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应用星载激光雷达和光学遥感数据的山地森林冠层高度反演
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作者 潘婕 罗洪斌 +3 位作者 陈大鹏 吴勇 张晓丽 欧光龙 《东北林业大学学报》 北大核心 2026年第4期105-115,135,共12页
为了解决复杂山区森林冠层高度估测困难以及区域尺度估测精度偏低的问题,应用星载激光雷达全球生态系统动力学调查(GEDI)和冰、云、陆地高程卫星二代(ICESat-2)与光学遥感等多源数据联合估测山地森林冠层高度,利用经验贝叶斯克里金,对G... 为了解决复杂山区森林冠层高度估测困难以及区域尺度估测精度偏低的问题,应用星载激光雷达全球生态系统动力学调查(GEDI)和冰、云、陆地高程卫星二代(ICESat-2)与光学遥感等多源数据联合估测山地森林冠层高度,利用经验贝叶斯克里金,对GEDI的相对高度指标(5~100)与ICESat-2相对高度指标(10~98)进行空间插值,并结合Landsat 8 OLI、地形、气候、林龄等195个遥感因子作为信息源,以机载激光雷达(LiDAR)冠层高度模型为实测值建模。变量选择部分,应用随机森林进行重要性筛选,设置不同变量筛选梯度(贡献率前10%~100%)探索变量组合对估计精度的影响;冠层高度反演部分,采用遗传算法优化的随机森林模型(GA-RF)、极端梯度提升模型(GA-XGB)作为森林冠层高度反演模型,绘制云南省普洱市镇沅县的森林冠层高度分布图。结果表明:在不同的变量筛选梯度中,选取贡献率前60%的遥感因子建模精度最佳,遗传算法优化的极端梯度提升模型和遗传算法优化的随机森林模型的决定系数(R^(2))分别为0.419、0.408,均方根误差(E_(RMS))分别为5.551、5.605 m,此时参与建模的特征因子类型丰富且数量适中;在反演结果二次评估中,反演得到的森林冠层高度反演图与全球/全国森林冠层高度公开数据产品相比精度更高。利用随机森林重要性变量选择方法,通过设置不同累计贡献率梯度以此筛选最佳变量组合,能够有效剔除冗余变量且可以提高估测模型的精度与效率;单一光学遥感数据难以实现高精度的森林冠层高度估测,引入激光雷达、地形因子、气候因子以及林龄信息构建多源协同反演策略是提升山区森林冠层高度估测准确性的有效途径。 展开更多
关键词 山地森林冠层高度 星载激光雷达 多源遥感 经验贝叶斯克里金(EBK) 遗传算法
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GEDI数据结合半监督学习优化的森林冠层高度反演
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作者 罗凯璇 董春 +2 位作者 亢晓琛 符利勇 陈一铭 《遥感信息》 北大核心 2026年第1期86-96,共11页
针对传统森林冠层高度反演方法中星载激光雷达数据(GEDI)精度不足的问题,提出一种基于半监督学习的提升方法。利用少量高精度机载雷达数据作为标记数据,以星载激光雷达数据作为未标记数据,通过Self-Training、Mean Teacher两种半监督学... 针对传统森林冠层高度反演方法中星载激光雷达数据(GEDI)精度不足的问题,提出一种基于半监督学习的提升方法。利用少量高精度机载雷达数据作为标记数据,以星载激光雷达数据作为未标记数据,通过Self-Training、Mean Teacher两种半监督学习方法构造泛化能力更强的模型样本集。进而结合梯度提升树算法与光学遥感影像构建的特征空间,挖掘多源特征非线性关联,实现森林冠层高度高精度反演。结果表明,两种半监督学习方法优化后的GEDI数据在森林冠层高度反演精度上均显著提升,其中Self-Training方法表现最佳,均方根误差(RMSE)降至1.48 m,决定系数(R^(2))达到0.808。 展开更多
关键词 半监督学习 森林冠层高度 GEDI SELF-TRAINING Mean Teacher 梯度提升树
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星载多站层析SAR森林高度反演初探
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作者 曾国兵 徐华平 +2 位作者 王媛 张乐 刘向华 《雷达学报(中英文)》 北大核心 2026年第1期107-119,共13页
层析SAR(TomoSAR)技术凭借其三维分辨能力,能够对森林、冰川和积雪等场景的三维结构进行研究。但目前的星载层析SAR主要依靠重复轨道观测来实现。重轨层析SAR观测体制带来两大难题,一是时间去相干,二是对流层或电离层等导致的信号传播... 层析SAR(TomoSAR)技术凭借其三维分辨能力,能够对森林、冰川和积雪等场景的三维结构进行研究。但目前的星载层析SAR主要依靠重复轨道观测来实现。重轨层析SAR观测体制带来两大难题,一是时间去相干,二是对流层或电离层等导致的信号传播延时。严重的时间去相干和对流层、电离层传播延迟会使得层析成像出现散焦,导致无法进行场景三维结构重建。与重轨观测层析SAR体制不同,多站层析SAR所有图像在同一时刻获得,不存在时间去相干,信号传播延迟也能完全抵消,这使得多站层析SAR用于三维重建优势明显。航天宏图信息技术股份有限公司在2023年发射了世界首个X波段四星多站体制雷达星座—宏图一号,该文利用宏图一号星座的四星雷达数据,开展了星载多站层析SAR森林高度反演数据实验。通过对热带雨林和温带森林开展实验,发现宏图一号X波段雷达信号基本无法穿透茂密的热带雨林到达地面,但是能够穿透植被密度较小的温带森林,这表明宏图一号具备对温带森林进行森林高度反演的潜力。通过TomoSAR对温带森林进行树高反演,并以高精度机载激光雷达测得的树高为参考,与GEDI星载激光雷达测量结果做对比验证,发现在该文所采用的测试场景中,星载多站TomoSAR的测量结果比GEDI星载激光雷达具有更高的精度(提升约35%),更多的测量点数和更高的空间分辨率,验证了使用宏图一号数据进行层析SAR森林高度反演的可行性和优势。 展开更多
关键词 宏图一号 层析合成孔径雷达 星载 多站 森林高度反演
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小陇山林区主要树种胸径与树高异速生长关系
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作者 李春兰 盖贵成 +4 位作者 文韬 曲艺璇 刘文桢 赵长明 赵中华 《东北林业大学学报》 北大核心 2026年第2期36-45,共10页
小陇山林区作为秦岭西段重要的水源涵养与生物多样性维护功能区,其树种生长规律对区域森林可持续经营至关重要。以该林区主要树种(锐齿槲栎(Quercus aliena)、山榆(Ulmus davidiana)、华山松(Pinus armandii)和油松(Pinus tabuliformis)... 小陇山林区作为秦岭西段重要的水源涵养与生物多样性维护功能区,其树种生长规律对区域森林可持续经营至关重要。以该林区主要树种(锐齿槲栎(Quercus aliena)、山榆(Ulmus davidiana)、华山松(Pinus armandii)和油松(Pinus tabuliformis))为对象,基于2008—2010年间森林经营采伐木不同高度处圆盘直径数据,采用线性、乘幂与二次多项式函数拟合树高—胸径异速生长关系,并探讨其树干机械设计原则随胸径的变化规律。结果表明:在树木不同的生长发育阶段,树高(H)与胸径(D)之间存在异速生长关系,且各树种高径比随胸径大小变化的趋势基本相同,均符合乘幂曲线拟合规律,随着胸径的不断增大,树高相对胸径的生长速率越来越趋于平缓。小陇山林区树木木材机械设计原则整体上表现为应力自相关性,但不同树种之间随着胸径增大,异速生长指数α值的变化规律差异较大,表现出不同树种生长策略的特异性。除山榆外,其余3个树种相对高度在0.4H时的相对直径与树高显著正相关,可作为预测树木未来树高潜在生长能力的一个可靠指标;落叶阔叶树种树干顶部的相对直径与树高呈现负相关关系,而常绿针叶树种则更多表现出正相关关系,可用来对树木的树高生长潜力进行直观判断。此外,落叶阔叶树种相较于常绿针叶树种,树皮厚度相对较大。 展开更多
关键词 森林经营学 异速生长关系 高径比 皮厚 小陇山林区
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Forest-height inversion using repeat-pass spaceborne polInSAR data 被引量:1
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作者 LI Zhen GUO Ming +1 位作者 WANG ZhongQiong ZHAO LiFang 《Science China Earth Sciences》 SCIE EI CAS 2014年第6期1314-1324,共11页
Forest-height inversion using airborne double-antenna synthetic aperture radar(SAR)systems has been widely researched,leading to increasing accuracy.Polarimetric SAR Interferometry(PolInSAR)data from spaceborne single... Forest-height inversion using airborne double-antenna synthetic aperture radar(SAR)systems has been widely researched,leading to increasing accuracy.Polarimetric SAR Interferometry(PolInSAR)data from spaceborne single-antenna SAR systems,which are influenced by temporal decorrelation,have difficulty inverting forest height.Given the temporal decorrelation effect,the classical random volume over ground(RVoG)model has been proven to invert forest height with significant errors,using repeat-pass PolInSAR data.In consideration of this problem,the temporal decorrelation RVoG(TD-RVoG;based on the RVoG)model was proposed.In this study,an improved TD-RVoG model is presented,with a new temporal decorrelation function.Compared with TD-RVoG,the new model has fewer unknown parameters and can be applied in a three-stage inversion procedure.Validity of the new model is demonstrated by Advanced Land Observing Satellite/Phased Array type L-band SAR(ALOS/PALSAR)data.Results show that the improved TD-RVoG has better accuracy,with inversion error less than 1.5m. 展开更多
关键词 repeat-pass PolInSAR forest-height inversion temporal decorrelation model improved TD-RVoG model
原文传递
林木胸径持续测量装置的研制与应用
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作者 刘玉童 张海文 +3 位作者 黄辉 张加成 张森 赵辉 《森林工程》 北大核心 2026年第1期151-159,共9页
为满足森林生态监测中对树木胸径高频次、自动化测量的迫切需求,设计并实现一种基于物联网技术的树木胸径持续测量装置。该装置以ESP32(由中国的乐鑫公司(Espressif Systems)推出的一款集成了Wi-Fi和蓝牙功能的低成本、低功耗的微控制器... 为满足森林生态监测中对树木胸径高频次、自动化测量的迫切需求,设计并实现一种基于物联网技术的树木胸径持续测量装置。该装置以ESP32(由中国的乐鑫公司(Espressif Systems)推出的一款集成了Wi-Fi和蓝牙功能的低成本、低功耗的微控制器)为核心组件,集成高精度位移传感器,同步带传动结构以及无线通信模块,完成树木胸径变化数据的实时采集,同时具备对采集数据的高效存储能力以及稳定远程传输功能。为验证装置性能,选取2株不同树种(水曲柳与落叶松),在东北林业大学校园林场开展为期一年的实地实验。监测结果显示,该系统能够精确反映树木在生长期与休眠期的胸径变化特征,其测量误差控制在0.1%以内,并且与人工测量结果高度一致(R 2=0.91)。此外,结合连续胸径数据与实测树高,采用双变量生物量模型推算单株树木的年度碳汇变化,为个体树碳储量动态估算提供可靠的技术路径。 展开更多
关键词 林木 位移传感器 持续测量 胸径 碳储量 生物量 自动化 森林生态监测
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基于星载激光雷达数据的光子云去噪与树高提取
7
作者 王芳昕 邢艳秋 +2 位作者 李苑鑫 唐杰 王德军 《森林工程》 北大核心 2026年第1期1-10,共10页
树高是评估森林碳储量的关键参数,星载激光雷达技术为其大范围监测提供了有效手段。搭载先进地形激光测高系统(advanced topographic laser altimeter system,ATLAS)的新一代冰、云和陆地高程卫星(cloud and land elevation satellite-2... 树高是评估森林碳储量的关键参数,星载激光雷达技术为其大范围监测提供了有效手段。搭载先进地形激光测高系统(advanced topographic laser altimeter system,ATLAS)的新一代冰、云和陆地高程卫星(cloud and land elevation satellite-2,ICESat-2)——ICESat-2/ATLAS在接收信号的过程中会产生大量噪声,且地形是影响去噪结果的关键因素,针对这一问题,提出一种地面坡度自适应密度聚类去噪算法完成光子云数据精去噪,运用迭代式中值滤波与动态残差阈值法进行光子云分类,进而提取树高。以机载激光雷达数据获取的冠层高度模型(canopy height model,CHM)作为验证数据,从强弱波束、坡度、植被覆盖度3个方面对ICESat-2/ATLAS全球地理定位光子数据(global geolocated photon data,ATL03)提取树高的可靠性进行分析评价。研究结果表明,1)提出的去噪算法的召回率(R)、准确率(P)以及调和平均值(F)均优于差分渐进高斯自适应去噪算法(Differential regressive and gaussian adaptive nearest neighbor,DRAGANN)。2)夜间强波束数据提取树高的精度最佳,平均绝对误差(mean absolute error,MAE)为2.49 m,均方根误差(root mean square error,RMSE)为3.03 m)。3)随着坡度增加,树高的提取精度逐渐降低,RMSE由2.25 m增大到6.52 m。4)随着植被覆盖度的增加,树高提取精度逐渐降低,RMSE由3.06 m增大到4.53 m。结果表明运用ATL03光子云数据提取树高具有可行性,能够为研究林区的森林生长状况提供有效数据支撑。 展开更多
关键词 ICESat-2 ATL03 光子云去噪 光子云分类 树高 密度聚类 坡度自适应 森林遥感
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热红外技术识别及量化林火关键信息的方法研究
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作者 谢志豪 何诚 +2 位作者 夏文静 彭翊宸 张桐赫 《西南林业大学学报(自然科学)》 北大核心 2026年第1期175-181,共7页
通过开展系列林火试验,从火态变化、时间段差异和飞行高度3个维度,系统评估了热红外成像技术对火点的精准识别能力;并基于热红外辐射强度与火焰高度,解析火点态势的动态特征。结果表明:热红外技术能够对火点实现精准识别;热辐射强度随... 通过开展系列林火试验,从火态变化、时间段差异和飞行高度3个维度,系统评估了热红外成像技术对火点的精准识别能力;并基于热红外辐射强度与火焰高度,解析火点态势的动态特征。结果表明:热红外技术能够对火点实现精准识别;热辐射强度随时间演化呈现出显著的阶段性特征,揭示了火点燃烧过程的五阶段性演化规律;火焰高度公式均方根误差分别为0.0321 m和0.0402 m,对称平均绝对百分比误差分别为7.07%和11.29%,线性回归模型R^(2)分别为0.9955和0.9959,公式具有良好的适用性与准确性。本研究进一步验证了热红外成像技术在林火监测中的高效性和可靠性,可为森林火灾的动态监测、早期预警与应急管理提供技术支持。 展开更多
关键词 热红外成像 火点识别 热辐射强度 火焰高度 动态监测 森林火灾
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疏伐对太行山南麓地区栎类次生林生长的影响
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作者 罗颖 韩洋雷 王新建 《河南林业科技》 2026年第1期1-3,11,共4页
为了提高太行山南麓山区栎类次生林林分质量、增加森林蓄积并培育大径材,在济源市南山林场栎类次生纯林中开展了不同疏伐强度试验。研究结果显示,不同疏伐强度对太行山南麓山区栎类次生林生长的影响差异极显著;轻度疏伐(15%)可提高栎类... 为了提高太行山南麓山区栎类次生林林分质量、增加森林蓄积并培育大径材,在济源市南山林场栎类次生纯林中开展了不同疏伐强度试验。研究结果显示,不同疏伐强度对太行山南麓山区栎类次生林生长的影响差异极显著;轻度疏伐(15%)可提高栎类次生林的生长效率,增加森林蓄积,而重度疏伐(30%)则导致林分结构破坏,生长速率降低。因此,对太行山南麓栎类次生林实施轻度疏伐(15%)可优化林分结构,并有效提升林分生长量。 展开更多
关键词 疏伐强度 森林抚育 树高 胸径 生长率
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基于GEDI波形数据的不同季节森林冠层高度估测 被引量:2
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作者 蔡龙涛 何家胜 +3 位作者 吴军 韩雪蓉 王玉 邢泽坤 《农业机械学报》 北大核心 2025年第4期325-334,共10页
为解决星载LiDAR(Light laser detection and ranging)GEDI(Global ecosystem dynamics investigation)发射波激光脉冲难以穿透密林区森林冠层从而精准获取林下地形信息,以及在高坡度地形会增加GEDI林分冠层回波与林下地形回波重叠度进... 为解决星载LiDAR(Light laser detection and ranging)GEDI(Global ecosystem dynamics investigation)发射波激光脉冲难以穿透密林区森林冠层从而精准获取林下地形信息,以及在高坡度地形会增加GEDI林分冠层回波与林下地形回波重叠度进而难以高精度估测森林冠层高度的问题,结合冬季阔叶林落叶特性及GEDI发射波激光脉冲有强穿透性的特点,对GEDI波形长度参数按照不同季节森林构建冠层高度估测模型,分析GEDI不同百分比波形长度参数rh_aN在夏季、冬季森林冠层高度估测精度;之后引入地形坡度因子DTM数据修正森林冠层高度估测模型,分坡度估测森林冠层高度,解决由高坡度地形引起的林分冠层回波与林下地形回波重叠导致森林冠层高度估测精度偏低问题。研究结果表明,夏季森林冠层高度估测决定系数R^(2)为0.573,均方根误差(RMSE)为3.695 m;冬季估测R^(2)为0.633,RMSE为3.671 m;冬季森林冠层高度估测模型经地形坡度校正后整体估测精度R^(2)为0.709,RMSE为3.271 m。冬季森林冠层高度估测精度明显优于夏季,且引入地形坡度因子后能有效提高不同地形坡度条件下森林冠层高度估测精度。 展开更多
关键词 森林冠层高度 季节 地形坡度 GEDI
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基于紫椴天然林解析木的单木生长模型构建
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作者 刘洋 崔玉涛 《林业勘查设计》 2025年第6期37-41,共5页
单木生长模型构建有利于科学预估林木生长动态,以吉林省安图县89株紫椴天然林解析木数据为基础,选择5种常见的单木生长模型作为待选模型,分别拟合紫椴天然林胸径与林木年龄之间的单木生长模型、树高与林木年龄之间的单木生长模型,根据... 单木生长模型构建有利于科学预估林木生长动态,以吉林省安图县89株紫椴天然林解析木数据为基础,选择5种常见的单木生长模型作为待选模型,分别拟合紫椴天然林胸径与林木年龄之间的单木生长模型、树高与林木年龄之间的单木生长模型,根据总相对误差(RS)、平均相对误差(EE)、平均相对误差绝对值(RMA)、预估精度(P)和方差均方(MSE)选择最优生长模型。结果表明,胸径最优生长模型为逻辑斯蒂模型,树高最优生长模型为幂函数模型。最终,根据构建的紫椴天然林解析木单木最优生长模型对安图县紫椴天然林不同龄组的单木胸径和树高进行预估,旨在为该地区紫椴天然林林木生长规律的研究提供参考。 展开更多
关键词 紫椴天然林 胸径生长模型 树高生长模型 安图县
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基于TLS数据的落叶松–水曲柳混交林单木因子提取及树高模型构建研究 被引量:1
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作者 崔译今 贾炜玮 +2 位作者 王帆 郭昊天 李丹丹 《西南林业大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第2期142-150,共9页
以孟家岗林场1 hm^(2)落叶松水与曲柳混交林样地为研究对象,利用等株径级标准木法把林木分为优势木、平均木、被压木3个等级,然后以人工实测值作为参考值,分别分析利用TLS提取2种树种的3种等级木单木因子的精度,最后采用TLS数据提取的... 以孟家岗林场1 hm^(2)落叶松水与曲柳混交林样地为研究对象,利用等株径级标准木法把林木分为优势木、平均木、被压木3个等级,然后以人工实测值作为参考值,分别分析利用TLS提取2种树种的3种等级木单木因子的精度,最后采用TLS数据提取的单木因子构建树高模型。筛选出2种树种最优基础树高模型,并进一步评价和比较以林木分级为哑变量构建的树高模型。结果表明:针对本研究选取的水落混交林样地,点云数据与实测数据单木匹配结果中,落叶松匹配精度为92.79%,水曲柳为92.25%;2个树种的胸径提取精度达到97%以上,且胸径提取精度优势木>平均木>被压木,2个树种的树高提取精度达到95%以上,落叶松树高提取精度平均木>优势木>被压木;水曲柳树高提取精度优势木>平均木>被压木。使用TLS数据构建的基础树高模型中,拟合落叶松效果最好的是Logistic模型(R^(2)=0.783 0、RMSE=1.951 6),拟合水曲柳效果最好的是Gompertz模型(R^(2)=0.724 8、RMSE=1.953 6),因此以Logistic模型、Gompertz模型分别为2个树种基于TLS数据构建的最优基础模型,最后2个树种采用以林木分级为哑变量构建的模型R^(2)分别为0.790 7、0.731 2。TLS技术对水落混交林样地单木匹配率很高,单木因子提取精度较好,基于TLS数据所构建的以林木分级为哑变量的模型,在预测树木高度和胸径的生长差异方面表现优于基础模型,具有更好的预测精度和适应性,可以为该地区水落混交林的林业经营提供参考。 展开更多
关键词 落叶松 水曲柳 混交林 地基激光雷达 树高 哑变量模型
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基于冠层高度遥感数据的中国温带森林年龄估算研究——以黑龙江省为例
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作者 刘程煜 马勤 +1 位作者 周艳莲 居为民 《遥感技术与应用》 北大核心 2025年第3期557-567,共11页
森林年龄显著影响其碳汇的变化趋势,降低区域和全球森林碳汇估算的不确定性需要森林年龄分布数据。森林年龄与冠层高度紧密联系,近年来高分辨率森林冠层高度遥感数据不断产生,为森林年龄高分辨率制图创造了条件。但是,基于森林高度遥感... 森林年龄显著影响其碳汇的变化趋势,降低区域和全球森林碳汇估算的不确定性需要森林年龄分布数据。森林年龄与冠层高度紧密联系,近年来高分辨率森林冠层高度遥感数据不断产生,为森林年龄高分辨率制图创造了条件。但是,基于森林高度遥感数据的温带森林年龄高分辨率制图的可行性尚不清楚。因此,研究基于森林高度遥感数据进行温带森林年龄的估算及制图,对提升区域碳汇动态监测精度、优化森林管理策略及深化温带森林生态系统固碳机制认知具有重要意义。实验以黑龙江省为研究区,利用落叶阔叶林、常绿针叶林、落叶针叶林和混交林共1821个样地的数据,确定了描述不同森林类型冠层高度随年龄变化的最优生长方程,对样地数据进行了时间订正;随机选择70%的样地观测数据用于模型训练、其余的30%样本用于模型验证,以基于激光雷达数据生成的森林高度和环境因子(包括生长季长度、最高月平均气温和坡度)为自变量,分别采用随机森林(RF)、支持向量机(SVM)和LightGBM方法构建森林年龄估算模型;遴选最优模型,进行研究区2020年森林年龄30 m分辨率制图,分析森林年龄变化特征。结果表明:对于建模样本和验证样本,RF模型的R^(2)最高(0.77)而均方根误差(RMSE)最低(10.20),LightGBM模型次之,SVM模型R^(2)最低(0.63)而RMSE最高(11.85)。采用RF模型估算的森林年龄存在明显的空间差异,大兴安岭地区和伊春市的森林年龄显著高于其它地区,黑河市的森林年龄较低;落叶针叶林的平均年龄最高,其次为常绿针叶林和混交林,落叶阔叶林的平均年龄最低;研究区森林平均年龄为73年,其中75%的森林年龄为40~100年,17%的森林年龄大于100年,8%的森林年龄低于40年。研究表明:将森林高度遥感数据与环境因子结合,采用机器学习方法可以有效估算中国温带森林的年龄,将为区域和全球森林年龄的高分辨率遥感制图提供参考。 展开更多
关键词 森林年龄 森林高度 激光雷达 机器学习 随机森林
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联合邻域像素观测信息的单基线PolInSAR森林高度反演算法
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作者 张兵 赵薇 +4 位作者 朱建军 宋伟东 任东风 朱洪波 胡忠超 《武汉大学学报(信息科学版)》 北大核心 2025年第8期1571-1582,共12页
目前极化合成孔径雷达干涉测量(polarimetric interferometric synthetic aperture radar,PolInSAR)技术在森林高度反演领域应用最为广泛的模型为随机地体二层散射模型(random volume over ground model,RVoG),但模型未知参数较多,基于... 目前极化合成孔径雷达干涉测量(polarimetric interferometric synthetic aperture radar,PolInSAR)技术在森林高度反演领域应用最为广泛的模型为随机地体二层散射模型(random volume over ground model,RVoG),但模型未知参数较多,基于单基线PolInSAR数据难以进行参数解算。鉴于此,提出了联合单基线邻域像素PolInSAR观测信息的森林高度反演算法,基于传统RVoG模型,假设在邻域像素内森林高度及消光系数保持不变,地体幅度比参数随像素改变而改变。该方法可以理解为以牺牲部分空间分辨率换取丰富的观测信息,解决单基线配置下基于RVoG模型的参数反演必须借助先验信息的问题。通过采用覆盖Krycklan针叶林实验区以及Mabounie热带雨林实验区的PolInSAR数据,对所提出的联合邻域像素单基线森林高度反演算法进行了实验验证,结果表明,所提方法相对传统解算策略在针叶林实验区均方根误差分别减小25%及19%,在热带雨林实验区均方根误差分别减小23%及15%。该方法适用于森林高度反演。 展开更多
关键词 随机地体二层散射模型 极化干涉合成孔径雷达测量 森林高度反演算法 参数解算 空间分辨率
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森林年龄遥感估算和应用研究进展 被引量:1
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作者 马勤 张旭 +6 位作者 袁敬毅 龚梓彤 商荣 程凯 陈茂龙 谭启昀 居为民 《遥感学报》 北大核心 2025年第1期70-82,共13页
林龄是决定森林碳汇能力及其变化趋势的关键因子。定量刻画林龄的时空差异是预估森林生态系统碳源汇变化趋势的重要环节。传统林龄调查仅限于森林样地,随着遥感技术的发展,其估算范围扩展到区域及全球尺度。与林龄相关的研究在林学、生... 林龄是决定森林碳汇能力及其变化趋势的关键因子。定量刻画林龄的时空差异是预估森林生态系统碳源汇变化趋势的重要环节。传统林龄调查仅限于森林样地,随着遥感技术的发展,其估算范围扩展到区域及全球尺度。与林龄相关的研究在林学、生态学、地学等领域也日益受到广泛关注。本文综合论述了自2000年以来,林龄的估算方法及其应用前景的研究进展。基于遥感的林龄估算方法主要分为:光谱纹理信号反演、时间序列变化检测、树高生物量生长方程模拟3大类。光谱纹理信号反演方法简单,但饱和效应明显且精度有限;时序变化检测精度较高,但只适用于有连续遥感观测的中幼林。基于树高生物量生长方程的方法拓宽了林龄估算的限度,但估算精度对生长方程及输入参数非常敏感。因此,综合多源数据、结合多模型方法已成为林龄估算的主流策略,并成功用于中国、加拿大等国家的高分辨率林龄制图。大范围的林龄数据在森林碳循环模拟、生物多样性评估、林业经营与管理等方面有着广阔的应用前景。针对林龄遥感估算,当前亟需完善并更新森林样地数据集,充分挖掘多源、多时空遥感信息,并着力提升估算模型的可迁移性和普适性;以进一步提高林龄估算的精度和效率,从而为林龄相关的研究提供更加全面、可靠的数据和技术支持。 展开更多
关键词 遥感 森林年龄 树高 生物量 碳循环 变化检测 生长方程 森林管理 生物多样性
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基于基线优选的InSAR相位直方图技术森林垂直结构反演
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作者 吴传军 沈鹏 +2 位作者 TEBALDINI Stefano 余扬海 廖明生 《武汉大学学报(信息科学版)》 北大核心 2025年第8期1608-1618,共11页
采用干涉相位直方图(phase histogram,PH)技术,原则上仅需单极化、单基线(或少量干涉图)即可获取低分辨率的森林垂直结构。然而,为了应对由机载轨道不稳定而导致垂直波数剧烈变化的问题,提出基线优选的策略,通过约束模糊高筛选合适的干... 采用干涉相位直方图(phase histogram,PH)技术,原则上仅需单极化、单基线(或少量干涉图)即可获取低分辨率的森林垂直结构。然而,为了应对由机载轨道不稳定而导致垂直波数剧烈变化的问题,提出基线优选的策略,通过约束模糊高筛选合适的干涉基线,重建全覆盖实验区的相位直方图结果,并基于欧洲空间局TomoSense机载全极化合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)数据集,研究验证所提方法在长波机载SAR数据下获取森林3D垂直结构与森林高度的可行性。实验结果表明,PH技术在合适的干涉基线条件下,能够获取低分辨率的可表征主导散射体特征的3D后向散射能量剖面(即森林垂直结构);同时也能够获取一定精度的森林高度产品,以机载激光雷达森林高度为参考,P波段与L波段数据估计的森林高度均方根误差分别为4.60 m和5.21 m。研究表明,PH技术能够通过少量基线数据获取森林垂直结构,具备未来星载高分辨率SAR卫星森林监测任务中广域森林制图的潜力。 展开更多
关键词 森林高度 垂直结构 相位直方图 TomoSense 基线优选 主导散射体 INSAR
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基于树种分类的阔叶混交林单木枝下高预测模型
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作者 李晨 董利虎 苗铮 《森林工程》 北大核心 2025年第5期883-895,共13页
帽儿山阔叶混交林以其复杂的林分结构、丰富的物种多样性以及树种间错综复杂的相互作用对枝下高的生长产生影响。精确构建枝下高模型对于指导林分经营管理、提升生长预测准确性有重要参考价值。选择28块在帽儿山地区有阔叶混交林代表性... 帽儿山阔叶混交林以其复杂的林分结构、丰富的物种多样性以及树种间错综复杂的相互作用对枝下高的生长产生影响。精确构建枝下高模型对于指导林分经营管理、提升生长预测准确性有重要参考价值。选择28块在帽儿山地区有阔叶混交林代表性的样地,并将样地内广泛分布的18个树种按照树种胸径变异系数、树种平均胸径、树种平均高径比、树种占比、软阔硬阔树种分类以及树种耐荫性等指标进行分组,通过该方法解决树种复杂性以及单一树种样本量不足而导致的模型构建的难题。采用维科夫(Wykoff)模型作为基础模型。考虑林分、竞争以及物种多样性等因子表达林分混交度、竞争等情况,建立广义枝下高模型。考虑样地、树种组间枝下高的差异,构建枝下高混合效应模型。采用“留一法”进行检验预测,分析抽样对结果的影响。结果表明帽儿山常见的树种可以分为4个树种组,除胸径、树高外,优势木平均高、种内竞争大于对象木断面积之和以及Shannon指数对枝下高有显著影响。样地和树种组混合效应的基础和广义枝下高模型具有较高的拟合精度,R2为0.638和0.627,RMSE分别为1.880和1.909。每个样地、每个树种组随机抽取1株样本校正混合模型时,广义枝下高混合模型相较于固定效应模型,其MAE和MAPE分别降低了7.51%和13.51%,表现出更好的预测效果。分析帽儿山地区树木种类多样以及树木各生态功能对枝下高生长的影响,为预测帽儿山阔叶混交林不同树种的枝下高提供参考。 展开更多
关键词 阔叶混交林 枝下高 树种分组 混合效应模型 模型校正
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基于GEDI弱波束回波波形的不同地形坡度森林冠层高度估测研究
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作者 蔡龙涛 何家胜 +2 位作者 吴军 邢泽坤 田程硕 《农业机械学报》 北大核心 2025年第8期360-369,410,共11页
针对星载LiDAR(Light laser detection and ranging)GEDI(Global ecosystem dynamics investigation)弱波束条件下低能量发射波激光脉冲引起的低信噪比回波以及高坡度地形导致的林分冠层回波与林下地形回波高度重叠以致森林冠层高度估... 针对星载LiDAR(Light laser detection and ranging)GEDI(Global ecosystem dynamics investigation)弱波束条件下低能量发射波激光脉冲引起的低信噪比回波以及高坡度地形导致的林分冠层回波与林下地形回波高度重叠以致森林冠层高度估测精度偏低问题。本文通过GEDI L2A产品提供的质量筛选字段对弱波束高信噪比、非延时回波、非降轨回波以及林地回波进行数据筛选,之后对比分析不同百分比波形长度参数rh_aN条件下森林冠层高度估测结果以确定估测模型适用因子,并引入地形坡度参数DTM(Digital terrain model)修正0°~5°、0°~10°、0°~15°、0°~20°、0°~25°、0°~30°、0°~>30°以及0°~5°、5°~10°、10°~15°、15°~20°、20°~25°、25°~30°、>30°地形坡度条件下森林冠层高度估测模型以解决由高坡度地形引起的林分冠层回波与林下地形回波重叠问题。研究结果显示,单字段quality_flag参数与组合字段stale_return_flag、degrade_flag、quality_flag、sensitivity参数筛选结果相同,筛选后光斑点保有率为66.60%;选用波形长度字段参数r_(h_64)可实现研究区森林冠层高度估测整体精度达到最高,R^(2)、RMSE分别为0.5562和4.196 m;坡度校正后森林冠层高度整体估测精度R^(2)、RMSE分别为0.5665和4.150 m。研究结果表明森林冠层高度估测精度整体随地形坡度增大呈下降趋势,而引入地形坡度因子后能够在一定程度上提高森林冠层高度估测精度,且地形坡度在0°~20°之间GEDI弱波束回波能够有效估测森林冠层高度。 展开更多
关键词 森林冠层高度 GEDI 弱波束 光斑点筛选 地形坡度
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融合ICESat⁃2和GEDI的多源遥感冠层高度估测 被引量:1
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作者 梁华君 别强 +2 位作者 石莹 邓心茹 李欣璋 《遥感技术与应用》 北大核心 2025年第1期202-214,共13页
新一代星载激光雷达冰、云和陆地高程卫星二代(ICESat-2)和全球生态系统动力学调查(GEDI)在森林冠层高度估算中具有独特的优势。融合两种激光雷达数据不仅能够增加冠层高度反演的样本量,还能实现不同数据之间的空间互补。首先采用随机... 新一代星载激光雷达冰、云和陆地高程卫星二代(ICESat-2)和全球生态系统动力学调查(GEDI)在森林冠层高度估算中具有独特的优势。融合两种激光雷达数据不仅能够增加冠层高度反演的样本量,还能实现不同数据之间的空间互补。首先采用随机森林—递归特征消除法(RFRFE)筛选光子特征参数,结合逐步线性回归(SLR)、随机森林(RF)、轻量级梯度提升机(LightGBM)、随机森林逐步线性回归(RF-SLR)、粒子群优化随机森林(PSO-RF)5种融合模型进行适用性分析,选择最优模型构建点尺度冠层高度数据集,并联合多源遥感影像反演祁连山国家公园冠层高度图。最后使用GEDI脚点足迹和样地调查数据将反演结果与现有冠层高度产品进行对比。结果表明:①粒子群优化随机森林(PSO-RF)模型的融合效果最好(R^(2)=0.71;RMSE=3.15 m;MAE=2.66 m)。②基于PSO-RF融合的点尺度冠层高度集的反演模型精度最高(R^(2)=0.56;RMSE=3.02 m;MAE=2.38 m)。③与现有冠层高度产品相比,反演结果的精度较高(基于GEDI脚点足迹:R^(2)=0.43;RMSE=4.50 m;MAE=3.59 m),与样地调查数据相比,反演结果的误差较小(R^(2)=0.36;RMSE=3.15 m;MAE=2.56 m)。研究结果可反映祁连山国家公园植被空间分布格局,为森林资源管理、碳汇计算和生态资源保护提供科学依据。 展开更多
关键词 ICESat⁃2 GEDI 数据融合 冠层高度反演 粒子群优化的随机森林
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基于垂直结构异质模型的PolInSAR森林高度反演
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作者 程晓璐 陈筠力 +2 位作者 汪长城 刘艳阳 万杰 《上海航天(中英文)》 2025年第3期1-8,共8页
森林垂直结构异质性(FVSH)相干散射模型借助层析合成孔径雷达(TomoSAR)获取的层析谱来构建森林垂直结构函数,能更真实地描述森林垂直结构。极化干涉合成孔径雷达(PolInSAR)森林高度反演的精度与相干散射模型紧密相关,利用层析谱优化森... 森林垂直结构异质性(FVSH)相干散射模型借助层析合成孔径雷达(TomoSAR)获取的层析谱来构建森林垂直结构函数,能更真实地描述森林垂直结构。极化干涉合成孔径雷达(PolInSAR)森林高度反演的精度与相干散射模型紧密相关,利用层析谱优化森林垂直结构函数可提升森林高度反演精度。对比不同垂直结构层析谱构建的异质相干散射模型,并对分析优化后的森林垂直结构函数及相干散射模型的森林高度结果,通过对覆盖法属圭亚那热带雨林的机载P波段全极化合成孔径雷达(SAR)数据集进行试验,发现多重信号分类(MUSIC)算法在优化森林垂直结构函数及基于相干散射模型反演森林高度上,均优于波束成形(Beamforming)和Capon算法。该研究对于国产P波段SAR卫星林业应用具有重要意义。 展开更多
关键词 极化干涉合成孔径雷达(PolInSAR) 森林高度反演 相干散射模型 层析合成孔径雷达(SAR)
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