点云密度对无人机激光雷达森林参数估测精度的影响

[目的]点云密度是影响无人机激光雷达数据获取和预处理成本和效率的关键因素,探明点云密度对林分尺度无人机激光雷达森林参数估测精度的影响,有助于优化无人机激光雷达森林应用技术方案。[方法]以马尾松、桉树人工林为研究对象,采用百分比重采样方法,对密度为247点·m^(-2)的原始点云按40%、20%、8%、4%和2%的比例降低点云密度,得到1个全密度原始点云数据集和5个稀疏密度点云数据集;每个数据集独立进行点云分类、地面点滤波和数字高程模型生成、点云高度归一化等预处理并提取激光雷达变量;对于同一森林类型的同一个森林参数(林分蓄积量、断面积、平均高和平均直径)的估测,各个数据集都采用相同的乘幂模型结构式进行模型拟合,然后比较分析模型优度统计指标的差异,包括:决定系数(R^(2)),相对根方根误差(rRMSE)和平均预报误差(MPE);采用配对样本t检验方法对各个数据集的森林参数估测结果和激光变量的差异进行统计分析。[结果]当点云密度分别稀疏至100、50、…、5点·m^(-2)时,各个森林参数估测模型的精度保持基本一致;各个稀疏密度点云数据集的森林参数估测值的均值与原始点云数据集的估测值的均值不存在显著性差异(p≥0.05);各个稀疏密度点云数据集激光变量的均值和原始点云数据集激光变量的均值基本上不存在显著性差异(p>0.05)。[结论]在无人机激光雷达森林资源调查监测应用中,点云密度可低至5点·m^(-2)。然而,本试验结果仍需通过不同飞行高度获取不同密度点云数据予以验证。

帽儿山地区次生林椴树单木胸高断面积生长模型的研究

应用帽儿山天然次生林区不同林分条件下选设的20块椴树(Tilia amurensis)固定样地的解析木调查资料,分析多个单木竞争指标与对象木胸高断面积定期生长量的相关关系,在椴树单木胸高断面积生长模型中引入林木自身大小、单木竞争指标和立地因子,应用回归分析法建立帽儿山地区天然次生椴树单木胸高断面积生长模型。研究表明:天然次生林下椴树的胸高断面积定期生长量与对象木相对直径(RD)和竞争压力指数(SCI)等指标存在比较明显的相关关系。应用主分量线性组合的方法构造的综合竞争指标(MCI)包含了各竞争指标与胸高断面积生长量之间的绝大部分的相关信息,可以作为竞争指标应用于单木胸高断面积生长模型。

西双版纳望天树林十五年的动态变化研究

以5块西双版纳望天树林固定样地15年来连续观测的资料为基础,对乔木层1993、1998、2003、2007年等不同年份的株数、丰富度、物种多样性指数、生态优热度、均匀度和胸高断面积等变化进行研究。结果表明,望天树群落的株数以较小的幅度减少,这是因胸高断面积的不断增加而引起的自然稀疏过程;而株数、丰富度、均匀度、物种多样性指数以及胸高断面积的变化体现了望天树群落还处于缓慢发展之中,但是已经接近顶级群落的演替阶段。

林木生长与养分动态模型研究IV.杉木林分断面积方程

基于杉木胸径（ Ｄ）生长方程 Ｄ＝ Ｄｍ ｔ／（ Ｋ＋ ｔ），本文进一步提出林分断面积（ Ｇ）的动态方程： Ｇ＝ Ｇｍ ［ｔ／（ Ｋ＋ ｔ）］２ ．新方程表达形式简单，基本参数（断面积极值 Ｇｍ 和生长特征系数 Ｋ）生物意义确切，应用精确度高。

马尾松林分大径材个体异型生长模式解析

用函数拟合马尾松大径材胸高断面积生长过程,通过1stOpt软件求解参数。从数理统计意义上看,相关系数均达到极显著相关水平,而Logistic函数参数具有良好的生物学意义,因此能作为马尾松个体胸高断面积生长过程拟合的合理模型。基于相同起源的马尾松大径材各个体Logistic函数参数计算所得的拐点值、潜在生长量最大值均显著不同。在21株大径材个体中,拐点出现于林龄50~60年间、20~29年间的株数各占23.81%,拐点出现于30~39年间和13~19年间株数各占28.57%和19.05%。说明马尾松林分个体异型生长特点有其普遍性。分析认为,马尾松大径材林分经营期设定在50年左右较为合理。

林分平均胸径100倍圆法与角规、标准地法测树特征的对比分析

通过林分平均胸径100倍圆法与角规及标准地的测树特征比较分析,阐明了林分平均胸径100倍圆法的原理、工具、方法,该方法具有简便、工效快与操作误差小等优势,认为林分平均胸径100倍圆法是一种具有实践应用研究价值与实用技术推广价值的林分断面积测定的新方法,将成为一项具有广阔前景的实用技术。

林分平均胸径100倍圆法测定每公顷断面积的理论初探(之二)——误差分析与修正系数

通过对100Dg圆公式含义的分析,对影响林分断面积精度的2个主要因子:样地株数密度与林分平均胸径估测值进行了误差分析与探讨,提出了样地株数密度估计林分株数密度采用典型选样,林分平均胸径估测值采用目测法等相应解决办法。其中,当目测值有偏差时采用修正系数可使100Dg圆的可靠性进行了理论上的探讨。

林分平均胸径100倍圆法测定每公顷断面积的理论初探(之一)

以林分平均胸高直径的100倍为直径作圆形样地,得出林分每公顷胸高断面积等于圆形样地圆内的林木株数加上圆界上林木株数的一半。并根据标准地原理和角规测树原理进行了公式推导,利用了概率论原理对角规在100Dg圆绕测时,对圆外相割株数与圆内相离株数的理论数据近似相等性、互补性的假设进行了分析与论证。

立木胸径近真值测量与计算模型的研究

立木胸径测量精准度直接影响胸高断面积、蓄积量的估算以及林地质量分析。现有测量方法都是将树干截面当作标准圆曲线来估测胸径;一些研究表明椭圆曲线或超椭圆曲线更能精准地反映树干和年轮的外形和生长情况。本研究利用自制的电子卡尺、传统围尺2种测量工具,选取8个树种,分别测量各树木的东西向、南北向、近似最大、近似最小胸径及胸高断面处的周长,并分析之间的差异性;研究了计算模型,将胸高断面分别当作标准圆、椭圆、超椭圆时与围尺测量值的接近程度以及对胸高断面积估算的影响。结果表明:1)超椭圆模型相比于标准圆、椭圆模型估算胸高断面积更加准确;2)东西向胸径比南北向胸径生长快的概率更高;3)对于卡尺,单株单次测量时选择东西方向的胸径,估算的胸高断面积更准确。

大理州云南松天然林林分直径结构动态变化研究

研究云南松天然林分的直径结构特征及动态变化规律,对于掌握云南松天然林分的测树学特征具有重要的基础性作用。基于5期云南省森林资源连续清查样地数据,以优势树种为云南松的样地为研究对象,采用偏度、峰度、变动系数、累积株数分布、径阶株数分布和每公顷胸高断面积对大理州云南松天然林林分直径结构动态变化规律及林分密度对其影响进行分析。结果表明,林分直径偏度、峰度和变动系数总体上随林分年龄的增加而下降,林分密度对林分直径变动系数无明显影响;林分直径株数累积比重随径阶的增加而增加,随林分密度的增加而增加;林分径阶株数随径阶的增加而减小,随林分年龄的增加而下降,株数集中分布在6~18 cm径阶范围;林分每公顷胸高断面积总体上随年龄的增加而增加,随林分密度的增加而增加。

林分平均胸径100倍圆法测定每公顷胸高断面积的理论初探(之三)——方法与特点

提出了林分平均胸径100倍圆法的测树方法、一般操作步骤与技术要求。通过100Dg圆公式含义设计了100倍圆法在生产上可实行的林分平均胸径实测方法,即100Dg圆圆内控制检尺法、100Dg圆随机检尺法、100Dg圆快速估测法、100Dg圆快速估测修正等4种方法,并进行了讨论。

方形样地法测定林分胸高断面积的理论探讨

通过对林分平均胸径100倍圆法理论含义的分析,推导出方形样地(或标准地)的边长等于林分平均胸径的88.62倍时,林分每公顷断面积等于方形样地内的林木株数加上边界上林木株数的一半。文章对该方法的理论成立性、误差分析、操作方法及对林分适应性特点等作了相应的探讨。

福州地区人工杉木林分蓄积量表的研究

本文提出以林分构成因子——林分胸高总断面积及林分平均高，估计林分蓄积量的办法，选取９种方程求解参数，配合了最优林分蓄积量经验方程，制定出《福州地区人工杉木林分蓄积量表》，对完善我省林业数表的种类、形式和内容，进行了初步尝试。

东莞樟科林木资源分布特征

采用2 km×2 km的UTM网格取样法及相邻样方法对东莞市樟科林木资源进行调查,统计每个样地乔木树种植株数量、胸高断面积以及物种多样性指数,分析樟科林木资源的分布特征和规律,结果表明:(1)在东莞市的天然森林里,樟科林木以润楠属、樟属和木姜子属为主,常见树种多为阳生性先锋树种,如豺皮樟(Litsea rotundifolia)、山苍子(L.cubeba)、潺槁树(L.glutinosa)等,以及中性长寿树种黄樟(Cinnamomum porrectum)和浙江润楠(Machilus chekiangensis),其他树种均为零星分布。浙江润楠、黄樟、山苍子、豺皮樟等种类海拔区间分布较宽,各样地几乎都有分布,而潺槁树明显更多地集中分布在中低海拔的山地中;(2)属国家重点保护野生植物的仅有樟树(C.camphora)1种,属我国栽培的常绿硬木类珍贵树种有黄樟、浙江润楠和樟树3种;(3)樟科林木种数与群落所有林木植株数量、群落丰富度及香侬韦纳多样性指数均存在正相关关系;(4)樟科林木的植株密度与海拔显著相关,高海拔森林群落中明显比低海拔地区的大;(5)樟科林木胸高断面积与海拔、樟科林木植株数量及优势种种类等相关性显著;(6)浙江润楠具有集群分布、且树木径级较大等特点,且其海拔分布区间较宽,其木材资源在东莞市天然森林里占有重要的地位。