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生态学报 2025年第8期45卷 3957-3968页

作者：李春辉欧阳逸云何燕倪荣雨曾爱聪苏漳文郭福涛福建农林大学 3S技术与资源优化利用福建省高校重点实验室漳州职业技术学院

林火对森林生态系统有着重大影响，造成了广泛的生态破坏和重大的经济损失，因此建立准确可靠的预测模型对森林火灾防控至关重要。本研究旨在对比分析Logistic回归模型和空间广义加性模型在林火发生预测和火险等级划分方面的应用效果，... 详细信息

林火对森林生态系统有着重大影响，造成了广泛的生态破坏和重大的经济损失，因此建立准确可靠的预测模型对森林火灾防控至关重要。本研究旨在对比分析Logistic回归模型和空间广义加性模型在林火发生预测和火险等级划分方面的应用效果，为森林火灾防控提供更科学的模型依据。研究选取2006—2020年的黑龙江省林火数据，结合气象、地形、植被等多种影响因素，对Logistic回归模型和四种不同基函数的空间广义加性模型进行评估。结果显示：相较于传统Logistic回归模型，由高斯过程平滑样条基（GP），三次样条基（CR），薄板回归样条基（TP），自适应样条基（AD）拟合的空间广义加性模型均展现出更优异的拟合效果和预测能力。其中，AD拟合的空间广义加性模型效果最佳，其测试集准确率提高4.2%,AUC值提升0.053。模型预测显示，黑龙江省的高火险区主要分布在西北和中南地区，与该省实际的防火布局高度吻合。本研究表明，空间信息在森林火灾发生预测中具有显著作用。同时，基于自适应样条基的空间广义加性模型能够对自变量进行分段线性解释，为黑龙江省制定精准的火灾预防措施、优化消防资源配置提供了更具针对性的理论参考和决策支持。

关键词：林火预测模型 Logistic回归模型空间广义加性模型分段效应平滑样条函数

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基于双变量统计和多准则决策分析的小尺度森林火险区划

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应用生态学报 2025年第1期36卷 187-196页

作者：欧阳逸云李春辉倪荣雨赵平欣曾爱聪郭福涛福建农林大学林学院福州350002 3S技术与资源优化利用福建省高校重点实验室福州350002

森林火灾对人类生命、森林环境和生物多样性等造成严重威胁,小尺度区域的森林火灾风险制图对于林火管理至关重要。本研究将双变量统计(证据权重WOE,统计指数sI)与多准则决策分析(层次分析法AHP,网络层次分析法ANP)结合构建新的WOE-ANP和... 详细信息

森林火灾对人类生命、森林环境和生物多样性等造成严重威胁,小尺度区域的森林火灾风险制图对于林火管理至关重要。本研究将双变量统计(证据权重WOE,统计指数sI)与多准则决策分析(层次分析法AHP,网络层次分析法ANP)结合构建新的WOE-ANP和sI-ANP综合模型,分析贵州省望谟县的森林火险等级区划。结果表明:望谟县南部大部分地区、西部和北部的部分地区极易发生森林火灾,4级及以上火险等级区域占比达39.2%,该县火险情况较为严峻。综合模型有效提高了单一双变量统计模型的预测能力,相比于AHP,ANP在林火风险因子权重评估上更可靠。WOE-ANP和sI-ANP综合模型评估的森林火险具有较高的准确性(84.3%和83.8%),可为林火管理提供更可靠的决策支持和参考依据。

关键词：森林火灾风险制图双变量统计基于GIs的多准则决策分析综合模型网络层次分析法

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无人机航拍参数对林木冠层三维点云重构的影响

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福建农林大学学报(自然科学版) 2025年第03期 410-419页

作者：魏倪彬余坤勇刘健福建农林大学菌草与生态学院福建农林大学3S技术与资源优化利用福建省高校重点实验室福建农林大学林学院

【目的】探究3种航拍参数(飞行高度、航向重叠度、旁向重叠度)对林木冠层三维点云重构及其结构参数估算精度的影响，为提升无人机影像点云(drone-based image point clouds, DIPC)在冠层结构监测中的应用能力提供参考。【方法】以桂花... 详细信息

【目的】探究3种航拍参数(飞行高度、航向重叠度、旁向重叠度)对林木冠层三维点云重构及其结构参数估算精度的影响，为提升无人机影像点云(drone-based image point clouds, DIPC)在冠层结构监测中的应用能力提供参考。【方法】以桂花树林为研究对象，设置4组飞行高度(40、80、120、160 m)、3组航向重叠度(70%、80%和90%)和3组旁向重叠度(70%、80%和90%)采集DIPC数据。利用地基激光雷达数据，对不同飞行参数下DIPC的重构质量(通过点云高程变异系数衡量)以及冠层结构参数(树冠体积、树冠垂直投影面积、冠幅、冠长和树高)的估算精度进行评价。【结果】在80～160 m飞行高度，DIPC的高程变异系数显著降低；在40～120 m,冠层结构参数的估算精度较高且趋于稳定，但在120～160 m,其估算精度显著降低。随着航向重叠度的升高，DIPC的高程变异系数逐渐升高；航向重叠度为70%～80%时，冠层结构参数的估算精度显著升高，但航向重叠度为80%～90%时，其估算精度的变化趋于稳定。随着旁向重叠度的升高，DIPC的高程变异系数呈升高趋势；旁向重叠度为70%～80%时，冠层结构参数的估算精度显著升高，旁向重叠度为80%～90%时，其估算精度的变化趋于稳定。【结论】航向与旁向重叠度由70%增至80%对冠层结构参数估算精度提升作用最大，且航向重叠度对冠层结构参数估算精度的影响大于旁向重叠度。飞行高度由120 m增至160 m会显著降低冠层结构参数的估算精度。

关键词：林木冠层三维结构无人机遥感点云数据飞行高度图像重叠度

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基于随机森林模型的林地叶面积指数遥感估算

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农业机械学报 2017年第5期48卷 159-166页

作者：姚雄余坤勇杨玉洁曾琪陈樟昊刘健福建农林大学3S技术与资源优化利用福建省高校重点实验室福州350002 福建农林大学林学院福州350002

林地叶面积指数(Leaf area index,LAI)的准确估测是精准林业的重要体现。为了快速、准确、无损监测林地LAI,利用LAI-2200型植物冠层分析仪获取福建省西部森林样地的LAI数据,结合同期Pleiades卫星影像计算12种遥感植被指数,分析了各样地... 详细信息

林地叶面积指数(Leaf area index,LAI)的准确估测是精准林业的重要体现。为了快速、准确、无损监测林地LAI,利用LAI-2200型植物冠层分析仪获取福建省西部森林样地的LAI数据,结合同期Pleiades卫星影像计算12种遥感植被指数,分析了各样地实测LAI数据和相应植被指数的相关性,进而使用随机森林(RF)算法构建了林地LAI估算模型,以支持向量回归(sVR)模型和反向传播神经网络(BP)模型作为参比模型,以决定系数(R^2)、均方根误差(RMsE)、平均相对误差(MAE)和相对分析误差(RPD)为指标评价并比较了模型预测精度。结果表明:全样本数据中,各植被指数与对应LAI值均呈极显著相关(P<0.01),且相关系数都大于0.4;RF模型在3次不同样本组中的预测精度均高于同期的sVR模型和BP模型;3个样本组中RF模型的LAI估测值与实测值的R^2分别为0.688、0.796和0.707,RPD分别为1.653、1.984和1.731,均高于同期sVR模型和BP模型,对应的RMsE分别为0.509、0.658和0.696,MAE分别为0.417、0.414和0.466,均低于同期其他2种模型。

关键词：林地叶面积指数遥感反演随机森林模型支持向量回归模型反向传播神经网络模型

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福建西部山地水土流失区土壤呼吸的空间异质性

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环境科学 2016年第12期37卷 4789-4799页

作者：姚雄余坤勇曾琪杨玉洁张今朝刘健福建农林大学林学院福州350002 3S技术与资源优化利用福建省高校重点实验室福州350002

土壤呼吸(Rs)作用的空间异质性对于准确估算水土流失区碳收支具有重要意义.通过对长汀县河田镇59个样地的土壤呼吸及土壤全氮(TN)、碳氮比(C/N)、有机碳含量(sOC)、叶面积指数(LAI)、土壤温度(T_(10))、土壤湿度(W)等影响因子测定的基础... 详细信息

土壤呼吸(Rs)作用的空间异质性对于准确估算水土流失区碳收支具有重要意义.通过对长汀县河田镇59个样地的土壤呼吸及土壤全氮(TN)、碳氮比(C/N)、有机碳含量(sOC)、叶面积指数(LAI)、土壤温度(T_(10))、土壤湿度(W)等影响因子测定的基础上,运用传统和地统计学的方法分析了土壤呼吸及其影响因子的空间异质性.结果表明,Rs及其影响因子的变异程度大小依次为:LAI>sOC>TN>Rs>C/N>T_(10)>W;Rs与T_(10)呈极显著正相关(P<0.01),与TN呈显著正相关(P<0.05),与其他因子的相关性不显著(P>0.05);TN、sOC和T_(10)这3个因子可以解释土壤呼吸27%的空间变化.地统计学分析结果表明:Rs具有中等程度的空间自相关性,结构性因子引起的空间异质性占52.89%,与随机因素的占比(47.11%)相当;Rs及其影响因子的分维数大小依次为:Rs>LAI>C/N>T_(10)>sOC>W>TN;Rs的空间分布格局与TN和T_(10)的空间分布格局较为一致,而与C/N、sOC、LAI的空间分布格局不同.在95%置信水平和90%估计精度下,Rs的合理采样数量为62个.

关键词：土壤呼吸空间变异地统计学半方差函数植被类型

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CHM与DsM相结合的无人机激光雷达单木分割

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林业科学 2024年第8期60卷 14-24页

作者：胡中洋陕亮陈翔宇余坤勇刘健福建农林大学林学院3S技术与资源优化利用福建省高等学校重点实验室福州350002

【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... 详细信息

【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。

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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马尾松林地土壤有机碳遥感估测

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东北林业大学学报 2020年第1期48卷 68-73,87页

作者：吴南锟刘健郑文英项佳张佳奇余坤勇 3S技术与资源优化利用福建省高校重点实验室(福建农林大学)

采用卡萨生物圈(CAsA)模型的遥感间接估算法对长汀县河田镇马尾松林地土壤有机碳进行模型构建。结果表明:结合多种植被指数构建的综合植被指数(ICV),缓解了归一化植被指数(INDV)在植被净第一性生产力(NPP)反演的饱和现象及高估现象,拟... 详细信息

采用卡萨生物圈(CAsA)模型的遥感间接估算法对长汀县河田镇马尾松林地土壤有机碳进行模型构建。结果表明:结合多种植被指数构建的综合植被指数(ICV),缓解了归一化植被指数(INDV)在植被净第一性生产力(NPP)反演的饱和现象及高估现象,拟合精度比归一化植被指数提高了17.4%,说明综合植被指数在研究区土壤有机碳(sOC)的估算上有更高的契合度;运用综合植被指数构建的随机森林回归模型,对土壤有机碳预测综合精度(R^2=0.597 2,RMsE=1.76,RM=94.85%)比其他回归模型高,适用于研究区sOC的估算。

关键词：土壤有机碳植被净第一性生产力归一化植被指数卡萨生物圈模型遥感

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中国南北方林火时空分布及火险期动态变化特征--以黑龙江省和江西省为例

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生态学杂志 2023年第1期42卷 198-207页

作者：朱贺张珍杨凇朱忠盼曾爱聪郭福涛福建农林大学林学院 3S技术与资源优化利用福建省高校重点实验室福州350002

林火是生态系统重要干扰因子,对生态系统结构和功能有重要影响。本研究基于2005—2017年黑龙江和江西两省卫星火点数据并采用Mann-Kendall检验和滑动t检验的方法分析林火时空及火险期变化。结果表明:两省全年林火年际变化呈现先上升后... 详细信息

林火是生态系统重要干扰因子,对生态系统结构和功能有重要影响。本研究基于2005—2017年黑龙江和江西两省卫星火点数据并采用Mann-Kendall检验和滑动t检验的方法分析林火时空及火险期变化。结果表明:两省全年林火年际变化呈现先上升后下降的趋势;黑龙江省突变年份在2011年前后;江西省突变年份在2016年前后;江西省法定火险期设定较黑龙江省更加合理;黑龙江省林火主要发生在春秋两季,春季林火发生期有向早春偏移的趋势,秋季林火发生期向夏季偏移并延长,春、夏和秋三季突变年份分别为2010年、2014年和2011年,冬季无突变年份;江西省林火主要发生在冬季,林火发生期有向冬季偏移并缩短的趋势,春、夏、秋、冬四季突变年份分别为2010年、2015年、2014年和2016年前后;两省林火密度呈相反的递增趋势;黑龙江省林火密度由东南向西北呈递增趋势,集中于黑河市和大兴安岭地区;江西省林火密度由东北向西南呈递增趋势,集中于赣州市和吉安市;两省各地区林火次数整体均呈下降趋势;其中黑龙江省大庆市、佳木斯市和大兴安岭地区林火次数下降趋势显著;黑龙江省法定火险期伊春市和鸡西市林火次数呈上升趋势。本研究揭示了中国南北方林火的时空变化及南北两省火险期的偏移现象,为揭示林火对区域环境的影响和林火管理提供数据支持。

关键词：林火时空分布火险期 Mann-Kendall检验滑动t检验黑龙江江西

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南方水土流失严重区的生态脆弱性时空演变

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应用生态学报 2016年第3期27卷 735-745页

作者：姚雄余坤勇刘健杨素萍何平邓洋波俞欣妍陈樟昊福建农林大学林学院福州350002 3S技术与资源优化利用福建省高校重点实验室福州350002

生态环境脆弱性评价研究,对生态环境保护与修复具有重要意义.以福建省长汀县为研究区,选择坡度、土壤类型、多年平均降雨量、地形起伏度、归一化植被指数、人口密度、土地利用类型7个指标,通过多重共线性诊断分析,构建生态脆弱性评价指... 详细信息

生态环境脆弱性评价研究,对生态环境保护与修复具有重要意义.以福建省长汀县为研究区,选择坡度、土壤类型、多年平均降雨量、地形起伏度、归一化植被指数、人口密度、土地利用类型7个指标,通过多重共线性诊断分析,构建生态脆弱性评价指标体系,采用熵权法及综合指数法对1999、2006和2014年长汀县生态脆弱性进行定量评价,分析生态脆弱性时空分布及变化.结果表明:1999—2014年,研究区生态脆弱性等级指数总体减小,局部增大.研究区1999、2006和2014年生态脆弱性指数平均值分别为0.4533±0.1216、0.4160±0.1110和0.3916±0.1139,整体处于中等脆弱水平;生态脆弱性等级指数从1999年的2.92下降到2006年的2.38,再下降到2014年的2.13.生态脆弱性的空间格局呈内高外低的分布特征,高脆弱等级区主要分布在坡度<15°、海拔<500 m的河田镇及汀州镇一带.研究期间,生态脆弱性等级指数降幅最大的是三洲乡,最小的是汀州镇.

关键词：长汀县生态脆弱性评价等级指数遥感

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基于随机森林模型的山体滑坡空间预测研究

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农业机械学报 2016年第10期47卷 338-345页

作者：余坤勇姚雄邱祈荣刘健 3S技术与资源优化利用福建省高校重点实验室福州350002 福建农林大学林学院福州350002 台湾大学森林环境暨资源学系台北10617

滑坡灾害空间分布的准确预测是实现防灾减灾的重要途径。以2010年福建省顺昌地区滑坡资料为基础数据,分别应用随机森林模型和逻辑回归模型对福建顺昌地区山体滑坡发生与滑坡因子之间的关系进行实证分析,通过模型变量筛选、模型精度分析... 详细信息

滑坡灾害空间分布的准确预测是实现防灾减灾的重要途径。以2010年福建省顺昌地区滑坡资料为基础数据,分别应用随机森林模型和逻辑回归模型对福建顺昌地区山体滑坡发生与滑坡因子之间的关系进行实证分析,通过模型变量筛选、模型精度分析,探讨了随机森林模型在我国南方山体滑坡空间预测中的适应性。结果表明:随机森林模型对滑坡发生数据的拟合效果比逻辑回归模型好,其对顺昌地区滑坡发生数据的预测精度为90.8%,而逻辑回归模型的预测精度为81.8%;随机森林模型对研究区滑坡发生的泛化能力比逻辑回归模型好,其预测出高危险区和较高危险区所包含的滑坡比总和为66.05%,而逻辑回归模型为63.34%。研究结果表明随机森林模型的性能优于逻辑回归模型,可用于顺昌地区基于滑坡因子的未来滑坡发生的预测预报。

关键词：山体滑坡随机森林模型逻辑回归模型空间预测

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