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森林地上生物量遥感产品验证研究进展

世界林业研究 2024年

作者：王晓慧纪平王荫魏胜蓉彭道黎北京林业大学林学院国家林业和草原科学数据中心中国林业科学研究院资源信息研究所国家林业和草原局林业遥感与信息技术重点实验室

通过森林地上生物量（AGB）遥感产品验证获得全面、准确的遥感产品质量信息，是提高产品精度、改善产品质量的重要依据，也是正确使用产品、扩大产品应用范围的重要保障。随着探测森林生态系统结构参数的卫星数据逐步增加，未来将生产... 详细信息

通过森林地上生物量（AGB）遥感产品验证获得全面、准确的遥感产品质量信息，是提高产品精度、改善产品质量的重要依据，也是正确使用产品、扩大产品应用范围的重要保障。随着探测森林生态系统结构参数的卫星数据逐步增加，未来将生产更多的森林AGB遥感产品，因此获得高精度的产品和高可信度的质量信息也将愈加重要。文中从参考数据的获取与质量控制流程，以及验证方法、指标、工具和报告等方面综述森林AGB遥感产品验证的研究进展，探讨需要重点加强的研究方向，为进一步提高森林AGB遥感产品验证的准确度和可靠性提供思路。

关键词：森林地上生物量遥感产品参考数据验证方法

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森林地上生物量遥感估算方法

北京林业大学学报 2021年第8期43卷 137-148页

作者：田晓敏张晓丽北京林业大学森林培育与保护教育部重点实验室精准林业北京市重点实验室北京100083 北华航天工业学院遥感信息工程学院河北廊坊065000 河北省航天遥感信息处理与应用协同创新中心河北廊坊065000

生物量是林业和生态应用研究的重要信息,森林生态系统地上生物量估算的遥感技术引起了国内外学者的广泛关注。总结与探讨不同数据源与估算方法能够为森林地上生物量的估算提供指导。本文首先总结并探讨单传感器遥感数据,包括光学遥感、... 详细信息

生物量是林业和生态应用研究的重要信息,森林生态系统地上生物量估算的遥感技术引起了国内外学者的广泛关注。总结与探讨不同数据源与估算方法能够为森林地上生物量的估算提供指导。本文首先总结并探讨单传感器遥感数据,包括光学遥感、合成孔径雷达与激光雷达数据在森林地上生物量估算中的应用,以及协同使用多源遥感数据估算森林地上生物量的优势;然后论述森林地上生物量估算的传统模型估算法与机器学习估算方法(决策树法、K最近邻法、人工神经网络、支持向量机、最大熵)。多源遥感数据集成能够结合不同数据的优势,能够为森林地上生物量估算提供丰富的特征信息,结合机器学习估算方法,是提高森林地上生物量估算的准确性的发展趋势。

关键词：森林地上生物量光学遥感合成孔径雷达激光雷达多源遥感

森林地上生物量的多基线InSAR层析估测方法

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林业科学 2017年第11期53卷 85-93页

作者：李兰陈尔学李增元任冲赵磊谷鑫志中国林业科学研究院资源信息研究所国家林业局遥感与信息技术重点开放性实验室北京100091

【目的】发展一种森林地上生物量(AGB)的多基线干涉合成孔径雷达(InSAR)层析估测方法,解决热带雨林森林AGB遥感估测常规方法的信号"饱和"问题,为区域及全球森林生物量估测和碳储量研究提供关键技术支撑。【方法】以法属圭亚那巴拉库(Par... 详细信息

【目的】发展一种森林地上生物量(AGB)的多基线干涉合成孔径雷达(InSAR)层析估测方法,解决热带雨林森林AGB遥感估测常规方法的信号"饱和"问题,为区域及全球森林生物量估测和碳储量研究提供关键技术支撑。【方法】以法属圭亚那巴拉库(Paracou)热带雨林为研究对象,以Tropi SAR 2009 P-波段多基线机载SAR数据和85块样地调查数据为主要数据源。首先,根据HH极化层析相对反射率的三维分布信息提取林下地表高度,对HV极化多基线InSAR数据进行地形相位去除;然后,对HV极化多基线InSAR数据进行三维成像,并对其进行地理编码,得到地理坐标空间层析相对反射率的三维分布信息;最后,利用样地调查数据,分析不同高度处层析相对反射率与森林AGB的相关性,进而建立以层析相对反射率为输入特征的森林AGB估测模型,同时采用留一交叉验证法(LOOCV)对其估测模型进行精度评价。【结果】20 m以下各高度处层析相对反射率与森林AGB呈不同程度的负相关关系,以5 m高度处层析相对反射率与森林AGB的负相关性最强(相关系数达到-0.58);20 m以上各高度处层析相对反射率与森林AGB呈不同程度的正相关关系,以25 m高度处层析相对反射率与森林AGB的正相关性最强(相关系数达到0.63)。采用5 m高度处层析相对反射率构建模型的估测精度为88.44%,均方根误差为49.85 t·hm-2(相对均方根误差为13.56%);采用25 m高度处层析相对反射率构建模型的估测精度为88.82%,均方根误差为47.30 t·hm-2(相对均方根误差为12.87%);同时采用5 m和25 m高度处层析相对反射率联合构建模型的估测结果最优,估测精度为89.17%,均方根误差为46.45 t·hm-2(相对均方根误差为12.63%)。【结论】通过多基线InSAR层析技术得到的层析相对反射率信息有效解决了热带雨林森林AGB遥感估测常规方法的信号"饱和"问题。采用5 m和25 m高度处层析相对反射率可反演得到高精度的森林AGB,表明多基线InSAR层析技术得到的特定高度处层析相对反射率对热带雨林森林AGB具有良好的指示作用;同时利用5 m和25 m高度处层析相对反射率进行联合估测可进一步提高森林AGB的估测精度,说明充分利用不同层次的森林垂直结构信息可进一步提高复杂森林空间结构条件下的森林AGB估测精度。

关键词：多基线InSAR 层析技术森林垂直结构森林地上生物量热带雨林

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森林地上生物量遥感反演方法综述

遥感学报 2015年第1期19卷 62-74页

作者：刘茜杨乐柳钦火李静中国科学院遥感与数字地球研究所遥感科学国家重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

森林地上生物量反演对理解和监测生态系统及评估人类生产生活的影响有着重要作用,日益发展的遥感技术使全球及大区域的生物量估算成为可能。近年来,不同的遥感技术和反演方法被广泛用于估算森林生物量。本文首先总结了现有的全球及区域... 详细信息

森林地上生物量反演对理解和监测生态系统及评估人类生产生活的影响有着重要作用,日益发展的遥感技术使全球及大区域的生物量估算成为可能。近年来,不同的遥感技术和反演方法被广泛用于估算森林生物量。本文首先总结了现有的全球及区域生物量产品及其不确定性,然后综述了3类方法在森林地上生物量遥感反演中的应用,即基于单源数据的参数化方法、基于多源数据的非参数化方法和基于机理模型的反演方法,阐述了各类反演方法的特点、优势及局限性。最后从机理模型研究、多源遥感数据协同、生物量季节变化研究和遥感数据源不断丰富4个方面对今后的生物量遥感反演研究进行了展望。

关键词：森林地上生物量多元回归非参数化机理模型

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森林地上生物量遥感估算研究进展

生态学杂志 2012年第5期31卷 1311-1318页

作者：汤旭光刘殿伟王宗明贾明明董张玉刘婧怡徐文明中国科学院东北地理与农业生态研究所长春130012 中国科学院研究生院北京100049 中国地质大学信息工程学院武汉4300743 吉林大学建设工程学院长春130026

根据所采用遥感数据源的不同,分析了当前应用遥感技术估算森林地上生物量的方法及其研究进展,讨论了基于光学遥感影像、微波数据及激光雷达数据反演方法的适用性及其不足,特别提出了融合多源遥感数据协同反演森林地上生物量的方法,最后... 详细信息

根据所采用遥感数据源的不同,分析了当前应用遥感技术估算森林地上生物量的方法及其研究进展,讨论了基于光学遥感影像、微波数据及激光雷达数据反演方法的适用性及其不足,特别提出了融合多源遥感数据协同反演森林地上生物量的方法,最后结合当前森林地上生物量研究中存在的问题对今后应重点开展的工作进行了展望,即发展机理模型、考虑尺度问题以及融合多源遥感数据。

关键词：森林地上生物量光学遥感微波遥感激光雷达

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森林地上生物量估测现状研究

现代园艺 2022年第6期45卷 186-188页

作者：王泽源杨凌职业技术学院陕西杨凌712199

生物量是林业生产和森林生态研究中非常重要的信息,广泛应用于林地生产力评估、碳汇计算、森林火险风险普查等领域,森林地上生物量估测一直是研究的热点。总结了常见森林地上生物量估测方法,传统的生物量估测方法虽然准确,但费工费时,... 详细信息

生物量是林业生产和森林生态研究中非常重要的信息,广泛应用于林地生产力评估、碳汇计算、森林火险风险普查等领域,森林地上生物量估测一直是研究的热点。总结了常见森林地上生物量估测方法,传统的生物量估测方法虽然准确,但费工费时,现阶段随着科技的发展,测定地上生物量的方法越来越多,如光学遥感、微波遥感、激光雷达。通过以上技术收集来的数据,可用来拟合生物量模型,这些方法在估测地上生物量工作中展现了极高的效率,但精度一般。最新的研究体现在,通过多源遥感数据估测森林地上生物量,能提供更加丰富的林地信息,对于提高估测模型精度及准确性有极大的促进作用,也是今后遥感估测生物量的主要发展趋势。

关键词：森林地上生物量回归估计光学遥感微波遥感激光雷达

森林地上生物量的极化干涉SAR相干层析估测方法

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林业科学 2014年第2期50卷 70-77页

作者：李文梅陈尔学李增元赵磊中国林业科学研究院资源信息研究所林业遥感与信息技术实验室北京100091

应用机载单基线极化干涉SAR(Pol-InSAR)数据,基于极化相干层析(PCT)技术提出了一种反演森林地上生物量的新方法。首先采用单基线PCT提取每个像元的森林相对反射率垂直分布,然后按林分统计得到森林平均相对反射率垂直分布;再次对森林平... 详细信息

应用机载单基线极化干涉SAR(Pol-InSAR)数据,基于极化相干层析(PCT)技术提出了一种反演森林地上生物量的新方法。首先采用单基线PCT提取每个像元的森林相对反射率垂直分布,然后按林分统计得到森林平均相对反射率垂直分布;再次对森林平均相对反射率垂直分布进行高斯函数拟合,提取林分层析测量高;最后以通过样地调查统计得到的20个林分的地上生物量为参考数据,采用交叉验证方法建立和评价基于层析测量树高的地上生物量估测模型,并与基于经典三阶段反演的林分优势木平均树高估测地上生物量的方法进行对比。结果表明:基于层析测量高的反演模型决定系数(R2)为0.822,均方根误差(RMSE)为53.14 t·hm-2,比基于经典三阶段反演算法的林分地上生物量估测方法具有更高的估测精度。该反演方法简单易行,能够有效提高森林地上生物量估测精度,在该研究区未出现信号饱和现象。

关键词：极化相干层析森林地上生物量林分层析测量高 polarization coherence tomography (PCT)

应用全极化合成孔径雷达数据构建多变量估算森林地上生物量模型

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东北林业大学学报 2024年第1期52卷 61-66,102页

作者：贾康刘媛媛范文义中煤航测遥感集团有限公司西安710199 黑龙江省自然资源权益调查监测院森林生态系统可持续经营教育部重点实验室(东北林业大学)

以河北塞罕坝机械林场为研究对象,Alos-2全极化SAR数据以及实测样地数据为基础,采用多种方法进行目标分解,计算多极化通道的后向散射系数,通过皮尔逊相关性检验,筛选显著相关的参数,构建线性及非线性偏最小二乘(PLS)生物量估算模型,并... 详细信息

以河北塞罕坝机械林场为研究对象,Alos-2全极化SAR数据以及实测样地数据为基础,采用多种方法进行目标分解,计算多极化通道的后向散射系数,通过皮尔逊相关性检验,筛选显著相关的参数,构建线性及非线性偏最小二乘(PLS)生物量估算模型,并对模型进行检验。结果表明:线性PLS模型均方根误差为21.75 t·hm^(-2),决定系数(R^(2))为0.6185,平均相对偏差绝对值为31.1%,平均偏差为-1.844 t·hm^(-2);非线性PLS模型均方根误差为18.218 t·hm^(-2),决定系数(R^(2))为0.6969,平均相对偏差绝对值为23.86%,平均偏差为0.0001 t·hm^(-2)。对模型贡献最大的参数为非负特征值分解的奇次散射参数、VH极化后向散射系数、HV极化后向散射系数、特征向量分解参数l1和主要散射机制平均参数。非线性方法在模型拟合和预测中都表现出更好的效果,全极化SAR目标分解参数以及交叉极化下的后向散射系数,在估算森林地上生物量时没有饱和点出现。

关键词：偏最小二乘法全极化SAR 极化分解森林地上生物量

应用UAVSAR数据及改进极化水云模型对热带森林地上生物量反演

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东北林业大学学报 2024年第1期52卷 54-60页

作者：段云芳罗洪斌岳彩荣罗广飞王宁余琼芬郭喜龙孙妙琦西南林业大学昆明650224

针对热带森林地上生物量遥感估测中容易饱和区域大尺度森林地上生物量估测精度低的问题,以非洲加蓬中部的洛佩达国家公园为研究区,以NASA提供的L波段全极化机载合成孔径雷达(SAR)数据和LiDAR网格化森林地上生物量产品为数据源开展森林... 详细信息

针对热带森林地上生物量遥感估测中容易饱和区域大尺度森林地上生物量估测精度低的问题,以非洲加蓬中部的洛佩达国家公园为研究区,以NASA提供的L波段全极化机载合成孔径雷达(SAR)数据和LiDAR网格化森林地上生物量产品为数据源开展森林生物量估测方法研究。采用极化分解方法提取森林的多种散射机制,从中选择反映森林结构差异的地面散射特征和森林体散射的特征构建体-地散射比,采用极化水云模型(PWCM)进行森林地上生物量反演和精度评价。为了提高PWCM模型的适应性,建模过程中根据体散射分量(V_(ol))分段进行模型的参数优化。结果表明:以Freeman三分量极化分解后得到的体散射(V_(ol))、表面散射(O_(dd))、地-干散射(D_(bl))为基础构建的6个体-地散射比在极化水云模型估算森林地上生物量中,以μ_(VG2)作为体-地散射比时估测效果最好,模型决定系数(R^(2))为0.60,均方根误差(R_(MSE))为127.78 Mg/hm^(2);在此基础上,进一步根据体散射分量分段优化极化水云模型,模型决定系数(R^(2))增加到0.74,均方根误差(R_(MSE))降低了约20%,预测精度从50.76%提升至60.28%,并改善了低值高估、高值低估问题,在地上生物量高达450 Mg/hm^(2)时未出现饱和现象。

关键词：机载SAR 森林地上生物量极化水云模型体地散射比体散射分量分段