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中国水土保持科学 2023年第4期21卷 11-19页

作者：汪立韬肖辉杰辛智鸣贾肖肖杨玉丽北京林业大学水土保持学院北京100083 中国林业科学研究院沙漠林业实验中心内蒙古磴口015200

研究不同结构配置林带前后流场分布和防护效应的差异,能够揭示林带的防风机理,为林带配置优化提供科学依据。以乌兰布和沙漠绿洲区4种配置林带(0.8 H宽度林带、0.2 H宽度林带、乔灌混交林带和无灌木对比林带,H代表林带高度)。对研究对... 详细信息

研究不同结构配置林带前后流场分布和防护效应的差异,能够揭示林带的防风机理,为林带配置优化提供科学依据。以乌兰布和沙漠绿洲区4种配置林带(0.8 H宽度林带、0.2 H宽度林带、乔灌混交林带和无灌木对比林带,H代表林带高度)。对研究对象进行数值模拟,分析不同林带结构配置对林带风速流场特征、不同高度处的水平风速以及防护距离的影响。结果表明:气流在经过4条林带时均产生不同的速度分区,其中下部气流加速区和带后回流区受林带配置结构影响较大;在近地面0.1 H高度处,0.8 H宽度林带相较于0.2 H宽度林带在带后1 H范围内风速降低90.8%,带后回流强度增加55.2%,林带总体有效防护距离分别为17.8 H和15.5 H;乔灌混交林带相较于无灌木林带,带后1 H范围内风速降低122.4%,回流强度增加15.9%,林带有效防护距离分别为21.5 H和23.7 H,对比无灌木林带减少2.2 H。总之,较宽林带和乔灌混交林带能很好地改善林带后缘风速,抑制近地面气流加速作用,但也增强带后回流,缩短了林带有效防护距离,因此在林带配置中应根据不同位置合理规划。

关键词：数值模拟农田防护林带疏透度水平风速防风效益沙漠绿洲区乌兰布和沙漠

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基于激光雷达与高光谱的荒漠绿洲农田防护林衰退程度评估

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应用生态学报 2023年第4期34卷 1043-1050页

作者：杨玉丽肖辉杰辛智鸣范光鹏李俊然贾肖肖汪立韬北京林业大学水土保持学院北京100083 中国林业科学研究院沙漠林业实验中心内蒙古磴口015200 北京林业大学信息学院北京100083 香港大学地理系中国香港999077

为准确检测荒漠绿洲区农田防护林带衰退和健康状况,本研究以乌兰布和荒漠绿洲新疆杨林带和小美旱杨林带为对象,使用机载高光谱与地基式激光雷达分别采集整体林带的高光谱影像和点云数据,通过相关性分析、逐步回归分析筛选的光谱微分值... 详细信息

为准确检测荒漠绿洲区农田防护林带衰退和健康状况,本研究以乌兰布和荒漠绿洲新疆杨林带和小美旱杨林带为对象,使用机载高光谱与地基式激光雷达分别采集整体林带的高光谱影像和点云数据,通过相关性分析、逐步回归分析筛选的光谱微分值、植被指数、林木结构参数为自变量,以实地调查的林木冠层枯枝指数为因变量,构建农田防护林衰退程度评估模型,并对模型进行精度检验。结果表明:采用激光雷达方法对新疆杨和小美旱杨衰退程度的评估精度优于高光谱方法,激光雷达和高光谱相结合方法的评估精度最高。分别采用激光雷达方法、高光谱方法、两者结合方法,新疆杨最优模型均为轻量级梯度提升模型,总体分类准确度分别为0.75、0.68、0.80,Kappa系数分别为0.58、0.43、0.66;小美旱杨最优模型分别为随机森林模型、随机森林模型、多层感知机模型,总体分类准确度分别为0.76、0.62、0.81,Kappa系数分别为0.60、0.34、0.71。本研究方法可对人工林衰退状况进行精确的清查和监测。

关键词：激光雷达高光谱随机森林模型衰退程度

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农田防护林不同树种三维模型构建与风场模拟

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应用生态学报 2023年第7期34卷 1892-1900页

作者：贾肖肖肖辉杰辛智鸣范光鹏李俊然杨玉丽汪立韬北京林业大学水土保持学院北京100083 中国林业科学研究院沙漠林业实验中心内蒙古磴口015200 北京林业大学信息学院北京100083 香港大学地理系中国香港999077

防护林是干旱沙区绿洲的生态屏障,能够有效防治风沙灾害。单木作为构成防护林的基础单元,其结构特征是影响防护效益的关键因素。本研究以乌兰布和沙漠绿洲无叶期典型树种新疆杨、箭杆杨、小美旱杨为研究对象,借助地面激光雷达,通过计算... 详细信息

防护林是干旱沙区绿洲的生态屏障,能够有效防治风沙灾害。单木作为构成防护林的基础单元,其结构特征是影响防护效益的关键因素。本研究以乌兰布和沙漠绿洲无叶期典型树种新疆杨、箭杆杨、小美旱杨为研究对象,借助地面激光雷达,通过计算机数值模拟,在建立单木真实三维模型的基础上,充分探究单木结构及其周围空气动力学特征,并建立单木结构参数与风场指标间的关系。结果表明:结合AdQSM与MeshLab构建树木模型的方法精度高。单木周围风场大致分为6个区域,包括植株迎风面的衰减区、植株顶端的加速区、植株背风面的涡旋区、平静区、过渡区、恢复区。单木周围压力场呈现迎风面压力大、背风面压力小的梯度变化。水平方向上,在相对风速降低20%~50%的范围内,新疆杨、箭杆杨、小美旱杨的有效防护距离分别为0.21H~1.51H、0.20H~0.91H、0.25H~1.64H(H为对应树高),对应的有效防护面积分别为18~294、15~227、18~261 m^(2)。垂直方向上,新疆杨和小美旱杨在0.3H高度处的风速衰减率最大,箭杆杨则体现在0.5H高度。综合单木结构参数与风场指标相关性和逐步回归分析,明确透光疏透度和体积孔隙度对防护效应的影响占主导地位。风场指标中,基于胸径、树木表面积、透光疏透度建立的透风系数回归模型最优;各等级有效防护距离和有效防护面积中,筛选的回归变量不尽相同。

关键词：激光雷达三维模型构建风场模拟防护效益

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