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森林健康评价及其多尺度转换方法

南京林业大学学报（自然科学版） 2021年第3期45卷 206-216页

作者：董灵波刘兆刚东北林业大学林学院森林生态系统可持续经营教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150040

【目的】森林生态系统具有明显的层级结构,如何将样本点或样本区健康评价结果推广到区域尺度上是一个亟待解决的关键问题。为此,本研究尝试采用统计学方法实现森林健康评价结果在单木、林分和区域尺度间的转换,为森林健康经营提供理论... 详细信息

【目的】森林生态系统具有明显的层级结构,如何将样本点或样本区健康评价结果推广到区域尺度上是一个亟待解决的关键问题。为此,本研究尝试采用统计学方法实现森林健康评价结果在单木、林分和区域尺度间的转换,为森林健康经营提供理论依据和技术支撑。【方法】以大兴安岭地区盘古林场51块样地和森林资源二类调查数据为基础,采用熵值-AHP法构造单木尺度健康评价模型,并汇总得到林分尺度健康评价结果,即平均值(Hm)、标准差(Hsd)、变异系数(Hcv)、偏度(Hpd)和峰度(Hfd),进而采用度量误差模型建立林分尺度健康综合评价模型。最后,借助所建模型和森林资源二类调查数据以及DEM数据进行区域尺度森林健康得分空间分布制图,并分析其空间分布规律。【结果】所建林分尺度健康综合评价模型的预估精度相对较高,Hm、Hsd、Hcv、Hpd和Hfd预测模型的确定系数R2分别达到0.4643、0.3056、0.9096、0.2981和0.4485,能够基本满足森林健康评价的需求;单木、林分和区域尺度评价结果均表明该地区森林整体处于亚健康水平,其中林分因子(树高、优势高、树种数量、株树密度、断面积和单位蓄积)与地形因子(海拔、坡度、坡位)共同影响林分健康得分及其分布情况;盘古林场森林健康得分平均值(Hm)为0.6234,整体处于亚健康水平;各评价指标均具有明显的空间分布趋势,其中Hm、Hcv、Hpd和Hfd较大的区域主要集中在林场北部且靠近居民点和交通便利的地区,而在南部偏远地区则普遍较低,但Hsd的空间分布格局则完全相反,表明适当的森林经营有助于提升森林的健康水平。【结论】统计学方法能够实现森林健康评价结果从单木、林分到区域尺度的有效转换。

关键词：森林健康评价尺度转换森林冠层度量误差模型空间分布

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那漫山绿衣是生命的呼吸

生命世界 2023年第8期 22-25页

作者：张岚中国科学院植物研究所

森林,大概是现代娃们充满想象却又不常触及的地方。童话故事里总有公主走失森林里,被王子搭救。我想,我们人类,大概就是那个走失的公主,被森林王子搭救,却还不自知。从小,我们就知道森林是地球之肺,就像人要呼吸,地球也要“吐纳”。森... 详细信息

森林,大概是现代娃们充满想象却又不常触及的地方。童话故事里总有公主走失森林里,被王子搭救。我想,我们人类,大概就是那个走失的公主,被森林王子搭救,却还不自知。从小,我们就知道森林是地球之肺,就像人要呼吸,地球也要“吐纳”。森林里的大树用它们高耸的枝丫和伸展的叶子为我们筑起一片绿色的屏障,这屏障吸收二氧化碳,造出氧气,供人类呼吸。而这屏障里,也藏着万千生灵,这就是森林冠层,沉默而又坚定地守护着林下那一方土地和不可名状的生命的绚丽。

关键词：森林冠层童话故事二氧化碳走失屏障呼吸生命充满想象

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林冠与大气间二氧化碳交换过程的模拟

应用生态学报 2006年第12期17卷 2261-2265页

作者：刁一伟王安志金昌杰关德新裴铁璠中国科学院沈阳应用生态研究所

以长白山阔叶红松林为研究对象,利用Raupach提出的局地近场理论(localizednearfield,LNF)耦合垂直风速标准差σw(z)和拉格朗日时间尺度TL(z),建立林冠内CO2源汇强度和平均浓度廓线之间的关系.结果表明,拉格朗日模型能准确、稳定地模拟... 详细信息

以长白山阔叶红松林为研究对象,利用Raupach提出的局地近场理论(localizednearfield,LNF)耦合垂直风速标准差σw(z)和拉格朗日时间尺度TL(z),建立林冠内CO2源汇强度和平均浓度廓线之间的关系.结果表明,拉格朗日模型能准确、稳定地模拟林冠与大气之间CO2的交换特征.模拟值比涡动相关系统实测值高出约15%,与实测值的相关性为89%,这种差异可能主要来自于输入的浓度廓线的波动以及大气稳定层结造成的涡动相关观测系统误差.在近地面层,由于土壤呼吸作用,整个时间段都为CO2源.林冠层的CO2源汇强度变化较为复杂,其日变化经历了源-汇-源的转变过程.林冠与大气间CO2通量交换明显受大气稳定度影响.

关键词：拉格朗日模型 CO2 通量交换源汇强度森林冠层

基于ULS、TLS和超声测高仪的天然次生林中不同林冠层树高估测

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南京林业大学学报（自然科学版） 2021年第4期45卷 23-32页

作者：赵颖慧杨海城甄贞东北林业大学林学院黑龙江哈尔滨150040 东北林业大学森林生态系统可持续经营教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150040

【目的】应用不同数据源分析不同林冠层中探测提取树高的异同,探索适用于中国北方天然次生林树高估测的方法。【方法】以东北林业大学帽儿山实验林场中林施业区0.25hm2样地为研究区域,基于无人机激光雷达(unmannedaerialvehiclelasersca... 详细信息

【目的】应用不同数据源分析不同林冠层中探测提取树高的异同,探索适用于中国北方天然次生林树高估测的方法。【方法】以东北林业大学帽儿山实验林场中林施业区0.25hm2样地为研究区域,基于无人机激光雷达(unmannedaerialvehiclelaserscanning,ULS)、地基激光雷达(terrestriallaserscanning,TLS)和VertexIV超声测高仪实测单木树高,根据冠层高度分布(canopyheightdistribution,CHD)对林冠层进行分层,对不同林冠层(上层和下层)、不同树木类型(针叶树和阔叶树)探测提取的树高进行对比与分析。【结果】由CHD计算得到的冠层分层阈值为8.5m。树高的离群值大多产生在林冠上层,阔叶树比针叶树更容易产生离群值,ULS比TLS更容易产生离群值。在林冠上层,ULS比TLS估测树高的相对均方根误差(rRMSE)低2.56%,ULS提取针叶树树高的rRMSE比阔叶树低2.68%;在林冠下层,ULS仅能探测到少量树木,ULS比TLS探测提取树高的rRMSE高631%,TLS提取针叶树树高的rRMSE比阔叶树低1.16%。【结论】针叶树的树高估测精度普遍高于阔叶树;当TLS和ULS均能对单木进行完全扫描时,具有准确提取树高的潜力;树高离群值多由冠型不规则或相互交叉的阔叶树产生,而大部分针叶树,由于具有规则的冠型,所以产生的离群值较少;基于CHD对林冠层进行划分能够较好地反映不同数据源估测树高的适用范围,具有一定的推广意义。

关键词：无人机激光雷达地基激光雷达超声测高仪树高森林冠层天然次生林

季风气候下林冠降雨初次分配特征及其主效驱动因子分析

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福建林业科技 2013年第4期40卷 35-40页

作者：陈健果方秦华胡宏友厦门大学环境与生态学院福建厦门361005 厦门大学海洋与海岸带发展研究院福建厦门361005

运用调查统计和偏冗余方法分析中国温带至亚热带季风气候下的针、阔叶林冠层降雨初次分配特征,并对该生态过程的影响因子进行分析。结果表明:季风气候下,林冠降雨初次分配总体呈现平均透雨率>截留率>茎流率的趋势;不同林型、气候带的林... 详细信息

运用调查统计和偏冗余方法分析中国温带至亚热带季风气候下的针、阔叶林冠层降雨初次分配特征,并对该生态过程的影响因子进行分析。结果表明:季风气候下,林冠降雨初次分配总体呈现平均透雨率>截留率>茎流率的趋势;不同林型、气候带的林冠降雨初次分配差异明显,林冠降雨平均截留率呈现温带>亚热带、针叶林>阔叶林的趋势。不同林型间(针叶和阔叶林)主效驱动因子相似,均以森林结构类因子为主,气候类因子居次;不同气候带间主效驱动因子不同,温带为气候类因子,亚热带为森林结构类因子。说明,大尺度下总体呈现气候类因子、森林结构类因子>地理地形类因子。研究结果可为评估和合理干预森林生态水文过程提供参考。

关键词：森林冠层降雨初次分配气候带森林类型偏冗余分析

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基于数码相片的林冠郁闭度提取方法研究

林业资源管理 2020年第6期 153-160页

作者：濮毅涵徐丹丹王浩斌南京林业大学生物与环境学院南京林业大学南方现代林业协同创新中心

应用在江苏省东台林场拍摄的全天空相片,通过建立基于RGB照片的分类模型将相片中树叶、树干和天空分离,从而达到精确提取林冠郁闭度的目的。结果表明,该方法的总体分类精度达到0.94,Kappa系数为0.89,分类精度较高,且在主干部分的区分上... 详细信息

应用在江苏省东台林场拍摄的全天空相片,通过建立基于RGB照片的分类模型将相片中树叶、树干和天空分离,从而达到精确提取林冠郁闭度的目的。结果表明,该方法的总体分类精度达到0.94,Kappa系数为0.89,分类精度较高,且在主干部分的区分上效果良好,总体分类精度达到0.94,Kappa系数为0.84。在低郁闭度下相片的计算精度高于高郁闭度相片,这与拍摄时的环境条件有关。将模型估测结果与抬头望法结果对比,得出两者的R;为0.77,在郁闭度较低时模型估测结果大于目测结果,在郁闭度较高时模型估测结果小于目测结果。此外,两者都显示14a生杨树林郁闭度高于9a生杨树林郁闭度,具有较好的一致性。

关键词：森林冠层郁闭度数码相片分类 RGB照片

亚热带人工针叶林冠层叶氮浓度的星载高光谱遥感能力评估(英文)

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同方期刊数据库

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Journal of Resources and Ecology 2014年第1期5卷 1-10页

作者：于泉洲王绍强石浩黄昆周蕾生态系统网络观测与模拟重点实验室中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院大学北京100049

冠层叶片氮浓度(CNC)是影响森林生态系统生产力的重要参数之一。本研究探讨了星载成像光谱遥感在估测亚热带红壤丘陵区人工针叶林CNC的表现。分析包括了星载成像光谱数据(Hyperion影像)覆盖的两条样带上的57个野外样方,并将其分为三个子... 详细信息

冠层叶片氮浓度(CNC)是影响森林生态系统生产力的重要参数之一。本研究探讨了星载成像光谱遥感在估测亚热带红壤丘陵区人工针叶林CNC的表现。分析包括了星载成像光谱数据(Hyperion影像)覆盖的两条样带上的57个野外样方,并将其分为三个子集(A-C)。利用一元回归和偏最小二乘回归方法分析了CNC与成像光谱信息之间的关系。在A-C子集中,CNC与近红外反射率(NIR)之间的相关性一致都呈现显著的正相关关系(R2=0.29,0.33和0.36,P森林CNC的变异。在3个子集中,NDNI与CNC都呈现极显著的正相关关系,但相关性不高(R2=0.38,0.20和0.17,P森林CNC的可能原因,并指出研究区人工针叶林单一的冠层结构可能减弱了该地区森林CNC与成像光谱信息之间的相关关系。

关键词：人工针叶林叶氮浓度森林冠层成像光谱遥感

Segmentation and focus-point location based on boundary analysis in forest canopy hemispherical photography

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Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering 2016年第8期17卷 741-749页

作者： Jia-yin SONG Wen-long SONG Jian-ping HUANG Liang-kuan ZHU College of Mechanical and Electrical Engineering Northeast Forestry University Harbin 150040 China

分析森林半球图像是测定森林冠层结构参数的重要方法之一。本文主要研究半球图像中圆形区域的分割方法,这是分析半球图像的基础。通过直方图、矩形度和傅里叶描述子进行森林半球图像边界的分析,得到边界特性如下:(1)边缘模型包含三种,... 详细信息

分析森林半球图像是测定森林冠层结构参数的重要方法之一。本文主要研究半球图像中圆形区域的分割方法,这是分析半球图像的基础。通过直方图、矩形度和傅里叶描述子进行森林半球图像边界的分析,得到边界特性如下:(1)边缘模型包含三种,分别是台阶、斜坡和屋顶边缘模型;(2)边界点离散;(3)边缘存在线性分布离散点。在此基础上我们提出了森林半球图像圆形区域的分割方法,拟合圆形边界线,同时用最小二乘法计算圆心点坐标及半径。该方法与获取图像的硬件设备参数无关,因此为引入参数自动调整的高性能设备获取森林半球图像奠定了基础。

关键词：森林冠层图像分割边界分析半球摄影点定位图像采集装置聚焦

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小兴安岭主要树种冠层光谱季相变化研究

光谱学与光谱分析 2013年第12期33卷 3303-3307页

作者：徐光彩庞勇李增元赵凯瑞刘鲁霞中国林业科学研究院资源信息研究所北京100091

森林每年随季节变化而出现形态和生理机能的规律性变化,该变化在一定程度通过其光谱特征有规律地展现。准确地掌握森林冠层光谱特征随季节变化的规律不仅是遥感解译的关键,也为树种识别、动态监测和生化参数反演提供理论基础。利用地物... 详细信息

森林每年随季节变化而出现形态和生理机能的规律性变化,该变化在一定程度通过其光谱特征有规律地展现。准确地掌握森林冠层光谱特征随季节变化的规律不仅是遥感解译的关键,也为树种识别、动态监测和生化参数反演提供理论基础。利用地物光谱仪对研究区9个主要树种的冠层光谱数据进行长期观测,获取了春夏秋冬四个季节的反射光谱曲线并生成一阶导数曲线,同时还计算了常用的植被特征参数,进而分析不同树种在相同季相和不同季相的光谱特征,对比不同树种在可见光和近红外波段的季相变化特征和差异,探索遥感手段用于树种分类识别的最佳波段、最佳时相。结果表明:不同树种在各生长季光谱具有独特的特征,落叶树种光谱特征因季节的改变而呈现有规律的变化,而常绿树种光谱特征年变化不明显。光谱特征的变化有效地反应了物候的变化,应用多季相的数据进行分类可以取得最好的效果,常绿树种和落叶树种光谱特征在冬季差异明显,而夏季是采用单季相遥感数据进行树种识别的最佳时节。

关键词：森林冠层光谱分析多季相