检索结果-内蒙古大学图书馆

激光与光电子学进展 2023年第2期60卷 80-88页

作者：徐志扬陈巧陈永富中国林业科学研究院资源信息研究所北京100091 国家林业和草原局林业遥感与信息技术重点实验室北京100091 国家林业和草原局华东调查规划院浙江杭州310019

为探索采用无人机(UAV)遥感影像进行亚热带树种识别的应用潜力,提出一种结合残差模块和有效通道注意力的网络(ECA-ResNet)对单木树冠影像数据集进行模型训练和识别。首先,利用单木分割算法提取单木树冠,构建不同尺度的UAV可见光影像单... 详细信息

为探索采用无人机(UAV)遥感影像进行亚热带树种识别的应用潜力,提出一种结合残差模块和有效通道注意力的网络(ECA-ResNet)对单木树冠影像数据集进行模型训练和识别。首先,利用单木分割算法提取单木树冠,构建不同尺度的UAV可见光影像单株树冠影像块样本数据集,并将其划分为训练数据、验证数据和独立测试集;其次,以ResNet50为主干网络,在瓶颈层插入有效通道注意力并调整网络结构,构建ECA-ResNet;最后,将数据集载入预训练的ECA-ResNet模型,进行参数迭代训练和验证并进行独立测试,择优确定单木树冠的合适窗口大小。结果表明:ECAResNet对64×64像素的单木树冠影像数据集中树种的识别效果更为理想,训练精度和验证精度分别达98.98%和96.60%,独立测试识别精度、Kappa系数分别达85.61%、0.8140;ECA-ResNet模型的训练、验证、独立测试精度分别高于ResNet50网络2.63个百分点、1.80个百分点、5.31个百分点。该研究结果证明卷积神经网络(CNN)能够充分提取可见光图像的空间特征,有效通道注意力能够有效提升CNN的单木树种识别能力。

关键词：树种识别残差网络有效通道注意力无人机可见光图像单木树冠影像块

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一种优化森林仿真的碰撞检测及响应算法研究

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南京林业大学学报（自然科学版） 2023年第5期47卷 19-27页

作者：王林龙张怀清杨廷栋张京雷可欣陈传松张华聪刘洋崔泽宇左袁青中国林业科学研究院资源信息研究所北京京100091 中国林业科学研究院林业科技信息研究所北京100091 国家林业和草原局林业遥感与信息技术重点实验室北京100091 中国林业科学研究院亚热带林业实验中心江西分宜336600

【目的】针对森林碰撞检测研究中存在碰撞检测对象冗余、碰撞响应模式单一性等问题,研究突破碰撞检测算法时间复杂度高、响应模式缺乏与环境因子交互的技术瓶颈,实现虚拟森林场景快速碰撞检测与真实响应。【方法】以亚热带林业实验中心... 详细信息

【目的】针对森林碰撞检测研究中存在碰撞检测对象冗余、碰撞响应模式单一性等问题,研究突破碰撞检测算法时间复杂度高、响应模式缺乏与环境因子交互的技术瓶颈,实现虚拟森林场景快速碰撞检测与真实响应。【方法】以亚热带林业实验中心山下林场的典型林分杉木(Cunninghamia lanceolata)人工纯林为研究对象,选择碰撞检测总消耗的时间t_(1)、包围盒交叉测试时间t_(2)、包围盒构建时间t_(3)、包围盒更新时间t_(4)作为评价指标,比较单一包围盒树(axis-alignedboundingbox,AABB)、混合包围盒树体(mixedboundingvolumetree,MBVT)算法及引入最近4株树搜索法的MBVT优化算法的碰撞检测效率,分析不同规模大小(20、50、100、200、400、600、800、1000)及林分株行距(1m×1m、2m×2m、3m×3m、4m×4m)双因子对碰撞检测效率的影响机制,最后模拟验证考虑光照因子碰撞响应策略的可行性。【结果】①相对MBVT算法,基于最近4株树搜索法的混合包围盒层次树MBVT优化算法耗时缩短了13.75ms,约为原MBVT算法耗时的29%,能有效减少层次包围盒(boundingvolume hierarchies,BVHs)交叉测试时间消耗t_(2)与BVHs构建消耗时间t_(3),而更新时间t_(4)无明显差异。相对单一包围盒层次树AABB,MBVT算法与基于最近4株树搜索法的MBVT优化算法,分别缩短了124.93、138.68ms,约为单一包围盒层次树法AABB总耗时的73%、81%。②种群规模大小与BVHs碰撞检测总消耗时间t_(1)、BVHs交叉测试时间t_(2)及构建时间t_(3)均表现为正相关性;株行距大小与碰撞检测总耗时间t_(1)与相交测试时间t_(2)呈负相关性,与BVHs构建时间t_(3)无明显关联性;随种群规模增大,株行距减小,总碰撞时间消耗t_(1)、BVHs交叉测试时间t_(2)呈增加趋势,而BVHs构建时间t_(3)几乎没有变化。③相比传统的碰撞响应模式,提出的顾及光照因子碰撞响应模式,考虑了植物的趋光性生长特征,模拟的杉木林虚拟场景更为真实。测试虚拟场景的帧率为8.6帧/s,准确度为100%,能很好地实现相邻树木之间碰撞检测及其响应。【结论】引入最近4株树搜索法的MBVT优化碰撞算法,优化混合包围盒层次树法MBVT的碰撞检测对象数量,减少了BVHs交叉测试和构建消耗时间,从而有效提高杉木林虚拟场景的碰撞检测效率;顾及树木生长趋光性的相邻树木碰撞响应算法,通过兰伯特光照模型Lambert Model计算碰撞点周围的光照强度,结合碰撞响应函数完成树木碰撞后可能发生的趋光生长情景模拟,有效解决了森林碰撞响应缺乏与环境因子交互的问题,提高了杉木林虚拟场景的真实感。

关键词：森林仿真碰撞检测碰撞响应混合包围体层次树杉木林

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林区机载LiDAR点云的多分辨率层次布料模拟滤波

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遥感信息 2024年第1期39卷 26-34页

作者：蔡尚书庞勇中国林业科学研究院资源信息研究所国家林业和草原局林业遥感与信息技术重点实验室北京100091

针对现有机载LiDAR(light detection and ranging)点云滤波方法在地形起伏剧烈的林区适用性不足的问题,提出一种多分辨率层次布料模拟滤波方法。首先,通过多尺度形态学开运算选择大量种子地面点;然后,基于种子地面点,使用布料模拟法由... 详细信息

针对现有机载LiDAR(light detection and ranging)点云滤波方法在地形起伏剧烈的林区适用性不足的问题,提出一种多分辨率层次布料模拟滤波方法。首先,通过多尺度形态学开运算选择大量种子地面点;然后,基于种子地面点,使用布料模拟法由低至高逐层构建参考地形,以快速获取高分辨率参考地形;最后,基于点至参考地形的高差区分地面点和非地面点。利用国际摄影测量和遥感学会提供的数据集和参考方法,评估该方法性能。利用在中国、美国多个代表性林区的点云数据,评估该方法的可推广性。结果表明,该方法的Kappa系数和运行时间是83.72%和34.11 s,精度和效率较经典布料模拟滤波方法提高10.49%和52.17%。相比8种参考方法,该方法能够获得更高精度,并且具有稳定的可推广性。

关键词：机载LiDAR数据林区滤波形态学布料模拟

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一种像素与对象相结合的林区建筑物识别方法

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遥感技术与应用 2021年第6期36卷 1350-1357页

作者：刘倩胡心雨李晓彤覃先林中国林业科学研究院资源信息研究所国家林业和草原局林业遥感与信息技术重点实验室北京100091

针对林区建筑物遥感监测技术需求,为构建GF-2数据在林区建筑物识别中的应用方法,选取蜀南竹海风景名胜区为研究区,根据所选区域建筑物的GF-2影像特征,研究形成了像素级和对象级相结合的林区建筑物识别方法。首先利用基于递归特征消除法... 详细信息

针对林区建筑物遥感监测技术需求,为构建GF-2数据在林区建筑物识别中的应用方法,选取蜀南竹海风景名胜区为研究区,根据所选区域建筑物的GF-2影像特征,研究形成了像素级和对象级相结合的林区建筑物识别方法。首先利用基于递归特征消除法的随机森林算法对预处理后的GF-2影像进行特征筛选;然后通过对比支持向量机和随机森林分类器识别的建筑物结果,选用支持向量机分类器所得研究区建筑物作为像素级识别结果;融合像素级建筑物识别结果和多尺度分割得到的影像对象,识别出该研究区建筑物目标。结果表明:利用支持向量机分类器进行像素级建筑物识别,其结果的正确率、完整率和质量均高于随机森林分类器;提出的像素级和对象级相结合的建筑物识别方法既保留了简单易行的优势,也避免了椒盐现象,在正确率、完整率和质量上均比像素级方法和对象级方法有所提高,在质量上分别比像素级方法和对象级方法提高了0.20和0.13,该方法可为主管单位有效监管林区内违规建筑物提供技术支撑。

关键词： GF-2数据林区建筑物识别支持向量机影像分割

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基于机载激光雷达的崇礼冬奥核心区林分地上生物量反演

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林业科学 2022年第10期58卷 35-46页

作者：陈星京冯林艳张宇超刘清旺杨朝晖符利勇白晋华山西农业大学林学院晋中030801 中国林业科学研究院资源信息研究所北京100091 国家林业和草原局森林经营与生长模拟重点实验室北京100091 国家林业和草原局林草调查规划院北京100714 国家林业和草原局林业遥感与信息技术重点实验室北京100091

【目的】基于机载激光雷达数据建立结构稳定的林分地上生物量预测模型,考虑最小二乘、混合效应和贝叶斯等参数估计方法对最优生物量预测模型选择进行探讨,为生物量建模方法研究、生物量估测提供科学依据,为冬奥核心区实现“双碳”目标... 详细信息

【目的】基于机载激光雷达数据建立结构稳定的林分地上生物量预测模型,考虑最小二乘、混合效应和贝叶斯等参数估计方法对最优生物量预测模型选择进行探讨,为生物量建模方法研究、生物量估测提供科学依据,为冬奥核心区实现“双碳”目标和生物量模型计算提供技术支撑。【方法】基于崇礼冬奥核心区2种森林类型(华北落叶松和白桦)62块实测样地及对应的激光雷达数据,通过变量筛选分别建立最小二乘、混合效应和贝叶斯生物量模型,应用确定系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)、残差、总体相对误差(TRE)评价模型,采用留一交叉法验证模型精度。【结果】筛选出相关性较高的激光雷达变量共20个,最终进入模型的自变量3个。拟合效果最好的是Logistic混合效应模型(RMSE=22.99 t·hm^(-2),R^(2)=0.768,TRE=6.08%),分树种建立模型后华北落叶松模型拟合效果提升(RMSE=22.92 t·hm^(-2),R^(2)=0.795,TRE=7.45%),白桦模型预测精度提高(RMSE=23.34 t·hm^(-2),R^(2)=0.440,TRE=4.35%)。利用训练好的模型预测崇礼冬奥核心区生物量并制图。【结论】基于机载激光雷达和地面实测数据估测林分地上生物量,非线性模型优于线性模型;以龄组为随机效应的非线性混合效应模型预测精度最高;贝叶斯估计受先验条件影响较大,本研究样本量偏少,贝叶斯估计具有进一步探讨的价值。

关键词：机载激光雷达林分地上生物量混合效应模型贝叶斯模型

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基于MODIS数据的全国林灌草火点时空特征分析

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中南林业科技大学学报 2024年第9期44卷 50-59页

作者：蒋凤覃先林黄水生胡心雨杨馨媛蒙方鑫中国林业科学研究院资源信息研究所、国家林业和草原局林业遥感与信息技术重点实验室北京100091

【目的】为在空间、时间尺度上对我国全域林灌草火灾发生特征有清晰的认知,进而对森林草原火灾预防决策提供参考。【方法】选用2003—2022年MODIS卫星火点数据产品和土地覆盖数据产品,以全国陆地区域作为研究范围,利用优化的热点分析方... 详细信息

【目的】为在空间、时间尺度上对我国全域林灌草火灾发生特征有清晰的认知,进而对森林草原火灾预防决策提供参考。【方法】选用2003—2022年MODIS卫星火点数据产品和土地覆盖数据产品,以全国陆地区域作为研究范围,利用优化的热点分析方法来分析林灌草火点的空间分布特征;统计分析年际、月度以及我国传统节日林灌草火点的时间分布特征,并采用Mann-Kendall趋势分析法从年际、月度分析林灌草火点的时间变化趋势。【结果】1)林灌草火点的稠密区域主要分布在我国的广东省、云南省、广西壮族自治区和黑龙江省,稀疏区域主要分布在我国的河南省、河北省和山东省。2)属于草的卫星火点数量最多,主要发生在春季和冬季;属于灌丛的火点数量最少,主要发生在夏季。3)卫星火点数量在我国七大传统节日中占比排名前三的是:春节、清明节、劳动节。4)2003—2022年的年际和月度林灌草火点数量呈现波折起伏的走势,在年际变化上,2015年为全国火点数量发生突变年;在月度上,5月是火点数量发生突变的月份。【结论】1)我国南部火点稠密,中东部火点稀疏,且2003—2022年疏密区域未发生明显迁移,因而在实施防火部署时可进行差异化管理。2)春、冬两季草地分布的区域以及阔叶林分布区域在春、夏两季需加强防火管理。

关键词：森林防火 MODIS Mann-Kendall趋势分析优化的热点分析法时空分布规律

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普洱季风常绿阔叶林乔木物种多样性高分辨率遥感估测

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生态学报 2022年第20期42卷 8398-8413页

作者：刘鲁霞庞勇桑国庆李增元胡波济南大学水利与环境学院济南250024 中国林业科学研究院资源信息所国家林业和草原局林业遥感与信息技术重点实验室北京100091

季风常绿阔叶林是我国南亚热带典型的地带性植被,也是云南省普洱地区重要森林类型。季风常绿阔叶林乔木物种多样性遥感估测对研究区域尺度生物多样性格局及其规律具有重要作用。根据光谱异质性假说和环境异质性假说,首先使用1m空间分辨... 详细信息

季风常绿阔叶林是我国南亚热带典型的地带性植被,也是云南省普洱地区重要森林类型。季风常绿阔叶林乔木物种多样性遥感估测对研究区域尺度生物多样性格局及其规律具有重要作用。根据光谱异质性假说和环境异质性假说,首先使用1m空间分辨率的机载高光谱数据和激光雷达数据提取了光谱多样性特征和垂直结构特征。然后利用基于随机森林算法的递归特征消除方法选择对研究区森林乔木物种多样性指数具有较好解释能力的遥感特征,并对Shannon-Winner物种多样性指数进行建模、制图。研究结果表明:(1)基于机载LiDAR数据提取的垂直结构特征和机载高光谱数据提取的光谱多样性特征均对研究区森林乔木物种多样性具有较好的解释能力,随机森林模型估测结果分别为R^(2)=0.48,RMSE=0.46和R^(2)=0.5,RMSE=0.45;两种数据源融合可以进一步提高遥感数据的森林乔木物种多样性估测精度,随机森林估测模型R^(2)和RMSE分别为0.69和0.37。(2)机载激光雷达数据对研究区针阔混交林乔木物种多样性的估测能力优于机载高光谱数据。(3)机器学习方法有助于从高维遥感数据特征中选择适合于森林乔木物种多样性建模的少量特征。该研究在云南普洱开展对季风常绿阔叶林的遥感估测研究,可为森林生物多样性调查提供补充手段,有助于森林生物多样性大尺度、长期动态监测。

关键词：季风常绿阔叶林乔木物种多样性机载激光雷达机载高光谱特征选择林业遥感

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生态学中的点格局研究概况及其在国内的应用

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生态学报 2017年第19期37卷 6624-6632页

作者：马志波肖文发黄清麟庄崇洋中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所北京100091 中国林业科学研究院资源信息研究所国家林业局林业遥感与信息技术重点实验室北京100091

点格局分析是研究生态学格局的工具之一,近年来在生态学中的应用越来越多。为深入了解点格局分析方法在国内的研究与应用情况,以所总结的研究进展、一般步骤和基本要点为背景,分析评述了1996—2015年期间以点格局为主题的国内中文核心... 详细信息

点格局分析是研究生态学格局的工具之一,近年来在生态学中的应用越来越多。为深入了解点格局分析方法在国内的研究与应用情况,以所总结的研究进展、一般步骤和基本要点为背景,分析评述了1996—2015年期间以点格局为主题的国内中文核心期刊文献。结果表明,在国内生态学格局研究中,应用研究占据主导地位,研究对象广泛,包括以树木为主的乔、灌、草等不同生活型的植物,甚至包括景观;基础研究,包括概括性统计量、零模型与点过程模型等方面,以及专用软件工具包的开发等研究薄弱。在应用中存在一定问题,主要表现为:概括性统计量使用单一,且以Ripley的K-函数及其变形为主;零模型(或点过程模型)是科学问题的统计表达,但是有一半以上的研究未明确给出零模型。建议在未来应用研究中重视多种统计量的组合使用和原假设的建立,在探讨热带、亚热带森林等具有复杂空间结构系统的多样性格局时,考虑对象的不同世代和系统的不同垂直层次,并加强多变量或三维概括性统计量的开发、点格局分析方法与动态过程模型的结合研究等工作。

关键词：格局生态学概括性统计量零模型群落物种多样性格局

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基于林层的典型中亚热带天然阔叶林树种组成与多样性

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林业科学 2017年第10期53卷 13-21页

作者：马志波黄清麟庄崇洋郑群瑞王宏中国林业科学研究院资源信息研究所国家林业局林业遥感与信息技术重点实验室北京100091 建瓯万木林省级自然保护区管理处建瓯353105

【目的】分析各林层物种组成及多样性,探讨各林层之间的联系和群落结构的形成机制,以期为深入了解典型森林群落组成成分在垂直空间中的分布规律、揭示生物多样性维持机制提供依据。【方法】在福建万木林自然保护区内设5块50 m×50 ... 详细信息

【目的】分析各林层物种组成及多样性,探讨各林层之间的联系和群落结构的形成机制,以期为深入了解典型森林群落组成成分在垂直空间中的分布规律、揭示生物多样性维持机制提供依据。【方法】在福建万木林自然保护区内设5块50 m×50 m标准地,使用最大受光面法自上而下将乔木层划分为第Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ亚层,第Ⅰ,Ⅱ亚层属于受光层,第Ⅲ亚层为非受光层,采用常见物种多样性指标分析各层的组成与多样性,用相似性系数探讨各层之间的联系。【结果】5块标准地均表现为由第Ⅰ亚层降至第Ⅲ亚层物种丰富度和多样性增加;各样地相同亚层的物种组成及数量各不相同;调查到的所有树种中,有35个树种可生长到第Ⅰ亚层,最大树高为30~40 m,但是各样地累计只有10个树种在乔木层的3个亚层连续分布,有20个树种(含4种灌木)能生长到第Ⅱ亚层,最大树高约为25 m,有30个树种(含13种灌木)只能分布在第Ⅲ亚层,最大树高为16~17 m;受光层内的树种是乔木层的优势种和重要伴生树种,包括常绿树种木荷、浙江桂、香樟、刨花楠、观光木、福建含笑、乐东拟单性木兰和栲类等,也包括落叶树种枫香、拟赤杨、蓝果树和苦枥木;最大高度限于非受光层即第Ⅲ亚层的常绿树种有野含笑、水丝梨、椤木石楠、虎皮楠和厚皮香,落叶树种有合欢、野柿和南岭黄檀;标准地内的大部分灌木树种只分布在第Ⅲ亚层,但山矾、黄瑞木、弯蒴杜鹃和尖叶水丝梨除外,它们也可生长到第Ⅱ亚层;第Ⅰ和第Ⅱ亚层的物种组成相似性大于第Ⅰ和第Ⅲ亚层及第Ⅰ和整个乔木层的相似性;第Ⅰ亚层树种的更新储备主要分布于第Ⅱ亚层;受光层的树种丰富度与多样性和非受光层有明显差异,二者的分界面也是空间生态位分化最显著的界面,而该界面正是最大受光面。【结论】5块标准地乔木层内的优势种和重要伴生树种主要分布在受光层;生态位分化最显著的位置是最大受光面,按最大受光面划分出的受光层和非受光层,在组成种的丰富性和多样性方面也具有明显的差别,受光层和非受光层分化对近自然经营中目标树的选择具有潜在的指导意义;可生长到最高层的树种中,只有个别树种可在3个亚层连续分布,暗示受光层中的优势树种是不固定的,说明除了生态位分化,群落物种组成与丰富度还受随机因素影响。

关键词：天然常绿阔叶林中亚热带乔木层成层性相似性

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基于遥感图像的林况因子提取研究进展

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世界林业研究 2022年第2期35卷 53-58页

作者：陈永富陈巧刘华中国林业科学研究院资源信息研究所北京100091 国家林业和草原局林业遥感与信息技术重点实验室北京100091

随着遥感技术的不断发展,部分林况因子调查逐渐从传统的人工地面调查转向遥感调查,虽然提高了工作效率和精度,但也存在一些尚未解决的问题。文中系统总结了基于遥感图像的树种、树高、树冠、胸径、位置、郁闭度、年龄、株数、蓄积量、... 详细信息

随着遥感技术的不断发展,部分林况因子调查逐渐从传统的人工地面调查转向遥感调查,虽然提高了工作效率和精度,但也存在一些尚未解决的问题。文中系统总结了基于遥感图像的树种、树高、树冠、胸径、位置、郁闭度、年龄、株数、蓄积量、生物量等林况因子目视判读和计算机提取研究的现状及存在的问题,并对今后发展提出了建议。

关键词：林况因子遥感图像目视判读计算机提取

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