检索结果-内蒙古大学图书馆

林业科学 2018年第12期54卷 116-126页

作者：雷相东符利勇李海奎李玉堂唐守正中国林业科学研究院资源信息研究所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 吉林省林业调查规划院长春130022

【目的】提出一种基于林分潜在生长量的立地质量评价方法,为精准提升森林质量提供可靠依据。【方法】首次严格定义潜在立地生产力概念,推导出潜在生产力和现实生产力的模型和计算方法,提出立地元素-林分元素-林分生长类型-现实生产力和... 详细信息

【目的】提出一种基于林分潜在生长量的立地质量评价方法,为精准提升森林质量提供可靠依据。【方法】首次严格定义潜在立地生产力概念,推导出潜在生产力和现实生产力的模型和计算方法,提出立地元素-林分元素-林分生长类型-现实生产力和潜在生产力模型-落实到地块的立地质量制图技术流程,并以吉林省针阔混交林为例,利用4期一类清查固定样地数据,基于林分潜在生长量的立地质量评价方法开展案例研究。【结果】影响吉林省林地立地质量的主要立地因子包括地貌、海拔、坡位、坡度、土壤类型和腐殖质层厚度;采用立地类型约束的树高生长分级法,将6个因子组合的立地类型分为5个等级,针阔混交林不同立地等级的林分平均高、断面积和蓄积量生长模型具有较好的生物学意义和统计可靠性,决定系数(R^2)分别为0.991 8、0.986 6和0.984 2; 5个立地等级的潜在蓄积生产力在3.6～5.8 m^3·hm^(-2)a^(-1)间,并给出了立地潜在生长量对应的合理林分密度。【结论】基于林分潜在生长量的立地质量评价方法适用于纯林和混交林,可以回答一定立地的最大生产力及现存林分通过密度调控可以提高多少生产力。

关键词：立地质量潜在生长量立地分级林分生长类型混交林

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基于GF-2影像的崇礼冬奥核心区土地覆盖和树种分类

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林业科学 2022年第10期58卷 10-23页

作者：冯林艳谭炳香刘清旺周超凡于航张会儒符利勇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华北林业实验中心北京102300

【目的】比较国产高分二号(GF-2)卫星影像不同方法组合下的崇礼冬奥核心区土地覆盖分类和优势树种识别效果,分析处理单元、空间分辨率、特征集、分类算法对总体精度和树种分类精度的影响,为崇礼区土地覆盖和树种分类相关研究提供经验参... 详细信息

【目的】比较国产高分二号(GF-2)卫星影像不同方法组合下的崇礼冬奥核心区土地覆盖分类和优势树种识别效果,分析处理单元、空间分辨率、特征集、分类算法对总体精度和树种分类精度的影响,为崇礼区土地覆盖和树种分类相关研究提供经验参考,促进国产高分系列数据的行业应用。【方法】以崇礼冬奥核心区为研究对象,以GF-2影像为数据源,分别从不同处理单元(像元、对象)、不同空间分辨率(1和4 m)、不同特征集(光谱特征、纹理特征、形状特征)、不同分类算法4个维度对比分析50种不同方法组合下的土地覆盖分类效果,同时识别白桦和华北落叶松2个优势树种。基于无人机航拍影像和二类小班数据获取训练和验证样本,采用总体精度和Kappa系数评价不同方法下的整体分类效果,由制图精度和用户精度计算的调和平均值(F1)评价优势树种分类精度。【结果】1)像元水平4 m分辨率光谱特征集的MLC法土地覆盖分类精度最高,总体精度为79.65%,Kappa系数为0.722;华北落叶松林最高F1为0.79,对应分类方法组合为对象水平1 m分辨率光谱+纹理+形状特征集的Bayes法;白桦林最高F1为0.77,对应分类方法组合为对象水平1 m分辨率光谱+纹理特征集的Bayes法;2)不同分类算法的分类精度与空间分辨率、特征集之间没有确定的响应规律,在控制其他条件尽可能相同的情况下,空间分辨率提高、特征增加不一定会提升分类精度;同一分类算法在不同空间分辨率或特征集下,对其他某一因素变化的响应方向和程度也不相同;3)土地覆盖分类在像元水平表现更好,华北落叶松林的像元和对象水平方法没有显著差异,白桦林在对象水平表现更好;4) SVM分类算法在不同处理单元、不同空间分辨率、不同特征集下均有稳定的高精度表现,监督统计分类算法MLC和Bayes也有很优异表现。【结论】GF-2数据在崇礼冬奥核心区土地覆盖分类和优势树种识别方面表现较好,分类效果受空间分辨率、处理单元、特征集、分类算法等多因素影响。

关键词：冬奥核心区 GF-2影像土地覆盖树种分类空间分辨率

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森林生态系统服务多功能性:概念、指标和经营模拟模型

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北京林业大学学报 2024年第5期46卷 1-11页

作者：雷相东林木资源高效生产全国重点实验室国家林业和草原局森林经营与生长模拟重点实验室中国林业科学研究院资源信息所北京100091

森林生态系统同时提供多种功能和服务的能力,被称为森林生态系统多功能性,可分为生态系统功能多功能性和生态系统服务多功能性。近年来,生态学领域对生物多样性与多功能性关系机理、多功能性驱动因子等进行了大量研究,这些研究持续成为... 详细信息

森林生态系统同时提供多种功能和服务的能力,被称为森林生态系统多功能性,可分为生态系统功能多功能性和生态系统服务多功能性。近年来,生态学领域对生物多样性与多功能性关系机理、多功能性驱动因子等进行了大量研究,这些研究持续成为热点。然而,这些研究成果在实际应用,尤其是在指导森林经营实践方面,尚显不足。森林经营一直以实现多种功能或服务的最大化为目标,但目前还缺乏与生态学中多功能性理论研究的有机联系,迫切需要将二者结合。本文对国际国内森林生态系统服务多功能性的概念、指标、评价方法、经营模拟和优化模型进行了综述,认为预测森林生态系统服务及多功能性、在森林经营单位层面实现多功能性最大化是将来的研究方向。因此,需要加强森林经营模型模拟研究,寻找减少不同服务间冲突、增加协同(即增加多功能性)的经营策略,回答森林经营和气候变化如何影响生态系统服务间的权衡和协调关系及其时空变化等理论和实际问题。

关键词：森林生态系统服务多功能性森林生长模型权衡–协调关系多目标优化

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融合多光谱频域特征的坡垒相对叶绿素含量预测

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北京林业大学学报 2023年第11期45卷 42-52页

作者：袁莹王雪峰石蒙蒙王鹏陈星京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

【目的】研究坡垒叶绿素含量的多光谱图像预测法,探讨融合多光谱频域特征预测叶绿素含量的可行性,为坡垒叶绿素含量的无损监测提供有效工具。【方法】采用将植被指数与传统的阈值分割法相结合的方式,去除坡垒冠层多光谱图像的背景,以F_... 详细信息

【目的】研究坡垒叶绿素含量的多光谱图像预测法,探讨融合多光谱频域特征预测叶绿素含量的可行性,为坡垒叶绿素含量的无损监测提供有效工具。【方法】采用将植被指数与传统的阈值分割法相结合的方式,去除坡垒冠层多光谱图像的背景,以F_(1)为分割精度评价指标,确定最适多光谱图像分割方法。对分割后的坡垒冠层多光谱图像,精准提取空域特征(植被指数与纹理特征),并引入3种频域特征,然后基于相关性分析和Lasso算法筛选图像特征,以便携式叶绿素仪测得的SPAD值作为相对叶绿素含量实测值,确定与坡垒SPAD值强相关的优选特征及合适的建模特征组合,结合偏最小二乘回归(PLSR)、随机森林(RF)和极限梯度提升(XGBoost)模型,分别建立多光谱空、频、融合特征模型并进行精度验证,确定适用于幼龄坡垒SPAD值预测的模型形式。【结果】差值植被指数与Kapur阈值结合的分割方法获得了最高分割精度,评价指标F_(1)达到0.917,为坡垒冠层多光谱图像的最适分割方法。多光谱图像空频域特征表现了与坡垒SPAD值的显著相关性,其中相关性最强的特征为修正叶绿素吸收反射率植被指数,相关系数达到-0.780,为基于单图像特征预测SPAD值的优选特征。在3种频域特征中,小波特征与SPAD值的相关性表现最优。因此,小波变换为优选坡垒多光谱图像频域变换方法。基于不同图像特征构建的SPAD值预测模型,性能表现排序为单频域特征模型<单空域特征模型<融合特征模型,最适建模算法为RF、XGBoost算法。基于RF的融合特征模型为最适模型,检验R2达到0.791,较单空域特征模型的检验R2提高了7.9%。【结论】引入3种频域特征能够提高坡垒SPAD值预测精度,且基于RF的融合特征模型获得了较高的预测精度,因此融合多光谱空频域特征并结合机器学习算法,可作为一种有效的幼龄坡垒相对叶绿素含量预测工具,有利于坡垒培育经营工作的智能化发展。

关键词：坡垒叶绿素含量多光谱频域机器学习

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东北主要天然次生林干扰与演替规律

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林业科学研究 2021年第4期34卷 175-183页

作者：周超凡张会儒卢军张晓红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

对东北地区兴安落叶松林、阔叶红松林和山地云冷杉林三大地带性顶级群落衍生出的主要次生林的生态演替过程规律,以及干扰在次生林演替过程中的作用影响进行了综述。结果显示人为干扰对次生林演替的作用有利有弊,但大部分的自然干扰不利... 详细信息

对东北地区兴安落叶松林、阔叶红松林和山地云冷杉林三大地带性顶级群落衍生出的主要次生林的生态演替过程规律,以及干扰在次生林演替过程中的作用影响进行了综述。结果显示人为干扰对次生林演替的作用有利有弊,但大部分的自然干扰不利于次生林进展演替,利用好采伐、补植和火烧等人为干扰可以有效地促进次生林的演替进程,次生林演替全周期经营和复杂的自然干扰对东北次生林演替的作用机制是未来进一步的研究重点。

关键词：东北地区天然次生林演替干扰森林经营

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基于RFE_RF算法的幼龄沉香叶片含水率预估模型

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南京林业大学学报（自然科学版） 2022年第4期46卷 177-184页

作者：王甜王雪峰刘嘉政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

【目的】针对随机森林算法在树木水分预测模型中高维度变量筛选困难及精度较低的问题,研究基于递归特征消除(RFE)与随机森林(RF)的融合算法,构建幼龄沉香(Aquilaria sinensis)可见光图像与叶片含水率的估测模型,探索适合幼龄沉香生长的... 详细信息

【目的】针对随机森林算法在树木水分预测模型中高维度变量筛选困难及精度较低的问题,研究基于递归特征消除(RFE)与随机森林(RF)的融合算法,构建幼龄沉香(Aquilaria sinensis)可见光图像与叶片含水率的估测模型,探索适合幼龄沉香生长的水分条件,为实现沉香幼苗水分亏缺程度的无损监测提供可行方法。【方法】以2年生的名贵树种沉香为研究对象,用相机获取4种不同水分梯度下的幼龄沉香可见光图像,提取15种图像特征,利用递归特征消除法筛选沉香叶片最优的图像特征子集,然后结合随机森林算法构建沉香叶片含水率的预测模型,最后利用十折交叉验证法,将RFE_RF模型与常规随机森林(RF)以及最小二乘法支持向量机(LSSVM)相比较,检验模型的可行性。利用递归特征消除和随机森林融合(RFE_RF)算法筛选出幼龄沉香叶片图像的标准红光值(I_(NR))、饱和度(S)、矩形度(E_(R))3个特征,并以此作为模型自变量。【结果】与重度水淹胁迫相比,幼龄沉香对于长期重度干旱胁迫更加敏感,且干旱时间超出2周时幼苗叶片严重受损,威胁沉香生长;沉香最适叶片水分生长范围为50%~65%,适度增加水分,有利于沉香生长。基于RFE_RF融合算法构建的预测模型敏感度、特异性、误报率和精度分别达到88.64%、85.31%、14.39%和91.62%,优于LSSVM模型效果;与RF预测模型相比其敏感度提高3.34%、特异性提高10.87%、误报率降低36.83%、精度提高13.39%。【结论】基于RFE_RF融合算法建立的沉香叶片颜色、形状特征与含水率的模型,解决了随机森林过程中高维度变量选择问题,提高了RF在林木水分预测模型中的精度,实现了沉香幼苗叶片含水率的无损估测和诊断,为珍贵树种在经营管理中对水分进行准确管控提供了新思路。

关键词：沉香递归特征消除(RFE) 随机森林(RF)算法含水率预估

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广东省针叶树种蓄积量和生物量生长模型研究

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林业科学研究 2022年第3期35卷 93-102页

作者：黄金金刘晓彤张逸如李海奎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

[目的]定量化表征森林蓄积量和生物量与年龄的关系,为预测森林蓄积量和生物量提供依据。[方法]基于广东省3个针叶树种5期连清数据,通过保留木林分平均胸径和林龄之间的关系,分别以生长潜力和生长速度分级、是否考虑竞争、分步和联合建模... 详细信息

[目的]定量化表征森林蓄积量和生物量与年龄的关系,为预测森林蓄积量和生物量提供依据。[方法]基于广东省3个针叶树种5期连清数据,通过保留木林分平均胸径和林龄之间的关系,分别以生长潜力和生长速度分级、是否考虑竞争、分步和联合建模共8种组合,构建林分蓄积量和生物量生长模型,并评价模型拟合优度;以独立的4期连清数据为验证样本,评价模型的适用性。[结果](1)不同种模型系确定系数皆在0.980以上,平均预估误差在±1%以内,总体相对误差在±0.5%以内。综合模型拟合和预测效果,以生长速度分级、不考虑竞争的分步模型最优,竞争对模型的适用性影响不大。(2)最优模型蓄积量和生物量的估计误差最大分别为10.36%和10.22%,模型适用性较好,4期估计误差表现为中期高于首末两期。(3)马尾松生长潜力最大,杉木最小,对杉木的估计效果优于马尾松和湿地松。(4)立地质量等级越高,生长量的极值越大,达到最高峰所需年限也更短;同一立地质量下马尾松生长量最大,其次为湿地松,杉木最小。[结论]含参数分级和林分特征的蓄积量和生物量模型,可以反映立地质量对广东省针叶树种蓄积量和生物量预测的影响,为精确估测森林储量提供方法学支持,也为其他地区林分水平生长模型的构建提供借鉴。

关键词：生长模型蓄积量生物量竞争分级广东省

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天然林保护工程区近20年森林植被碳储量动态及碳汇(源)特征

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生态学报 2021年第13期41卷 5093-5105页

作者：张逸如刘晓彤高文强李海奎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

分析近20年来天保工程区森林植被碳储量的动态变化及碳汇(源)特征,以期为我国天然林保护的政策制订和措施实施提供数据支撑。利用天然林资源保护工程区6—9次森林资源连续清查数据,把森林植被划分乔木林、灌木林、竹林、疏林地、散生木... 详细信息

分析近20年来天保工程区森林植被碳储量的动态变化及碳汇(源)特征,以期为我国天然林保护的政策制订和措施实施提供数据支撑。利用天然林资源保护工程区6—9次森林资源连续清查数据,把森林植被划分乔木林、灌木林、竹林、疏林地、散生木、四旁树,基于行业标准的生物量模型和碳计量参数、采用生物量加权平均法等方法,估算整个工程区和各省的森林植被总碳储量;对乔木林分起源、龄组、优势树种(组)估算碳储量和碳密度;量化森林植被总碳储量和乔木林碳储量随时间变化的消长,明确其碳汇/源特征。研究结果表明:6—9次清查,天保工程区森林植被总碳储量分别为2999 TgC、3254 TgC、3585 TgC和4097 TgC,年均增长率为1.65%、1.96%和2.70%;碳储量集中分布于我国东北和西南区域,其中四川碳储量最高,4期碳储量均占天保工程区总量20%以上;乔木林碳储量是森林植被碳储量的主体,每期占比均稳定在80%以上,其中天然林比例由94.67%下降至90.28%,人工林比例稳步上升,但到9次清查时其碳密度仍低于天然林50%;不同龄组间,中龄林碳储量最高,近熟林碳储量增长最快,碳密度从幼龄林到过熟林逐渐上升,4期趋势一致;乔木林中纯林碳储量占60%以上,大部分树种(组)碳储量和碳密度随时间推移而增加。7—9次清查,天保工程区森林植被总固碳量(当期相对于前期)分别为255.33 TgC、331.46 TgC和511.53 TgC,对全国森林植被总碳汇量的贡献由8次连清的53.78%上升到9次的67.46%,其中,乔木林对全国乔木林碳汇的贡献为68.71%;天保工程区内天然林对乔木林碳汇的贡献为75.90%;不同清查期,乔木林各龄组的碳汇变化较大,幼龄林和中龄林碳汇占比明显上升,近熟林和过熟林下降,9次清查时各龄组碳汇量大小顺序为:中龄林>近熟林>幼龄林>成熟林>过熟林;不同清查期,各个优势树种的碳汇/源表现不一,总体上,混交林的碳汇比例最大,到9次清查时,阔叶混交林和针阔混交林对乔木林碳汇的贡献分别为62.59%和17.23%,纯林中柏木碳汇贡献最大,为5.43%。天保工程区森林植被总碳储量随时间稳步增长,乔木林是总碳储量的主体,天然林是碳汇的主要来源,天然林保护增强了我国天然林碳汇的碳汇功能,促进了人工林碳汇作用提升,未来天保工程区碳汇潜力很大。

关键词：天然林资源保护工程乔木林碳储量碳汇碳源

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广东省含参数分级的阔叶林分生物量生长模型

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北京林业大学学报 2022年第5期44卷 19-33页

作者：黄金金刘晓彤张逸如李海奎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

【目的】建立区域尺度林分生物量生长模型,为预测未来某一时段广东省天然阔叶林生物量和碳储量提供方法学支持。【方法】基于广东省1997−2017年5期森林清查数据,选择栎类、木荷和其他软阔类等6个阔叶树种为优势树种的203个天然林样地,... 详细信息

【目的】建立区域尺度林分生物量生长模型,为预测未来某一时段广东省天然阔叶林生物量和碳储量提供方法学支持。【方法】基于广东省1997−2017年5期森林清查数据,选择栎类、木荷和其他软阔类等6个阔叶树种为优势树种的203个天然林样地,以参数分级反映立地质量差异,以竞争指数表示密度影响,以分步建模(一元非线性回归法)和联合建模(非线性联立方程组法)区别建模方式,采用理论生长方程构建胸径生长模型估计林龄进而构建多种林分生物量生长模型,以决定系数和平均预估误差等4个指标评价模型拟合优度;对拟合优度较高的模型,以2002−2017年4期连清的183块样地为检验样本,用总相对误差来验证其应用效果。【结果】对比模型拟合效果和区域尺度及样地水平上的估计精度,以探究林分密度、不同参数分级、分级方法和建模方法共4项影响因素对生物量生长模型的效果,结果表明:非线性联立方程组法优于分步建模法;与生长速度有关的参数b分级模型优于与生长潜力有关的参数a分级模型;考虑林木竞争和分级方程中加入竞争指数对优化模型性能影响不大。参数b分级、自变量和分级方程皆不含竞争指数的联合模型(模型10)为最优模型,其生物量生长模型确定系数R^(2)为0.9701;预测4期生物量时,估计效果较好,后期估计误差明显低于前期,如采用模型10预估栎类2002−2017年区域尺度生物量时,4期的估计误差分别为6.22%、15.27%、4.80%、−1.84%。【结论】以Richards理论生长方程为基础构建林分生物量生长模型来估测区域尺度生物量是一种可行的方法,为评估未来某一时段区域尺度森林生态系统的固碳能力提供依据,也为其他区域的林分生物量生长模型研建提供参考。

关键词：阔叶树种林分生物量生长模型参数分级区域尺度竞争指数哑变量

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基于广义线性混合效应模型的蒙古栎林单木枯损建模及影响因子分析

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林业科学研究 2020年第6期33卷 105-113页

作者：李春明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

[目的]通过基于广义线性混合效应模型的方法,建立枯损模型,提高枯损模拟和预测精度。[方法]以1995年在吉林省布设的295块蒙古栎永久样地作为研究对象,基于logistic回归及广义线性混合效应模型方法,考虑单木、林分、气象及立地等因子对... 详细信息

[目的]通过基于广义线性混合效应模型的方法,建立枯损模型,提高枯损模拟和预测精度。[方法]以1995年在吉林省布设的295块蒙古栎永久样地作为研究对象,基于logistic回归及广义线性混合效应模型方法,考虑单木、林分、气象及立地等因子对枯损的影响,构建单木水平枯损模型。并与传统广义线性模型方法进行比较,采用验证数据进行精度验证。[结果]表明:与固定效应模型相比,考虑样地水平随机效应后,模型的模拟精度获得极大的提高,并且达到极显著程度;在截距和胸径变量上考虑随机效应的模型模拟精度最高;对单木枯损有重要影响的因子中,林分公顷断面积、林分平均年龄及年平均夏季(5—9月)降水量(MSP)与单木枯损概率呈负相关,大于对象木断面积、林分公顷株数、气象因子中的年平均温度(MAT)及上一年8月至当年7月的降雪量(PAS)与单木枯损概率呈正相关,初始单木胸径对枯损的影响比较复杂,要和其他因子结合起来分析。[结论]甄别影响单木枯损的不同来源及重要影响因素,有助于进一步制定科学的森林经营措施。

关键词：广义线性混合效应模型单木枯损蒙古栎 logistic模型

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