3)将多特征优选方法应用于不同分辨率的可见光无人机影像上均取得较好分类结果,其中分辨率为0.3 m时分类精度最高,总体精度为82.46%,Kappa系数为0.75。【结论】递归特征消除随机森林算法综合多类型特征中最有利于林分类型分类的特征,从而提高分类精度,研究结果可为无人机可见光遥感数据在森林资源调查中林分类型信息的提取提供参考。
[期刊] 草业科学
[作者]
吴慧 陈保冬 朱永官 岳献荣 张乃明 夏运生
采用温室盆栽试验研究了丛枝菌根真菌(AMF)摩西球囊霉(Funneliformis mosseae)(FM)和3种不同种植模式对铁尾矿白三叶(Trifolium repens)和黑麦草(Lolium perenne)生长参数、矿质营养吸收及种间竞争的影响，以期筛选一种既能增强植物定植的能力又能提高尾矿先锋植物重建的栽培模式，为铁尾矿废弃地的植物恢复提供理论依据和应用基础。结果表明，菌根真菌FM与两种植物建立了互惠共生关系，混合种植下具有较高的根际菌根侵染率，其中混合种植白三叶的根际菌根侵染率最高，平均为47.9%。接种FM显著提高了白三叶磷含量(168%～357%)(P <0.05)，降低了黑麦草铁吸收效率。混合种植模式显著增加了白三叶锌含量，而降低了铜含量。接种FM显著降低了两种植物锰含量，而显著增加了白三叶铜含量。白三叶与黑麦草混种体系土地当量比大于1，具有混种优势。两种植物混合种植情况下黑麦草显示了相对竞争优势,而菌根共生体能够提高白三叶的竞争能力。综合来看，混合种植能够显著促进黑麦草生长，而接种FM能增强白三叶的竞争能力；丛枝菌根真菌对先锋植物适应铁尾矿复合逆境及尾矿先锋植被修复具有较大潜力。
[期刊] 自然资源学报
[作者]
陈鹏飞 王卷乐 廖秀英 尹芳 陈宝瑞 刘睿
推动国产遥感卫星在资源环境领域中的应用对于促进我国航天事业发展、减少科研成本具有重要意义。我国近期发射的环境减灾卫星具有时间分辨率高、可获得高光谱影像的特点,在陆地资源遥感监测领域将有广阔发展空间。研究于2009年夏季获得三景呼伦贝尔草原区遥感影像和对应地面实测草地生物量信息,基于这些数据探讨了利用环境减灾卫星多光谱影像和植被指数反演草地生物量的可行性。结果表明基于影像提取的NDVI、OSAVI、MSAVI、SAVI、EVI、MTVI2、WDRVI和GNDVI等光谱指数均与草地生物量有较好的定量关系。其中,MTVI2结果最好,预测决定系数达0.61,交叉检验决定系数为0.58,均方根误差仅为5...
关键词：
环境减灾卫星 生物量 草地 呼伦贝尔
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
田晓玲 毕华兴 云雷 马雯静 崔哲伟 靳刚雷
以晋西黄土区刺槐-草地复合系统为研究对象,用移动窗口法判定复合系统边界,采用α多样性和β多样性分析复合系统草本植物多样性特征。结果表明:1)移动窗口法分析显示,在最小窗体单位(1m)为8时能够清晰地判定刺槐-草地复合系统边界,其影响域从林内4m到草地4m,总宽度为8m,草本植物样方间相似性的聚类分析结果与此一致;2)α多样性分析表明:草地物种最为丰富,林草边界植物分布最不均匀;3)β多样性分析表明:林地植物种类变化剧烈,说明林地的生境分异程度和物种被替代速率都较高。
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
孙诗睿 赵艳玲 王亚娟 王鑫 张硕
以获取的冬小麦无人机多光谱影像为数据源,充分利用多光谱传感器的红边通道对传统植被指数进行改进,通过灰色关联度分析后基于多个植被指数建模的方法对冬小麦的叶面积指数(leaf area index,LAI)进行反演精度对比。结果显示:使用基于多植被指数的随机森林(RF)比赤池信息量准则-偏最小二乘法(AIC-PLS)反演精度高。得到的LAI反演值和真实值之间的R~2=0.822,RMSE=1.218。研究证明通过随机森林预测具有更好的拟合效果,对冬小麦的LAI反演有较好的适用性。
[期刊] 草业科学
[作者]
高婷 陈淼 党成强 黄慧敏 董蓉 陶建平
三峡库区消落带环境的异质性主要体现在不同高程生境经受水淹的时间和深度不同。本研究选取消落带3个典型样地,通过分析37种主要草本植物各器官的功能性状,比较不同生活型和不同科别植物功能性状的差异;通过探讨消落带植物功能性状、性状间权衡关系对不同高程(对应不同的淹水环境)的响应,获取不同高程生境的植物生长及资源利用的适应策略。结果表明,1)不同生活型的植物功能性状中,多年生植物的叶干物质含量(LDMC)和细根组织密度(FRTD)显著高于一、二年生植物(P<0.05),不同科别的植物功能性状中,除比叶面积(SLA
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
王晓荣 程瑞梅 肖文发 潘磊 曾立雄
根据三峡库区初期水位涨落情况，以空间代替时间法，连续两年对典型消落带区域地上植被进行调查，通过计算生态位宽度和生态位重叠来分析不同水淹时间下优势草本植物生态位的变化特征。结果表明，一年水淹区段在未水淹时，植物生态位宽度普遍较窄，此时生态位明显特化，而第二年水淹极大的增加了适应干湿变化的物种的优势度。水淹前生态位重叠值大于０．５的只有１２对，小于０．２种对为１８９对，其中生态位重叠值为零的为１０３对；水淹后生态位重叠值大于０．５的有２４对，小于０．２种对为５３对，其中生态位重叠值为零的为６对，说明生境由干燥到湿润的变化，对湿润环境相对适应的物种存活，优势植物生态位重叠明显增加。经两年水淹区段中，．．．
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
何游云 张玉波 李俊清 王卷乐
无人机获取的高分辨率遥感影像，已成为单木生物量估算的有效手段。本文以四川省王朗自然保护区岷江冷杉为研究对象，利用本项目组自行研制的无人机获取无阴影遥感影像。设置２块样地，其中ｐｌｏｔ １为建模样本，ｐｌｏｔ ２为验证样本。通过人机交互的方式提取单木树冠面积（ＣＡ）数据，并结合野外实测的胸径（ＤＢＨ），建立ＤＢＨ遥感估算模型。最后基于ＣＡ－ＤＢＨ模型的有效性，结合已有ＤＢＨ－ＳＢ（树干生物量）经验方程，计算ｐｌｏｔ ２岷江冷杉单木树干生物量。结果表明：基于无人机遥感影像提取的单木ＣＡ与实测ＤＢＨ存在较好的非线性相关关系，所建立的模型有较好的拟合度，Ｒ２达到０．７５２（ｐ
关键词：
胸径 树干生物量 无人机 遥感 异速方程
[期刊] 草业科学
[作者]
谭友荃 吐地·依米提 平晓燕 董世魁
碳和氮是构成植物组织结构和维持植物生长发育和代谢过程的关键元素，但针对南方地区草本植物种间和不同器官间碳氮特征的比较还缺乏深入系统的研究。本文基于样带调查的方法，在黔西南选取12个样地进行野外取样和室内分析，探究白三叶（Trifolium repens）、狗牙根（Cynodon dactylon）和鸭茅（Dactylis glomerata）种间和种内不同器官间碳氮含量和碳氮比的差异，并分析碳氮特征与气候因子和植物功能性状的相关性。结果表明，除叶碳含量外，三种草本植物不同器官的碳氮含量和碳氮比均存在显著的种间差异（P<0.05），其中狗牙根的茎碳含量显著高于白三叶和鸭茅，但其根茎叶的碳氮比均显著低于白三叶和鸭茅。三种草本植物种内不同器官间碳氮含量和碳氮比均存在极显著差异（P<0.001），植物器官中的碳含量相比氮含量具有更低的变异系数，根和茎相比叶片具有更高的碳氮比。年均温与白三叶的碳氮特征显著相关，CCA分析结果表明年均降水量能较好的解释白三叶和狗牙根碳氮特征的变化，狗牙根的叶长和叶面积与其根际土壤碳氮比显著相关（P<0.05），未来气候变化对三种草本植物碳氮比的影响存在物种特异性。本研究结果将为合理管理和利用黔西南草地提供参考依据。
关键词：
碳氮含量 植物功能性状 气候变化 碳氮比
[期刊] 西南农业学报
[作者]
贺环宇 李鹏飞 胡永歌 王艺琳 雷雅凯 田国行
【目的】为明确高速公路护坡草本植物在不同坡向下的根系特征。【方法】采用整株挖掘法对信(阳)南(阳)高速公路边坡常见草本植物根系进行调查和研究。【结果】(1)同一坡向不同草本植物根长、根径、根表面积和根干重均存在一定差异性,其中,人工恢复草本高羊茅和白三叶的根长、根表面积、根干重均存在显著性差异(P<0.05),而坡面入侵杂草根系特征之间差异性不显著,人工草本的根长、根表面积、根干重基本都要高于坡面入侵杂草,且根径较入侵草本小;各坡向高羊茅、白三叶和蛇莓的根长、根表面积、根干重均有显著或极显著差异性(P<0
关键词：
高速公路边坡 坡向 草本植物 根系特征
[期刊] 林业科学
[作者]
韩宗涛 江洪 王威 李增元 陈尔学 闫敏 田昕
【目的】针对多源遥感数据及其派生特征因子数据维度高、信息冗余、易造成估测模型过拟合等问题,从高维度遥感特征因子中高效优化特征组合,优化区域森林地上生物量(AGB)的k最近邻(k-NN)估测模型。【方法】提出基于快速迭代特征选择的k最近邻法(KNN-FIFS),以森林资源样地调查数据计算的森林AGB为参考,以留一法交叉验证(LOO)相应的k-NN模型反演的森林AGB均方根误差(RMSE)最小为原则,依次迭代选取遥感特征,优化区域森林AGB的k-NN估测模型。以大兴安岭根河森林保护区为研究区,结合Landsat-8 OLI各波段光谱信息、植被指数、纹理、地形因子、机载合成孔径雷达(SAR)P-波段HV极化后向散射强度信息(PHV)以及森林资源样地调查数据,利用KNN-FIFS方法估测研究区森林AGB,并与多元线性逐步回归法(SMLR)进行对比分析。【结果】利用KNN-FIFS方法,得到当k为3,特征组合为PHV、短波红外波段一均一性(H6)、短波红外波段一二阶矩(S6)、短波红外波段二二阶矩(S7)、海蓝波段相关性(Cr1)、近红外波段相关性(Cr5)、海蓝波段相异性(D1)、增强型植被指数(EVI)时,研究区森林AGB估测结果最优,其精度(R~2=0.77,RMSE=22.74 t·hm~(-2))显著优于SMLR估测精度(R~2=0.53,RMSE=32.37 t·hm~(-2))。【结论】KNN-FIFS方法相比SMLR更适用于森林AGB多源遥感估测;KNN-FIFS方法可以从高维度遥感特征因子中高效选取相关特征进行森林AGB估测。
关键词：
KNN-FIFS 特征选择 地上生物量
[期刊] 中国农业科学
[作者]
赵静 李志铭 鲁力群 贾鹏 杨焕波 兰玉彬
【目的】为了精确高效识别玉米田间杂草,减少除草剂施用,提高玉米种植管理精准性。【方法】通过六旋翼无人机搭载多光谱相机获取玉米田块多光谱图像。为分离图像中植被与非植被像元,计算了7种植被指数,采用最大类间方差法提取植被指数图像中非植被区域,制作掩膜文件并对多光谱图像掩膜。通过主成分分析对多光谱图像进行变换,保留信息量最多的前3个主成分波段。将试验区域分为训练区域和验证区域,在训练区域中分别选取了675处玉米和525处杂草样本对监督分类模型进行训练,在验证区域选取了240处玉米样本及160处杂草样本评价模型分类精度。将7种植被指数、3个主成分波段的24个纹理特征及经过滤波的10个反射率,共计41项特征作为样本特征参数。利用支持向量机-特征递归消除算法(support vector machines-feature recursive elimination,SVM-RFE)和Relief算法从41项特征中各筛选14项特征构成特征子集,采用支持向量机、K-最近邻、Cart决策树、随机森林和人工神经网络对特征子集进行监督分类。【结果】支持向量机与随机森林对全部特征及2个特征子集分类效果较好,支持向量机总体精度为89.13%—91.94%,Kappa>0.79,随机森林总体精度为89.27%—90.95%,Kappa>0.79。【结论】SVM-RFE算法对数据降维效果优于Relief算法,支持向量机(SVM)模型对区域冠层尺度下玉米与杂草的分类效果最好。
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
闫东锋 郭丹丹 杨喜田 崔雪娜 寇首道
为了解火干扰后火烧迹地植被恢复规律,对新郑具茨山国家级森林公园侧柏林、草丛2种不同植被类型火烧迹地和未火烧地开展植物群落学调查,研究了中度火干扰对该区不同植被类型植被恢复早期草本植物恢复特征的影响.结果表明:所研究的2种火烧迹地类型草本植物物种重要值和物种多样性指数值均表现出相同的变化趋势,即火干扰后草本植物物种重要值比未火干扰草本植物重要值显著减小(P<0.05),物种种类数量显著增加(P<0.05);火干扰后草本植物物种多样性Simpson指数(D)、Shannon指数(H)均显著高于未火干扰相应的物种多样性指数(P<0.05);火干扰前后侧柏林和草丛中大多数草本植物为广生态位种群,狭生态...
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