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基于森林密度的相位与幅度联合反演算法

遥感信息 2020年第2期35卷 8-13页

作者：姜友谊程甲州黎晓曾致西安科技大学测绘科学与技术学院西安710054

森林树高的反演是极化干涉合成孔径雷达(polarimetric SAR interferometry,PolInSAR)领域研究的热点。已有研究表明森林密度会对树高反演精度产生较大影响,但传统算法没有考虑森林密度的影响。针对这一现象,首先利用模拟数据分析森林密... 详细信息

森林树高的反演是极化干涉合成孔径雷达(polarimetric SAR interferometry,PolInSAR)领域研究的热点。已有研究表明森林密度会对树高反演精度产生较大影响,但传统算法没有考虑森林密度的影响。针对这一现象,首先利用模拟数据分析森林密度对传统森林树高反演算法的影响;然后根据影响的特点提出一种基于森林密度的相位与幅度联合反演算法;最后采用德国宇航局与瑞典国防研究局机载E-SAR系统获取的PolInSAR数据对文中所用算法进行了实验分析。结果表明,该算法比传统算法反演精度更高,验证了算法的可靠性和有效性。由此可见,森林密度是森林重要的森林物理参数,通过引入森林密度,明显提升了树高反演的效果,说明引入密度参数的重要性。

关键词：极化干涉合成孔径雷达森林密度相位与幅度联合反演法森林树高反演

基于贝叶斯模型的森林高度极化干涉SAR反演不确定性分析

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遥感学报 2023年第10期27卷 2431-2444页

作者：张庭苇张王菲张永鑫黄国然西南林业大学林学院昆明650224

极化干涉合成孔径雷达PolInSAR(Polarimetric Interferometry Synthetic Aperture Radar)已被广泛用于森林高度的反演,正确评估模型输入参数、模型假设、林分结构、立地条件等引起的不确定性是提高基于PolInSAR技术森林高度反演精度及... 详细信息

极化干涉合成孔径雷达PolInSAR(Polarimetric Interferometry Synthetic Aperture Radar)已被广泛用于森林高度的反演,正确评估模型输入参数、模型假设、林分结构、立地条件等引起的不确定性是提高基于PolInSAR技术森林高度反演精度及准确性的关键之一。本文以贝叶斯模型为基础,以模拟的L波段PolInSAR数据为数据源,首先基于贝叶斯模型确定了随机体散射RVoG(Random Volume over Ground)模型输入参数引起的不确定性,在此基础上使用先验知识(成像中森林高度的值)对RVoG模型的消光系数进行“固定”,并反演了森林高度;然后基于RVoG模型反演结果及贝叶斯后验采样分析,讨论了树种、森林密度、地面粗糙度及土壤含水量四个因子变化引起的森林高度反演结果的不确定性。研究结果表明:对于L波段的PolInSAR模拟数据,采用RVoG模型进行森林高度反演时,使用先验知识对消光值进行固定可大大降低森林高度反演的不确定性;四个因子中,树种和森林密度引起的不确定性较显著,然后为地面粗糙度,最后为土壤含水量。阔叶林反演结果的不确定性明显高于针叶林;森林密度从150株/hm2增至1200株/hm2时,其标准误最高可下降67.5%;在针叶林纯林和阔叶林纯林中,地面粗糙度与反演结果的标准误呈现明显的正相关关系;土壤含水量引起的不确定性最小,几乎可以忽略不计。

关键词： PolInSAR RVoG 森林高度树种森林密度地面粗糙度土壤含水量

特大干旱对树木死亡的影响——以美国德克萨斯州东部森林为例

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生态学报 2022年第3期42卷 1034-1046页

作者：闫明刘志萍 Mukti Ram Subedi 梁林峰奚为民山西师范大学临汾041004 Departments of Natural Resources Management Texas Tech UniversityLubbockTX 79409USA 山西省林业调查规划院太原030002 Department of Biological and Health Sciences Texas A&M University-KingsvilleKingsvilleTX 78363USA

美国德克萨斯州在2011年经历了史上最严重的干旱,这一事件造成约3亿多株树木死亡。在大时空尺度上(面积约9×10^(6)hm^(2),时间跨度近20年),基于近1800个森林样地,4次周期性调查中的约209663株树木,使用主成份分析(PCA)和广义线性混合... 详细信息

美国德克萨斯州在2011年经历了史上最严重的干旱,这一事件造成约3亿多株树木死亡。在大时空尺度上(面积约9×10^(6)hm^(2),时间跨度近20年),基于近1800个森林样地,4次周期性调查中的约209663株树木,使用主成份分析(PCA)和广义线性混合效应模型(GLM)回归,对树木死亡的时空差异及其干旱强度与长度对树木死亡造成的中长期复杂影响进行了研究。采用树木密度、树木基面积、林地年龄、样地调查时间间隔作为树木间的竞争指标,分析了造成大旱前后周期水平和年度水平上的样地树木死亡差异的原因。综合分析了不同地理区域、树木种组、胸径大小和林地起源的4个划分标准下树木死亡对死亡率的相对贡献。结果表明:松属树木的死亡率最低(7.92%);高度低、胸径小的树木的死亡率较大,分别为29.79%和26.00%。人工林的树木死亡率(10.26%)低于天然林(13.47%);西海湾平原生态区树木的死亡率在干旱后达到最大(22.27%);西南区的树木死亡率在干旱后也达到最大(13.78%);海拔和纬度对树木死亡率影响不明显。德州东部森林整体死亡格局形成原因较为复杂,各地理区域、林地起源、树木大小和不同树种,对森林死亡的贡献率各不相同。四个区域中死亡贡献率较大的为天然林;无论是天然林还是人工林,其死亡贡献率最大的为小树;干旱对天然林的影响比人工林更显著;天然林和人工林中死亡贡献率情况各不相同,在天然林中松属和枫香属树种死亡贡献率低于人工林,其他种则是人工林高于天然林。林地密度和树木死亡的回归分析表明二者之间无显著关系。PCA结果显示干旱对树木死亡影响大于树木竞争和其它自然干扰的影响,干旱强度和干旱长度对树木死亡的影响基本相当。

关键词：干旱强度干旱长度东德州森林树木死亡率森林密度

有限尺度效应对森林火灾模型自组织临界性的影响

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科学通报 2001年第21期46卷 1841-1845页

作者：宋卫国范维澄汪秉宏中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室合肥230026

以经典森林火灾模型为基础,研究了有限尺度效应（finite-size effects）对平均火灾面积、火灾发生频率以及临界状态时的森林密度、森林形态等的影响.在森林尺度远大于森林相关长度的前提下,保持森林尺度L,点火概率f和种树概率p等参数不... 详细信息

以经典森林火灾模型为基础,研究了有限尺度效应（finite-size effects）对平均火灾面积、火灾发生频率以及临界状态时的森林密度、森林形态等的影响.在森林尺度远大于森林相关长度的前提下,保持森林尺度L,点火概率f和种树概率p等参数不变,将森林等分成N×N个尺度为L/N的子块.通过将N的值从1逐渐增加、森林子块的尺度逐渐减小,模拟和分析了有限尺度效应.在森林子块尺度小于森林相关长度的条件下,发现了一类新的现象:单峰的有限尺度效应.提出“隔离性能” 的概念,用以表示火灾通过子块边界的难易程度,分析了隔离性能对有限尺度效应的抑制作用.研究“有限尺度效应”和“隔离性能”及两者间的定量关系可以对真实森林中防火隔离带的设置和森林火灾的防治起到一定的指导作用.

关键词：森林火灾模型自组织临界性元胞自动机有限尺度效应火灾面积火灾发生频率森林密度

极端干旱对美国德克萨斯州东部森林树木死亡率和生物量损失的影响

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极端干旱对美国德克萨斯州东部森林树木死亡率和生物量损失的影响

作者：刘志萍山西师范大学

学位级别：硕士

美国德克萨斯州在2011年经历了百年历史上最严重的干旱,导致约3亿多棵树木死亡,树木的大量死亡对森林生态系统影响较大,本研究目的是为了深入了解干旱对森林树木死亡造成的长期和综合影响。本研究使用美国德州东部森林清查数据FIA（Fore... 详细信息

美国德克萨斯州在2011年经历了百年历史上最严重的干旱,导致约3亿多棵树木死亡,树木的大量死亡对森林生态系统影响较大,本研究目的是为了深入了解干旱对森林树木死亡造成的长期和综合影响。本研究使用美国德州东部森林清查数据FIA（Forest Inventory and Analysis）数据库中调查过四次的样地的数据,共计1797个样地中的209663棵树木进行研究,统计分析了近20年来德州东部林区样地水平上的树木死亡率及生物量变化的趋势和主要原因。本研究将德州东部森林树木按照不同类型和区域进行划分,分别按照树种、胸径、高度、林分、纬度、海拔、生态区以及德州东部的东北、西北、东南、西南划分,统计不同周期间活树、死树的数量以及对应的生物量,进一步的统计了不同年度因不同原因造成树木死亡的数量及对应生物量,在此基础上求得森林树木的死亡率以及生物量损失率,以便进一步了解森林树木对干旱的响应,并使用干旱强度和干旱长度作为干旱指标;树木密度、树木基面积、林地年龄、样地调查时间间隔作为树木竞争指标,对这六个因素进行主成分分析,另外还使用干旱强度和干旱长度与森林树木的生物量损失率进行了回归分析。结果显示:干旱对不同分类的树木死亡影响中,按照树木种组划分时,松属的树木死亡率最低;按照高度、胸径划分时,高度低、胸径最小的树木死亡率最大;按照立地起源划分时,人工林的树木死亡率低于天然林;按照生态区划分时,西海湾平原生态区树木死亡率在经历干旱后死亡率最大;按照地理区域划分时,德州东部的西南地区在干旱后死亡率最大;按照海拔、纬度划分时,树木死亡率未见明显差异。整体上来看,干旱对树木死亡影响大于竞争对其的影响,且干旱强度和干旱长度对树木死亡的影响相当。就生物量而言,松属树木与其他树种相比生物量损失率最低,这与松属树木死亡率最低相契合;同样的,根据胸径、高度划分时,高度低、胸径小的树木对应的生物量损失率高;天然林对应的生物量损失率高于人工林;纬度≤31.5°对应的生物量损失率略高于纬度＞31.5°处,树木的生物量损失率、海拔≤100 m的树木生物量损失率高于海拔＞100 m的树木生物量损失率,但差别不大;另外按照生态区和地理区域划分树木生物量损失率均与其死亡率趋势一致;在干旱强度、干旱长度与生物量损失率的回归中表现为干旱强度对生物量损失影响稍大一些。由此可见,从死亡率的角度来看:（1）在六个树木种组中,松属树木在不同周期中死亡率均为最低,因此松属树种比其他树种更加耐旱;（2）干旱情况下胸径、高度小的树的死亡率高于胸径、海拔大的树木,因此,干旱对小树的影响比大树显著;（3）干旱对天然林的影响比人工林更显著;（4）通过主成分分析发现,相较竞争而言,干旱是树木死亡的主要原因;而且干旱的强度和干旱持续的时间对造成树木死亡的作用相当;从生物量的角度来看,在干旱前后,树木生物量损失率与死亡率相一致,生物量的损失与气候干旱表现为极显著的相关关系,干旱强度及干旱长度与生物量损失均为正相关,即干旱强度越大生物量损失率越大,干旱长度越长,生物量损失率越大,而且干旱强度的影响要略高于干旱长度。

关键词：干旱强度干旱长度德克萨斯州东部森林变化树木死亡率森林密度主成分分析回归

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极化干涉SAR森林树高反演研究

极化干涉SAR森林树高反演研究

作者：程甲州西安科技大学

学位级别：硕士

随着遥感技术在林业领域应用的逐渐加深,合成孔径雷达以其独特的优势在森林资源调查中取得了许多重要的研究成果。极化干涉SAR将极化SAR和干涉SAR的优点集于一体,并随着其在理论和应用上的充分发展,已逐渐成为林业领域中一种不可或缺的... 详细信息

随着遥感技术在林业领域应用的逐渐加深,合成孔径雷达以其独特的优势在森林资源调查中取得了许多重要的研究成果。极化干涉SAR将极化SAR和干涉SAR的优点集于一体,并随着其在理论和应用上的充分发展,已逐渐成为林业领域中一种不可或缺的技术,其中森林树高反演已成为极化干涉SAR技术最成功的应用之一。森林是最大的陆地生态系统,是全球碳循环的基础,森林树高反演对了解整个生态系统有重要意义,是全球变化研究的重要内容之一。极化干涉SAR具有全天时、全天候、穿透性、高分辨、低成本的优势,为大面积森林植被高度反演提供了理想的遥感手段,具有重要的实际应用价值。本文在介绍极化干涉SAR理论知识的基础上,以BioSAR2007机载SAR数据为数据源,将森林密度和时间去相关作为切入点,展开极化干涉SAR森林树高反演研究。论文主要研究内容如下:（1）分析了传统极化干涉SAR森林树高反演算法,包括DEM差值法、复相干幅度法、三阶段算法、相干相位-幅度联合反演法,并利用模拟数据和真实数据对上述算法进行分析验证。（2）利用模拟数据分析了森林密度对传统算法的影响,并根据其影响改进了相干相位-幅度联合算法,最后利用模拟数据和真实数据对其与传统算法进行了分析比较,结果表明在已知森林密度的情况下,该方法具有一定优势,其R2=0.92,RMSE=1.82。（3）在介绍分析三种基于时间去相关的森林树高反演模型的基础上,针对RMoG模型反演时依赖初值、耗时过长和反演结果不稳定的问题,通过忽略植被地面运动改进了 RMoG模型。改进RMoG模型通过减少未知数,避免了 RMoG模型求解时非线性优化过程。最后利用真实数据验证了改进RMoG模型,结果表明改进RMoG模型缩短了反演时间却未降低反演精度,证明了在短时间基线下忽略植被地面运动的可行性,其中RMoG 模型 R2=0.47,RMSE=4.17,改进 RMoG 模型 R2=0.53,RMSE=6.24。（4）利用模拟数据分析了土壤含水量改变引起的时间去相关对森林树高反演结果的影响,结果表明由土壤含水量变化造成的偏差较小,其远远小于算法本身误差,所以在分析算法误差时土壤含水量的变化一定程度上可以忽略不计。

关键词：极化干涉SAR 森林树高时间去相关森林密度 RMoG模型

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长白山野猪资源保护过程中的问题及建议

中国畜禽种业 2006年第4期2卷 14-16页

作者：冷茂资张原翊于艳玲孙家英桦甸市长白山野猪开发有限责任公司桦甸市牧业管理局

自国家实施野生动物保护政策及禁猎措施后,经过多年的努力,已初见成效,在我国许多地区野生动物数量呈急剧上升的趋势.原始生态得到了逐步恢复,尤其是在一些森林密度较高的地区,一些大型的野生动物也恢复到了一定的数量.充分表明,国家实... 详细信息

自国家实施野生动物保护政策及禁猎措施后,经过多年的努力,已初见成效,在我国许多地区野生动物数量呈急剧上升的趋势.原始生态得到了逐步恢复,尤其是在一些森林密度较高的地区,一些大型的野生动物也恢复到了一定的数量.充分表明,国家实施的野生动物保护政策取得了较好的成果.

关键词：资源保护长白山野生动物野猪保护政策动物数量森林密度禁猎

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非线性森林系统的稳定性

天中学刊 1998年第5期13卷 13-16页

作者：黄堃卓黎明平顶山师专数学系平顶山467000 驻马店师范学校驻马店463000

考虑一类具有密度制约作用的森林系统，研究了该系统均稳定性．

关键词：森林系统平衡解稳定性非线性森林密度

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热带雨林的鸟类守护者

生物进化 2009年第3期 9-10页

随着人类社会的不断发展，热带雨林正在逐渐消失和瓦解。在非洲，雨林消失的主要原因有：森林火灾、与草原的竞争、放牧和低量的树苗补充，在东非的坦桑尼亚，沿河分布的雨林自1950开始已消失了近80％。科学家对这里的森林密度、鸟类密... 详细信息

随着人类社会的不断发展，热带雨林正在逐渐消失和瓦解。在非洲，雨林消失的主要原因有：森林火灾、与草原的竞争、放牧和低量的树苗补充，在东非的坦桑尼亚，沿河分布的雨林自1950开始已消失了近80％。科学家对这里的森林密度、鸟类密度、食种子昆虫、种子萌发率和小树成活率进行了统计，发现鸟类对于热带雨林的生态保护起着重要的作用。

关键词：热带雨林鸟类种子萌发率森林密度人类社会森林火灾坦桑尼亚生态保护