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高空间分辨率影像与SAR数据协同特征面向对象林分类型识别 预览
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作者 毛学刚 竹亮 +2 位作者 刘怡彤 姚瑶 范文 《林业科学》 CSCD 北大核心 2019年第9期92-102,共11页
【目的】研究对象特征对高空间分辨率遥感影像与星载全极化SAR数据协同面向对象林分类型识别的影响,评价2种数据协同林分类型识别的适宜性,为多源遥感影像结合面向对象分类技术提供科学依据。【方法】以QuickBird遥感影像和Radarsat?2... 【目的】研究对象特征对高空间分辨率遥感影像与星载全极化SAR数据协同面向对象林分类型识别的影响,评价2种数据协同林分类型识别的适宜性,为多源遥感影像结合面向对象分类技术提供科学依据。【方法】以QuickBird遥感影像和Radarsat?2数据为试验数据,选取福建省三明市将乐县将乐国有林场为试验区进行杉木、马尾松和阔叶林面向对象分类。在面向对象分类过程中,采用基于QuickBird多光谱波段分割、基于Radarsat?2数据分割和QuickBird&Radarsat?2协同分割3种分割方案,每种分割方案采用10种尺度(25~250,步长为25),应用QuickBird遥感影像和Radarsat?2数据提取的光谱、地形、高度和强度4方面32个特征指标,进行4种不同特征组合,运用支持向量机分类器进行面向对象林分类型分类,利用混淆矩阵计算的生产者精度、用户精度、总精度和Kappa系数4个指标对分类结果进行精度评价。【结果】所有组合的分类精度(Kappa系数)均随着尺度增大表现出先增加后降低的趋势,且以只使用单一光谱特征的分类精度最低,依次低于光谱+地形两特征和光谱+地形+高度三特征的分类精度,引入强度后的四特征组合分类与三特征组合无明显差异。QuickBird&Radarsat?2协同且在最优尺度参数为100时,结合对象光谱、地形、高度和强度四特征组合进行面向对象林分类型分类86)。【结论】高空间分辨率遥感影像(QuickBird)与SAR数据(Radarsat?2)协同最优尺度多特征组合进行面向对象林分类型分类优势明显,在光谱和地形特征中引入高度特征可进一步提高分类精度。本研究结果可提高面向对象分类中的特征选择效率和科学性,能够为其他影像的面向对象分类技术提供较好的参考依据。 展开更多
关键词 面向对象 对象特征 SAR QUICKBIRD 支持向量机
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基于不同空间尺度遥感影像估算森林叶面积指数的差异
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作者 刘婷 陈晨 +2 位作者 范文 毛学刚 于颖 《应用生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1687-1698,共12页
地面测量点对遥感像元的代表性如何,怎样获取像元的相对真值,多大的空间分辨率可以真实地反映森林区域的叶面积指数(LAI),这些都是定量遥感中的重要问题.本研究计算LAI-2200和TRAC两种冠层分析仪测量的空间范围,并结合GF-2(4.1 m)、Sent... 地面测量点对遥感像元的代表性如何,怎样获取像元的相对真值,多大的空间分辨率可以真实地反映森林区域的叶面积指数(LAI),这些都是定量遥感中的重要问题.本研究计算LAI-2200和TRAC两种冠层分析仪测量的空间范围,并结合GF-2(4.1 m)、Sentinel-2(10 m)、Landsat-8(30 m)3种不同空间分辨率遥感影像,找到各尺度下像元的相对真值,在保持真值观测面积和遥感获取面积一致的条件下,基于一元指数和多元回归模型,对比分析不同空间分辨率影像对估算森林LAI的影响,并对3种影像模型进行30和100 m尺度下的检验以及各自数据集的空间代表性评价,比较得出最适合表达研究区域森林LAI的尺度.结果表明:对于森林来说,高分辨率并不一定能充分反映森林LAI.基于3种分辨率影像的统计模型都能很好地估测森林LAI,其中,基于Sentinel-2的反演精度最高,基于GF-2的反演精度最低.30和100 m尺度下的检验结果表明,基于GF-2反演模型高估了森林LAI,基于Landsat-8的反演模型低估了森林LAI,基于Sentinel-2分辨率的统计模型可以很好地估测研究区域森林LAI. 展开更多
关键词 叶面积指数 GF-2 Sentinel-2 Landsat-8 相对真值 空间代表性
基于地理加权回归模型与林火遥感数据估算森林年龄 预览
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作者 杜一尘 李明泽 +1 位作者 范文 王斌 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期184-194,共11页
【目的】通过地理加权回归(GWR)模型估算非干扰林龄,利用遥感数据和林火发生历史数据,获取过火区域信息,进而对林火烈度分级,讨论林火烈度与森林类型的交互作用,估算干扰林龄,最终获得黑龙江省森林年龄的空间分布。【方法】以黑龙江森... 【目的】通过地理加权回归(GWR)模型估算非干扰林龄,利用遥感数据和林火发生历史数据,获取过火区域信息,进而对林火烈度分级,讨论林火烈度与森林类型的交互作用,估算干扰林龄,最终获得黑龙江省森林年龄的空间分布。【方法】以黑龙江森林为研究区域,基于研究区域的多光谱数据结合地面森林资源清查数据,通过逐步回归方法提取了包括遥感因子绿度指数(Greeness)、湿度指数(Wetness)、林分平均胸径(ADBH)、林分平均树高(ASH)及海拔(Altitude)在内的5个显著因子作为自变量,采用GWR模型建立非干扰林龄估算模型。采用全局Moran I来描述模型残差的空间自相关性。绘制研究区非干扰林龄空间分布图并探究林龄的空间分布状态。[JP+1]结合林火位置与面积记录对多光谱数据目视解译提取过火区域,根据dNBR将过火区域火烈度分级。将火烈度图与植被类型图叠加分析,讨论不同森林类型在不同火烈度下的演替情况。定义干扰林龄时,未发生树种更替的森林林龄不变,树种发生更替的森林在林火发生年将其林龄归为0,并在新的优势树种萌发时从1开始累加,以此类推干扰后森林的林龄。【结果】黑龙江省非干扰森林平均林龄为48年,标准差为16年。GWR模型的 Radj^2 为0.68,RMSE为16.171 7。使用Moran I来检验模型的残差,发现GWR模型可很好地消除残差的空间自相关性。研究区林龄整体空间分布状态不均匀,大兴安岭地区林龄普遍高于黑龙江林区。黑龙江省2000―2010年林火主要发生在大兴安岭及小兴安岭地区,根据dNBR将已提取的过火区域林火烈度分为:未过火、轻度过火、中度过火和重度过火4类,总过火面积为527 932 hm^2,其中重度29 157 hm^2、中度180 268 hm^2、轻度318 507 hm^2。兴安落叶松林和蒙古栎林在整个研究区中过火面积最大,分别占总过火面积的28.63%和47.23%。根据不同森林类型在� 展开更多
关键词 林龄 多光谱遥感 GWR模型 林火烈度 干扰
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基于Landsat长时间序列的森林扰动参数提取与树高估算 预览
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作者 毛学刚 姚瑶 范文 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期79-87,共9页
【目的】研究基于遥感影像的森林扰动信息定量提取及其对树高估算的影响,为遥感反演森林参数(树高、生物量)提供参考和借鉴。【方法】选取黑龙江省凉水国家级自然保护区为研究区,以1984-2006年33期Landsat TM/ETM+多光谱遥感影像为数据... 【目的】研究基于遥感影像的森林扰动信息定量提取及其对树高估算的影响,为遥感反演森林参数(树高、生物量)提供参考和借鉴。【方法】选取黑龙江省凉水国家级自然保护区为研究区,以1984-2006年33期Landsat TM/ETM+多光谱遥感影像为数据源,对其进行缨帽变换提取缨帽角(TCA)和缨帽距离(TCD) 2个扰动监测指数,采用时间轨迹分析方法(Land Trendr)对TCA与TCD指数进行时间序列重构,分别提取扰动发生的前一年(DBYEA)、扰动发生前的光谱值(DBVAL)、扰动持续时间(DDUR)、扰动量级(DMAG)、扰动后开始修复的时间(RBYEAR)、扰动后开始修复的光谱值(RBVAL)、修复量级(RMAG)和修复持续时间(RDUR) 8个时间序列扰动参数。基于单时相Landsat影像光谱信息与单时相Landsat影像光谱信息+森林扰动参数2组变量分别采用随机森林(RF)算法估算树高。【结果】采用单时相Landsat影像光谱信息结合基于TCA和TCD提取的16个时间序列扰动参数建立的树高反演模型预估精度比采用单时相Landsat影像光谱信息建立的树高反演模型预估精度提高6. 34%,均方根误差(RMSE)降低0. 50 m。树高反演模型中基于TCA提取的时间序列扰动参数变量重要性高于基于TCD提取的时间序列扰动参数变量重要性。【结论】基于Land Trendr提取的森林时间序列扰动参数能够增强反射率与树高之间的相关性,提高遥感树高模型的反演精度,基于TCA提取的森林时间序列扰动参数对树高的解释能力高于基于TCD提取的森林时间序列扰动参数。 展开更多
关键词 扰动 LANDSAT LAND Trendr 树高
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基于InTEC模型的塔河森林净初级生产力影响因子定量分析
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作者 孙静 范文 +2 位作者 于颖 王斌 陈晨 《应用生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期793-804,共12页
森林净初级生产力(NPP)是反映森林碳源/汇能力的重要参数,其时空变化同时受气象变化(大气温度、降水等)、大气成分变化(CO2浓度、N沉降)和各种森林干扰的影响.然而,目前影响森林NPP变化的关键因子尚不明确.为了探究这一问题,本研究在综... 森林净初级生产力(NPP)是反映森林碳源/汇能力的重要参数,其时空变化同时受气象变化(大气温度、降水等)、大气成分变化(CO2浓度、N沉降)和各种森林干扰的影响.然而,目前影响森林NPP变化的关键因子尚不明确.为了探究这一问题,本研究在综合考虑InTEC模型的干扰和非干扰因子的基础上,重新模拟了不同立地指数下的NPP-林龄关系,并嵌入1987—2015年林火数据,模拟1901—2015年塔河森林平均NPP变化特征,设计9种模拟情景定量分析1961—2015年不同影响因子对塔河森林NPP变化的贡献,并探究塔河森林NPP年际以及年代变化的主要影响因子,为森林经营提供指导性策略.结果表明: 1901—1960年,塔河森林NPP的变化趋势较为平稳,1960年以后NPP随干扰因子变化趋势显著.林火和立地指数(SCI)的引入,均在不同时间对NPP的分布特征产生了不同影响.1960年以后,塔河森林NPP大幅变化的主要原因是森林年龄和林火的干扰,其年际平均贡献率为-49%,其次是降水和CO2,分别为-28%和17%,气温和氮沉降的平均贡献率分别为5%和1%. 展开更多
关键词 InTEC模型 净初级生产力 气候变化 CO2 氮沉降 林龄 林火
基于航空正射影像的面向对象林隙识别 预览
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作者 毛学刚 邢秀丽 +2 位作者 李佳蕊 谭良全 范文 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期87-96,共10页
【目的】研究分割尺度及对象特征对航空正射影像面向对象林隙识别的影响,评价基于航空正射影像林隙识别适宜性。【方法】以真彩色航空正射影像为基础数据,采用面向对象分类方法,以东北典型天然次生林帽儿山实验林场东林施业区为试验区... 【目的】研究分割尺度及对象特征对航空正射影像面向对象林隙识别的影响,评价基于航空正射影像林隙识别适宜性。【方法】以真彩色航空正射影像为基础数据,采用面向对象分类方法,以东北典型天然次生林帽儿山实验林场东林施业区为试验区进行林隙识别。在面向对象分类过程中,对航空正射影像的3个分量(Blue、Green和Red)采用10种尺度(10~100,步长为10)进行分割,应用拓扑组合准确度(RA(or)和RA(os))和位置准确度(Dsr)评价分割结果。对每种尺度分割结果,应用航空正射影像的光谱及光谱+纹理结合特征,采用带有线性核的支持向量机(SVM)分类器进行林隙、非林隙和树冠分类,共获得20种分类结果。利用混淆矩阵计算的生产者精度、用户精度、分类总精度和Kappa系数4个评价指标对分类结果进行精度评价。【结果】对象特征(大小和形状)受尺度参数影响,小尺度分割产生小面积对象,大尺度分割产生大面积对象,但大尺度不能有效将明显的林隙从冠层中分离出来,存在明显分割不足的现象。拓扑组合准确度(RA(or)和RA(os))和位置准确度(Dsr)说明与参考对象最相似的分割对象结果是在尺度20时获得的分割结果(RA(or)和RA(os)较大且接近,Dsr较小)。光谱及光谱+纹理结合特征分类方案分类总精度具有相似的变化特征,即小尺度分类总精度较低,随着尺度增大,分类总精度也再提高并在某个尺度达到最大值,之后分类总精度随尺度增大而降低,并趋于平稳。光谱+纹理结合特征的分类总精度低于仅使用光谱特征的分类总精度,在中小尺度上尤其明显。在尺度参数为20时使用光谱+纹理结合特征分类总精度低19个百分点,在尺度参数为30时低13个百分点。基于航空正射影像分割最优尺度参数为20。【结论】基于航空正射影像进行林隙识别,最高精度仅为74%(Kappa=61%),林隙生产者和用户精度� 展开更多
关键词 林隙 影像分割 对象特征 航空正射影像 支持向量机 面向对象
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阳生叶光能利用率与光化学反射植被指数关系 预览
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作者 李师宇 于颖 范文 《林业科学》 CSCD 北大核心 2018年第5期177-184,共8页
【目的】对帽儿山地区主要树种的实测光谱与植被光能利用率进行统计分析,从光化学植被指数定义出发,修正PRI指数,进而得到阳生叶PRI与LUE之间较稳定的定量关系,为碳循环模型准确估计植被初级生产力(GPP)和净初级生产力(NPP)提供基... 【目的】对帽儿山地区主要树种的实测光谱与植被光能利用率进行统计分析,从光化学植被指数定义出发,修正PRI指数,进而得到阳生叶PRI与LUE之间较稳定的定量关系,为碳循环模型准确估计植被初级生产力(GPP)和净初级生产力(NPP)提供基础。【方法】数据采集时间为2016年8月,测量时间为10:00—15:00。LUE测定采用Li-Cor6400光合仪,叶片反射率是通过SVC HR-1024i在实验室测量获得。对实测PRI指数与LUE分针阔树种进行相关性分析和回归分析;对多波段反射率与LUE进行逐步回归分析,提取与LUE高相关性波段,重新组合形成新的PRI指数;分针阔树种建立修正后PRI指数与LUE回归关系。【结果】1)传统PRI指数与LUE相关性分析:针阔树种阳生叶PRI与LUE的pearson相关系数为0.234(P=0.079);阔叶仅为0.121(P=0.389),相关性低;针叶相对较好为0.467(P=0.174),对针叶进一步进行回归拟合,其R2较低(R2=0.218 2;P=0.174),传统PRI指数在此次研究中适用性较差。2)对多个波段反射率逐步回归分析,筛选后得到5个波段反射率组成的多元回归模型,其相关性有所提高(R^2=0.402 2,P=0.04);波段518 nm处反射率对LUE的贡献率最大,偏回归平方和R2=0.133 4。基于传统PRI定义,对PRI指数进行修正,用518 nm反射率替换531 nm处反射率,用修正PRI指数与LUE建立新的一元回归模型。3)用修正PRI指数与LUE分树种分别建立一元回归模型,其回归结果:对于针阔树种阳生叶叶片两者之间R2为0.496 9(P〈0.001),RMSE为0.024 7;对于阔叶树种阳生叶叶片两者之间R2为0.404 5(P〈0.001),RMSE为0.023 6;对于针叶树种阳生叶叶片两者之间R2为0.538 5(P〈0.001),RMSE为0.018 9。结果与传统PRI指数构建的一元回归模型及逐步回归构建的多元模型相比,显著性有明显提高。【结论】建立帽儿山地区针阔叶树种上层阳生叶叶片修正后PRI指数与LUE的关系� 展开更多
关键词 阳生叶 改进光化学植被指数 植被光能利用率 逐步回归法
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中国东部草原植被绿度时空变化分析及其对煤电基地建设的响应 预览
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作者 包岩 田野 +2 位作者 柳彩霞 范文 付晓 《生态学报》 CSCD 北大核心 2018年第15期5423-5433,共11页
利用1981--2010年连续30a的GIMMSAVHRRNDVI3g数据,应用最小二乘法线性拟合,分析了30年间呼伦贝尔市(呼盟)与锡林郭勒盟(锡盟)的地表植被覆盖绿度的变化,并在研究区内选取了24个煤矿产区,分析了矿区及其周围10、20km和50km的缓... 利用1981--2010年连续30a的GIMMSAVHRRNDVI3g数据,应用最小二乘法线性拟合,分析了30年间呼伦贝尔市(呼盟)与锡林郭勒盟(锡盟)的地表植被覆盖绿度的变化,并在研究区内选取了24个煤矿产区,分析了矿区及其周围10、20km和50km的缓冲区的绿度变化趋势,通过分析矿区及对应缓冲区生长季NDVI(GNDVI)的相关性,揭示如下规律:(1)30年间,呼盟和锡盟绿度减少的区域分别为59.16%和73.13%;(2)呼盟植被绿度减少的像元散落在呼盟各个方位,增加的像元主要分布在东北部;锡盟植被绿度减少的像元分布在锡盟东部和西南部,植被绿度增加的像元分布在锡盟西北部;(3)矿区及缓冲区的GNDVI整体呈下降趋势,且锡盟的下降速度更快;(4)不管煤矿露天还是井工开采,对矿区及周边植被绿度都有影响,矿区及缓冲区GNDVI两组变量在0.05水平上显著相关;(5)GNDVI能反映植被复垦状况。 展开更多
关键词 GIMMSAVHRR NDVI 3G 植被绿度 东部草原 煤矿开采 变化趋势
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BEPS模型中光合模块机理性参数的适用性 预览
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作者 潘天石 刘哲 范文 《东北林业大学学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期69-73,共5页
利用每日叶面积指数(LAI)数据和通量塔监测的气象数据,以及BEPS模型光合作用模块中不同机理参数,模拟帽儿山生态站全年逐日总初级生产力(GPP),通过与生态站通量塔实测每日GPP对比,确定不同参数对模型模拟结果的影响。结果表明:(1... 利用每日叶面积指数(LAI)数据和通量塔监测的气象数据,以及BEPS模型光合作用模块中不同机理参数,模拟帽儿山生态站全年逐日总初级生产力(GPP),通过与生态站通量塔实测每日GPP对比,确定不同参数对模型模拟结果的影响。结果表明:(1)选用还原型辅酶II(NADPH)供给量限制下的参数,模拟结果比真实值高;选用三磷酸腺苷(ATP)供给量限制下的参数,模拟结果最接近于真实值(R2=0.841,RMSE=1.696 g·m^-2·d-1,Bias=1.382 g·m^-2·d^-1);选用DHAP/PGA穿梭发生时的参数,模拟结果生长季偏低,非生长季偏高,该参数不适于模拟每日GPP。(2)不同参数模型模拟的GPP存在较明显的差异,还原型辅酶II与ATP供给量限制下的参数,模型的模拟结果普遍相差6%左右,最高相差14.08%。(3)随光照增强和温度升高,选用ATP供给量限制下的参数,建立的模型更适合基于BEPS模型模拟每日的GPP。 展开更多
关键词 植物光合 模型参数 BEPS模型 总初级生产力
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基于SAR极化分解与Landsat数据的森林生物量遥感估测 被引量:1
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作者 李明泽 于欣彤 +1 位作者 高元科 范文 《北京林业大学学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期1-10,共10页
【目的】森林生物量是评价森林生态系统结构、功能和生产力的重要指标之一,区域尺度上的森林生物量的准确估测对了解森林现状和科学经营森林具有重要指导意义。本文旨在利用SAR影像结合Landsat5 TM影像对区域尺度上的森林生物量进行定... 【目的】森林生物量是评价森林生态系统结构、功能和生产力的重要指标之一,区域尺度上的森林生物量的准确估测对了解森林现状和科学经营森林具有重要指导意义。本文旨在利用SAR影像结合Landsat5 TM影像对区域尺度上的森林生物量进行定量估测。【方法】首先利用极化分解的方法对极化合成孔径雷达(SAR)数据进行处理获得45个极化分解参数,然后将45个极化分解参数与6个Landsat5 TM波段参数共51个参数作为自变量,森林生物量W作为因变量构建统计回归模型,最后利用最优模型反演研究区的森林生物量。【结果】使用两种方法进行模型构建:(1)逐步回归法,利用逐步回归进行变量筛选,选出2个参数构建模型,模型R2为0.534,拟合精度为67.51%,RMSE为43.21 t/hm~2;(2)最优子集法,用Bootstrap法进行变量筛选,共筛选出9个参数,然后用这9个参数进行最优子集回归,获得511个选模型,然后选择出最优子集模型,并用交叉验证法对模型进行验证,最终选出的最优子集模型包含的参数为TM_band4、Neumann_delta_mod、Neumann_psi、TSVM_psi、TSVM_tau_m3,模型R2为0.768 2,拟合精度为88.32%,拟合RMSE为14.98 t/hm~2,验证精度为86.21%,验证RMSE为19.14 t/hm~2,CP指数为5.249 5,赤池信息量AIC为256.504 5。本文最终使用最优子集法获得的模型进行反演,获得研究区的森林生物量分布图。【结论】结果表明:全极化C波段SAR数据结合Landsat5 TM光学数据构建遥感信息模型可以准确反演森林生物量。 展开更多
关键词 森林生物量 SAR 极化分解 BOOTSTRAP 最优子集
基于机载LiDAR的单木结构参数及林分有效冠的提取 预览
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作者 耿林 李明泽 +1 位作者 范文 王斌 《林业科学》 CSCD 北大核心 2018年第7期62-72,共11页
【目的】基于机载激光雷达(LiDAR)数据提取单木树冠三维结构参数(树冠顶点位置、树高、冠幅和冠长),并在此基础上对林分有效冠进行提取,为进一步研究林分尺度上的有效冠结构及其动态提供依据,以更好掌握并改进林业经营措施。【方法... 【目的】基于机载激光雷达(LiDAR)数据提取单木树冠三维结构参数(树冠顶点位置、树高、冠幅和冠长),并在此基础上对林分有效冠进行提取,为进一步研究林分尺度上的有效冠结构及其动态提供依据,以更好掌握并改进林业经营措施。【方法】采用一定规则下的局部最大值窗口搜索树冠顶点,进行单木树冠顶点探测和单木树高提取;以树冠顶点为标记,利用标记控制分水岭分割算法提取单木冠幅;采用垂直方向点云高程检测方法获取枝下高位置,提取冠长;在标记控制分水岭分割出的树冠边界,提取树冠接触高,取平均值作为该样地的林分有效冠高。【结果】树冠分割正确率为88.5%;结合样地实测参数对提取值进行相关性分析,树高R~2=0.886 2,冠幅R~2=0.786 4,冠长R~2=0.800 0,树高、冠幅和冠长精度分别为90.34%、86.80%和89.90%;同一林分内单木接触高相对比较稳定,对提取的林分有效冠高进行单因素方差分析,无显著差异。【结论】基于机载LiDAR数据,采用可变大小的动态窗口搜索局部最大值点,能提高单木结构参数的提取精度;利用树冠顶点标记控制分水岭算法,将高空间分辨率航片作为辅助数据,可完成较高精度的单木冠幅提取;垂直方向点云高程检测方法可提取单木冠长;LiDAR点云数据可对林分有效冠进行提取,在同一林分中,不同样本数量对接触高提取的变异性影响不大,有效冠高大致相同。机载LiDAR数据具有良好的单木树冠三维结构参数提取能力,能够满足现代林业调查对单木结构参数提取的需要,实现对林分有效冠的提取。 展开更多
关键词 机载激光雷达 冠幅 树高 冠长 林分有效冠
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基于机载激光雷达的林隙结构参数提取 预览
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作者 李欢 李明泽 +1 位作者 范文 王斌 《林业科学》 CSCD 北大核心 2018年第10期98-107,共10页
【目的】运用激光雷达技术识别提取林隙面积、边界木高和形状指数,为林隙结构参数调查提供技术支持。【方法】以机载激光雷达数据为数据源,以东北林业大学帽儿山实验林场内设置的5块林隙调查样地中的54个林隙为研究对象,通过对比普通克... 【目的】运用激光雷达技术识别提取林隙面积、边界木高和形状指数,为林隙结构参数调查提供技术支持。【方法】以机载激光雷达数据为数据源,以东北林业大学帽儿山实验林场内设置的5块林隙调查样地中的54个林隙为研究对象,通过对比普通克里金插值、反距离权重插值、样条插值、自然临近插值和局部多项式插值确定最优插值方法得到冠层高度模型,运用交替贯序滤波法对冠层高度模型进行林隙识别提取。【结果】通过对比5种插值方法的RMSE发现,普通克里金法适合插值DEM,反距离权重法适合插值DSM;采用交替贯序滤波法识别提取林隙时,林隙识别率为92. 6%,运用配对检验法对提取的林隙面积、边界木高与野外调查数据进行检验,基于激光雷达技术提取的林隙面积和边界木高与野外实测值呈较强线性关系,R2分别为0. 983和0. 737,其中提取的林隙面积与实测值平均相对误差为15. 78%,林隙边界木高与实测值平均相对误差为11. 94%。【结论】基于机载激光雷达数据采用交替贯序滤波能有效识别林隙且能准确提取其结构参数;坡度、坡位及冠层结构复杂程度都会影响冠层高度模型的插值精度;林隙面积提取受林隙边界形状和林层结构影响,林隙边界木高随着样地地形、坡度增加误差也随之增大。机载激光雷达技术具有获取地形和树木三维结构信息的优势,可为林隙识别及其结构参数提取提供新的遥感方法。 展开更多
关键词 机载激光雷达 林隙结构参数 数学形态学 CHM
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单基线PolInSAR森林高度反演方法研究 预览
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作者 张建双 范文 +1 位作者 毛学刚 于颖 《农业机械学报》 CSCD 北大核心 2018年第10期220-229,共10页
极化干涉SAR(Polarimetric SAR interferometry,PolInSAR)森林高度反演是当前雷达遥感领域的研究热点,近年来出现了多种单基线PolInSAR森林高度反演方法。为了给单基线PolInSAR反演森林高度的算法提供基础,并探索和发展效果更优的反... 极化干涉SAR(Polarimetric SAR interferometry,PolInSAR)森林高度反演是当前雷达遥感领域的研究热点,近年来出现了多种单基线PolInSAR森林高度反演方法。为了给单基线PolInSAR反演森林高度的算法提供基础,并探索和发展效果更优的反演方法,使用PolSARpro软件模拟森林平均高度为18 m的L波段(L=23 cm)全极化干涉SAR数据,研究了森林高度反演算法中的DEM差分法、RVoG法、复相干幅度反演法、混合反演法,并基于相干优化法对混合反演法进行了改进;为了更准确地对算法的性能进行比较,给出方位向为48 bin时各算法的距离向剖面的对比图,并选取图像的中间区域,对森林高度位于3~30 m的1 104个样本点,应用均值和均方根误差RSME对5种方法模拟的18 m森林高度进行比较。结果表明:森林高度平均值反演结果由大到小依次为:复相干幅度反演法、混合反演法、改进的混合反演法、RVoG法、DEM差分法,分别为19.40、18.31、18.12、10.55、10.05 m,均方根误差(RMSE)由小到大依次为:改进的混合反演法、混合反演法、复相干幅度反演法、RVoG法、DEM差分法,分别为1.06、1.48、3.49、7.51、8.04 m;说明DEM差分法与RVoG法反演的森林高度存在明显低估,复相干反演法出现明显高估且其离散程度最大,混合反演法和改进的混合反演法与真实值的误差分别为0.31、0.12 m,改进的混合反演法与真实值的相差最小,离散程度最小,均方根误差最小,反演结果最优。改进的混合反演法综合了混合反演法与相干优化法的优点,使其估计的地形相位的均方根误差最小(0.045 rad),森林高度与真实值的误差最小,均方根误差最小,并且具有一定的鲁棒性。 展开更多
关键词 单基线森林高度反演 DEM差分法 RVoG法 复相干幅度反演法 混合反演法 相干优化法
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植被冠层光谱和叶片光谱的尺度转换
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作者 于颖 宋张亮 +1 位作者 范文 杨曦光 《武汉大学学报:信息科学版》 CSCD 北大核心 2018年第10期1560-1565,1573共7页
叶片光谱是估算植被生化参数的重要依据。然而,遥感影像获取的光谱为像元及冠层光谱,因此,在进行植被生化参数的遥感定量估算时,需将冠层光谱转化到叶片尺度。根据几何光学模型原理,推导出植被冠层光谱和叶片光谱的尺度转换函数,将冠层... 叶片光谱是估算植被生化参数的重要依据。然而,遥感影像获取的光谱为像元及冠层光谱,因此,在进行植被生化参数的遥感定量估算时,需将冠层光谱转化到叶片尺度。根据几何光学模型原理,推导出植被冠层光谱和叶片光谱的尺度转换函数,将冠层光谱转换到叶片尺度。首先,采用叶片光谱模拟模型PROSPECT模拟出叶片水平的光谱;其次,在几何光学模型4-scale模型中,通过改变叶片光谱和叶面积指数(leaf area index,LAI),模拟出不同叶片特征下的冠层光谱。最后,通过LAI建立两个查找表,一个是传感器观测到树冠光照面和背景光照面概率的查找表,另一个是多次散射因子M的查找表,从而实现冠层光谱和叶片光谱的转化。结果表明,利用4-scale模型能实现冠层光谱与叶片光谱的尺度转换,此方法有很好的适用性。 展开更多
关键词 高光谱遥感 PROSPECT模型 4-scale模型 叶面积指数LAI
大兴安岭地区主要植被类型的叶片聚集度系数
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作者 黄婷 范文 +1 位作者 毛学刚 于颖 《应用生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期757-762,共6页
叶片聚集度系数量化了在树冠随机的情况下叶片空间分布的聚集程度,对生态模型建模有重要作用.本研究利用MODIS BRDF模型参数产品(MCD43A1)以及土地覆盖类型数据(MCD12Q1),基于Ross-Li半经验模型模拟了热点和暗点的反射率,计算归一... 叶片聚集度系数量化了在树冠随机的情况下叶片空间分布的聚集程度,对生态模型建模有重要作用.本研究利用MODIS BRDF模型参数产品(MCD43A1)以及土地覆盖类型数据(MCD12Q1),基于Ross-Li半经验模型模拟了热点和暗点的反射率,计算归一化的热点与暗点差值指数(NDHD),结合最小二乘法模拟的NDHD与聚集度系数的关系,反演了2014年8月500 m分辨率的大兴安岭地区植被叶片聚集度系数.并在大兴安岭地区采用冠层分析仪TRAC采样测量,对聚集度系数进行实地验证并对结果进行分析.结果表明:Ross-Li模型模拟的数据与样地实测数据具有显著的相关性(R2=0.8879),说明利用MCD43A1数据反演聚集度系数算法的可行性;MODIS近红外波段对叶片聚集度系数变化的灵敏度比红色波段更高;随着太阳天顶角的增加,Ross-Li模型推导出的聚集度系数呈线性增长趋势(R2=0.9699),说明叶片聚集度系数与天顶角变化有关. 展开更多
关键词 聚集度系数 MODIS BRDF Ross-Li模型
基于GWR的大兴安岭森林立地质量遥感分析 预览 被引量:2
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作者 李明泽 郭鸿郡 +1 位作者 范文 甄贞 《林业科学》 CSCD 北大核心 2017年第6期56-66,共11页
【目的】建立遥感信息模型,估算森林地位级指数,对森林立地质量的空间分布进行系统研究,为森林经营管理和营林造林提供数据支持与理论依据。【方法】以黑龙江省大兴安岭地区为研究区域,基于研究区域的多光谱数据结合地面森林资源清查数... 【目的】建立遥感信息模型,估算森林地位级指数,对森林立地质量的空间分布进行系统研究,为森林经营管理和营林造林提供数据支持与理论依据。【方法】以黑龙江省大兴安岭地区为研究区域,基于研究区域的多光谱数据结合地面森林资源清查数据,采用以最小二乘为基础的多元线性模型(全局模型)和以地理加权回归(GWR)为基础局域回归模型提取包括遥感因子土壤修正植被指数(MSVI)、差值植被指数(DVI)和林分因子林分平均胸径(ADBH)、林分郁闭度(FCC)在内的4个因子作为自变量,建立地位级指数全局估算模型和局域估算模型。对比2种方法,最终采用地理加权回归模型来绘制研究区域地位级指数空间分布图,对研究区域的立地质量进行评价与分析,并探索研究区域内森林地位级指数的空间分布状态随地形的变化趋势。采用全局Moran I描述不同空间尺度下模型残差的空间自相关性(以8 km为间隔计算从8 km到80 km)。【结果】大兴安岭地区地位级指数呈现明显的聚集分布,具体表现为东高西低、北高南低,并且最大值出现在北部区域。遥感因子和林分因子影响森林地位级指数的空间分布。地理加权回归模型的拟合和精度明显好于全局模型,其中全局模型的R2adj为0.48、AIC为1 816、RMSE为1.74,地理加权回归模型的R2adj为0.53、AIC为1 784、RMSE为1.29。通过模型模拟结果和实测值的对比分析发现,地理加权回归模型具有更高的验证精度和更好的拟合效果。基于地理加权回归模型残差分析可知,地理加权回归模型能够很好地解决模型残差的空间自相关性,产生更为理想的模型残差。【结论】全局模型和局域地理加权回归模型能够较为有效地估算黑龙江省大兴安岭地区森林地位级指数,加入样地位置信息进行回归分析的地理加权回归模型能够更有效地降低数据� 展开更多
关键词 立地质量 多光谱遥感 地理加权回归模型 多元线性回归模型
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基于DOM及LiDAR的多尺度分割与面向对象林隙分类 预览 被引量:4
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作者 毛学刚 侯吉宇 +1 位作者 白雪峰 范文 《农业机械学报》 CSCD 北大核心 2017年第9期152-159,共8页
为研究分割尺度对航空正射影像(DOM)与LiDAR数据协同面向对象林隙分割与分类的影响,以东北典型的天然次生林帽儿山实验林场东林施业区为试验区,对DOM与LiDAR数据进行多尺度分割与面向对象林隙分类。分割过程中,采用基于DOM分割、基于L... 为研究分割尺度对航空正射影像(DOM)与LiDAR数据协同面向对象林隙分割与分类的影响,以东北典型的天然次生林帽儿山实验林场东林施业区为试验区,对DOM与LiDAR数据进行多尺度分割与面向对象林隙分类。分割过程中,采用基于DOM分割、基于LiDAR数据分割、DOM&LiDAR协同分割3种分割方案。每种分割方案采用10种尺度。在每种尺度应用两种数据提取的光谱和高度两种特征,采用支持向量机分类器(SVM)进行林隙分类。研究结果表明:3种分割与分类方案分类精度随尺度的增大整体呈现下降的趋势,与ED3(Modified)趋势相反。基于LiDAR数据在尺度参数10获得了最优分割结果。在所有尺度上(10~100),基于LiDAR数据分割与分类精度高于其他两种数据源的分类精度,相比单独使用DOM优势更加明显。基于LiDAR数据分割与分类方案在尺度参数10时获得了最高分类精度(Kappa系数为80%)。3种分割与分类方案最优尺度的分类精度显著高于其他尺度分类精度。分割尺度对面向对象林隙分类结果有重要影响。 展开更多
关键词 林隙 影像分割 LIDAR 航空正射影像 CHM 支持向量机
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呼中林区火烧迹地遥感提取及林火烈度的空间分析 预览 被引量:4
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作者 李明泽 康祥瑞 范文 《林业科学》 CSCD 北大核心 2017年第3期163-174,共12页
【目的】利用LandsatTM影像,采用遥感指数构建决策树分类模型,提出一种识别火烧迹地面积与林火烈度分析的新方法,并结合坡度、坡向、海拔等地形因子对过火区域火烈度的空间分布进行科学系统的分析研究,为大兴安岭地区森林防火和林... 【目的】利用LandsatTM影像,采用遥感指数构建决策树分类模型,提出一种识别火烧迹地面积与林火烈度分析的新方法,并结合坡度、坡向、海拔等地形因子对过火区域火烈度的空间分布进行科学系统的分析研究,为大兴安岭地区森林防火和林火管理提供一定的理论依据和数据支持。【方法】以大兴安岭地区呼中林区为研究区,以2010年9月火后TM影像以及2007年9月火前TM影像为基础数据,以DEM影像、林相图为辅助数据,利用NDVI、NDSWIR、MNDWI和dNBR等遥感指数构建决策树分类模型,对呼中林区2010年10场火烧迹地进行识别,根据dNBR阈值法将过火区域火烈度分为4级,并利用Arcgis软件将火烈度图分别与坡度、坡向、海拔图叠加分析。【结果】利用决策树分类模型所提取火烧迹地面积的分类总体精度和Kappa系数分别为97.97%和0.9432,与平行六面体法和ISODATA法的分类的精度相比分别提高了7.56%和17.32%,Kappa系数也相应提高。决策树模型提取火烧迹地的制图精度和用户精度分别为97.51%和97.54%,而平行六面体分类法分别为90.43%和96.52%,ISODATA法分别为94.35%和95.68%。利用dNBR阈值法将已提取的过火区林火烈度分为:未过火、轻度火烧、中度火烧、重度火烧4个级别,其中中度火烧和重度火烧分别占总过火面积的46.6%和33.2%。叠加分析后,海拔在1000-1500m的地区过火面积共4177hm^2,占总过火面积的64.4%。Ⅲ级坡(6°-15°)过火面积最大,占总过火面积的45.9%。南坡过火面积最大,为1391hm^2,约占总过火面积的21.4%。【结论】本文所使用的决策树分类模型能够准确地识别过火区域,在精度上相较平行六面体法与ISODATA法有显著提高,且过火面积也更接近目视解译判读所得到的过火面积,精度均达到82%以上。dNBR阈值法可将过火� 展开更多
关键词 火烧迹地 决策树分类 林火烈度 过火面积 dNBR
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分割尺度对面向对象树种分类的影响及评价 预览 被引量:1
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作者 毛学刚 陈文曲 +1 位作者 魏晶昱 范文 《林业科学》 CSCD 北大核心 2017年第12期73-83,共11页
【目的】研究分割尺度对高空间分辨率遥感影像与星载全极化SAR数据协同面向对象树种分割与分类的影响,进而评价2种数据协同树种分类的适宜性。【方法】以QuickBird遥感影像和Radarsat-2数据为试验数据,在面向对象分类过程中采用3种分割... 【目的】研究分割尺度对高空间分辨率遥感影像与星载全极化SAR数据协同面向对象树种分割与分类的影响,进而评价2种数据协同树种分类的适宜性。【方法】以QuickBird遥感影像和Radarsat-2数据为试验数据,在面向对象分类过程中采用3种分割方案(单独使用QuickBird遥感影像分割、单独使用Radarsat-2数据分割和QuickBird&Radarsat-2协同分割),每种分割方案采用10种分割尺度(25~250,步长为25),应用修正的欧式距离3(ED3_(modified))评价分割质量。对于3种分割方案采用各自特征及二者共同特征,分别应用支持向量机(SVM)分类器进行面向对象树种分类。【结果】在10种分割尺度上,QuickBird&Radarsat-2协同分割和单独使用QuickBird遥感影像分割的ED3_(modified)明显低于单独使用Radarsat-2数据分割获得的ED3_(modified)。QuickBird&Radarsat-2协同分割以分割尺度100进行分割的质量最好(ED3_(modified)=0.34)。3种分割-分类方案在小尺度上分类总精度(OA)较低,随着尺度增大,OA也再提高并在某个尺度达到最大值,之后OA随尺度增大而降低。QuickBird&Radarsat-2协同分割-分类在分割尺度100获得了最高分类精度(OA=85.55%;Kappa=0.86)。单独使用QuickBird遥感影像分割-分类在分割尺度150获得了最高分类精度(OA=81.11%;Kappa=0.82),单独使用Radarsat-2数据分割-分类在分割尺度125获得了最高分类精度(OA=66.67%;Kappa=0.68)。OA与ED3_(modified)高度相关(R~2=0.73)。【结论】在所有尺度(25~250)上,QuickBird&Radarsat-2协同使用的分割质量和分类精度高于单独使用其中一种数据源的分割质量和分类精度,相比单独使用Radarsat-2数据优势更加明显。分割尺度对面向对象树种分类结果有着重要影响。匹配良好的分割和参考对象能够得到更高精度的分类结果,同时,轻微的过度分割或分割不足不会明显影响分类� 展开更多
关键词 影像分割 尺度参数 SAR QUICKBIRD RADARSAT 支持向量机
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林隙主被动遥感协同自动识别 预览 被引量:1
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作者 毛学刚 侯吉宇 范文 《林业科学》 CSCD 北大核心 2017年第11期94-103,共10页
【目的】研究林隙主被动遥感协同自动识别方法,为进一步量化林隙特征提供技术支持。【方法】以真彩色航空正射影像(0.2 m)和机载Li DAR(3.7点·m-2)为主被动遥感数据源,选取东北典型天然次生林——帽儿山实验林场东林施业区为... 【目的】研究林隙主被动遥感协同自动识别方法,为进一步量化林隙特征提供技术支持。【方法】以真彩色航空正射影像(0.2 m)和机载Li DAR(3.7点·m-2)为主被动遥感数据源,选取东北典型天然次生林——帽儿山实验林场东林施业区为研究区进行面向对象林隙识别。在面向对象分类过程中,通过对比3种分割方案(航空影像分割、Li DAR数据分割、航空影像&Li DAR协同分割)、10种尺度(10~100,步长为10)确定最优分割方案及尺度参数。在最优分割结果基础上应用航空影像的光谱特征、Li DAR数据提取的高度特征及共同特征,应用支持向量机分类器(SVM)进行林隙识别。【结果】3种分割方案的最优尺度均为20;所有尺度均是基于Li DAR数据分割ED3modified(0.52±0.11)低于基于航空影像分割(0.58±0.07)与航空影像&Li DAR协同数据分割(0.58±0.07)。在Li DAR数据最优尺度(20)下,采用光谱和高度共同特征的主被动识别与单独采用光谱特征的主动识别及单独使用高度特征的被动识别相比,分类精度分别提高36.71%和8.17%。【结论】3种分割方案中,基于Li DAR数据分割结果最好;使用主被动遥感协同自动识别进行林隙分类时精度最高(OA=87.73%,Kappa=0.81)。 展开更多
关键词 林隙 尺度分割 分类特征 LI DAR 航空影像 CHM 支持向量机
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