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1.
【目的】探究环境因子对毛竹林CO_2通量的影响,为亚热带典型森林碳循环模拟提供技术和理论支撑。【方法】基于浙江省安吉县山川乡2011—2014年毛竹林通量塔观测数据,采用随机森林模型对毛竹林CO_2通量进行模拟,以均方根误差(RMSE)、决定系数(R~2)和林氏调和系数(LCCC)3个指标评价模型精度,并通过计算环境因子重要性得分来分析环境因子对毛竹林CO_2通量的影响。【结果】随机森林模型能以较高精度模拟毛竹林CO_2通量,但由于2013年7和8月发生极端高温干旱,模型难以刻画这种短时、剧烈的干扰,最终导致测试阶段模型精度(R~2=0.845 5,RMSE=0.437 7 mg·m~(-2)s~(-1),LCCC=0.914 1)低于训练阶段模型精度(R~2=0.961 5,RMSE=0.005 4 mg·m~(-2)s~(-1),LCCC=0.980 1);十折交叉验证表明,随机森林模型拟合效果稳定,且模型内部参数设置合理,模型误差主要来自于输入数据;在月尺度上,环境因子对毛竹林CO_2通量影响的重要性得分表现为光合有效辐射PAR(63.332)土壤5 cm深处温度T_S(29.932)空气相对湿度R_H(25.839)大气温度T_A(25.581)空气CO_2浓度C_(CO_2)(25.095)饱和水汽压差VPD(24.123)风速W_S(23.504)生态系统有效能量A_E(19.323)土壤热通量Q_S(18.502),PAR对毛竹林CO_2通量变化影响最大,PAR、T_S和VPD对毛竹林CO_2通量的影响较显著(P0.05),这3个因子是影响月尺度上毛竹林CO_2通量变化的主导因子。【结论】随机森林模型能以较高精度拟合毛竹林CO_2通量;在相关环境因子中,光合有效辐射、土壤5 cm深处温度和饱合水汽压差对毛竹林CO_2通量影响的贡献最显著,这3个因子对毛竹林CO_2通量月尺度上的变化具有控制作用。 相似文献
2.
【目的】量化人工林生态系统碳通量组分，探明环境因子对碳通量组分的调控作用，以提高人工林生态系统碳汇功能评估的准确性，为进一步认识气候变化背景下环境因子对人工林生态系统碳循环过程的调控作用提供参考。【方法】以北京市密云区油松人工林生态系统为研究对象，采用涡度相关法(EC)测定油松人工林生态系统净碳交换量，同时对空气温度(Ta)、饱和水汽压差(VPD)、光合有效辐射(PAR)和土壤水分(SWC)等环境要素进行原位连续监测，分析人工林生态系统碳通量组分季节变化特征及其与环境因子的响应关系。【结果】北京密云油松人工林2021年累积生态系统总生产力(GEP)为315 g·m-2，呼吸强度(RE)为291 g·m-2，净生产力(NEP)为24 g·m-2。GEP和RE在生长季(4—10月)较高，非生长季接近0 g·m-2。日GEP、RE和NEP最大值分别为4.7、3.3和3.1 g·m-2。月最大净光合速率在生长季呈单峰型变化，最大值出现在7月。在生长季和生长旺期，N... 相似文献
3.
【目的】分析欧美杨107杨昼夜液流特征,量化夜间液流对整日液流的贡献率,探讨昼夜液流对树形因子和环境因子的响应差异,为深入认识树木水分利用策略对环境的响应机制提供理论依据。【方法】以北京市顺义新城滨河森林公园内的树种欧美杨107杨为研究对象,在样地内选择8株35年生、长势良好的样木,于2018年7—10月采用热扩散探针对样木进行树干液流变化监测,并同步监测环境因子。【结果】1)欧美杨小、中、大径阶的液流速率呈"昼高夜低"单峰曲线,前半夜液流活动比后半夜活跃;2)各径阶整日液流量为39.04～94.96 g·cm~(-2)d~(-1),夜间液流量为3.34～10.49 g·cm~(-2)d~(-1),夜间液流对整日液流的贡献率在4.2%～16.2%范围内波动,整日液流量与日间液流量(去除夜间液流的日总液流)差异性达极显著水平(P 0.01);3)日间和夜间液流对树形因子的响应关系一致,冠幅与昼夜液流呈显著正相关(P0.05),对昼夜液流的解释程度分别为80%和77%,树高和胸径对昼夜液流的影响不显著(P 0.05);4)饱和水汽压差(VPD)、太阳总辐射(Ra)、空气温度(T)和风速(Ws)是影响欧美杨整日液流量的主要环境因子;影响日间和夜间液流速率的环境因子存在差异,VPD、Ra、T和Ws是影响日间液流速率的主要环境因子,而夜间液流速率主要受VPD和Ws影响;Ws对昼夜液流速率的影响具有两重性,具体表现为白天促进树干液流速率,夜间抑制树干液流速率;日间液流量与夜间液流量极显著正相关(P 0.01),小、中、大径阶的日间液流量对夜间液流量的解释程度分别为37%、48%和47%。【结论】欧美杨存在明显的夜间液流,估算欧美杨耗水量时,忽略夜间液流会低估日常需水量。液流速率对环境因子的响应存在昼夜差异,估算和模拟树木蒸腾量时,应分日间和夜间考虑环境因子对液流速率的影响。 相似文献
4.
【目的】研究西藏拉萨半干旱河谷地带藏川杨和北京杨树干液流的干湿季变化特征及环境影响因素,以期为该地区造林树种选择和合理配置提供科学依据。【方法】运用Granier热扩散探针技术,于2015年旱季和雨季在西藏拉萨半干旱河谷对藏川杨和北京杨的树干液流进行连续观测,并同步测定太阳辐射(Q)、空气温度(T_a)、土壤含水量(SWC)、饱和蒸气压亏缺(VPD)等环境因子。【结果】1)拉萨河谷区主要气象因子在旱季和雨季存在较大差异,雨季的Q、T_a、SWC、VPD等均高于旱季,主要气象因子的平均值为雨季的60%左右。2)藏川杨和北京杨的树干液流日变化表现出昼高夜低的规律,二者在雨季的日变化为多峰曲线,旱季为单峰曲线。旱季和雨季藏川杨液流速率均显著大于北京杨,北京杨液流密度在旱季和雨季相比藏川杨的液流密度分别下降71%和58%;相比雨季的液流密度,2种杨树的液流密度在旱季分别下降65%和76%。3)在旱季和雨季,主要环境因子Q和VPD与2种杨树树干液流间具有显著相关性,且Q和VPD的日变化与2种杨树的液流速率日变化之间存在明显的时滞效应。Q和VPD对北京杨树干液流的影响小于对藏川杨树干液流的影响。【结论】在拉萨河谷区旱季和雨季较大气候差异的环境下,藏川杨和北京杨树干液流速率均具有较为明显的昼夜节律。但2树种树干液流在峰值、日平均值、启动时间以及受环境因子的影响方面均存在明显差异,特别是在干旱季节尤为显著,藏川杨作为乡土树种显示出更强的适应性。 相似文献
5.
【目的】分析长白山红松阔叶林净生态系统碳交换量（NEE）的季节性差异及其气象因子响应,在月尺度下揭示气象因子对NEE的动态影响,为调节研究地区的碳收支提供理论指导。同时研究时间卷积神经网络在森林生态系统净碳交换模拟中的应用,探索NEE模拟的新方法。【方法】基于长白山温带红松阔叶林通量观测站2007—2010年间的30 min观测数据,分析NEE和输入模型的5种气象因子的季节性差异,并分析5种气象因子与NEE的相关性。使用随机森林模型,计算影响NEE的各因子重要性得分,选择得分较高的5种气象因子：潜热通量、显热通量、冠层上方空气湿度、冠层上方水汽压和净辐射作为NEE模拟的输入;分别构建基于时间卷积神经网络（TCN）、长短期记忆网络（LSTM）、人工神经网络（ANN）、支持向量回归（SVR）和极限学习机（ELM）的5种NEE模型,采用决定系数（R2）、平均绝对误差（MAE）和均方根误差（RMSE）评价模型的预测精度和稳定性。【结果】长白山温带红松阔叶林通量观测站NEE全年总量为-74.777 3 gCO2·m-2a... 相似文献
6.
【目的】在全球辐射总量及其组成显著变化的背景下,明确散射辐射比例（Fdif）对华北平原杨树人工林生态系统能量分配的影响,为准确评估杨树人工林的生态服务功能和进一步完善生态系统过程模型提供科学依据。【方法】利用涡度相关技术和小气候观测,对2019、2021年生长季（DOY 91～304）杨树人工林生态系统的能量通量和环境因子开展研究。【结果】华北平原杨树人工林生态系统能量分配在生长季中期（DOY 152～243）以潜热通量（LE）为主,在生长季初期（DOY 91～151）和末期（DOY 244～304）以显热通量（H）为主。Fdif与波文比（β）呈显著负相关（P<0.01）,与冠层导度（Gs;P<0.01)、冠层分离指数（Ω;P<0.05)和Priestley-Taylor系数（α;P <0.01）呈显著正相关。通径分析结果表明,Gs是调节华北平原杨树人工林生态系统能量分配的主要因子,Fdif下降时,Gs降低,饱和水汽压差（VPD）增大,生态系统的β显著增大,进而改变生态系统能量分配模式。【结论】Fdif变化影响华北平原杨树人工林生态系统能量分配,Fdif下降会导... 相似文献
7.
《林业科学》2021,57(3)
【目的】探究河北省北部华北落叶松人工林立地生产力空间分布格局及其与环境因子的关系,为高效森林经营提供依据。【方法】基于研究区1 179块森林资源二类调查小班数据,建立以地形、气候和土壤因子为辅助变量的多元线性回归(MLR)、随机森林(RF)、回归克里格(RK)和地理加权回归克里格(GWRK)模型。通过模型评价,选择最优模型预测研究区华北落叶松人工林立地指数(SI)空间分布,采用相关和偏相关分析方法分析SI分布格局与主要环境因子的关系。【结果】海拔、最干月降水、土壤全氮和全磷是影响研究区华北落叶松人工林立地生产力的主要因子;地统计学的2种模型(RK和GWRK)拟合优度相近且均显著高于MLR和RF模型,与全局回归的RK模型相比,局部回归的GWRK模型具有较高的R~2(0.780)及较低的AIC (160.533)、RMSE(1.593 m)和MAE(1.113 m),为最优预测模型;不同立地生产力等级地区内SI对地形和土壤因子的变化表现更为敏感,对气候因子的变化反应较弱。【结论】海拔、最干月降水较高以及土壤氮磷含量适中的研究区西北部,是华北落叶松人工林适生区,而海拔、最干月降水较低以及土壤氮磷含量不平衡的东、南部,华北落叶松人工林的适应性较差,可通过造林活动或适当添加氮磷肥削弱环境因子对树木的不利影响。 相似文献
8.
《林业科学》2021,(10)
【目的】基于东北地区落叶松人工林森林资源连续清查固定样地数据,探讨生物量转换与扩展因子(BCEF)的最优模型形式,建立落叶松人工林BCEF空间自回归模型,为生物量精准估算提供模型支撑和依据。【方法】选择多种模型形式建立BCEF普通回归模型,从中选择拟合效果最好的模型,运用空间误差模型(SEM)和空间滞后模型(SLM) 2种空间自回归方法重新拟合模型,采用决定系数(R~2)、均方根误差(RMSE)和相对均方根误差(rRMSE)对模型进行评价,使用莫兰指数(MI)检验各变量和BCEF模型残差的空间自相关性。【结果】1) BCEF存在明显的空间自相关性,空间距离较小时,同一省内的落叶松人工林BCEF属性相似,随着空间距离增大,各省之间的BCEF属性差异逐渐体现出来,最终趋向随机分布; 2)在普通回归模型中,异速生长模型、对数模型和双曲线模型拟合效果较好,不同自变量对应的最优模型形式不同;林分平方平均直径(Dg)是解释能力最高的变量,以Dg为自变量的有效模型的R~2在0.945～0.958之间;其次是林分平均高和蓄积量,其有效模型的R~2在0.60以上;林分平均年龄的解释能力略低,其有效模型的R~2仅0.50左右;林分断面积(BA)和密度(N)对BCEF的解释能力较差,R~2均不超过0.50;以Dg为自变量的普通回归模型的残差存在明显空间自相关性; 3)以Dg为自变量的双曲线空间自回归模型最优,且SEM优于SLM,与对应普通回归模型相比,SEM的R~2提高3%,RMSE和rRMSE分别降低33%和35%,模型残差的MI不超过0.02,可较好消除空间自相关性。【结论】双曲线是BCEF最稳定的模型形式,Dg是解释BCEF的最优变量,建议采用以Dg为预测变量的双曲线函数空间误差模型估算BCEF。 相似文献
9.
【目的】基于湖南省永州市75块杉木人工林样地的调查数据,构建含气候因子的杉木人工林树干削度方程,为后续研究气候因子对杉木树干削度的影响提供理论依据。【方法】从4个备选基础模型中选取1个最优的作为基础模型,使用数量化方法Ⅰ筛选出显著的气候因子,在此基础上,将气候因子和林分密度因子通过混合效应模型方法添至最优的基础模型中,确定最优的随机效应添加形式,从而构建含气候因子和林分密度因子的杉木人工林树干削度方程。【结果】Kozak(2004)模型为最优基础模型,其Ra2为0.959 5;夏季平均最高温（Txmax）、生长积温（DD5）为影响树干削度显著的气候因子。单含林分密度因子的杉木人工林树干削度方程的Ra2为0.971 0,均方根误差（RMSE）和平均绝对误差（MAE）分别为0.757 2、0.546 7,而含气候因子和林分密度的杉木人工林树干削度方程Ra2为0.981 6,RMSE和MAE分别为0.603 4、0.431 2,相比最优基础模型Ra2提升了2.3%,RMSE降低了32.56%,MAE降低了34.56%;相比单含林分密度因子的杉木人工林树干削度方程Ra2提升了1.1%,RMSE... 相似文献
10.
【目的】探究水源涵养树种树干液流在不同时间尺度的环境调控机制和蒸腾,以提高森林生态系统水源涵养功能评估的准确性,为森林可持续性经营管理提供科学支持。【方法】以北京松山地区乡土树种大果榆为研究对象,2019年和2020年生长季,采用热扩散技术法连续原位观测其树干液流,并同步观测相关环境变量,采用线性和非线性回归法分析树干液流速率(Js)对环境的响应。【结果】连续2年生长季内大果榆单位地面面积蒸腾累计分别为334和252 mm,平均每天分别为1.82和1.37 mm。生长期Js变化主要由短波辐射(Rs)、空气温度(Ta)、饱和水汽压差(VPD)等环境因子综合调控,Js与Rs、Ta和VPD均呈显著正线性相关关系,决定系数R2分别为0.93、0.88和0.89,VPD对Js的调控存在阈值(0.9 kPa)。Rs、Ta和VPD与冠层气孔导度(gs<... 相似文献
11.
利用涡度相关法对长江流域杨树人工林CO2通量季节变化进行了研究。结果表明:CO2通量的日变化特征与杨树所处生长阶段以及光合有效辐射(PAR)有关,夜间生态系统净碳交换(NEE)与5 cm土壤温度呈指数相关,全年的生态系统净碳交换(NEE)数值波动在-2~2 mg.m-2.s-1之间。生长季NEE的变化特点为:早上7点开始生态系统整体表现为吸收CO2,到午时(11:00—13:00)NEE的值较为稳定,日落(18:30—19:00)开始生态系统呼吸作用占主导,而晚上NEE的值变化不大。CO2的最大吸收出现在早上10点左右。NEE同时表现为较为明显的季节变化,在生长季节(4-9月)NEE多为负值,生态系统整体表现为对CO2的吸收,而在非生长季表现为一定强度的碳释放,值得注意的是在2006年的6月碳固定能力弱于生长季的其他月份,原因是长期降雨导致土壤呼吸加剧和水淹的生理胁迫导致杨树呼吸作用加剧。2006年全年NEE为-579 g.m-2,说明该生态系统具有明显的碳汇功能。 相似文献
12.
《林业科学》2019,(11)
【目的】基于空间聚类对杉木分布区进行分组,在不同组内分别建立杉木生长模型,为适用于全国范围的杉木生长高精度预测提供方法。【方法】以杉木分布的16个省区为研究区,基于第七次、第八次全国森林资源连续清查杉木固定样地复测数据和研究区的地形、土壤、气象等环境数据,采用随机森林-递归特征消除(RF-RFE)算法对影响杉木生长的环境因子进行分析。选择对杉木生长影响较大的前8个环境因子,利用ArcGIS 102的分组分析功能,根据环境相似性对杉木分布区进行分组,分别建立林分分组和未分组蓄积生长率模型。以全国未分组模型作为参考,采用决定系数(R~2)、均方根误差(RMSE)、平均相对误差(MRE)、系统误差(SE)和剩余标准差(S)对建模结果进行分析。【结果】对杉木生长影响较大的前8个环境因子分别为bio4(温度季节变化标准差)、elevation(海拔)、bio3(等温性)、bio8(最湿季度平均温)、bio1(年均温)、bio14(最干月降水量)、bio12(年均降水量)和bio2(昼夜温差月均值)。将研究区划分为7组时可使组内环境相似性最大、组间环境相似性最小。7组中只有4组有杉木样地数据,在4组中采用2种模型分别建立杉木林分生长率模型,与全国未分组模型相比,分组模型的决定系数提高01左右,拟合度更好;分组建模精度也明显提高,RMSE降低05左右,MRE降低6%左右,SE降低3%左右,S降低1左右。【结论】根据环境相似性对研究区分组并在此基础上建立生长模型是一种适用于全国范围杉木生长的高精度预测方法,可用于全国区域范围杉木林分生长量的整体预估和森林资源小班数据的模型更新,为实现主要人工林树种的大区域生长预测提供新的方法。 相似文献
13.
《中南林业科技大学学报(自然科学版)》2020,(11)
【目的】通过建立含立地类型哑变量的湖南省金洞林场闽楠人工林单木树高曲线模型,为湖南省金洞林场闽楠人工林的目标树经营和生长预估提供理论依据。【方法】以湖南省金洞林场为研究区域,基于18块闽楠人工林固定样地2019年调查数据,选取了11个具有代表性的树高曲线模型对闽楠人工林树高-胸径关系进行了拟合,从中筛选出了拟合效果最好的模型作为构建哑变量模型的基础模型;通过对18块固定样地进行立地因子调查,采用数量化方法Ⅰ,以各林分的平均木优势高为因变量,立地因子为自变量,对立地因子进行评价,得到影响显著的立地因子,并通过划分等级和聚类分析来划分立地类型;将立地类型做为哑变量添加到基础模型参数及不同组合中,构建基于立地类型哑变量的金洞林场闽楠人工林单木树高曲线模型。【结果】在11个基础模型中,拟合的树高曲线最优基础模型为Weibull方程,其决定系数为0.780 4最大,平均绝对误差(MAE)为1.770 9,均方根误差(RMSE)为2.701 3最小。以Weibull方程作为基础模型,在构建的含立地类型的哑变量模型中,将哑变量添加在参数c上效果最优,决定系数为0.834 9,平均绝对误差(MAE)为1.529 5,均方根误差(RMSE)为2.131 6。对比于基础模型,决定系数提升了6.98%,平均绝对误差(MAE)降低了13.6%,均方根误差(RMSE)降低了26.7%。【结论】含立地类型哑变量的金洞林场闽楠人工林单木树高曲线模型拟合效果优于基础模型,并且具有更高的适用性,能反映不同立地类型下的树高、胸径生长差异,可以为湖南省金洞林场闽楠人工林的目标树经营和生长预估提供理论依据。 相似文献
14.
以安徽安庆长江外滩地杨树林生态系统为研究对象,运用涡度相关技术进行长期CO2通量监测,得到2005年4月到2006年3月间生态系统碳通量的日动态变化过程:从7:30左右生态系统开始吸收CO2,午间13:30左右达到全天碳吸收最高峰,然后开始降低,到17:30左右生态系统逐渐转入碳排放;同时分析了生态系统碳通量与光合有效辐射(PAR)、温度、土壤热通量等环境因子的响应变化关系:PAR＞1 μmol·m-2·s-1时,在不同温度范嗣内,PAR与碳通量的响应关系不同;平均夜间碳通量与月平均气温呈线性相关;平均夜间碳通量与5 cm处土壤日平均温度呈指数相关;月平均碳通量与2 cm深处土壤热通量也呈指数相关. 相似文献
15.
《林业科学》2016,(1)
[目的]构建适用于极端干旱荒漠区灰胡杨叶片气孔导度对环境因子响应的数学模型,为准确定量探讨灰胡杨叶片气孔调节和构建干旱荒漠区的水碳循环耦合机制模型奠定基础。[方法]以塔里木河流域荒漠河岸林建群种灰胡杨为研究对象,利用LI-6400光合测定仪于2012年7—9月、2013年6—9月测定灰胡杨叶片气体交换参数与环境因子的日变化,利用逐步回归方法分析灰胡杨叶片气孔导度(G_s)对环境因子的响应,并应用国际上2类构建机制不同的代表性气孔导度模型对其气孔导度变化进行模拟及验证比较。[结果]不同年份生长季各月灰胡杨叶片G_s的日变化均呈单峰曲线,峰值大小、出现时间与变幅不同,其中以9月峰值出现时间最早,日变幅最大,6月日变幅最小。G_s对环境因子变化敏感,与光合有效辐射(PAR)、大气CO_2浓度(G_a)、大气湿度(RH)呈正相关,而与水汽压亏缺(VPD)、大气温度(T_(air))呈负相关,尤其是PAR,VPD和T_(air)对全天与上午时段G_s的影响最显著,而下午时段G_s还受G_a,RH影响,表明不同时段灰胡杨G_s受不同的环境因子调控。利用国际上2类代表性G_s模型拟合并建立全天、上午与下午不同时段灰胡杨G_s的数学模型,Jarvis气孔导变模型对G_s变异程度的总体解释能力分别为69.1%;62.2%和63.3%,Leuning-Ball气孔导变模型对G_s变异程度的总体解释能力分别为53.5%,30.6%和44.5%。Jarvis气孔导变模型拟合全天、上午与下午时段G_s的效果均优于Leuning-Ball气孔导变模型,而LeuningBall气孔导变模型拟合下午时段G_s的效果优于上午时段,这与不同时段调控G_s的环境因子不同有关。依据野外实测数据对2类代表性G_s模型验证表明,Jarvis气孔导变模型比Leuning-Ball气孔导变模型更适合灰胡杨叶片G_s模拟,其可有效改善气孔导度环境响应行为的数值模拟效果。[结论]生长季不同时段影响灰胡杨G_s的环境因子不同,Jarvis非线性气孔导度模型构建的不同时段灰胡杨气孔导度模型均优于Leuning-Ball线性气孔导度模型,其在极端干旱荒漠区具有更好的适用性。据此,构建适用于塔里木极端干旱荒漠区灰胡杨叶片气孔导度对环境因子的响应模型;G_s=PAR(0.001T_(air)~2+0.013 T_(air)-0.090)/((260.443+PAR)(-0.219+VPD))。 相似文献
16.
基于机器学习和多源数据的湘西北森林地上生物量估测 总被引：1，自引：0，他引：1
《林业科学》2021,57(10)
【目的】针对传统森林资源清查方法成本高、时效性低和结果统一性差等问题,基于多源遥感数据,采用机器学习算法选择特征变量并建立估测模型,制作森林地上生物量(AGB)面分布产品,为森林资源信息化调查提供技术手段。【方法】以湖南省西北部为研究区,利用生物量异速生长方程将森林资源样地调查数据转换为AGB,筛选到393个样地AGB参考值。以Landsat-8数据为光学遥感数据源,提取各波段光谱信息、植被指数、纹理特征以及缨帽变换各分量;以ALOS PALSAR-2、Sentinel-1数据为雷达遥感数据源,提取各极化方式后向散射强度和归一化极化差分指数。结合高程、坡度、坡向地形因子,获得122个备选特征变量。采用逐步回归方法和随机森林(RF)算法筛选建模变量,分别建立多元线性回归(MLR)、RF和支持向量回归(SVR)模型。以均方根误差(RMSE)、相对均方根误差(rRMSE)和决定系数(R~2)为模型评价指标,运用十折交叉验证法评价模型效果,选择最佳模型完成生物量制图,并选取5种中国或全球尺度生物量制图产品进行比较分析。【结果】在训练集上,RF模型表现最好(RMSE=12.8 mg·hm~(-2),rRMSE=21.1%,R~2=0.93),其次为SVR模型(RMSE=26.1 mg·hm~(-2),rRMSE=43.3%,R~2=0.55),MLR模型表现最差(RMSE=30.9 mg·hm~(-2),rRMSE=50.5%,R~2=0.39);在测试集上,采用RF算法建立的模型表现(RMSE=30.1 mg·hm~(-2),rRMSE=51.3%,R~2=0.42)同样优于MLR(RMSE=32.6 mg·hm~(-2),rRMSE=54.1%,R~2=0.30)和SVR(RMSE=32.8 mg·hm~(-2),rRMSE=55.3%,R~2=0.25)。3种模型均显示出一定程度的低值高估和高值低估现象。RF模型选择出13个建模变量,包括PALSAR-2后向散射信息、高程以及Landsat-8光谱信息、植被指数、缨帽变换湿度与绿度分量差值。应用RF模型完成区域生物量制图,与其他产品对比,能够基本反映研究区内生物量分布情况,并显示出丰富的生物量分布细节信息,生物量范围为0～119 mg·hm~(-2),平均生物量为37.5 mg·hm~(-2),标准差为35.9 mg·hm~(-2)。【结论】结合多源遥感数据与机器学习算法,能够准确、快速地测算大范围生物量,具有较大应用潜力。相比SVR和MLR模型,RF模型在AGB估测上的表现更优,RF算法能够从多源变量中有效筛选出适用于AGB机器学习建模的变量。 相似文献
17.
基于多源遥感的森林地上生物量KNN-FIFS估测 总被引：2，自引：0，他引：2
【目的】针对多源遥感数据及其派生特征因子数据维度高、信息冗余、易造成估测模型过拟合等问题,从高维度遥感特征因子中高效优化特征组合,优化区域森林地上生物量(AGB)的k最近邻(k-NN)估测模型。【方法】提出基于快速迭代特征选择的k最近邻法(KNN-FIFS),以森林资源样地调查数据计算的森林AGB为参考,以留一法交叉验证(LOO)相应的k-NN模型反演的森林AGB均方根误差(RMSE)最小为原则,依次迭代选取遥感特征,优化区域森林AGB的k-NN估测模型。以大兴安岭根河森林保护区为研究区,结合Landsat-8 OLI各波段光谱信息、植被指数、纹理、地形因子、机载合成孔径雷达(SAR)P-波段HV极化后向散射强度信息(PHV)以及森林资源样地调查数据,利用KNN-FIFS方法估测研究区森林AGB,并与多元线性逐步回归法(SMLR)进行对比分析。【结果】利用KNN-FIFS方法,得到当k为3,特征组合为PHV、短波红外波段一均一性(H6)、短波红外波段一二阶矩(S6)、短波红外波段二二阶矩(S7)、海蓝波段相关性(Cr1)、近红外波段相关性(Cr5)、海蓝波段相异性(D1)、增强型植被指数(EVI)时,研究区森林AGB估测结果最优,其精度(R~2=0.77,RMSE=22.74 t·hm~(-2))显著优于SMLR估测精度(R~2=0.53,RMSE=32.37 t·hm~(-2))。【结论】KNN-FIFS方法相比SMLR更适用于森林AGB多源遥感估测;KNN-FIFS方法可以从高维度遥感特征因子中高效选取相关特征进行森林AGB估测。 相似文献
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基于地基激光雷达的亚热带森林单木胸径与树高提取 总被引：2，自引：0，他引：2
《林业科学》2016,(2)
【目的】以云南省普洱市天然林与杉木人工林为研究对象,针对云南省山区森林树种繁多、林下灌木草本茂密的林分环境,根据森林中树木的形态特征,利用地基激光雷达(TLS)扫描数据提取样地尺度单木胸径与树高,为森林调查工作提供参考。【方法】将获取的多站地基激光雷达扫描数据分为多站拼接及单站2种分析方式,采用Hough变换算法及树干的形态特征对样地内单木进行识别与胸径提取,根据树干生长方向及单木在垂直方向上的分布提取树高。【结果】1)对于多站拼接数据,即使在林分条件最为复杂的原始林,单木识别率仍可达到81%;对于单站数据,随着扫描距离增加,单木识别率降低,实际操作时单站布设比多站拼接简单;2)多站拼接胸径及胸高断面积估测结果更接近于样地真实值,多个单站平均结果比只使用一站扫描数据提取的结果更加适合估测样地胸径及胸高断面积,半径10 m比半径5 m及15 m范围内数据更加适合估测样地胸径及胸高断面积;3)天然林单木树高估测结果为R~2=0.77,RMSE=1.46 m;人工林单木树高估测结果为R~2=0.94,RMSE=0.96 m。【结论】本研究根据树干垂直向特征,设置的一系列参数可以剔除Hough变换算法在非树干处的识别圆,可提高单木识别及胸径、树高的估测精度。受扫描站布设及林分条件影响,人工林的估测结果好于天然林。多站拼接相比单站扫描更加接近于样地实测结果,多个单站平均更能代表样地实际情况,只用一站数据具有一定的偶然性。 相似文献
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【目的】基于节子分析技术构建落叶松人工林树冠基部高动态预测模型,分析落叶松树冠衰退规律及其影响因素,为制定合理的经营措施提供理论依据。【方法】以2007年设立的8块落叶松人工林标准地获取的40株解析木数据为基础数据,采用节子分析技术,得到树冠基部高随年龄的动态变化数据,应用传统线性模型、理查德和逻辑斯蒂非线性模型构建落叶松树冠基部高动态模型。【结果】传统线性模型、理查德和逻辑斯蒂非线性模型可较好拟合树冠基部高动态变化过程,模型参数均具有统计意义(P0.01),以理查德方程为基础模型构建的树冠基部高模型拟合效果最好,加入权重因子可消除异方差,降低估计参数标准误,提高预测精度,模型的确定系数(R~2)为0.904,绝对误差(Bias)和均方根误差(RMSE)分别为0.002和1.251,最优落叶松树冠基部高模型形式为HCB=(3.146+0.036CCF+0.225Bas+0.788HT-0.481CL)(1-e~(-0.086 t))~(4.278)。【结论】树冠基部高动态变化过程与林分发育规律一致,符合"S"形生长曲线,可通过树冠竞争因子(CCF)、林分断面积(Bas)、调查当年的树高(HT)和冠长(CL)解释,解释率达90.4%。树高、树冠竞争因子和林分断面积增大会导致树冠基部高上升,加速落叶松树冠衰退。竞争对树冠的影响较敏感,落叶松人工林10～41年间,树冠竞争因子大(187.33)的林分冠长率从75%下降到36%,而树冠竞争因子小(105.82)的林分冠长率从75%下降到40%;落叶松人工林树冠基部高平均每年上升0.66 m。本研究构建的树冠基部高动态模型可较好模拟落叶松人工林树冠基部高动态变化过程,利用单木和林分变量能够解释落叶松人工林树冠衰退趋势。通过检验验证,基于节子分析技术获取的树冠基部高数据构建的动态模型精度较高,可作为一种获取长期树冠动态变化数据的有效手段。 相似文献
20.
《中南林业科技大学学报(自然科学版)》2020,(8)
【目的】森林是陆地生态系统的重要组成部分,精确估测森林地上生物量对森林资源的经营管理具有指示作用,对研究全球碳循环具有重要意义。为了改善单一来源遥感数据估测森林地上生物量的不足,探讨了联合高分三号(Gaofen-3,GF-3)全极化(Polarimetric synthetic aperture radar,PolSAR)数据极化分解参数和Landsat-8 OLI数据估测森林地上生物量的可行性,并针对多源遥感数据的冗余问题优化特征组合。【方法】以广西南宁市高峰林场为研究区,结合森林样地调查数据,提取GF-3 PolSAR数据的后向散射系数、极化分解参数和Landsat-8 OLI数据的光谱信息、植被指数、纹理,使用基于序列前向特征选择的K最近邻法(K-nearest neighbor based on sequence forward feature selection,KNN-SFS)估测研究区的森林地上生物量,以留一法交叉验证得到的森林地上生物量预测值和实测值之间的均方根误差(Root mean square error,RMSE)最小为原则,对比验证使用多源遥感数据和单一来源遥感数据时的估测结果,寻求估测森林地上生物量的最优特征组合,基于最优特征组合绘制研究区的森林地上生物量空间分布图。【结果】结合GF-3 PolSAR数据和Landsat-8 OLI数据估测研究区森林地上生物量的精度为RMSE=21.05 t·hm~(-2),R~2=0.75,优于仅使用GF-3 PolSAR数据估测的精度(RMSE=28.38 t·hm~(-2),R~2=0.47)和仅使用Landsat-8 OLI数据估测的精度(RMSE=29.52 t·hm~(-2),R~2=0.42)。【结论】多源数据协同反演森林地上生物量可以提高估测的精度,基于KNN-SFS方法联合GF-3 PolSAR数据与Landsat-8 OLI数据可以较好地估测森林地上生物量。 相似文献