检索结果-内蒙古大学图书馆

基于LiDAR数据的额济纳绿洲胡杨(Populus euphratica)河岸林植被覆盖分类与植被结构参数提取

中国沙漠 2017年第4期37卷 689-697页

作者：苏阳祁元王建华徐菲楠张金龙中国科学院西北生态环境资源研究院甘肃省遥感重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

黑河下游额济纳旗气候极端干旱,生态环境十分脆弱,该区域胡杨(Populus euphratica)河岸林植被覆盖分类与植被结构参数提取是生态环境评价、植被变化分析、区域生态水文过程研究的基础。利用机载LiDAR数据,综合多种处理方法,进行植被覆... 详细信息

黑河下游额济纳旗气候极端干旱,生态环境十分脆弱,该区域胡杨(Populus euphratica)河岸林植被覆盖分类与植被结构参数提取是生态环境评价、植被变化分析、区域生态水文过程研究的基础。利用机载LiDAR数据,综合多种处理方法,进行植被覆盖分类与植被结构参数提取,分析了胡杨河岸林的分布和生长状况。结果表明,植被覆盖分类总体精度和Kappa系数分别为95.86%和0.91,整体分类精度高,能够有效区分额济纳绿洲中胡杨、柽柳、建筑物等,对胡杨树高、冠幅、胸径和叶面积指数等植被结构参数提取精度总体较高,能够为多尺度生态耗水研究等提供有效参数。

关键词： LiDAR 胡杨(Populus euphratica) 植被覆盖植被结构参数

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双冠层反射率模型分析各向异性平整指数(AFX)对植被参数的敏感性

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遥感学报 2017年第1期21卷 1-11页

作者：白冬妮焦子锑董亚冬张小宁李阳何丹丹北京师范大学地理学与遥感科学学院北京100875 北京师范大学遥感科学国家重点实验室北京100875 北京师范大学环境遥感与数字城市北京市重点实验室北京100875

二向反射分布函数包含地表反射的方向性特征信息。研究二向反射分布函数BRDF(Bidirectional Reflectance Distribution Function)形状对植被结构参数的敏感性,有助于理解植被的二向性反射规律,进而反演植被参数。本文耦合双冠层反射率... 详细信息

二向反射分布函数包含地表反射的方向性特征信息。研究二向反射分布函数BRDF(Bidirectional Reflectance Distribution Function)形状对植被结构参数的敏感性,有助于理解植被的二向性反射规律,进而反演植被参数。本文耦合双冠层反射率模型和核驱动的罗斯厚核-李氏稀疏互易核模型,利用EFAST全局敏感性分析方法,以各向异性平整指数为BRDF形状变化的衡量指标,研究了不同天空光比例(SKYL)下,各向异性平整指数AFX对植被参数敏感度的变化,以及SKYL=0.1时AFX的敏感性。结果表明:(1)在红波段,上、下层叶面积指数、上层叶绿素含量,以及上层叶倾角分布是AFX的敏感参数,在近红外波段,上、下层叶面积指数LAI是AFX的敏感参数。(2)冠层尺度上的参数敏感度总体大于叶片尺度。(3)晴天时(SKYL=0.1),红波段主敏感度较大的参数分别是上层LAI、上层叶倾角分布和下层叶片结构参数,近红外波段主敏感度较大的参数主要是上、下层LAI。

关键词： ACRM模型核驱动模型 AFX 植被结构参数敏感性分析

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叶方向3维空间分布的地面激光雷达反演与分析

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遥感学报 2015年第4期19卷 609-617页

作者：马利霞郑光何维居为民程亮南京大学国际地球系统科学研究所江苏南京210023 南京大学江苏省地理信息技术重点实验室江苏南京210023

叶方向(包括叶倾角和方位角)是决定林冠内部及其下层太阳辐射在3维空间分布的重要因素,并进而影响植被的光合作用效率和林冠的二向性反射特性。本文利用地面激光雷达扫描系统(TLS)对一棵人工阔叶树在水平圆形轨道设置等间距6站进行扫描... 详细信息

叶方向(包括叶倾角和方位角)是决定林冠内部及其下层太阳辐射在3维空间分布的重要因素,并进而影响植被的光合作用效率和林冠的二向性反射特性。本文利用地面激光雷达扫描系统(TLS)对一棵人工阔叶树在水平圆形轨道设置等间距6站进行扫描,获取其完整覆盖的3维点云数据。在手动选取78片点云完整叶片数据的基础上,通过重建单点在其邻域内的法向量和所在叶片主轴方向分别得到了叶的倾角和方位角分布,将构成每片叶子的所有点的倾角和方位角各自均值作为其倾角和方位角。通过与利用角度尺和罗盘进行逐叶片手动测量结果对比发现:基于TLS计算的叶倾角和方位角与手动测量结果均具有较强的相关性,R2分别为0.88(N=209,p<0.001)和0.97(N=78,p<0.001)。本文方法能准确获取林冠元素的3维空间分布,为估算森林冠层在任意给定光照条件下的消光系数提供了理论基础,为促进地面激光雷达在植被冠层3维结构参数,特别是叶面积指数的反演起到了积极作用。

关键词：地面激光雷达倾角分布方位角分布计算几何植被结构参数

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基于机载激光雷达数据的森林结构参数反演

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遥感技术与应用 2015年第5期30卷 917-924页

作者：李文娟赵传燕别强高婵婵高云飞兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室甘肃兰州730000 兰州大学西部环境教育部重点实验室甘肃兰州730000

机载激光雷达(Light Detection And Ranging,LiDAR)技术对植被空间结构和地形的探测能力较强,在植被参数定量测量和反演方面具有显著优势。首先利用野外调查并结合高分辨率Geoeye-1影像数据,对黑河上游天涝池流域植被类型进行分类,提取... 详细信息

机载激光雷达(Light Detection And Ranging,LiDAR)技术对植被空间结构和地形的探测能力较强,在植被参数定量测量和反演方面具有显著优势。首先利用野外调查并结合高分辨率Geoeye-1影像数据,对黑河上游天涝池流域植被类型进行分类,提取研究区森林分布,然后结合0.5m×0.5m机载激光雷达(LiDAR)数据对森林结构参数(树高、冠幅、胸径和叶面积指数)进行反演,最后利用实际观测数据对反演结果进行验证。结果表明:机载激光雷达数据能够精确地反演森林结构参数,树高、冠幅、胸径和叶面积指数的实测值与估测值决定系数分别为0.98、0.84、0.57和0.73。本研究获得流域森林覆盖区域高精度树冠高度和叶面积指数空间分布图,同时分析了冠层高度和叶面积指数随高度的变化。本研究的结果为该流域分布式生态水文模型提供了重要的输入参数。

关键词：机载激光雷达植被结构参数黑河上游遥感反演

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基于地基激光雷达的采矿废弃地生态修复的植被参数提取

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生态与农村环境学报 2018年第8期34卷 686-691页

作者：田佳榕代婷婷徐雁南吴燕辉李海东南京林业大学南方现代林业协同创新中心江苏南京210037 环境保护部南京环境科学研究所江苏南京210042 湖北置帮房地资产评估咨询有限公司湖北武汉430070

植被恢复是矿山生态修复的重要阶段,而水平方向的植被覆盖和垂直方向的结构参数是评估植被恢复成效的重要指标。利用地基激光雷达(T-LiDAR)点云数据在植被垂直结构参数提取方面的优势,选取叶面积指数、间隙率和郁闭度3种植被参数,以漳... 详细信息

植被恢复是矿山生态修复的重要阶段,而水平方向的植被覆盖和垂直方向的结构参数是评估植被恢复成效的重要指标。利用地基激光雷达(T-LiDAR)点云数据在植被垂直结构参数提取方面的优势,选取叶面积指数、间隙率和郁闭度3种植被参数,以漳州采矿废弃地为例,分析与探讨了数字高程模型(DEM)分辨率和三维点云像元对于不同生态修复阶段的植被结构参数提取的影响。结果表明:随着DEM分辨率的增大(精度降低),植被覆盖较好、半裸露的采矿废弃地提取的叶面积指数下降,间隙率提高,郁闭度下降,DEM的适宜分辨率分别为10和20 cm;裸露采矿废弃地的3种植被结构参数则没有发生变化,DEM的适宜分辨率为50 cm。随着三维点云像元的增大,不同生态修复阶段的采矿废弃地的叶面积指数和郁闭度均增大,间隙率均减小。植被覆盖较好、半裸露的采矿废弃地3种植被参数变化曲线基本一致,且明显高于裸露采矿废弃地。

关键词：地基激光雷达采矿废弃地植被结构参数点云数据生态修复

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北京山区森林植被对坡面水文过程的影响研究

北京山区森林植被对坡面水文过程的影响研究

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作者：吕锡芝北京林业大学

学位级别：博士

本研究以华北土石山区典型森林植被为研究对象,基于水量平衡原理,在坡面尺度上进行林冠截留、土壤含水率、林地蒸散、地表径流、壤中流等各层次定位观测,结合同步森林植被结构指数的观测,基于生态水文模型进行坡面尺度的水文过程模拟,... 详细信息

本研究以华北土石山区典型森林植被为研究对象,基于水量平衡原理,在坡面尺度上进行林冠截留、土壤含水率、林地蒸散、地表径流、壤中流等各层次定位观测,结合同步森林植被结构指数的观测,基于生态水文模型进行坡面尺度的水文过程模拟,用以揭示森林植被对水资源形成过程的影响机制,定量评价森林植被影响径流量及其组分的形成过程的影响；基于土壤水分植被承载力的原理,依据不同坡面森林植被对生态水文过程的影响机制,比较筛选水量调节与水质净化最佳功能的适宜植被类型,提出以调控有效产水量为导向的适宜植被类型及其合理配置模式。具体研究成果如下： (1)研究了不同林分叶面积指数的特征,在整个生长季,四种林分的叶面积指数表现出了一致的变化趋势,均表现为“增加—平稳—减小”的趋势。灌木林分叶面积指数的增加阶段相比三种乔木林分时间较短；无论是各月份还是整个生长季,灌木林叶面积指数的变异系数均要高于三种乔木林分,就三种乔木林分来讲,6月的叶而积指数的变异系数要明显高于其他三个月份,三种林分在6月的叶面积指数变异系数有明显差异；根据实测的不同林分不同结构的叶面积指数和郁闭度、生物量、林分密度的关系建立了回归方程。 (2)穿透雨与林外降雨量呈线性的正相关关系,树干流也与林外降雨呈正相关关系。平均穿透降雨率与林分叶面积指数呈负相关关系,随着降雨量的增加林冠截留量也增大,但其增加幅度不断减小。枯落物的持水率变化一般分为三个阶段：快速增长—缓慢增长—趋于稳定。松栎混交林的土壤渗透能力比其他林种要高。在大规模降雨后,5个径流场的土壤水分消退都体现出了蒸渗型的特征。不同林分的生长季蒸腾量有较大的差异,油松林1号6-9月的总蒸腾量为181.81mm,侧柏林为210mm,灌木林为56.4mm,油松林2号为161.98mm,松栎混交林为201.37mm。各树种枯落物蒸发量在日时间尺度上一般为三个阶段：快速蒸发一缓慢下降—稳定阶段。不同林分下土壤日平均蒸发量在0.58-1.84mm之间。基于北京山区2011-2012年实测数据,建立了不同植被结构指数与林冠截留率、土壤含水率、林地蒸散量的回归方程,并运用SPSS方法求出了各影响因子的贡献率。 (3)2011年和2012年两个生长季,在5个径流小区中,灌木径流小区的产流总量最大,其次为松栎混交径流小区,再次为侧柏径流小区,而油松径流小区产流总量最小。侧柏和灌木径流小区的坡面径流主要形式为地表径流,分别占总径流的95.61%和91.62%；松栎混交径流小区的坡面径流主要形式为壤中流,占总径流的90.86%；而油松径流小区的坡面径流各组分所占比例较平均,地表径流和壤中流所占比例分别为61.99%和38.01%。在北京7.21特大暴雨后,四种植被类型的坡面径流小区中,就总产流量来说,灌木径流小区总产流量最大,其次为侧柏和松栎混交径流小区,油松径流小区总产流量最小。各径流小区产流时间和滞后时间也有明显差异。基于北京山区2011-2012年实测数据,建立了不同植被结构指数与地表径流的回归方程和壤中流与雨前土壤含水率的回归方程,并求出了各结构参数对径流影响的贡献率 (4)坡面水文过程模拟采用Brook90模型,模型参数率定效果达到较好的水平。随着叶面积指数与郁闭度的增加林冠量不断增加,土壤入渗量不断减少,在径流不断减少。各森林植被中,土壤入渗是降雨分配最主要的去向,其次为植被截留降雨,最少部分为地面径流。在不同林分结构下都呈现出随着叶面积指数和林分郁闭度的提高而总蒸散量不断增加的规律。在郁闭度较小的阶段,总蒸散量远小于降雨量,当郁闭度达到一定数值后,林分的总蒸散量逐步增大,并超过了降雨量,说明自然水分的供给已经无法满足植物健康生长所需的水分。通过对不同林分不同结构的情景模拟可以得出,侧柏林的生态需水临界郁闭度为0.72,灌木林为0.74,油松林为0.71,松栎混交林为0.7。当林分郁闭度在0-0.7之间变化时,径流量随郁闭度增加而迅速下降；当林分达到一定程度的郁闭度后,即郁闭度达到0.8以后,林分对径流量的削减作用减弱,径流量随郁闭度提升而减少的趋势较为平缓；而当林分达到较高程度郁闭后,大量降水被森林生态系统以各种形式消耗,此时林分只能产生很小的坡面径流。 (5)通过对各径流场水量平衡分析,得到松栎混交林地6-9月土壤蓄水量增加了105.3mm,增加程度很小；灌木林地土壤持水量增加为5个径流场中最多,共增加了487.07mm；油松1号径流场、油松2号径流场和侧柏径流场土壤持水量分别增加了125.6mm、177.06mm和162.23mm。综合对比各项数值,土壤蓄水量变化是方程右侧各项中占比例最大的分量,其次为蒸腾量。基于水量平衡原理,得到基于生长季降雨量计算的立地水分植被承载力(LAI)的公式,在2011年和201

关键词：生态水文过程植被结构参数坡面径流水量平衡 Brook90模型

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额济纳绿洲胡杨河岸林植被结构信息的提取

额济纳绿洲胡杨河岸林植被结构信息的提取

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作者：苏阳中国科学院大学

学位级别：硕士

黑河下游额济纳旗气候极端干旱，生态环境十分脆弱，荒漠化的加剧已严重威胁到我国西部干旱区内陆河流域的生态安全和环境状况。植被作为自然环境状况的重要生态指标，是目前面向干旱区生态与水文过程研究的焦点，该区域胡杨河岸林植被... 详细信息

黑河下游额济纳旗气候极端干旱，生态环境十分脆弱，荒漠化的加剧已严重威胁到我国西部干旱区内陆河流域的生态安全和环境状况。植被作为自然环境状况的重要生态指标，是目前面向干旱区生态与水文过程研究的焦点，该区域胡杨河岸林植被结构信息的提取是生态环境评价、植被变化分析、区域生态水文过程研究的基础。地表覆盖和植被结构参数作为了解区域植被结构信息的依据，是区域陆面过程、生态与水文模型中的基本参数，也是生态环境演变研究的重要依据。\n 遥感作为宏观大尺度地表覆盖监测的主要方法，也是绿洲胡杨河岸林植被结构参数提取的可靠手段。其中航空高光谱遥感不仅具有机动灵活、覆盖范围广、空间分辨率高等航空遥感特点，还具有高光谱分辨率、高空间分辨率的数据特点。激光雷达(Light Detection And Ranging，LiDAR)相对光学遥感不受积云、饱和度与混合像元等因素影响，在植被结构参数反演方面更具优势。\n 本论文基于额济纳绿洲航空遥感数据与地面数据，综合多种影像分类和数据处理方法，提取出额济纳绿洲地表覆盖分类结果、植被覆盖分类结果和植被结构参数，进而统计和分析得到额济纳绿洲胡杨河岸林植被结构信息。论文从以下三个方面开展研究:\n 1.遥感影像处理方法的研究。主要包括最小噪声分离与主成分分析两种降维方法的对比研究，最大似然法、支持向量机与面向对象三种分类方法的对比研究，冠幅、树高、胸径与LAI等植被结构参数提取方法的研究;\n 2.依据分类及处理方法，利用航空遥感数据及地面观测数据，得到额济纳绿洲核心区地表覆盖分类结果以及胡杨植被结构参数结果，并利用遥感影像及地面调查数据进行精度验证;\n 3.统计额济纳地表覆盖类型与植被结构参数结果，分析得出额济纳绿洲植被生长状况。主要从地物类型覆盖比、植被类型分布、群落构成、不同树龄胡杨生长状况等信息进行分析。

关键词：绿洲胡杨河岸林植被结构参数遥感影像信息提取

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面向LAI反演效率的复杂地形区综合建模及参数化方法研究

面向LAI反演效率的复杂地形区综合建模及参数化方法研究

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作者：李静北京师范大学

学位级别：硕士

LAI是一个非常重要的植被结构参数，也是定量遥感反演中常反演的参数之一。它和植被的许多生物、物理过程都有着密切的关系，同时也是进行农业估产的主要指标。目前利用遥感技术定量反演LAI的方法主要有经验统计模型法和物理模型反演法... 详细信息

LAI是一个非常重要的植被结构参数，也是定量遥感反演中常反演的参数之一。它和植被的许多生物、物理过程都有着密切的关系，同时也是进行农业估产的主要指标。目前利用遥感技术定量反演LAI的方法主要有经验统计模型法和物理模型反演法。经验统计模型法虽然比较简单，但是缺乏物理基础，不好做时空二维拓展；相比之下物理模型的参数具有明确的物理意义，模型适用性较强，但其缺点是参数多，形式复杂，即使对于多光谱、多角度的遥感数据，依然面临反演速度慢及病态问题，为此，寻找一种既具有一定物理含义，又形式简单的参数化模型对于大面积LAI产品的生成具有重要的意义。\n 本文首先从不同的参数化思路出发，建立了两种不同的基于植被冠层辐射传输模型SAILH模型的参数化模型。第一种方法是将传感器接收到的冠层辐射分为单次散射和多次散射两部分分别予以计算，其中单次散射的计算是基于几何光学模型中经典的“景合成”的思想，然后利用偏最小二乘法对误差项进行拟合；另一种方法是在假设叶倾角分布为球型分布的条件下，对SAILH中九个中间变量的计算过程进行简化，同时简化对光照冠层单次散射贡献的计算过程，均用简析明确的表达式代替原模型中的迭代求和与Simpson积分，达到简化模型的目的。\n 本文分别用模拟数据和2008年黑河地区星-机-地同步实验中获取的地面测量数据对两种参数化模型的反演精度和效率进行了评价。评价结果表明两种参数化模型都能在保证反演精度的基础上极大的提高反演效率，进一步利用模拟数据进行的模型稳定性评价表明，与原SAILH模型相比，基于“景合成”思想的模型的稳定性最好，但是由于该模型的建立使用了偏最小二乘的方法，拟合的系数依赖于特定的输入参数，因此若要保证模型的精度，则需要建立一个庞大的查找表，这在一定程度上会阻碍其应用。直接对SAILH中间计算过程进行简化的模型则是一个较好的在模型易用性、速度和稳定性方面的折中。\n 现有的冠层反射率模型均是基于地表平坦的假设，无法应用于复杂地形区的LAI反演，因此本文将现有的冠层反射率模型与山地辐射传输模型结合，综合考虑地形起伏对入射源(太阳直射辐射、天空散射辐射和周围地形的反射辐射)及观测几何造成的影响，建立了一个适用于复杂地形区的方向性反射率模型。新建立的模型比原有的冠层反射率模型更加复杂，为了使其能够适用于遥感反演，同样需要对其进行合理的简化，因此本文又对复杂地形区的方向性反射率模型的参数化方法进行了初步的研究。在已建立的模型的基础上，通过得到几个描述地形效应的等效参数的方法达到简化模型的目的。通过模拟生成的青藏高原部分地区的地表反射率的空间分布图和散点图表明，简化前后两个模型正向模拟的地表反射率的精度相差不大，而新模型的运算速度提高了很多，更适于遥感反演的需求。

关键词：冠层反射率复杂地形区参数化定量遥感反演植被结构参数

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极化干涉SAR反演植被垂直结构剖面研究

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国土资源遥感 2009年第4期21卷 49-52页

作者：陈曦张红王超中国电子科技集团公司第三十八研究所合肥230031 中国科学院对地观测与数字地球科学中心北京100086

植被的高度和垂直结构剖面都是森林生物量和森林碳循环模型中的关键输入参数,极化干涉SAR的出现使定量获取植被结构参数成为可能。首先,将改进的两次拟合法估计的植被高度作为进一步反演植被垂直结构剖面的先验知识;然后,通过勒让德多... 详细信息

植被的高度和垂直结构剖面都是森林生物量和森林碳循环模型中的关键输入参数,极化干涉SAR的出现使定量获取植被结构参数成为可能。首先,将改进的两次拟合法估计的植被高度作为进一步反演植被垂直结构剖面的先验知识;然后,通过勒让德多项式展开以及双基线极化干涉数据提取植被的垂直结构剖面;最后,利用仿真以及真实极化干涉SAR数据进行方法验证和结果定性分析。研究表明,利用不同极化状态下的干涉相干性变化提取植被结构参数是可行且有效的。

关键词：极化干涉干涉相干性植被结构参数

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