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不同地面样地下无人机高光谱森林地上碳储量估测差异
1
作者 倪辰 黄庆丰 +2 位作者 孔令瑗 葛春雨 唐雪海 《江西农业大学学报》 北大核心 2025年第2期451-464,共14页
【目的】地面样地布设是遥感森林参数反演的必要手段,地面样地的形状和面积直接影响遥感森林参数反演的准确性和可靠性,以及森林资源调查监测的效率。选择合适的样地形状和面积是确保遥感数据准确反映地面实际情况,提高监测效率的关键... 【目的】地面样地布设是遥感森林参数反演的必要手段,地面样地的形状和面积直接影响遥感森林参数反演的准确性和可靠性,以及森林资源调查监测的效率。选择合适的样地形状和面积是确保遥感数据准确反映地面实际情况,提高监测效率的关键步骤之一。【方法】以北亚热带针叶林、阔叶林为研究对象,通过典型抽样选取样地(25.82 m×25.82 m),进行每木检查(起测直径5.0 cm),利用已有树种的立木生物量模型计算得到单木生物量,累加求出样地林分生物量,根据碳计量参数最终获得样地碳储量;同时,利用无人机机载高光谱获取地面样地的高光谱数据,依据样地林木RTK位置信息绘制出林木平面位置图,继而划分不同形状(圆形或方形)和不同面积的小样地;在此基础上利用多元散射校正(MSC)、标准正态变量变换(SNV)、多项式平滑(Savitzky-Golay平滑)与导数计算、离散小波变换(DWT)进行高光谱数据预处理,提取植被指数、纹理特征等特征因子;根据随机森林重要性排序筛选出不同森林类型不同样地特征的最优特征子集变量;利用随机森林(RF)和极端梯度提升(XGBoost)2种机器学习算法,构建针叶林、阔叶林及全部森林(针叶林和阔叶林)的森林地上碳储量估测模型,确定各森林类型最优样地布设方式,研究样地特征对森林地上碳储量建模的影响。【结果】经Savitzky-Golay平滑-导数、DWT和SNV变换后的植被指数因子更适用于碳储量建模;与标准方形样地相比,圆形样地在针叶林、阔叶林的碳储量模型构建中表现突出,半径为12.91 m的样地碳储量估测模型精度明显优于其他尺寸模型精度。最优的针叶林、阔叶林碳储量模型测试集评价结果为R^(2)_(test)=0.78,RMSE_(test)=10.15 t/hm^(2),rRMSE_(test)=18.6%;R^(2)_(test)=0.77,RMSE_(test)=5.77 t/hm^(2),rRMSE_(test)=10.95%。【结论】半径为12.91 m的圆形样地和XGBoost算法结合能保证无人机高光谱针叶林、阔叶林森林碳储量估测结果的可靠性和有效性,可以为高光谱遥感森林碳储量估测地面样地设置提供科学依据。 展开更多
关键词 无人机高光谱 样地特征 光谱特征变换 机器学习 碳储量估测
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薄壳山核桃SSR-PCR体系优化及引物筛选
2
作者 罗晓蕾 黄丹 +4 位作者 彭兵阳 王磊彬 毕慧慧 何的明 吕佳斌 《中南林业科技大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期138-147,共10页
【目的】为建立薄壳山核桃SSR-PCR的最佳反应体系,筛选薄壳山核桃高多态性SSR引物,为薄壳山核桃构建指纹图谱、亲缘关系分析、品种鉴定等后续的相关研究提供有力工具。【方法】采用单因素试验与L_(16)(4^(5))正交试验设计相结合的方法,... 【目的】为建立薄壳山核桃SSR-PCR的最佳反应体系,筛选薄壳山核桃高多态性SSR引物,为薄壳山核桃构建指纹图谱、亲缘关系分析、品种鉴定等后续的相关研究提供有力工具。【方法】采用单因素试验与L_(16)(4^(5))正交试验设计相结合的方法,以薄壳山核桃DNA作为模板,对影响薄壳山核桃SSR-PCR反应体系中的6个影响因素(DNA、Mg^(2+)、10×PCR Buffer、引物、Taq酶、dNTPs)进行单因素试验,根据单因素试验的结果确定各影响因素的适宜用量范围,再据此设计正交试验。【结果】根据正交试验扩增结果,确立薄壳山核桃的最佳反应体系(10μL)为:Taq酶0.15 U,Mg^(2+)2.0 mmol/L,dNTPs 0.1 mmol/L,引物1.0μmol/L,50 ng模板DNA 1.0μL,10×PCR Buffer 1.0μL,ddH_(2)O5.8μL。5个因素影响薄壳山核桃SSR-PCR反应体系的扩增效果,其影响程度大小依次为Taq酶>引物=DNA>Mg^(2+)>dNTPs。以8种薄壳山核桃DNA为模板,4对薄壳山核桃引物对优化后的薄壳山核桃SSR-PCR反应体系进行验证,均扩增出明亮清晰的条带,证明优化后的反应体系稳定可靠。利用优化后的反应体系在283对核桃及山核桃引物中筛选出高多态性薄壳山核桃引物12对,其多态性位点信息数均高于0.5。【结论】优化后的反应体系及筛选出的12对薄壳山核桃引物可直接用于后续的SSR分子标记试验,为薄壳山核桃亲缘关系鉴定、交配系统分析等研究奠定理论基础。 展开更多
关键词 薄壳山核桃 SSR-PCR反应体系 引物筛选 单因素试验 正交设计试验
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基于机器学习的森林地上碳储量遥感估算及时空变化分析
3
作者 唐雪海 宋维静 +2 位作者 汪春霞 匡帆 许程 《中南林业科技大学学报》 2025年第8期167-182,共16页
【目的】城市森林是城市碳汇的主体,对调节全球碳平衡、降低大气中碳含量、维持气候稳定具有不可忽视的作用,开展城市森林碳储量估算与时空变化特征研究,对推进“双碳”目标实现、应对气候变化具有重要的科学作用和实践意义。【方法】... 【目的】城市森林是城市碳汇的主体,对调节全球碳平衡、降低大气中碳含量、维持气候稳定具有不可忽视的作用,开展城市森林碳储量估算与时空变化特征研究,对推进“双碳”目标实现、应对气候变化具有重要的科学作用和实践意义。【方法】以合肥市主城区森林为研究对象,通过地面调查计算样地生物量和碳储量,利用Landsat影像进行城市森林类型提取,综合光谱波段、波段组合、植被指数、纹理因子等变量,对比3种机器学习算法,构建城市森林地上碳储量最优估算模型。进一步反演研究区2013、2016、2019、2023年森林地上碳储量,利用空间自相关和趋势面等进行时空变化分析,探讨地理探测器模型下自然环境、社会经济等因子对城市森林地上碳储量的影响。【结果】1)2013—2023年城市森林面积呈增长趋势,增长速度逐渐减缓。不同行政区森林面积由大至小依次为蜀山区、包河区、瑶海区、庐阳区;2)样地实测单位面积地上碳储量为0.56~15.57 kg·m^(-2)。利用Pearson系数等方法进行特征变量筛选,最终确定了7个遥感因子为碳储量估算建模的特征变量。特征变量与自变量Pearson相关系数绝对值为0.44~0.58,均为极显著相关。建模结果表明,极端梯度提升树算法构建的森林地上碳储量估算模型效果最优;3)城市森林地上碳储量在空间上表现为聚集分布,整体表现为“南高北低,东高西低”的梯度格局。2013—2023年合肥市主城区城市森林地上碳储量呈增长趋势,为69.65~150.90万t,单位面积碳储量为29.18~36.85 t·hm^(-2);4)高程对研究区森林地上碳储量变化的解释能力表现较为突出,交互因子对森林地上碳储量变化的解释能力比单因子有所增强,温度与降水的交互作用对2013、2016、2023年的森林地上碳储量的影响最大,解释力分别为20.66%、39.88%、27.47%;在2019年,温度与高程的交互作用最强,解释力为33.18%。【结论】城市森林碳储量变化受自然环境因子和社会经济因子共同影响,其中自然环境因子间的交互作用对城市碳储量的影响较大,两者的交互作用对城市森林碳储量的变化也有一定程度的解释力。 展开更多
关键词 城市森林 地上碳储量 遥感反演 时空变化 合肥市
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