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地基激光点云样地级林木胸径提取方法
1
作者 黄兴国 徐益 王丹 《导航定位学报》 北大核心 2025年第2期165-171,共7页
针对现有样地林木胸径提取存在自动化程度低、精度不够高等问题,提出一种地基激光点云样地级林木胸径提取方法:在点云高程归一化基础上,批量化截取胸径切片点,并选择密度聚类算法并改进自适应参数进行单木胸径切片点分割;然后提出一种... 针对现有样地林木胸径提取存在自动化程度低、精度不够高等问题,提出一种地基激光点云样地级林木胸径提取方法:在点云高程归一化基础上,批量化截取胸径切片点,并选择密度聚类算法并改进自适应参数进行单木胸径切片点分割;然后提出一种基于最小二乘圆模型迭代拟合的方法进行非目标点识别;最后拟合圆/椭圆模型实现样地林木胸径提取。实验结果表明:提出的方法可实现样地林木胸径自动化、批量化提取,无须样地大小、单木数量等先验知识输入;当切片厚度8 cm时,胸径提取精度最高,且椭圆模型优于圆模型;可为空地遥感数据森林生物量估算由点到面快速反演提供参考。 展开更多
关键词 地基激光点云 密度聚类 切片厚度 拟合圆/椭圆模型 样地林木胸径(DBH)提取
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基于激光点云的梨树单木分割方法研究
2
作者 彭秀媛 沙守峰 +4 位作者 白冰 姚磊 鞠博闻 左越 明烺 《园艺与种苗》 2025年第1期1-3,81,共4页
[目的]针对梨树单木分割的技术难题,如树冠交叠严重及复杂地形影响等,融合地形高程、冠层高度等多维特征,构建适用于复杂地形的多维空间模型,并优化冠层高度模型(CHM)。[方法]评估了3种分割方法:基于CHM的分水岭算法、基于点云数据的距... [目的]针对梨树单木分割的技术难题,如树冠交叠严重及复杂地形影响等,融合地形高程、冠层高度等多维特征,构建适用于复杂地形的多维空间模型,并优化冠层高度模型(CHM)。[方法]评估了3种分割方法:基于CHM的分水岭算法、基于点云数据的距离判别聚类算法,以及基于CHM的种子点生长算法。[结果]基于优化后的CHM的种子点生长算法在复杂果园环境中表现最佳,准确率达0.85,分割精度达0.8,显著优于其他方法。[结论]为果园精准管理和智慧农业发展提供了可靠的技术支撑。 展开更多
关键词 单木分割 激光点云 冠层高度模型
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基于TLS数据的落叶松–水曲柳混交林单木因子提取及树高模型构建研究 被引量：1
3
作者 崔译今 贾炜玮 +2 位作者 王帆 郭昊天 李丹丹 《西南林业大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第2期142-150,共9页
以孟家岗林场1 hm^(2)落叶松水与曲柳混交林样地为研究对象,利用等株径级标准木法把林木分为优势木、平均木、被压木3个等级,然后以人工实测值作为参考值,分别分析利用TLS提取2种树种的3种等级木单木因子的精度,最后采用TLS数据提取的... 以孟家岗林场1 hm^(2)落叶松水与曲柳混交林样地为研究对象,利用等株径级标准木法把林木分为优势木、平均木、被压木3个等级,然后以人工实测值作为参考值,分别分析利用TLS提取2种树种的3种等级木单木因子的精度,最后采用TLS数据提取的单木因子构建树高模型。筛选出2种树种最优基础树高模型,并进一步评价和比较以林木分级为哑变量构建的树高模型。结果表明:针对本研究选取的水落混交林样地,点云数据与实测数据单木匹配结果中,落叶松匹配精度为92.79%,水曲柳为92.25%;2个树种的胸径提取精度达到97%以上,且胸径提取精度优势木>平均木>被压木,2个树种的树高提取精度达到95%以上,落叶松树高提取精度平均木>优势木>被压木;水曲柳树高提取精度优势木>平均木>被压木。使用TLS数据构建的基础树高模型中,拟合落叶松效果最好的是Logistic模型(R^(2)=0.783 0、RMSE=1.951 6),拟合水曲柳效果最好的是Gompertz模型(R^(2)=0.724 8、RMSE=1.953 6),因此以Logistic模型、Gompertz模型分别为2个树种基于TLS数据构建的最优基础模型,最后2个树种采用以林木分级为哑变量构建的模型R^(2)分别为0.790 7、0.731 2。TLS技术对水落混交林样地单木匹配率很高,单木因子提取精度较好,基于TLS数据所构建的以林木分级为哑变量的模型,在预测树木高度和胸径的生长差异方面表现优于基础模型,具有更好的预测精度和适应性,可以为该地区水落混交林的林业经营提供参考。 展开更多
关键词 落叶松 水曲柳 混交林 地基激光雷达 树高 哑变量模型
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基于非线性混合效应模型的东北红松树高-胸径关系
4
作者 李欣宇 叶尔江·拜克吐尔汉 +3 位作者 王娟 张新娜 张春雨 赵秀海 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第3期38-48,共11页
【目的】构建红松非线性混合效应树高-胸径模型,并对比分析不同抽样方法和不同抽样数量对模型预测精度的影响,为研究红松的生长发育规律提供理论依据。【方法】基于吉林省蛟河地区与黑龙江省凉水地区两块样地合计4 441组红松数据,将数... 【目的】构建红松非线性混合效应树高-胸径模型,并对比分析不同抽样方法和不同抽样数量对模型预测精度的影响,为研究红松的生长发育规律提供理论依据。【方法】基于吉林省蛟河地区与黑龙江省凉水地区两块样地合计4 441组红松数据,将数据随机分为建模数据(80%)和检验数据(20%)。对常见的15个树高-胸径模型进行拟合,筛选效果最佳的模型作为基础模型,并将胸高断面积、优势木平均高和林分平均胸径加入基础模型,构建最优广义模型。同时,引入样方水平的随机效应,分别构建基础混合效应模型和广义混合效应模型,并评价两个固定效应模型与两个混合效应模型的拟合能力和预测精度。使用检验数据验证模型预测精度,采用固定效应模型的平均水平预测(FPA)、混合模型的总体平均响应预测(MPA)和主体响应预测(MPS)3种预测类型进行比较。此外,对混合模型在随机抽取、抽胸径最大、抽胸径最小和抽取平均木(胸径接近平均值的样本)4种抽样方案下的预测精度和样本数量关系进行分析。【结果】(1)Prodan模型为最优基础模型(R2、RMSE、MAE分别为0.841、3.335 m、2.492 m),加入林分平均胸径、优势木平均高和胸高断面积的广义模型预测精度更高(R2、RMSE、MAE分别为0.914、2.449 m、1.816 m)。引入样方随机效应后,模型的精度显著提升(基础混合效应模型R2、RMSE、MAE分别为0.961、1.652 m、1.231 m,广义混合效应模型R2、RMSE、MAE分别为0.958、1.719 m、1.288 m)。(2)通过检验数据验证模型精度,结果表明模型预测精度均表现为MPA>FPA>MPS,广义模型预测精度总体优于基础模型。(3)4种抽样方案中,抽取平均木的抽样方法表现最佳,当抽取8株时,预测能力最优;在实际应用中,考虑人工成本与经济成本,抽取5株平均木测量树高以估计随机参数的方法亦合理可行。【结论】将林分因子和样方效应引入基础模型能够显著提高红松树高-胸径模型的精度,采用抽取平均木的抽样方法预测精度更高。本研究探讨了非线性混合效应模型下红松树高与胸径的关系,为精准预测东北主要建群种红松树高值以及后续实地调查与经营管理提供理论基础与实践参考。 展开更多
关键词 红松 树高-胸径模型 广义模型 非线性混合效应模型 抽样设计
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基于气候与立地效应的杉木人工林平均木树高生长模型
5
作者 赵海燕 朱光玉 +1 位作者 吕勇 刘恩林 《中南林业科技大学学报》 北大核心 2025年第3期59-68,77,共11页
【目的】探索平均木树高生长模型的构建方法,可为区域性杉木人工林科学经营决策和立地质量评价提供一种有效的方法。【方法】以95块杉木人工林样地406组杉木人工林平均木树高和年龄为研究对象,利用数量化方法Ⅰ筛选显著影响平均木树高... 【目的】探索平均木树高生长模型的构建方法,可为区域性杉木人工林科学经营决策和立地质量评价提供一种有效的方法。【方法】以95块杉木人工林样地406组杉木人工林平均木树高和年龄为研究对象,利用数量化方法Ⅰ筛选显著影响平均木树高生长的立地因子和气候因子,并采用k-means聚类方法按照标准分别聚类成气候类型组和立地类型组,基于气候因子和立地因子等级划分与筛选结果,选取6种常用的树高生长模型,将聚类后的最优组合作为随机效应加入最优基础模型,应用混合效应的方法探索气候因子和立地因子对平均木树高生长模型的影响。【结果】立地因子显著性顺序为坡向>土壤类型>海拔>坡位,气候因子显著性顺序为平均气温差>年平均气温>年平均降水量,最优基础模型为舒马克式,R^(2)为0.699 9;构建含林分气候因子、含林分立地因子的杉木人工林树高生长方程R^(2)分别为0.823 0、0.934 7;而含立地和气候因子的杉木人工林树高生长混合效应模型R^(2)为0.936 9,相对基础模型提升33.86%,说明含气候和立地因子的杉木人工林平均木树高模型具有较好的拟合效果和预测精度。【结论】本研究所构建的树高生长模型为区域性的立地质量评价以及为树高生长模型中考虑气候和立地因子提供了合理的支撑,同时对于林分的预估和经营管理也具有重要意义。 展开更多
关键词 树高生长模型 杉木人工林 混合效应 立地因子 气候因子
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不同森林类型树高空间分布特征及影响因素
6
作者 潘子阳 崔哲霖 +1 位作者 徐雁南 孙心雨 《东北林业大学学报》 北大核心 2025年第5期31-40,152,共11页
树高是森林资源调查中反应森林生长状况的重要因子,也是林木资产评估、生物量计算和生态服务功能评价的关键指标。以安徽省黄山区的Sentinel-2时序影像为数据源,使用SG滤波后提取的统计特征,结合随机森林与交叉验证特征递归消除方法(RFE... 树高是森林资源调查中反应森林生长状况的重要因子,也是林木资产评估、生物量计算和生态服务功能评价的关键指标。以安徽省黄山区的Sentinel-2时序影像为数据源,使用SG滤波后提取的统计特征,结合随机森林与交叉验证特征递归消除方法(RFECV),获取黄山区森林类型分类栅格;结合机载激光雷达数据提取的树高栅格,分析各森林类型的空间分布特征;利用提取的地形参数和森林结构参数,通过广义加性模型(GAM)分析常见地形参数和冠层参数对树高的影响。结果表明:(1)根据时序统计特征,随机森林模型对森林类型分类总体精度为0.91,Kappa系数为0.89。(2)各森林类型树高的空间自相关性均随距离增加而显著减弱,研究区竹林树高低值主要聚集在西北方,针叶林分布稀疏未呈现聚集现象,阔叶林为研究区的主要森林类型,其树高高值沿东北-西南方向集中分布。(3)在广义加性模型(GAM)中,点云偏态和冠层孔隙率在各森林类型占据较高的相对重要性,坡度、坡向和高程的相对重要性之和不超过40%,冠层孔隙率和平均曲率在多数森林类型中与树高呈显著线性相关关系。 展开更多
关键词 森林类型 树高分布 机载激光雷达 机器学习模型
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基于非线性混合效应模型的云南松林树高曲线
7
作者 冯源 李贵祥 +5 位作者 和丽萍 毕波 覃阳平 王发平 胡滨显 尹久明 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第3期49-60,共12页
【目的】云南松林是云南省最重要的森林类型之一。构建云南松林树高曲线的非线性混合效应模型,对促进滇中地区乃至云南省云南松林科学经营及森林质量精准提升具有重要意义。【方法】基于云南省楚雄市旧关林场9块典型云南松林样地调查数... 【目的】云南松林是云南省最重要的森林类型之一。构建云南松林树高曲线的非线性混合效应模型,对促进滇中地区乃至云南省云南松林科学经营及森林质量精准提升具有重要意义。【方法】基于云南省楚雄市旧关林场9块典型云南松林样地调查数据,选取12个基础模型拟合树高-胸径关系,筛选出最优模型作为基础模型。将树种组作为哑变量纳入模型,同时考虑林分变量的影响,并将样地作为随机效应,构建云南松林树高-胸径非线性混合效应模型。采用留一交叉验证对模型拟合效果进行检验。【结果】12个基础模型中,Schumacher模型表现最佳,被选为基础模型。在林分变量中,优势木平均高(Hd)和大于对象木断面积(BAL)与树高相关性显著,且具有生物学意义,因此被用于建立树高-胸径广义非线性模型。Hd与树高呈显著正相关,而BAL与树高呈负相关。最终建立的非线性混合效应模型能解释树高74%的变异,均方根误差为1.57 m。交叉验证结果表明,模型不存在过拟合现象,且残差无明显异方差。【结论】与传统基础模型相比,加入Hd和BAL的云南松林树高-胸径非线性混合效应模型能更准确地描述云南松林树高与胸径的关系。在森林经营实践中,可通过适地适树、调整林分密度和优化林分结构等措施降低林木个体竞争,从而促进林木树高生长。本研究为滇中地区云南松林树高曲线模拟研究提供方法借鉴及技术支持,对森林资源管理和生态保护具有重要的科学和实践价值。 展开更多
关键词 云南松 树高曲线 非线性混合效应模型 立地质量 林木竞争
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基于混合效应的红松人工林单木树高-胸径模型研究
8
作者 朱万才 刘奇峰 +2 位作者 李亚洲 吴瑶 潘研 《林业科技》 2025年第2期35-39,共5页
建立红松人工林单木树高(HT)-胸径(DBH)曲线模型对未来红松人工林生长量预测具有重要意义。本研究基于黑龙江省东京城林业局红松人工林48块每木调查数据,选取7个常用的经验生长模型作为备选模型通过比较选取最优基础模型。基于最优基础... 建立红松人工林单木树高(HT)-胸径(DBH)曲线模型对未来红松人工林生长量预测具有重要意义。本研究基于黑龙江省东京城林业局红松人工林48块每木调查数据,选取7个常用的经验生长模型作为备选模型通过比较选取最优基础模型。基于最优基础模型引入样地水平随机效应,最终构建了基于样地水平随机效应的人工红松单木树高-胸径曲线混合效应模型。结果表明,与其他几个模型相比,Gompertz形式的M6取得了更好的拟合效果(R_(a)^(2)=0.8338,RMSE=1.609 1)。与最优基础模型比较,混合效应模型R_(a)^(2)显著升高,RMSE、AIC、BIC显著降低,拟合效果较好。基于混合模型的固定效应参数对树高-胸径曲线进行模拟发现,树高-胸径曲线变化规律为随着胸径的增大树高呈逐渐上升的趋势,前期树高增长较快,后期增长逐渐减缓,符合树高曲线的总体变化规律。本研究最终构建的树高-胸径曲线模型精度较高,能有效预估红松人工林单木树高变化规律,为未来东京城林业局红松人工林经营提供参考。 展开更多
关键词 混合效应模型 树高-胸径模型 红松
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基于混合效应和分位数回归的温带针阔混交林树高与胸径关系研究 被引量：3
9
作者 程雯 武晓昱 +3 位作者 叶尔江·拜克吐尔汉 王娟 赵秀海 张春雨 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期28-39,共12页
【目的】基于非线性回归和广义模型构建不同分位数回归和混合效应的树高预测方程,并对比分析非线性模型、不同分位点(τ=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9)模型、广义模型及非线性混合效应模型的拟合效果和预测精度,为研究林分生长... 【目的】基于非线性回归和广义模型构建不同分位数回归和混合效应的树高预测方程,并对比分析非线性模型、不同分位点(τ=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9)模型、广义模型及非线性混合效应模型的拟合效果和预测精度,为研究林分生长和收获提供理论依据。【方法】本研究以吉林蛟河地区针阔混交林的主要树种(红松、色木槭、紫椴和水曲柳)为研究对象,基于21.12 hm2样地数据,首先在11个广泛使用的树高方程基础模型中选定基础模型;其次探究林分变量对树高的影响并构建含林分变量的广义模型;最后在基础模型和广义模型的基础上,构建分位数模型,同时考虑样方效应对树高的影响,构建混合效应模型。【结果】(1)各树种均以Richards模型拟合精度更高,且具有生物学意义,选定为基础模型;考虑林分变量与树高的相关性以及模型收敛性,加入优势木高建立的广义模型能显著提高拟合效果。(2)各树种均为中位数τ=0.5时模型拟合效果最佳,且与非线性回归预测精度相近,红松、色木槭、紫椴和水曲柳最高R^(2)值分别为0.811、0.809、0.724和0.617,广义中位数回归预测能力得到进一步提高,R^(2)值分别为0.891、0.874、0.858和0.627。(3)混合效应模型相对其他模型能显著提高预测精度,其中基础混合模型略优于广义混合模型,4个树种R^(2)值达到0.937、0.919、0.906和0.643,表明包含样方效应的混合模型能得到更准确更稳定的预测结果。【结论】与传统方法建立的基础模型和广义模型以及两者的中位数回归模型相较,基于非线性混合效应构建的树高-胸径模型预测精度更高,其中基于基础混合效应构建的吉林蛟河地区混交林树高-胸径模型更具优越性和稳定性。 展开更多
关键词 分位数回归 树高-胸径模型 混合效应模型 广义模型 针阔混交林
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基于地基雷达数据构建红松人工林树高、枝下高及接触高模型 被引量：6
10
作者 刘明睿 贾炜玮 《森林工程》 北大核心 2024年第1期26-36,共11页
采用地面激光雷达(Terrestrial Laser Scanning,TLS)扫描10块人工红松林所得到的数据,与实地调查数据相结合,构建红松树高曲线模型、枝下高预估模型与接触高预估模型,并建立联立方程组。首先,从所选择的5种树高曲线模型中,选择出拟合效... 采用地面激光雷达(Terrestrial Laser Scanning,TLS)扫描10块人工红松林所得到的数据,与实地调查数据相结合,构建红松树高曲线模型、枝下高预估模型与接触高预估模型,并建立联立方程组。首先,从所选择的5种树高曲线模型中,选择出拟合效果较好的2个模型作为联立方程组的备选模型。然后再从5个枝下高基础模型中选出1个拟合效果好,并且适用程度高的模型作为基础模型,运用再参数化和最优子集回归的方法将林分因子(林分平均胸径、林分断面积、高径比、优势木平均胸径和优势木平均高)代入基础模型,选择拟合效果较好的模型作为枝下高备选模型。相同的方法选择拟合效果好的接触高备选模型。最后将树高曲线模型、枝下高备选模型与接触高备选模型分别两两联立,建立联立方程组。通过似不相关回归(Seemingly Unrelated Regression Estimation,SVR或SURE),根据拟合优度与检验结果选择最优秀的方程组,并对联立方程组进行评价。最终得到结果最优联立方程组预估树高时,决定系数R^(2)=0.896,均方根误差RMSE=0.612 m;当方程组预估枝下高时,R^(2)=0.575,RMSE=0.850 m;当方程预估接触高时,R^(2)=0.719,RMSE=0.791 m,而且各种检验指标都较好。综合来看,方程组对树高、枝下高与接触高拟合精度与检验效果较好,可以解决树高、枝下高与接触高的内在相关性问题,为进一步研究红松树冠结构与动态变化提供基础。 展开更多
关键词 红松人工林 地基雷达 树高模型 枝下高模型 接触高模型
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含竞争指标的广义可加混合效应树高-胸径模型 被引量：1
11
作者 黄宏超 庞丽峰 +2 位作者 符利勇 卢军 雷渊才 《东北林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期70-78,共9页
广义可加混合效应模型(GAMM)兼具参数模型与非参数模型的优点,同时适于处理多层次分组数据。通过运用广义可加混合效应模型模拟胸径及树高之间关系,加入竞争因子作为辅助变量,并与传统非线性混合效应模型进行比较,能够为建立树高曲线及... 广义可加混合效应模型(GAMM)兼具参数模型与非参数模型的优点,同时适于处理多层次分组数据。通过运用广义可加混合效应模型模拟胸径及树高之间关系,加入竞争因子作为辅助变量,并与传统非线性混合效应模型进行比较,能够为建立树高曲线及提高模型精度提供新方法。根据吉林省汪清林业局金沟岭林场2块100 m×100 m次生混交林样地中的实测单木数据,按照7∶3比例随机划分建模与验证数据。随机效应设定为林木分级,辅助变量选择大于对象木胸高断面积之和(B_(AL))或简单竞争指数(Hegyi指数,H_(EG)),根据随机效应的设定位置共构建15个广义可加混合效应模型,对照模型以Logistic及Richard方程为基础模型,共构建6个非线性混合效应树高-胸径模型。结果表明:所有广义可加混合效应模型均能较好地描述自变量与树高之间的关系,决定系数(R^(2))为0.8897~0.8998,相对均方根误差(R_(RMSE))为17.87%~18.74%,平均绝对误差(M_(AE))为1.7881~1.8745 m,赤池信息量(A_(IC))为4120.42~4162.23,均优于相同自变量下的非线性混合模型,R^(2)平均提高0.005,相对均方根误差、平均绝对误差、赤池信息量分别平均降低0.46%、0.0587 m、41.49。对于验证数据的预测可以看出,模型5具有最小的预测相对均方根误差,为20.28%,同时具有最小的预测平均绝对误差,为2.1038 m。但部分广义可加混合效应模型的预测表现略差于非线性混合模型。综合考虑参数与非参数估计显著性、模型估计精度及预测能力,所有模型中的最优模型为模型5,即以B_(AL)为辅助变量,考虑唯一全局平滑函数并以具有相同扭曲程度的分组水平平滑函数为基础添加随机效应。竞争因子选择B AL作为辅助变量能够提升树高模型的精度,而选择Hegyi指数为辅助变量的促进效果不明显。研究建立的广义可加混合效应树高胸径模型相较于传统非线性混合效应模型具有更高的估计精度及预测效果,B AL适宜作为树高模型的辅助变量来反映林木竞争状况的影响。 展开更多
关键词 广义可加混合效应模型 竞争因子 树高曲线 非线性混合效应模型
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黔中马尾松木荷混交林树高-胸径模型 被引量：3
12
作者 冉佳璇 戚玉娇 《浙江农林大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期343-352,共10页
【目的】建立马尾松Pinus massoniana-木荷Schima superba混交林树高-胸径模型,将树种作为哑变量引入模型,考虑模型残差空间自相关和异质性,为混交林树高-胸径模型构建和科学经营提供理论依据。【方法】基于贵州省开阳县马尾松-木荷混交... 【目的】建立马尾松Pinus massoniana-木荷Schima superba混交林树高-胸径模型,将树种作为哑变量引入模型,考虑模型残差空间自相关和异质性,为混交林树高-胸径模型构建和科学经营提供理论依据。【方法】基于贵州省开阳县马尾松-木荷混交林727组树高-胸径调查数据,构建普通最小二乘法模型(OLS)、广义可加模型(GAM)、线性混合模型(LMM)、地理加权回归模型(GWR)和地理加权回归克里格模型(GWRK)的树高-胸径全林木模型,在此基础上,将树种作为哑变量引入,选择全局莫兰指数(Moran’I)、局域Moran’I和组内方差分析5种模型残差空间自相关与空间异质性,并采用决定系数(R 2)、均方误差(MSE)和赤池信息准则(AIC)对模型进行评价。【结果】①马尾松-木荷混交林全林木基础模型的拟合精度从低到高依次为OLS、GAM、LMM、GWR、GWRK。②将树种作为哑变量引入模型后,各模型拟合精度均高于全林木基础模型。③OLS和GAM模型残差的全局Moran’I在α=0.05水平下显著(Z>1.96),局域Moran’I分布图中存在较多热点,表现出强烈的空间自相关。而LMM、GWR和GWRK模型残差全局Moran’I在α=0.05水平下不显著(−1.96≤Z≤1.96),且在局域Moran’I分布图中存在较多冷点,说明模型残差空间自相关已被消除。④5种模型残差的组内方差均表现随着滞后距离增大而增大的趋势,但GWR和GWRK模型具有更小的组内方差,能较好地降低模型残差空间的异质性。【结论】OLS和GAM模型拟合精度不高,并且不能消除模型残差空间自相关和异质性,因此不是用来建立树高-胸径模型的最佳选择。LMM、GWR和GWRK模型在提高模型拟合精度和降低空间自相关性方面表现良好,但GWR和GWRK模型在降低空间异质性方面显著,是最适合的树高-胸径模型。 展开更多
关键词 马尾松 木荷 混交林 树高-胸径模型 模型残差 空间自相关 空间异质性
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CHM与DSM相结合的无人机激光雷达单木分割 被引量：1
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作者 胡中洋 陕亮 +2 位作者 陈翔宇 余坤勇 刘健 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期14-24,共11页
【目的】提出一种冠层高度模型(CHM)与数字表面模型(DSM)相结合的单木分割方法,以解决无人机激光雷达提取地形坡度较大区域CHM时因树冠形变导致单木分割精度降低的问题。【方法】利用无人机激光雷达数据,在福建省顺昌县洋口林场地形起... 【目的】提出一种冠层高度模型(CHM)与数字表面模型(DSM)相结合的单木分割方法,以解决无人机激光雷达提取地形坡度较大区域CHM时因树冠形变导致单木分割精度降低的问题。【方法】利用无人机激光雷达数据,在福建省顺昌县洋口林场地形起伏较大的中、高郁闭度杉木人工林中选择中龄林和幼龄林各3块标准地,结合地面实测数据和目视解译方法,对CHM与DSM相结合(优化方法)的4种窗口的局部最大值法的树顶点探测和极值标记的分水岭算法的单木分割进行精度评价,并与仅基于CHM的传统方法的树顶点探测和单木分割进行对比分析。【结果】树顶点探测方面,随着窗口增大,每块样地探测的单木总数量和探测百分比均呈下降趋势;中龄林3块样地的最佳窗口为0.3 m,幼龄林3块样地的最佳窗口为0.2 m,此时6块样地1∶1对应关系的单木数量和生产者精度均最大;在相应最佳窗口条件下,仅基于CHM的局部最大值法因树冠形变存在容易产生单木多树顶点探测现象,传统方法的单木探测百分比高于优化方法,但传统方法的树顶点探测精度低于优化方法。幼龄林的树顶点探测精度高于中龄林,这是因为幼龄林样地冠幅和单木相邻距离更一致,更适应固定窗口的局部最大值法。单木分割方面,优化方法的单木分割精度高于传统方法,幼龄林的单木分割精度高于中龄林。【结论】局部最大值法的树顶点探测和分水岭算法的单木分割直接数据源为DSM,是树冠表面真实起伏状况的反映,没有树冠形变,研究结果为更真实的树顶点和单木树冠边界。CHM与DSM相结合的单木分割方法在中、高郁闭度杉木人工中、幼林中分割精度较高(6块样地探测率r均大于88%,准确率p均大于92%,F得分均大于91%),将该方法集成在ArcGIS模型构建器中,可为精准化、自动化、集成化的无人机激光雷达单木分割应用提供可能。 展开更多
关键词 激光雷达 单木分割 分水岭算法 冠层高度模型 数字表面模型
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立地环境和林分结构驱动的辽东栎林生长与模拟
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作者 刘兵兵 于澎涛 +1 位作者 王彦辉 张雪 《陆地生态系统与保护学报》 2024年第3期1-11,共11页
【目的】定量研究宁夏六盘山区辽东栎(Quercus mongolica)林的树高和胸径生长对气候、地形、土壤、林分结构等多种因子变化的响应规律,在此基础上构建多因子耦合模型,准确模拟和预测气候等因子对森林生长的影响。【方法】依据宁夏六盘... 【目的】定量研究宁夏六盘山区辽东栎(Quercus mongolica)林的树高和胸径生长对气候、地形、土壤、林分结构等多种因子变化的响应规律,在此基础上构建多因子耦合模型,准确模拟和预测气候等因子对森林生长的影响。【方法】依据宁夏六盘山区环境梯度,2021—2022年对79块辽东栎天然次生林样地进行每木调查,利用上外包线法确定林分平均树高和平均胸径对立地环境和林分结构等因子的响应关系和函数类型,通过连乘构建多因子耦合模型框架并基于实测数据拟合模型参数,用于模拟气候变化对辽东栎林生长的影响。【结果】同时影响六盘山区辽东栎林平均树高和平均胸径生长的主要因子是林龄、林分密度、年均降水量、年均气温、土壤厚度。平均树高和平均胸径随林龄增大呈缓慢−快速−缓慢的生长变化,随林分密度增大呈先稳定后加速下降的变化,随土壤厚度和年均降水量增大呈先快速增加后渐趋平稳的变化,随年均气温升高呈先快速上升后快速下降的单峰变化趋势。根据林分平均树高和平均胸径对各单因子的响应函数构建了二者的多因子耦合模型,预测精度较高(R2>0.70)。对年均气温升高1.5℃的情景模拟结果表明,整个六盘山区的辽东栎林平均树高和平均胸径生长速率都会降低,其降低幅度在气候冷湿的六盘山区南部分别为10%和7%,在气候暖湿的六盘山区中部分别为15%和12%,在气候暖干的六盘山区北部分别为18%和13%。【结论】宁夏六盘山区辽东栎次生林的平均树高和平均胸径生长同时受气候、林分结构、立地环境等多因子的影响,建立反映多个主要因子(年均降水量、年均气温、林龄、林分密度、土壤厚度)影响的耦合生长模型可以准确预测气候变化和密度调控对树高和胸径生长的影响。未来的气温升高将会降低平均树高和平均胸径的生长,但降低幅度存在区域差异,表现为气温越高的区域降低幅度越大,需要分区采取不同的森林管理应对措施。研究结果可为预测气候变化影响和确定森林管理措施提供理论与技术支持。 展开更多
关键词 辽东栎 天然林 树高 胸径 气候变化 立地条件 林分结构 耦合模型
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“天潜沔”地区杨树人工林胸径-树高生长模型研究 被引量：1
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作者 陈布凡 颜润芝 +3 位作者 何志杰 刘扬 刘伟 盛涛 《湖北林业科技》 2024年第1期6-10,65,共6页
以天门、潜江、仙桃地区杨树人工林为研究对象,通过2022年在该地区选取48块样地进行每木检尺,共测量731株杨树的生长量情况,作为建模数据。利用R软件对胸径-树高模型进行拟合,选用9个常用的胸径-树高模型。根据决定系数(R^(2))、均方根... 以天门、潜江、仙桃地区杨树人工林为研究对象,通过2022年在该地区选取48块样地进行每木检尺,共测量731株杨树的生长量情况,作为建模数据。利用R软件对胸径-树高模型进行拟合,选用9个常用的胸径-树高模型。根据决定系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)、残差平均和(SSE)、平均绝对误差(MAE)、平均相对误差(MRE)和Akaike信息量准则(AIC)6个评价指标来确定最优模型,同时以天门、潜江、仙桃地区2021年立地条件、初植密度基本一致的10个杨树人工林固定样地的胸径、树高数据为检验数据,检验最优模型的预测能力。结果表明:在1~9号模型中,4号拟合效果最佳,其模型表达式为H=1.0410D-0.0122D^(2),可以作为天门、潜江、仙桃地区杨树人工林胸径-树高基础模型。 展开更多
关键词 杨树 胸径 树高 生长模型 天潜沔地区
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湘西杉木人工林树高-胸径混合效应模型构建
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作者 隆吉辉 田银芳 汪超群 《湖南林业科技》 2024年第2期25-32,共8页
建立湘西杉木树高-胸径模型,分析定量、定性因子对林分树高生长的影响,为区域尺度树高估算提供参考。以湘西土家族苗族自治州7个县的杉木人工林为研究对象,基于55块杉木人工林样地数据,采用随机森林法,筛选出显著性影响因子分别作为再... 建立湘西杉木树高-胸径模型,分析定量、定性因子对林分树高生长的影响,为区域尺度树高估算提供参考。以湘西土家族苗族自治州7个县的杉木人工林为研究对象,基于55块杉木人工林样地数据,采用随机森林法,筛选出显著性影响因子分别作为再参数化变量与随机效应;在6个树高-胸径基础模型中选择拟合程度最好的模型作为最优基础模型;采用再参数化的方法引入密度(ρ)/1000变量,构建含林分密度的最优再参数化模型;在最优再参数化模型的基础上,结合混合效应模型分析显著性定性因子对杉木人工林树高的影响,建立湘西杉木人工林最优混合效应模型。结果表明:湘西土家族苗族自治州杉木人工林树高的显著性影响因子为胸径(P<0.01)、龄组(P<0.01)、林分密度(ρ<0.05)。6组候选基础模型中,N slund(Model 1)模型最优,其AIC、BIC值均最小,分别为154.7417、159.6544,R 2=0.5727;其参数a、b均极显著,具有统计学意义。3种再参数化模型的拟合效果均优于最优基础模型(Model 1)的。Model 1.1各参数均显著,确定系数R 2=0.6202,均方根误差RMSE=1.6159。3个混合效应模型的拟合效果均优于最优基础模型、最优再参数化模型的;与最优基础模型、最优再参数化模型相比,nlme 1.1、nlme 1.3的确定系数(R 2)分别提高了19.6%、10.4%;均方根误差(RMSE)分别降低了14.1%、8.9%。考虑到模型的简易程度,将nlme 1.1作为湘西土家族苗族自治州杉木人工林的最优混合效应模型。与传统回归模型相比,采用再参数化方法、非线性混合效应法拟合的树高-胸径模型,其预测效果更具有优越性,模型精度更高、误差更小。研究结果可为湘西土家族苗族自治州林业生产提供参考。 展开更多
关键词 杉木 人工林 树高-胸径模型 再参数化 混合效应模型
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基于混合效应模型的林分优势木平均高-平均胸径模型研究
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作者 谢仕奎 《四川林业科技》 2024年第1期84-90,共7页
混合效应模型逐渐被应用于林业领域,其不仅能描述数据整体的变化规律,还能反映数据之间的变化,使估计结果时更为准确。通过胸径来推算树高在一定程度上为林业调查提供了便利,以会理市123块样地为研究对象,构建林分优势木平均高-平均胸... 混合效应模型逐渐被应用于林业领域,其不仅能描述数据整体的变化规律,还能反映数据之间的变化,使估计结果时更为准确。通过胸径来推算树高在一定程度上为林业调查提供了便利,以会理市123块样地为研究对象,构建林分优势木平均高-平均胸径混合效应模型,分析林分优势木平均高与平均胸径的相关关系,研究结果表明:(1)林分优势木平均高与平均胸径之间的相关关系极显著。(2)幂函数模型的拟合效果无论在单个树种之间还是在整体上均表现最好(3)混合效应模型不仅可以反映林分优势木平均高在平均胸径上的整体变化趋势,还能体现不同树种对其产生的影响,A IC、BI C的表现更优,模型拟合效果更好。 展开更多
关键词 优势木 平均高 平均胸径 混合效应模型
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基于激光雷达数据的树高自动化提取研究
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作者 邱世平 韦明新 +1 位作者 梁艳芬 尹梁波 《宁夏农林科技》 2024年第9期78-82,共5页
树高是林业资源调查中的重要参数之一,传统的树高参数提取复杂、自动化程度低。因此,提出基于激光雷达数据,结合ArcGIS engine平台,实现树高的自动化提取。通过对外业采集的林木激光雷达点云数据进行预处理、点云滤波分类操作,得到精细... 树高是林业资源调查中的重要参数之一,传统的树高参数提取复杂、自动化程度低。因此,提出基于激光雷达数据,结合ArcGIS engine平台,实现树高的自动化提取。通过对外业采集的林木激光雷达点云数据进行预处理、点云滤波分类操作,得到精细化处理后的数字高程模型,然后基于ArcGIS engine平台,设计树高自动化提取程序,通过导入滤波后的高精度数字高程模型和数字表面模型,自动计算出树高模型,并结合实测树高数据,在程序平台上进行对比分析。结果表明,本方法提取的树高值与实测值之间残差小、决定系数大、相关性强。 展开更多
关键词 激光雷达 滤波 树高 冠层高度模型
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新疆天然天山云杉林树高-胸径模型
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作者 石宇晶 龚丽春 +2 位作者 魏健新 杨秋丽 巴比尔江·迪力夏提 《湖北林业科技》 2024年第6期44-53,65,共11页
为深入研究新疆天山云杉的胸径与树高之间的生长模型,填补相关研究空白,并为天山云杉林分的生长预测及生产经营管理提供有用的参考依据。本研究以天山云杉为研究对象,利用30块样方,每块大小为25 m×25 m天山云杉林调查数据,通过选... 为深入研究新疆天山云杉的胸径与树高之间的生长模型,填补相关研究空白,并为天山云杉林分的生长预测及生产经营管理提供有用的参考依据。本研究以天山云杉为研究对象,利用30块样方,每块大小为25 m×25 m天山云杉林调查数据,通过选用34种生长方程来构建天山云杉树高-胸径生长模型发现,研究表明逻辑斯蒂模型H2表达式为H=1.3+a/(1+b-1 D-c)和混合模型表达式为H=1.3+1/(a+b D-c)拟合效果最佳,调整后的R 2为0.862,RMSE为4.768 m,MAE为3.625 m,SSE为10839.76 m。此外,本研究引入海拔和坡度最为随机效应,构建了非线性混合效应模型,对比AIC、BIC和对数似然值发现基于海拔的非线性混合效应模型效果较优,具有更高的预测精度。 展开更多
关键词 云杉天然林 立地因子 树高-胸径生长模型 非线性混合效应模型 新疆天山
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基于机载LiDAR数据的林分平均高及郁闭度反演 被引量：28
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作者 穆喜云 张秋良 +2 位作者 刘清旺 庞勇 胡凯龙 《东北林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第9期84-89,共6页
以内蒙古大兴安岭森林生态系统国家野外科学观测研究站为研究区,通过2012年8月至9月获取的机载激光雷达数据与地面同步调查样地数据,构建林分平均高反演模型和林分内郁闭度反演模型。结果表明:混交林、阔叶林和针叶林的林分平均高估测... 以内蒙古大兴安岭森林生态系统国家野外科学观测研究站为研究区,通过2012年8月至9月获取的机载激光雷达数据与地面同步调查样地数据,构建林分平均高反演模型和林分内郁闭度反演模型。结果表明:混交林、阔叶林和针叶林的林分平均高估测精度依次为95.66%、94.11%和90.71%,林分郁闭度估测精度依次为92.73%、56.62%和85.19%。不同森林类型的林分平均高与郁闭度反演精度存在显著性差异。 展开更多
关键词 激光雷达 点云 树高 郁闭度 冠层高度模型 反演
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