国家高技术研究发展计划(2012AA12A306)
- 作品数：35 被引量：601H指数：16
- 相关作者：庞勇李增元刘鲁霞雷渊才曾伟生更多>>
- 相关机构：中国林业科学研究院资源信息研究所国家林业局西南林业大学更多>>
- 发文基金：国家高技术研究发展计划国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：农业科学天文地球自动化与计算机技术交通运输工程更多>>
- 高精度DEM支持下的多时期航片杉木人工林树高生长监测被引量：5
- 2019年
- 【目的】集成多时期航片数据和由机载激光雷达数据获取的密集林区数字高程模型,估测多时期杉木人工林冠层高度,并对其生长情况进行定量监测,为多时期航片监测森林生长趋势和评价林地生产力提供可能。【方法】首先基于分类后的激光雷达点云数据获得林下高精度数字高程模型和森林数字表面模型,利用航片数据构建立体像对,通过自动立体匹配算法生成森林冠层的摄影测量数字表面模型,然后借助数字高程模型将2种数字表面模型进行高度归一化,提取研究区多时期森林冠层高度。利用1996、2004年历史航片和2014年数字航片以及激光雷达数据,构建18年内皖南杉木人工林3期森林冠层高度,并对其精度进行分析。【结果】1)由2014年数字航片和激光雷达数据获取的森林冠层高度的R^2为0. 52,RMSE为1. 79 m; 2)由2014年数字航片处理得到的森林冠层高度与对应样地实测上层木的平均高验证精度较高,平均绝对误差1. 59 m,平均相对误差15%,最大绝对误差3. 45 m,最大相对误差30. 80%,测量精度85. 00%; 3)由1996、2004、2014年航片得到3期杉木人工林冠层高度,其增长趋势与树高生长曲线预测趋势一致。【结论】在多山复杂地形条件下,利用航片可准确定量反映山脊向阳面的森林冠层高度变化,但对于山谷阴影处,则会出现冠层高度被低估情况,利用多期航片结合高精度DEM数据可定量反映上层木的冠层高度变化。
- 夏永杰庞勇刘鲁霞陈博伟陈博伟董斌
- 关键词：数字高程模型数字表面模型
- 结合机载LiDAR和LANDSAT ETM+数据的温带森林郁闭度估测被引量：30
- 2016年
- 森林郁闭度是森林资源调查中的一个重要因子,在森林生态系统管理中具有重要作用。研究如何有效地将激光雷达数据应用于森林郁闭度遥感估测具有重大意义。激光雷达数据的应用能够有效地弥补传统地面调查耗时、费力等不足,不仅可以快速、准确地获取郁闭度遥感估测的模型训练数据和验证数据,还有助于进一步推广应用于大区域的森林郁闭度反演,为林业资源调查提供有力的依据。该研究结合激光雷达数据和LANDSAT ETM+数据估测温带森林郁闭度。以高密度机载激光雷达(ALS)点云数据估算的郁闭度作为模型训练数据和验证数据,通过LANDSAT ETM+影像数据计算得到的8种植被指数作为自变量,使用多元逐步回归(MSR)、随机森林(RF)和Cubist 3种模型,对内蒙古大兴安岭根河林区森林郁闭度进行估测。经验证,Cubist模型的效果比较好(决定系数R2=0.722,均方根误差RMSE=0.126,相对均方根误差r RMSE=0.209,估计精度EA=79.883%)。结果表明,结合激光雷达数据和LANDSAT ETM+影像数据估算温带森林郁闭度非常有潜力。但要将其推广应用于更大区域尺度的森林郁闭度遥感估测,模型的预测能力还有待进一步改进和提高;自变量应尝试加入更多种类遥感数据和其他遥感因子参与建模,例如采用地形因子、高分辨率遥感影像提取纹理特征等,最大可能地减少光学影像、植被指数、地形阴影等带来的影响,提高反演精度;激光雷达数据计算得到的郁闭度的准确性和可靠性还需进一步验证。
- 张瑞英庞勇李增元包玉海
- 关键词：ETM+机载激光雷达森林郁闭度
- 用地基激光雷达提取单木结构参数——以白皮松为例被引量：36
- 2014年
- 以白皮松(Pinus bungeana Zucc)为研究对象,针对地基激光雷达TLS扫描的3维点云数据在单株木垂直方向的分布特征,提出了一种基于体元化方法的树干覆盖度变化检测方法,获取单木枝下高;然后根据获取的枝下高引入2维凸包算法获取垂直方向分层树冠轮廓,并计算树冠体积和冠幅;同时获取的单木参数还有胸径与树高。结果表明:单木枝下高的估测精度较高,R2与RMSE分别为0.97 m和0.21 m;胸径估测结果的R2与RMSE分别为0.79 cm和1.07 cm;采用逐步线性回归方法建立单木树冠体积与其他单木参数的相关关系,模型变量包括冠幅、叶子填充树冠长度和胸径,样本数为20,模型的R2与RMSE分别是0.967 m3和2.64 m3。本文方法能较准确地估测枝下高,TLS数据具有对树冠结构3维建模的潜力。
- 刘鲁霞庞勇李增元徐光彩李丹郑光
- 关键词：枝下高
- 森林生产力区划和量化分级方法研究——以辽宁省为例被引量：3
- 2014年
- 采用宏观区划和微观量化分级相结合的方法,利用气候、植被和立地区划数据,首次在全国大区域尺度上实现森林生产力三级区划,同时,结合多期森林资源清查地面样地数据实现森林生产力量化分级。以辽宁森林生产力区划和量化分级成果为案例,详细介绍本研究的技术路线和方法。该研究可为林业区划、森林生态系统功能评价等研究和实践提供理论和方法依据。
- 高金萍高显连郝月兰
- 几种相容性生物量模型及估计方法的比较被引量：32
- 2014年
- 以南方150株马尾松地上生物量数据为例,在考虑林分起源和未考虑林分起源2种情形下,对非线性似然无关回归法、比例平差法和非线性联立方程组法3种方法进行综合比较研究。根据分配层次不同,比例平差法和非线性联立方程组法将进一步考虑总量直接控制和分级联合控制2种方案。从直径、树高、地径、年龄、枝下高和冠幅6个林分变量中选取不同的变量构建一元、二元和三元生物量模型,利用加权最小二乘回归法消除生物量模型中存在的异方差性。基于独立形式的一元、二元和三元模型,利用非线性似然无关回归法、比例平差法和非线性联立方程组法构建相应的相容性生物量模型。结果表明:在考虑和未考虑林分起源情形下,3种估计方法都能有效保证各分量生物量总和等于总生物量,预测精度较高。总体而言,非线性联立方程组法预测精度更高、稳定性更强,其次是非线性似然无关回归法,最差的是非线性比例平差法;根据建模数据和检验数据综合比较得知,在考虑和未考虑林分起源情形下,总量控制联立方程组法对应的二元相容性生物量模型预测精度最高。
- 符利勇雷渊才曾伟生
- 关键词：相容性生物量模型
- 不同林分起源的相容性生物量模型构建被引量：32
- 2014年
- 目前为止已有不同方法构建生物量相容性模型,但不同林分起源的生物量相容性模型很少报道。针对此问题,以150株南方马尾松(Pinus masson iana)地上生物量数据为例,利用比例平差法和非线性联立方程组法建立不同起源地上生物量以及干材、干皮、树枝和树叶各分项生物量相容的通用性模型。根据分配层次不同,两种方法又各自考虑总量直接控制和分级联合控制两种方案。从直径、树高、地径、枝下高和冠幅5个林分变量中选取不同的变量构建一元、二元和三元生物量模型,并利用加权最小二乘回归法消除生物量模型中存在的异方差性。结果为:比例平差法和非线性联立方程组法都能有效保证各分项生物量总和等于总生物量,模型预测精度满足要求。总体而言,非线性联立方程组方法比比例平差方法精度高,同时两种方法中总量直接控制法比分级联合控制法预测效果好;各分项生物量模型本身作为权函数能有效消除异方差;各分项对应的三元生物量模型预测精度最高,其次是二元生物量模型,最低是一元生物量模型,但这些差异不是很大。总之,为权衡考虑模型预测精度和调查成本,建议把直径和树高作为协变量利用总量直接控制非线性联立方程组法对不同起源生物量建模。
- 符利勇雷渊才孙伟唐守正曾伟生
- 关键词：相容性马尾松
- 基于机载激光雷达校正的ICESat/GLAS数据森林冠层高度估测被引量：15
- 2017年
- 针对星载激光雷达(geoscience laser altimeter system,GLAS)大光斑属性,该文提出了一种改进后的光斑尺度森林冠层高度估测方法,并分析了复杂地表对其估测精度的影响。首先,对机载lidar点云分类出地面点,并利用地面点对点云数据进行高度归一化处理,提取点云局部最大值得到光斑范围内机载lidar最大冠层高度;以机载lidar最大冠层高度作为模型参数拟合因变量,同时以坡度作为模型的输入变量,结合光斑大小和地表粗糙度,进行参数拟合,得到改进后光斑尺度森林冠层高度估测模型;最后,利用实测样地数据对冠层高度估测模型进行验证。结果表明:机载点云数据可以准确地反映光斑范围内森林冠层的分布,受到树种类型和点云密度的影响,不同森林类型的点云冠层分布存在明显差异。坡度等级直接影响GLAS光斑尺度森林冠层高度的估测精度,改进后的估测模型可以减小坡度对GLAS光斑森林冠层高度估测的影响,模型估测均方根误差(root mean square error,RMSE)稳定在3.26~3.88 m。样地Lorey's高与估测结果拟合度较好,相关系数r=0.66,不同森林类型光斑尺度冠层高度估测精度存在差异,混交林估测精度最高,r和RMSE分别为0.84和1.06 m。该方法可以有效减少地形条件对光斑尺度森林冠层高度估测的影响,并为更大尺度的冠层高度制图提供了有效的参考。
- 胡凯龙刘清旺庞勇李梅穆喜云
- 关键词：激光数据处理林地坡度
- WorldView-2纹理的森林地上生物量反演被引量：28
- 2017年
- 使用高空间分辨率卫星WorldView-2的多光谱遥感影像,构建植被指数和纹理因子等遥感因子与森林地上生物量的关系方程,并计算模型估测精度和均方根误差,探索高分辨率数据的光谱与纹理信息在温带森林地上生物量估测应用中的潜力。以黑龙江省凉水自然保护区温带天然林及天然次生林为研究对象,通过灰度共生矩阵(GLCM)、灰度差分向量(GLDV)及和差直方图(SADH)对高分辨率遥感影像进行纹理信息提取,并利用外业调查的74个样地地上生物量与遥感因子建立参数估计模型。提取的遥感因子包括6种植被指数(比值植被指数RVI、差值植被指数DVI、规一化植被指数NDVI、增强植被指数EVI、土壤调节植被指数SAVI和修正的土壤调节植被指数MSAVI)以及3类纹理因子(GLCM、GLDV和SADH)。为避免特征变量个数较多对估测模型造成过拟合,利用随机森林算法对提取的遥感因子进行特征选择,将最优的特征变量输入模型参与建模估测。采用支持向量回归(SVR)进行生物量建模及验证,结果显示选入模型的和差直方图均值(sadh_mean)、灰度共生矩阵方差(glcm_var)和差值植被指数(DVI)等遥感因子对森林地上生物量有较好的解释效果;植被指数+纹理因子组合的模型获得较精确的AGB估算结果(R2=0.85,RMSE=42.30 t/ha),单独使用植被指数的模型精度则较低(R^2=0.69,RMSE=61.13 t/ha)。
- 蒙诗栎庞勇张钟军李增元王雪琼李世明
- 关键词：地上生物量高分辨率遥感影像温带森林支持向量回归
- 基于机载小光斑LiDAR技术的亚热带森林参数信息优化提取被引量：23
- 2014年
- 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;就各森林参数而言,Lorey’s树高（R2为0.74-0.84）和优势树高（R2为0.73-0.82）的估算精度最高,胸径（R2为0.48-0.57）和蓄积（R2为0.46-0.55）次之,而株数（R2为0.35-0.44）和胸高断面积（R2为0.29-0.39）最低。
- 曹林代劲松徐建新许子乾佘光辉
- 关键词：激光雷达亚热带森林主成分分析法蓄积量
- 高分影像树种分类的最优分割尺度确定方法被引量：13
- 2019年
- 【目的】研究面向对象树种分类过程中多尺度分割算法参数组合确定方法,寻找替代传统依赖于参考多边形的最优分割尺度评价方式,并对ESP2工具所得最优分割尺度对树种分类的适宜性做出定量评价。【方法】以黑龙江省伊春市桦皮羌子林场为研究区,基于GF-2遥感影像数据,开展面向对象分类的分割试验。利用ESP2工具找出固定尺度范围内(100~400,步长为1)同质性局部方差变化率随分割尺度变化曲线中明显峰值所对应的分割尺度,将其定义为最优分割尺度范围。执行最佳同质性准则组合参数配合下最优分割尺度范围内各尺度的多尺度分割,统计树种样本点对在各分割结果中的分布情况并记录分割时间,通过对比树种样本点对正确落入相邻对象比和分割时长来确定最优分割尺度。【结果】相同尺度下的同质性准则组合参数试验表明,当组合两因子参数分别为shape=0.5、compactness=0.3时,其分割效果相对最好。基于树种样本点对的分割结果评价表明,树种样本点对正确落入比最高时对应的分割尺度参数为259,210对相异相邻树种样本点对中共有203对样本点正确落入相邻分割对象中。最优分割尺度范围内各分割结果的矢量距离指数和ED3modified指数表明,其评价结果与基于树种样本点对的评价结果相吻合。【结论】不同同质性准则组合参数对分割结果的影响具有明显差异,设计高效的试验方案寻找该组合十分必要。基于树种样本的评价方法充分利用地面调查数据,将以往评价中常用的多边形样本简化为点样本,可避免人工勾画真实地物边界的繁杂工作量。将分割效率考虑在内的最优分割尺度评价点指数方法与基于对象匹配法或面积相近原理的评价方法相比,可提高操作上的简易性和评价因素的全面性。
- 刘金丽陈钊
- 关键词：面向对象
