基于聚焦滤波的林业专题地图制图综合方法

森林资源规划设计调查成果总是以连续的面状图斑呈现。当大比例尺二类调查成果图缩编为更小比例尺地图时,常常需要制图综合。如何在制图综合时既要简化多边形边界,又要保持各类型林相面积和位置的相对不变,是林业专题制图的一个难题。经大量实验发现,将实施制图综合的连续面状图斑要素从矢量格式转换为栅格格式,经Focal滤波器以Majority方式滤波处理后,再将滤波后结果从栅格数据转换为矢量数据,可较好地实现森林资源专题连续面状要素信息的制图综合。以云南省某地一个1万hm^(2)的实验区为例,使用该方法将1∶2.5万的森林资源二类调查成果图缩编为1∶25万。结果表明,缩编后,多边形边界简化,目视效果较好,各类型林相面积变化绝对值平均为0.2%,位置精确度平均值为94.68%。此方法已应用于云南森林资源状况图集相关专题图等的生产实践。

青冈栎次生林林分形高模型构建

探索林分形高模型的构建与评价方法,可为湖南省青冈栎林分蓄积量的精准测定提供理论依据。以芦头林场和青羊湖林场的青冈栎次生林为研究对象,基于35个样地的1055株单木实测数据,建立青冈栎次生林一元、二元林分形高模型。由孔兹干曲线推导出青冈栎树高曲线以计算林分条件平均高,基于林分形高与林分平均胸径、林分条件平均高的一元、二元相关关系,选取6个一元模型和8个二元模型,以决定系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)、解释方差(EA)、平均绝对误差(MAE)和模型预估精度(P_(1))作为评价指标。经过评估和比较,选定一元林分形高模型为f(D)=2.8707×D^(0.2618)、f(H)=2.0224+0.3395×H和二元林分形高模型为f(D,H)=0.5906×exp(-0.0083×D)×H、f(D,H)=(0.7102-0.0701×logD)H和f(D,H)=2.4799×(D^(2)×H)^(0.1092)。通过留一交叉验证和配对T检验对模型进行检验,结果显示一元、二元林分形高模型均具有较高的精度和较强的适用性,进一步验证了以林分平均胸径和林分条件平均高构建林分形高模型的方法合理可行,可为其它类型的林分形高模型构建和林分形高表的编制提供示范和参考。

江西省天保工程数据库构建与管理以弋阳县为例

为使江西省的天保工程管理更加规范、科学,本文以弋阳县为例,构建了天保工程数据库,并提出数据库的日常更新管理方法。通过建立天保工程数据库,可将天保林矢量数据与当前公益林矢量数据、森林督查图斑、林地征占图斑、林木采伐图斑、造林上图图斑、森林火灾或森林病虫害等自然灾害图斑等档案资料进行叠加分析,实现林业资源“一张图”动态管理天保林变化情况。研究成果可为江西省范围的天保工程数据库建立和管理提供技术指导。

广西马尾松经济材出材率表编制研究

以马尾松人工林作为研究对象,用伐倒木样木数据,经干形分析和多指标精度比较,选定最佳的削度方程;通过树皮率方程和树高曲线方程进行计算机理论造材,依据各经济材种规格,编制出马尾松胸径树高二元经济材出材率表。经检验,以该方法编制的出材率表达到林业数表模型编制的精度要求。

吉林省立木材积出材率表编制技术方案的研究

从样木的选取单位、要求与数量,到外业调查方法、内业立木材积、出材率表的计算方法与验证,以及最终形成立木材积、出材率表等方面,系统阐述吉林省立木材积、出材率表的编制过程,以期为全国各地编制立木材积、出材率表提供借鉴。

基于ArcPy的林业与国土“一张图”数据批量自动化融合技术研究

森林资源专项调查是自然资源调查工作的重要组成内容。为解决浙江省森林资源管理“一张图”(以下简称林业“一张图”)与第三次全国国土调查数据(以下简称国土“三调”)数据融合过程中的技术问题,基于ArcPy开发实现了数据的空间融合、属性融合及数据质量检查,并利用ArcToolbox的定制功能,对该一体化流程进行封装与可视化,提高了其交互性和有效性。以浙江省淳安县为例,进行淳安县林业“一张图”与国土“三调”数据融合,经验证,该技术方法可以有效提高数据融合的效率,大大减轻技术人员的工作量,对更好地开展森林、草地、湿地调查监测工作具有借鉴意义。

论加权回归与建模

以加权回归估计方法为核心 ,对林业上常用模型的异方差性进行了研究 ,提出了能彻底消除异方差的最佳权函数。并对模型的评价指标进行了探讨 ,提出了评价通用性回归模型的 3大指标 ,并分析了加权回归估计与这些评价指标之间的关系。最后对样本资料的收集进行了讨论 ,提出了收集建模样本应遵循的基本原则。

广西大青山西南桦人工林立地指数表编制

立地指数表是评价林木生长状况以及林分生产力的重要工具。为了编制西南桦Betula alnoides人工林立地指数表,于广西大青山林区各种立地设置49块西南桦人工林样地进行生长调查,选取平均优势木1株·样地-1进行树干解析,选用Richards,Weibull,Korf等9个常用方程拟合816对优势高-年龄数据,通过统计指标决定系数(R2)、平均绝对误差(EAMR)、平均相对误差(ERMR)和均方根误差(ERMSE)的对比分析筛选导向曲线,依据49株优势木的生长过程确定基准年龄和指数级距,应用标准差调整法编制立地指数表,并对其进行落点、拟合显著性和预报精度检验。结果表明:9个模型中,Richards方程的拟合效果最优,其R^2最大,EAMR,ERMR和ERMSE最小,因而作为导向曲线;西南桦优势高连年生长量和优势高变异系数在15a后基本稳定,因此确定15a为基准年龄;基准年龄时优势高变动范围为15.2~25.8m,考虑到西南桦较为速生,确定2.0m为指数级距,据此编制了西南桦人工林立地指数表。落点检验表明所编表能解释93.8%的优势木生长状况;χ^2检验表明立地指数表所反映的优势高生长过程与实际生长过程无显著差异;立地指数级和林龄2个方面的误差分析得出,此表预报精度较高。本研究编制的西南桦人工林立地指数表,可应用于广西大青山及类似地区西南桦人工林的立地质量评价、生长潜力预估。

橡胶树立木材积表的编制研究

在雷州半岛地区，对幼龄、中龄和老龄橡胶林进行了调查，按径级测定了５０株标准木的材积，应用加权最小二乘法拟合了在材积方程建造上常用的１６个方程。采用ＦＩ（Ｆｕｒｎｉｖａｌ′ｓｉｎｄｅｘ）指数选择最佳拟合方程，橡胶树单木带皮、去皮材积最佳拟合方程分别为：Ｖｄ＝３．８×１０－５Ｄ２Ｈ－０．００００６３；Ｖｑ＝３．１×１０－５Ｄ２Ｈ－０．０００１０２。两模型总的系统偏差都小于±３％，满足编制材积表要求，并利用模型编制了橡胶树立木材积表，可供生产中应用、参考。

华北地区栓皮栎根径相关模型及材积表研建

基于华北地区149株栓皮栎解析木的数据,先建立了3个表现良好的独立模型,包括带皮胸径-去皮根径线性模型、带皮胸径-树高幂函数模型和基于自然对数转换变量的带皮胸径、树高-去皮材积线性模型。之后基于这3个独立模型,运用误差变量联立方程组的方法建立了1个相容性根径-胸径-树高-材积模型系统,并由此得到基于根径、胸径和胸径树高的相容材积式（表）。相容性模型系统中,各模型的6项统计指标、模型残差图、Shapiro Wilk检验及独立数据检验结果表明：各模型均无异方差现象,模型残差服从正态分布,且各模型在拟合阶段和检验阶段的残差范围都较因变量的范围窄。上述材积式（表）的精度在96.9%以上,可用于华北地区栓皮栎林木材积的估测,且为华北地区栓皮栎林区解决和处理盗伐、滥伐案件提供依据。带皮胸径-树高模型作为森林生长与收获模型系统的一个重要组分,可被用来在已知胸径的情况下推算平均树高,进而推算森林蓄积量和生物量等因子,对森林调查具有重要意义。本研究建立的模型及数表仅适用于胸径范围在5~21 cm之间的华北地区栓皮栎树木的估测。

闽北主要用材树种胸径与去皮地径关系的研究

本文利用闽北四县市收集的杉木９９４株、马尾松１０８７株、阔叶树１０３２株样木资料，按树种随机抽取１００组胸径与去皮地径的成对值，用５种胸径与去皮地径的回归方程对各树种进行拟合与检验．以剩余平方和最小者为优，比较得出：杉木、阔叶树以一元线性而马尾松以幂函数方程为佳，其相关系数分别为０．９９８５、０．９９５２、０．９８６５。用５０株模外样木资料对估测模型进行Ｆ检验和Ｕ检验，估测模型的系统误差和约方误均小于５％，表明模型预测精度较高，可供林业生产经营管理使用．

四川巨桉短周期工业原料人工林二元材积表的编制

调查、收集了四川省泸州、宜宾、洪雅、富顺、眉山等市、县的各种立地条件下的巨桉人工林标准地175块,样木330株,利用3个数学模型,采用SAS统计软件分析,通过比较选出材积生长模型v=0 0000783738d1.71182751h0.99798144,编制了巨桉短周期工业原料人工林二元材积表。经检验,平均误差为-0 052%,标准差为±3 4%,均方误为±0 85%,精度符合要求。

黑荆树经营数表编制的研究——Ⅱ经济材出材量表与树皮材积、重量表

黑荆树的树皮和木材分别是提取栲胶、造纸和培养香菇的好原料。福建省漳州市各县已建立了一定规模的原料基地。为正确测定黑荆树的经济材出材量与树皮的材积、重量,笔者调查了133块标准地,砍伐样木333株,继编制了立木材表后,又编制了经济材出材量表与树皮材积、重量表。编表中采用了3个数学模型的选择,所编的数表总体精度均在95％以上。精度高,具有一定的实用价值。

广西湿地松短周期工业用材林二元材积表的研制

编制广西地区湿地松短周期工业用材林二元材积表,为湿地松森林经营中蓄积量计量以及生产应用提供科学依据;笔者调查收集了广西国营钦廉林场9个营林分场不同立地条件、不同林分年龄和不同造林密度下的湿地松工业用材林样木632株,利用5个数据模型,采用DPS统计软件分析;通过比较选出最佳材积生长模型V=-0.036509+0.010357D-0.000730D2-0.000498DH+0.000084D2H+0.001466H,编制了湿地松短周期工业用材林二元材积表;模型1经精度检验,平均误差为6.1%,系统误差为2.9%,精度符合林业生产和应用要求。

毛竹材积主要构件因子关系研究及材积表编制

通过毛竹立竹材积构件因子及立竹胸径与立竹实际材积的关系研究,结果表明:立竹全高、胸高竹壁厚与立竹胸径呈显著的正相关,是立竹胸径的从属因子;竹秆相对高度竹壁厚与秆径呈一致性变化趋势,立竹径级与竹秆相对壁厚无相关;构建了立竹胸径与立竹实际材积的数学模型:V=0.007351-0.001875D+0.000291D2,编制出竹林林分结构易测因子立竹胸径的对应材积表。

闽北天然阔叶林径阶材种结构分析及出材率表的编制

应用闽北天然阔叶林现场造材资料,在分析径阶材种结构规律的基础上,选择适合的方程建立材种出材率模型并编制二元材种出材率表。经检验,该表精度较高,在林业生产上有实用价值。为方便生产中应用,还建立了树高曲线模型,由二元材种出材率表导出了一元材种出材率表。

形状指数的变动及树干几何体变化规律的研究

用Kunze M.曲线模型的形态指数公式,对桦树、山杨和落叶松树干形态指数的变动及树干几何变化规律进行研究,为森林资源管理、培育优良木材提供理论参考。研究结果表明:桦树、山杨和落叶松树干中抛物线体部分占绝大部分,其中桦树为65.7%、山杨为59.7%、落叶松为65.7%。

削度方程和林分直径结构在编制材种表中的重要意义

该文论述削度方程的类型及其在研制材种出材率表中的重要意义,也论述了林分直径分布在林分结构、森林调查及研制林分材种出材量表中的重要作用。介绍了使用一致性削度方程和Weibull直径函数研制材种出材率表和林分材种出材量表的技术和方法。对于研制材种出材率表和材种出材量表的一些技术和方法问题也进行了讨论。

基于ArcGIS的森林分类区划图制作

本文以ArcGIS软件为基础平台,以四川省元坝区为例,对ArcGIS软件在森林分类区划制图中的应用进行了尝试。形成的成果图面美观,图符清晰,数据精确,能准确地表达区划结果的各项数据指标,分幅出图的实现使得森林分类区划成果的应用变得极其便利,具有较大的应用推广价值。

融合多光谱频域特征的坡垒相对叶绿素含量预测

【目的】研究坡垒叶绿素含量的多光谱图像预测法,探讨融合多光谱频域特征预测叶绿素含量的可行性,为坡垒叶绿素含量的无损监测提供有效工具。【方法】采用将植被指数与传统的阈值分割法相结合的方式,去除坡垒冠层多光谱图像的背景,以F_(1)为分割精度评价指标,确定最适多光谱图像分割方法。对分割后的坡垒冠层多光谱图像,精准提取空域特征(植被指数与纹理特征),并引入3种频域特征,然后基于相关性分析和Lasso算法筛选图像特征,以便携式叶绿素仪测得的SPAD值作为相对叶绿素含量实测值,确定与坡垒SPAD值强相关的优选特征及合适的建模特征组合,结合偏最小二乘回归(PLSR)、随机森林(RF)和极限梯度提升(XGBoost)模型,分别建立多光谱空、频、融合特征模型并进行精度验证,确定适用于幼龄坡垒SPAD值预测的模型形式。【结果】差值植被指数与Kapur阈值结合的分割方法获得了最高分割精度,评价指标F_(1)达到0.917,为坡垒冠层多光谱图像的最适分割方法。多光谱图像空频域特征表现了与坡垒SPAD值的显著相关性,其中相关性最强的特征为修正叶绿素吸收反射率植被指数,相关系数达到-0.780,为基于单图像特征预测SPAD值的优选特征。在3种频域特征中,小波特征与SPAD值的相关性表现最优。因此,小波变换为优选坡垒多光谱图像频域变换方法。基于不同图像特征构建的SPAD值预测模型,性能表现排序为单频域特征模型<单空域特征模型<融合特征模型,最适建模算法为RF、XGBoost算法。基于RF的融合特征模型为最适模型,检验R2达到0.791,较单空域特征模型的检验R2提高了7.9%。【结论】引入3种频域特征能够提高坡垒SPAD值预测精度,且基于RF的融合特征模型获得了较高的预测精度,因此融合多光谱空频域特征并结合机器学习算法,可作为一种有效的幼龄坡垒相对叶绿素含量预测工具,有利于坡垒培育经营工作的智能化发展。