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Automated tree detection and crown delineation using airborne laser scanner data in heterogeneous East-Central Europe forest with different species mix 被引量:1
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作者 Róbert Smreek Ivan Sakov +1 位作者 Zuzana Michnová Ján Tuek 《Journal of Forestry Research》 SCIE CAS CSCD 2017年第5期1049-1059,共11页
Identifying tree locations is a basic step in the derivation of other tree parameters using remote sensing techniques, particularly when using airborne laser scanning. There are several techniques for identifying tree... Identifying tree locations is a basic step in the derivation of other tree parameters using remote sensing techniques, particularly when using airborne laser scanning. There are several techniques for identifying tree positions. In this paper, we present a raster-based method for determining tree position and delineating crown coverage. We collected data from nine research plots that supported different mixes of species. We applied a raster-based method to raster layers with six different spatial resolutions and used terrestrial measurement data as reference data. Tree identification at a spatial resolution of 1.5 m was demonstrated to be the most accurate, with an average identification ratio (IR) of 95% and average detection ratio of 68% being observed. At a higher spatial resolution of 0.5 m, IR was overestimated by more than 600%. At a lower spatial resolution of 3 m, IR was underestimated at less than 44% of terrestrial measurements. The inventory process was timed to enable evaluation of the time efficiency of automatic methods. 展开更多
关键词 Airborne laser scanning East-Central Europe individual tree Mixed forest Tree crown delineation
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基于无人机影像的无瓣海桑单木提取与地上生物量估算 被引量:3
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作者 余楚滢 龚辉 +2 位作者 曹晶晶 刘燕君 刘凯 《热带地理》 CSCD 北大核心 2023年第1期12-22,共11页
无瓣海桑(Sonneratia apetala)是中国红树林恢复种植最早引进的优质红树树种,其生产力在红树林群落中处于较高水平,具有显著的高生物量和能量积累。然而,由于红树林群落冠层密集、结构复杂,精确描绘无瓣海桑的单木树冠存在极大挑战性。... 无瓣海桑(Sonneratia apetala)是中国红树林恢复种植最早引进的优质红树树种,其生产力在红树林群落中处于较高水平,具有显著的高生物量和能量积累。然而,由于红树林群落冠层密集、结构复杂,精确描绘无瓣海桑的单木树冠存在极大挑战性。传统的卫星遥感侧重于区域或更大尺度监测需求,而新兴的低空无人机遥感在更精细尺度的红树林生态监测中具有显著优势。以广东省珠海市淇澳岛红树林自然保护区为研究区,利用消费级无人机影像生成的冠层高度模型(Canopy Height Model,CHM)和种子区域生长(Seed Region Growing,SRG)算法进行无瓣海桑单木树冠提取,并建立基于地面调查数据获取的树高和胸径两者之间的回归关系,以优化无瓣海桑地上生物量异速生长方程,进而实现研究区单木尺度的无瓣海桑地上生物量估算。结果表明:基于无人机影像可以有效提取无瓣海桑单木树冠,其提取精度达到67%;验证了树高和胸径之间较高的相关性,提出了基于树高的无瓣海桑地上生物量异速生长方程;研究区无瓣海桑平均地上生物量的范围为2.99~247.24 t/hm2,平均值为92.14 t/hm2,且单木地上质量分布具有空间聚集性。 展开更多
关键词 红树林 遥感 地上生物量 无人机 单木提取 无瓣海桑 珠海市
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基于标记控制区域生长法的单木树冠提取 被引量:19
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作者 甄贞 李响 +2 位作者 修思玉 赵颖慧 魏庆彬 《东北林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期22-29,共8页
根据2009年激光雷达数据、正射影像图及二类调查数据,选取凉水国家自然保护区针叶林和阔叶林样地进行单木树冠提取研究,包括利用动态窗口局域最大值法对单木位置进行探测,以及采用标记控制区域生长法进行树冠边界的勾绘,分别从样地和单... 根据2009年激光雷达数据、正射影像图及二类调查数据,选取凉水国家自然保护区针叶林和阔叶林样地进行单木树冠提取研究,包括利用动态窗口局域最大值法对单木位置进行探测,以及采用标记控制区域生长法进行树冠边界的勾绘,分别从样地和单木两个层次进行评价。结果表明:样地尺度上,针叶林和阔叶林的树冠面积相对误差的平均值分别为8.74%和-8.24%。单木尺度上,针叶林样地的生产者精度在62.2%~77.3%浮动,用户精度在71.5%~83.9%浮动;而阔叶林样地的生产者精度达到76.1%~91.2%,用户精度达到78.5%~92.5%。阔叶林样地勾绘精度浮动较大,但略优于针叶林样地的勾绘精度,是由于阔叶林样地中树冠分布较稀疏所致;而"位置匹配但过度生长"的情况过多是针叶林样地树冠提取精度不高的主要原因。 展开更多
关键词 局域最大值 区域生长法 单木树冠提取 激光雷达 凉水国家自然保护区
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基于高分辨率遥感图像的荔枝林树冠信息提取方法研究 被引量:12
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作者 姜仁荣 汪春燕 +1 位作者 沈利强 王培法 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期17-22,共6页
为有效提取荔枝林树冠信息,解决局部最大值法窗口选择和区域生长法在树冠相互连接时的过度生长问题,将水文分析和区域生长融合方法用于荔枝单木探测和树冠描绘。首先将均值滤波方法平滑后的全色图像进行反转完成图像预处理;然后对预处... 为有效提取荔枝林树冠信息,解决局部最大值法窗口选择和区域生长法在树冠相互连接时的过度生长问题,将水文分析和区域生长融合方法用于荔枝单木探测和树冠描绘。首先将均值滤波方法平滑后的全色图像进行反转完成图像预处理;然后对预处理后图像提取洼地和洼地贡献区域,接着剔除错提洼地,合并树冠分支洼地的贡献区域,从而提取树顶位置,完成单木探测;最后以单木探测结果为种子点,采用区域生长方法对树冠进行描绘,种子生长被限定在洼地贡献区域内,在阈值控制下进行生长,最终完成单木树冠描绘。采用遥感分类精度评价指标对提取结果进行评价,单木探测总体精度为87.75%,用户精度为80.69%,生产者精度为96.06%;单木树冠描绘总体精度为78.69%,用户精度为71.32%,生产者精度为87.76%。 展开更多
关键词 荔枝 高分辨率遥感图像 单木探测 单木树冠描绘 水文分析 区域增长
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基于移动激光扫描的橡胶林风害相关参数精准反演 被引量:2
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作者 云挺 张艳侠 +4 位作者 王佳敏 胡春华 陈邦乾 薛联凤 陈凡迪 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期3452-3463,共12页
林木参数反演是森林资源管理与培育经营的关键环节。迅速发展的激光探测与测量技术突破了传统测量方法,可以快速的获取林木的空间三维信息,在林业普查中具备高效率、高精度的优势。结合计算机图形学与图像学方法,以中国最大的橡胶生产... 林木参数反演是森林资源管理与培育经营的关键环节。迅速发展的激光探测与测量技术突破了传统测量方法,可以快速的获取林木的空间三维信息,在林业普查中具备高效率、高精度的优势。结合计算机图形学与图像学方法,以中国最大的橡胶生产基地海南省儋州市长期受台风侵害下的两个不同品种橡胶林段(林段1PR107,林段2CATAS7-20-59)为研究对象,设计了面向离散激光点云的单株林木参数提取方法,自动获取橡胶林木风害后的生物量指标。首先,通过人背负移动激光雷达获取林段点云数据并使用瑞利商求取台风造成的主枝干倾角,以找寻每株橡胶树的树冠中心点。其次,对点云进行垂直投影,并采用分水岭与Meanshift算法实现株株分离。最后,基于以上操作自动获取与实测值相近的林木参数,例如冠幅、冠径、冠积、叶面积密度、叶面积分布以及主枝与分枝之间夹角等。计算表明,林段1与林段2东西冠幅分别为3.95和3.73m,与实测相差1.74%~6.27%;林段1与林段2南北向冠幅分别为6.47和6.51m,与实测相差2.54%~4.02%;林段1与林段2平均胸径分别为5.20和4.73cm,与实测相差0.64%~2.44%;林段1与林段2平均冠积分别为168.01和141.80m3,与实测相差0.67%~0.85%;林段1与林段2主枝干倾斜角分别为18.80°和13.11°,与实测相差5.53%~7.09%;林段1与林段2二级分支与主枝干的夹角分别为40.21°~69.23°和10.63°~32.14°,它们相差62.63%;林段1在不同天顶角下的叶面积指数均大于林段2。通过对一定样本(150棵/每类林段)的分析结果与真实比对表明,该方法对林木参数反演结果精度较高,有效地评估了不同品种橡胶树在台风下的损伤度(如主枝干歪斜率、叶面积密度及衰减分布)。参数反演结果与实测值仅有8%的偏差,此偏差主要由橡胶林分叶片稠密,导致林分中叶面与枝干扫描数据获取缺失,以及外界环境干扰如风力扰动、点云拼接误差、激光束发散率、激光扫描范围等原因造成。同时,由于林段1(PR107)的橡胶树的主枝与分枝夹角、冠积以及叶面积指数均大于林段2(CATAS7-20-59)的橡胶树,导致林段1的橡胶树比林段的2橡胶树在台风侵害下更脆弱。因此,该研究可用于研究风力侵害对于不同森林地块的影响,以及量化风害造成的生态系统紊乱的影响。同时,该方法解决了人背负激光扫描数据进行单株提取与林木参数反演的问题,为激光测绘在林业中的应用提供了新思路。 展开更多
关键词 激光探测与测量技术 单株树冠提取 林木参数反演 风害
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高密度机载LiDAR数据中确定树冠覆盖方法 被引量:2
6
作者 刘立坤 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2015年第4期464-467,共4页
针对混交林植被参数提取相对纯林植被参数提取传统方法的局限性,提出一种从单棵树木的三维形状特征出发来确定树冠覆盖轮廓的方法.提出单棵树冠三维形状的模型假设,利用模型生成模拟点云数据进行试验,模拟结果直观展示出所提出方法的有... 针对混交林植被参数提取相对纯林植被参数提取传统方法的局限性,提出一种从单棵树木的三维形状特征出发来确定树冠覆盖轮廓的方法.提出单棵树冠三维形状的模型假设,利用模型生成模拟点云数据进行试验,模拟结果直观展示出所提出方法的有效性;使用机载扫描的高密度混交林Li DAR点云数据进行实验.研究结果表明:该方法能对树冠覆盖范围有较准确的确定,为今后精细化的森林测绘和环境评估提供了技术上的参考. 展开更多
关键词 单棵树木 机载Li DAR 树木覆盖 轮廓确定 三维形状 点云处理 森林测量 混交林
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一种高分辨率遥感图像单木树冠信息提取方法 被引量:10
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作者 沈利强 姜仁荣 王培法 《遥感信息》 CSCD 北大核心 2017年第3期142-148,共7页
单木树冠信息是森林管理和相关科学研究的基础数据。为解决面向对象方法在树冠相互连接时无法有效提取单木树冠信息的问题,提出了一种基于面向对象技术和水文分析的高分辨率遥感图像单木树冠信息提取方法。方法首先对图像进行预处理,然... 单木树冠信息是森林管理和相关科学研究的基础数据。为解决面向对象方法在树冠相互连接时无法有效提取单木树冠信息的问题,提出了一种基于面向对象技术和水文分析的高分辨率遥感图像单木树冠信息提取方法。方法首先对图像进行预处理,然后利用面向对象方法从融合图像获取树冠的分布范围,利用水文分析技术从全色波段图像获取单木树冠的潜在分布范围,最后将提取的数据进行叠加相交处理,完成单木位置信息提取和单木树冠描绘。实验结果表明,所提出的方法能有效提取单木位置和描绘单木树冠;采用修改的遥感分类精度评价指标进行的精度评价结果为,单木探测总体精度为87.63%,单木树冠描绘总体精度为84.89%。 展开更多
关键词 高分辨率遥感图像 面向对象 水文分析 单木探测 单木树冠描绘
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基于多尺度光谱角制图的遥感影像单木树冠提取方法 被引量:2
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作者 邱琳 刘敏 王磊 《安徽农业科学》 CAS 2022年第21期119-125,共7页
针对现有的单木树冠提取方法在尺度直径丰富的林区提取精度低、过分割和欠分割现象严重的问题,提出了一种改进的基于光谱角制图的多尺度层级化标记控制点的分水岭分割方法。首先通过形态学变换得到形态学梯度图像;接着通过HSV变换得到... 针对现有的单木树冠提取方法在尺度直径丰富的林区提取精度低、过分割和欠分割现象严重的问题,提出了一种改进的基于光谱角制图的多尺度层级化标记控制点的分水岭分割方法。首先通过形态学变换得到形态学梯度图像;接着通过HSV变换得到亮度图像,之后用高斯滤波去除噪声,使用区域最大值法在多个不同尺度上识别树冠标记,利用同心叠加整合不同尺度对象上的标记,并用光谱角制图控制叠加过程形成最终标记;最后实施标记控制的分水岭分割得到单木树冠分割线。以3种不同类型的高分辨率林区作为测试数据,同时采用3种传统单尺度标记控制的分水岭分割算法作为对比试验,结果表明,该方法对树冠的提取精度均在80%以上,且较单尺度的方法而言,能够有效地改善树冠提取中的过分割和欠分割问题。 展开更多
关键词 单木树冠提取 高分辨率遥感影像 多尺度 光谱角制图
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基于无人机多光谱影像的松材线虫病单木尺度监测 被引量:3
9
作者 王补 谭伟 +1 位作者 王贵林 蒲秀青 《林业资源管理》 北大核心 2022年第5期107-117,共11页
松材线虫病是最具危害性的森林病害之一,亟需采取精准的监测手段来确定病疫木的株数和位置,实现松材线虫病的高效防控。利用多光谱无人机获取贵州省榕江县忠诚镇松材线虫病疫区图像,以无人机多光谱及其衍生点云作为数据源。首先,通过点... 松材线虫病是最具危害性的森林病害之一,亟需采取精准的监测手段来确定病疫木的株数和位置,实现松材线虫病的高效防控。利用多光谱无人机获取贵州省榕江县忠诚镇松材线虫病疫区图像,以无人机多光谱及其衍生点云作为数据源。首先,通过点云分割算法对研究区单木进行定位识别和树冠轮廓分割;然后,以分割单元提取光谱特征,并通过随机森林与递归特征消除相结合(RF-RFE)筛选出最佳特征集;最后,基于筛选特征集用于随机森林(RF)和支持向量机(SVM)检测模型构建,并评价模型检测性能,同时,使用RF和SVM对研究区进行感病情况反演,绘制松材线虫病空间分布图。结果表明:1)基于摄影测量点云单木分割效果较好,整体F-score为82.21%;经过特征筛选构建的RF模型,其OA和Kappa分别为84.4%和0.74,SVM的为76.09%和0.66。2)在树木健康、早期、中期和晚期4个阶段的检测中,RF的F-score值分别为78.43%,69.23%,83.33%和94.12%;SVM的为80.7%,55.81%,70.18%和84.13%。综合比较,RF的检测性能最好。研究表明,采用无人机多光谱影像和摄影测量点云相结合进行松材线虫病单木尺度监测具有可行性。通过研究,以期为低成本和精准的松材线虫病遥感监测提供参考。 展开更多
关键词 松材线虫病 无人机多光谱 摄影测量点云 单木分割
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坡度对应用机载激光雷达估测人工针叶林单木参数的影响 被引量:1
10
作者 刘思康 史泽林 +1 位作者 宋宏阳 甄贞 《东北林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期45-51,共7页
以黑龙江省佳木斯市桦南县孟家岗林场为研究对象,利用2017年的机载激光雷达(ALS)数据构建冠层高度模型(CHM),探索坡度对单木参数估测的影响。研究区域内坡度分为4级,Ⅰ级为平坡:坡度<5°;Ⅱ级为缓坡:坡度5°~14°;Ⅲ级... 以黑龙江省佳木斯市桦南县孟家岗林场为研究对象,利用2017年的机载激光雷达(ALS)数据构建冠层高度模型(CHM),探索坡度对单木参数估测的影响。研究区域内坡度分为4级,Ⅰ级为平坡:坡度<5°;Ⅱ级为缓坡:坡度5°~14°;Ⅲ级为斜坡:坡度15°~24°;IV为陡-急-险坡:坡度≥25°。每一级选取8块高郁闭度的人工针叶林样地(50 m×50 m),应用基于区域的分层横截面分析法(RHCSA)进行单木树冠提取,估测单木位置、树高和冠幅信息,利用目视解译的单木树顶和树冠作为参考数据进行精度检验(包括单木树冠提取精度和单木参数估测精度检验)。结果表明:不同坡度下单木树冠提取和单木定位估测均有显著差异(p<0.05)。其中,平坡上的单木树冠提取总体精度最高(均值为84.61%),陡-急-险坡上的总体精度最低(均值为41.31%);缓坡上的单木定位精度最高,平均的均方根误差为1.16 m,陡-急-险坡上单木定位精度最低,平均均方根误差为1.58 m。但是,不同坡度下单木树高和冠幅的估测结果差异并不显著(p>0.05)。因此,应用CHM进行单木参数估测时,虽然进行了地形标准化,但还是需要考虑坡度对单木树冠提取和单木定位的影响,而其对树高和冠幅的影响不大。 展开更多
关键词 树冠提取 单木参数估测 坡度 基于区域的分层横截面分析法(RHCSA) 机载激光雷达
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面向智慧交通的移动激光点云树木分割 被引量:1
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作者 鲍枫 吴若棽 《厦门大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期117-122,共6页
单树分割有利于提取交通标志牌,减少对交通标志的遮挡影响.针对有效采集到的道路两旁树木的点云数据,提出了一种改进的分水岭车载激光扫描的树木分割方法.该方法包含5个步骤:1)利用RANSAC(random sample consensus)自动检测和剔除地面点... 单树分割有利于提取交通标志牌,减少对交通标志的遮挡影响.针对有效采集到的道路两旁树木的点云数据,提出了一种改进的分水岭车载激光扫描的树木分割方法.该方法包含5个步骤:1)利用RANSAC(random sample consensus)自动检测和剔除地面点;2)压缩所有地面点到图像网格并保留三维信息;3)简化和去除不合格网格;4)利用启发式搜索方法查找树峰;5)应用改进分水岭方法划分单树树冠.通过对福建省厦门市环岛路进行实地采集的点云数据进行实验,验证了所提出的分割模型对于车载林木点云数据具有较好的分割结果. 展开更多
关键词 单树 分割 移动激光扫描仪 点云 改进分水岭分割算法
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无人机遥感影像林地单株立木信息提取 被引量:36
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作者 董新宇 李家国 +3 位作者 陈瀚阅 赵磊 张黎明 邢世和 《遥感学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期1269-1280,共12页
针对无人机遥感技术在提取单株立木信息的限制性问题,提出一种新的自动单株立木信息提取方法。对原始无人机影像进行光谱信息增强处理以突出局部细节特征;通过引入DBI指数自动化确定K-means聚类方法的最优聚类数目,进而对影像像素进行标... 针对无人机遥感技术在提取单株立木信息的限制性问题,提出一种新的自动单株立木信息提取方法。对原始无人机影像进行光谱信息增强处理以突出局部细节特征;通过引入DBI指数自动化确定K-means聚类方法的最优聚类数目,进而对影像像素进行标记;通过利用高斯马尔可夫随机场模型进一步对影像进行分割;使用数学形态学算子等方法对分割结果进行后处理得到单株立木树冠信息,通过图像几何矩原理计算得到单株立木位置以作为其识别的依据。结果表明,应用该提取方法,油松林区和樟子松林区单株立木识别总体精度分别为89.52%和95.65%、单木树冠提取精度分别为81.90%和95.65%,均具有较好地适用性。该方法不需要大量的人工干预和先验知识的输入,大大提高提取方法的自动化程度。 展开更多
关键词 遥感 单株立木识别 单木树冠提取 樟子松 油松 无人机遥感 高斯马尔可夫随机场
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基于非参数分类算法和多源遥感数据的单木树种分类 被引量:8
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作者 赵颖慧 张大力 甄贞 《南京林业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期103-112,共10页
【目的】通过研究随机森林(random forest,RF)特征筛选对单木树种分类精度的影响,以及多源遥感数据协同下单木树种分类的有效性,分析不同特征对单木树种分类的影响程度。【方法】以东北林业大学帽儿山实验林场中林施业区的两块100 m... 【目的】通过研究随机森林(random forest,RF)特征筛选对单木树种分类精度的影响,以及多源遥感数据协同下单木树种分类的有效性,分析不同特征对单木树种分类的影响程度。【方法】以东北林业大学帽儿山实验林场中林施业区的两块100 m×100 m样地为研究对象,首先,以机载激光雷达(LiDAR,light detection and ranging)和多光谱遥感CCD(charge coupled device)影像为数据源,分别基于机载LiDAR数据提取高度、强度和树冠大小等共37个特征,基于CCD影像提取光谱和纹理共21个特征;其次,以随机森林方法进行特征筛选,之后以随机森林和支持向量机(support vector machine,SVM)两种非参数分类器,结合不同数据源和特征,采用12种分类方案,利用总体精度(overall accuracy,OA)、用户精度(user's accuracy,UA)和生产者精度(producer's accuracy,PA)对分类结果进行对比与精度评价。【结果】经随机森林特征筛选后,分类结果优于未进行特征筛选的结果,总体精度可以平均提高3.47%,使用机载LiDAR和CCD影像协同分类相较于仅使用CCD影像总体精度平均提高6.07%。【结论】随机森林特征筛选可以优化特征,减少特征冗余,提高分类精度;多源数据结合也可以提高分类精度;在多源数据结合时,光谱特征最重要,LiDAR提取的强度特征相较于高度特征更稳定。 展开更多
关键词 激光雷达 单木分割 随机森林 特征筛选 支持向量机
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