地基激光雷达灌丛化草原小叶锦鸡儿生物量估算

编号 zgly0001715760

文献类型 期刊论文

文献题名 地基激光雷达灌丛化草原小叶锦鸡儿生物量估算

作者 刘晓亮  隋立春  白永飞  赵旦  赵玉金  刘艳书  翟秋萍 

作者单位 长安大学地质工程与测绘学院  中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室  中国科学院空天信息创新研究院遥感科学国家重点实验室  中国林业科学研究院荒漠化研究所 

母体文献 遥感学报 

年卷期 2020年07期

年份 2020 

分类号 S812  TN958.98 

关键词 遥感  地基激光雷达  灌丛化  小叶锦鸡儿  生物量  体积 

文摘内容 小叶锦鸡儿是内蒙古灌丛化草原中最具代表性的景观植物,准确估算小叶锦鸡儿灌丛的地上生物量对研究灌丛化草原生态系统、监测草原灌丛化程度具有重要意义。地基激光雷达TLS(Terrestrial Laser Scanning)可通过获取高密度点云数据准确估算灌木体积,被广泛应用于反演灌木生物量,但在灌丛化草原中尚未得到有效应用。本研究首先在中国科学院灌丛化草地植被恢复试验区获取了5个样方(10 m×10 m)共42株灌丛的TLS点云数据及实测生物量信息;然后分别使用整体凸包法、切片凸包法、切片分割法、体积表面差分法、体素法5种方法计算灌丛体积并与实测生物量进行回归分析;最后,通过留一交叉验证对5种方法建立的生物量估算模型精度进行对比分析。结果表明:TLS可在不破坏植被的情况下实现快速、准确地小叶锦鸡儿灌丛生物量反演,是传统野外调查方法的可靠替代技术。研究中采用的5种方法均能较好地估算灌丛生物量,其中:(1)相比于整体凸包法(R~2=0.87, p<0.001, RMSE=30.50 g),切片凸包法(R~2=0.89, p<0.001, RMSE=28.01 g)与切片分割法(R~2=0.88, p<0.001, RMSE=29.03 g)可有效减弱离群点造成的体积高估,生物量估算精度有所提升;(2)格网大小为3 cm、高度统计变量选取标准差时,体积表面差分法计算的体积与实测生物量拟合度最好(R~2=0.89,p<0.001, RMSE=28.89 g),表明高度标准差是估算小叶锦鸡儿灌丛生物量的强预测因子;(3)体素法解释了生物量估计值90%的变化(R~2=0.90, p<0.001, RMSE=26.28 g),是适合小叶锦鸡儿灌丛生物量反演的最优模型。