借助机载小光斑LiDAR点云和地面调查的73个样地数据,以亚热带天然次生林为研究对象,首先采用主成分分析法、逐步回归法和贝叶斯模型平均法,分别优化筛选LiDAR提取变量;在此基础上,拟合最优模型估算各森林参数并评价精度;最后基于最优模型进行蓄积量的升尺度制图。结果表明:通过主成分分析法筛选出的最优LiDAR提取变量为平均高度(hmean)、60%冠层返回密度变量(d6)和高度变异系数(hcv),且这3个变量在逐步回归法和贝叶斯模型平均法中多被选中;逐步回归法拟合模型效果最好(R2为0.39~0.84),而贝叶斯模型平均法(R2为0.32~0.77)和主成分分析法(R2为0.26~0.74)次之...

【目的】研究通过集成波形信号处理、空间解析和重构建模以及综合波形信息提取方法,探索基于小光斑全波形LIDAR特征变量高精度反演林分特征的新方法。【方法】以江苏南部丘陵地区的亚热带天然次生林为研究对象,在预处理和分析小光斑全波形LIDAR数据的基础上,首先基于体元空间框架分解和提取波形的振幅能量信息,并构建伪垂直波形模型;然后,从中提取空间位置信息(即点云)及几何辐射变量,计算Li DAR点云和波形特征变量,并通过相关性分析筛选特征变量;最后,结合地面实测林分特征参数构建反演模型并验证精度。【结果】1)各Li DAR特征变量对Lorey’s树高的敏感性最高,对蓄积量和地上生物量次之,对胸高断面积...

【目的】点云密度是影响机载激光雷达数据获取和预处理成本的关键因素,探明点云密度对森林参数估测精度的影响,为机载激光雷达大区域森林调查监测应用技术方案的优化提供参考依据。【方法】基于我国广西一个亚热带山地丘陵区域获取的机载激光雷达和样地数据,通过系统稀疏方法,将全密度点云(4.35点·m~(-2))分别稀疏至4.0、3.5、3.0、2.5、2.0、1.5、1.0、0.5、0.2和0.1点m~(-2),得到11个样地尺度的点云数据集,包括1个全密度和10个稀疏密度点云数据集;应用配对样本t检验方法,分析4种森林类型(杉木林、松树林、桉树林和阔叶林)中稀疏密度点云和全密度点云之间12个激光雷达变量的差异;通过变量和结构固定的多元乘幂模型式,分别采用不同密度点云数据集对林分蓄积量(VOL)和断面积(BA)进行估测,比较模型优度统计指标决定系数(R~2)、相对均方根误差(rRMSE)和平均预估误差(MPE)的差异,并应用t检验方法分析稀疏密度点云VOL和BA估测值均值和全密度点云相应估测值均值的差异。【结果】1)点云密度较低时,稀疏密度点云分位数高度(ph25、ph50和ph75)的均值与全密度点云相应变量的均值存在显著性差异,但不同森林类型、不同变量出现显著性差异时的点云密度不同,各森林类型中稀疏密度点云平均高(H_(mean))和点云高变动系数(H_(cv))的均值与全密度点云相应变量的均值基本不存在显著性差异,但点云最大高(H_(max))的均值存在显著性差异;2)各森林类型中,稀疏密度点云冠层覆盖度(CC)和中下层分位数密度(dh25)的均值与全密度点云相应变量的均值差异不显著(阔叶林dh25除外),但中上层分位数密度(dh50和dh75)存在显著性差异;3)各森林类型中,稀疏密度点云平均叶面积密度(LAD_(mean))的均值与全密度点云LAD_(mean)的均值存在显著性差异,当点云密度较低时,稀疏密度点云叶面积密度变动系数(LAD_(cv))的均值与全密度点云LAD_(cv)的均值存在显著性差异;4)各森林类型中,不同密度点云VOL和BA估测值差异很小,且均不存在显著性差异,但随点云密度降低,杉木林、松树林和桉树林VOL和BA估测模型的R~2缓慢逐渐减小,rRMSE和MPE缓慢逐渐增大,森林参数估测精度逐渐降低,阔叶林VOL和BA估测模型的R~2、rRMSE和MPE受点云密度变化影响不大。【结论】点云密度降低导致激光雷达变量标准差增大是造成森林参数估测模型精度降低的主要原因,在实际机载激光雷达森林资源调查监测应用中,点云密度以大于0.5点·m~(-2)为宜。

机载LiDAR是一种能够直接、快速获取被测目标三维空间信息的主动式遥感技术,被广泛用于获取高精度的数字地面模型,但是在植被比较密集、地势比较陡峭的森林地区,能够穿透植被到达地表的激光脚点数量较开阔区域少,对于提取精确的DTM有一定难度。该文提出一种继承式多分辨率体素滤波算法,从机载激光扫描数据中获取森林地区的DTM。该方法将激光点云数据划分为不同分辨率等级的体素,以体素为单位通过与邻域体素的高程加权均值比较,剔除植被点,保留地面点,从而获取森林地区的DTM。实验证明该滤波方法能够有效地提取森林地区的DTM。

对我国亚热带森林资源调查中典型的４种森林类型（杉木林、马尾松林、落叶阔叶林和常绿阔叶林）的林分生物量数据进行整合分析，计算４种森林类型从林分蓄积量估算林分生物量的主要转换参数平均值，并分析影响转换参数的林分因子。结果表明：（１）杉木林、马尾松林、落叶阔叶林和常绿阔叶林４种森林类型中优势树种的木材基本密度平均值分别为０．３１３ ３、０．４１２ ５、０．５０２ １和０．５２７ ４，木材基本密度因树种种源、种系、立地条件、林龄、林分密度等因子的不同而不同。（２）杉木林、马尾松林、落叶阔叶林和常绿阔叶林生物量扩展因子的平均值分别为１．３０８ ９、１．２６５ ４、１．４２３ ３和１．３９１ ３，根冠比的．．．

【目的】以云南省普洱市天然林与杉木人工林为研究对象，针对云南省山区森林树种繁多、林下灌木草本茂密的林分环境，根据森林中树木的形态特征，利用地基激光雷达（ＴＬＳ）扫描数据提取样地尺度单木胸径与树高，为森林调查工作提供参考。【方法】将获取的多站地基激光雷达扫描数据分为多站拼接及单站２种分析方式，采用ＨｏｕｇＨ变换算法及树干的形态特征对样地内单木进行识别与胸径提取，根据树干生长方向及单木在垂直方向上的分布提取树高。【结果】１）对于多站拼接数据，即使在林分条件最为复杂的原始林，单木识别率仍可达到８１％；对于单站数据，随着扫描距离增加，单木识别率降低，实际操作时单站布设比多站拼接简单；２）多站拼接胸径及．．．

为了探究全球变暖对森林凋落物分解速率及养分释放的影响 ,笔者在跨气候带的大尺度下进行了森林凋落物的交互分解实验 .在热带的尖峰岭和亚热带的鼎湖山各选样地 1个 ,它们有相似的海拔高度、土壤类型、年均降雨量及干湿季节律 ,年均气温为主要差异 ,达 3 7℃ .各样地分别收集了 1 0种当地的优势树种的凋落叶 .其中 2个样地各自的优势种青皮和锥栗 ,2个样地均有的共同种荷木做为单种样 .1 0种凋落叶的等重量混合为混合样 ,共计6类凋落叶 ,交互置于 2个样地分解 .结果表明 :6类凋落叶在尖峰岭的分解速率显著大于在鼎湖山的分解速率 .凋落叶分解的表观Q1 0 在 3 7～ 7 5范围内 .在这...

为降低小光斑机载激光雷达因光斑直径太小而导致的脉冲首次回波无法代表冠层高度的影响,以进一步提高小光斑机载激光雷达波形数据在森林结构参数估测中的应用潜能。以内蒙古依根地区为研究区,以机载激光雷达波形数据为基础数据,在波形数据高斯分解的基础上提出一种基于小光斑波形形成伪大光斑波形数据的方法。通过计算样地内各高斯分量脉冲能量占总脉冲能量的比例,将其视为各高斯分量特征参数对应权数,分别求特征参数振幅、位置和半波宽的加权平均数,即为样地伪大光斑波形数据对应高斯函数的特征值。基于小光斑波形数据和伪大光斑波形数据提取特征参数,分别结合野外样方实测平均树高建立回归模型,并进行比较分析。结果小光斑波形反演模型的决定系数R2为0.47,总体平均精度P为78.19%,伪大光斑反演模型的决定系数R2为0.61,估测林分平均高总体平均精度P为90.65%。结果表明,伪大光斑模型反演精度高于小光斑波形反演模型,降低了小光斑LiDAR因光斑直径过小带来的影响,挖掘了小光斑机载LiDAR波形数据的应用潜力。

【目的】基于机载激光雷达(LiDAR)数据提取单木树冠三维结构参数(树冠顶点位置、树高、冠幅和冠长),并在此基础上对林分有效冠进行提取,为进一步研究林分尺度上的有效冠结构及其动态提供依据,以更好掌握并改进林业经营措施。【方法】采用一定规则下的局部最大值窗口搜索树冠顶点,进行单木树冠顶点探测和单木树高提取;以树冠顶点为标记,利用标记控制分水岭分割算法提取单木冠幅;采用垂直方向点云高程检测方法获取枝下高位置,提取冠长;在标记控制分水岭分割出的树冠边界,提取树冠接触高,取平均值作为该样地的林分有效冠高。【结果】树冠分割正确率为88.5%;结合样地实测参数对提取值进行相关性分析,树高R~2=0.886 2,冠幅R~2=0.786 4,冠长R~2=0.800 0,树高、冠幅和冠长精度分别为90.34%、86.80%和89.90%;同一林分内单木接触高相对比较稳定,对提取的林分有效冠高进行单因素方差分析,无显著差异。【结论】基于机载LiDAR数据,采用可变大小的动态窗口搜索局部最大值点,能提高单木结构参数的提取精度;利用树冠顶点标记控制分水岭算法,将高空间分辨率航片作为辅助数据,可完成较高精度的单木冠幅提取;垂直方向点云高程检测方法可提取单木冠长;LiDAR点云数据可对林分有效冠进行提取,在同一林分中,不同样本数量对接触高提取的变异性影响不大,有效冠高大致相同。机载LiDAR数据具有良好的单木树冠三维结构参数提取能力,能够满足现代林业调查对单木结构参数提取的需要,实现对林分有效冠的提取。

研究广西凭祥伏波林场28年生马尾松纯林、红椎纯林及红椎×马尾松混交林的群落结构与物种多样性,根据培育人工大径材和满足生态服务功能的发展目标,提出基于自然的森林经营方向。结果表明:马尾松纯林可划分为2层(Ⅰ层13～24m优势种为马尾松,Ⅱ层2～9m优势种为红椎),红椎纯林可划分为2层(Ⅰ层:12～17m,优势种为红椎;Ⅱ层:2～8m,优势种也为红椎),红椎×马尾松混交林可划分为3层(Ⅰ层:20～25m,优势种为红椎;Ⅱ层:13～20m,优势种为马尾松;Ⅲ层:4～7m,优势种为红椎);胸径大于1cm的乔木物种数表现为马尾松纯林(11种)>红椎×马尾松混交林(7种)>红椎纯林(4种);胸径大于1cm...

生物多样性是维持生态系统健康和提供服务功能的基础。生物多样性监测是生物多样性保护的重要组成部分,使得各国政府和民间社会发现问题、制定解决方案,评估在实现“生物多样性公约”目标方面的行动和进展。机载高光谱数据具有高光谱和高空间分辨率特点,对估测森林物种多样性的分布具有较大潜力。但是,高空间分辨率的特点有可能成为限制高光谱数据对森林物种多样性估测精度的因素,特别是当像素尺寸小于树种识别尺度(例如树冠)时。机载激光雷达是一种主动遥感方式,由于其具有探测三维植被结构的能力,在生态和生物多样性保护研究方面愈发重要。

采用分解袋法研究自然和UV-B辐射滤减2种环境下6种亚热带代表性树种(杉木、马尾松、木荷、香樟、青冈和甜槠)凋落叶的分解情况。结果表明:除个别分解阶段外,各树种凋落叶在2种UV-B辐射环境下的干质量剩余率均存在显著差异,且随着分解时间延长,差异逐渐加大;与对照相比,UV-B辐射滤减显著降低了6个树种凋落叶的分解速率(P<0.01),降幅为33.3%～69.6%,对香樟凋落叶分解的影响最小,对杉木凋落叶分解的影响最大;UV-B辐射处理和凋落物类型对凋落叶的分解速率均有极显著影响(P<0.001),以UV-B辐射的影响更强烈;自然和UV-B辐射滤减环境下凋落叶的分解速率均与C∶N呈显著负相关(P<...

探索森林生态服务、生态补偿和生态经营的协同关系与耦合机制,能够实现以生态补偿带动精准扶贫,将生态环境退化与经济贫困恶化的困局兼而治之。运用森林外业调查、内业实验等方法,对南方红壤丘陵山地4种森林类型进行研究,测算结果表明:阔叶纯林在水源涵养和固土保肥功能方面优于针阔混交林和针叶纯林;针叶纯林的土壤碳储量最高;针阔混交林的植被固碳、生物多样性和综合效益均优于其他三种森林类型。提出成本法和效益法补偿标准的思路,并测算出4种森林的成本法补偿标准分布区间为638.25679.50元/hm2,成本法能够反映社会经济

亚热带多优势种常绿阔叶林演替过程 ,依第 1优势种的耐荫、喜湿特性 ,可划分为 6个阶段 :(1 )针叶林阶段 ;(2 )以针叶树为主的针阔混交林阶段 ;(3)以阳生性阔叶树为主的针阔混交林阶段 ;(4)以阳生性树种为主的常绿阔叶林。当中生性树种成为第 1优势树种表明演替已进入顶极阶段 ,此后 ,又以优势树种分布格局为依据 ,将顶极阶级分为第 5、第 6阶段 ;(5 )未发育完善的顶极阶段 ;(6 )发育完善的顶极阶段。据此 ,判定本文所研究的常绿阔叶林处于未发育完善的演替顶极阶段。干扰强度与强阳生性树种种群扩展程度呈正相关。若干扰导致强阳生性树种替代群落原第 1优势树种 ,称这种干扰为导致逆...

利用静态箱-气相色谱法对中亚热带常绿阔叶天然林与杉木人工林地表CH4氧化速率进行17个月的定位观测研究。结果表明:在观测期间(2009-04—2010-08),天然林与人工林均表现为大气CH4汇,天然林与杉木人工林地表CH4年均氧化速率分别为32.01和25.31μg·m-2h-1,天然林地表CH4氧化速率为10.83～75.02μg·m-2h-1,人工林地表CH4氧化速率为7.66～46.40μg·m-2h-1;地表CH4氧化速率受土壤温度、含水量及其交互作用的影响,土壤体积含水量显著影响地表CH4氧化速率,而土壤温度对地表CH4氧化速率的影响则因土壤体积含水量和土壤深度而异。