小兴安岭典型阔叶红松林幼树的群落结构动态 被引量：14

1

作者 杨晓惠 林文树 +1 位作者 刘曦 吴金卓 《中南林业科技大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期87-97,共11页

【目的】以小兴安岭典型阔叶红松林样地为研究对象,分析2010、2015和2020年群落幼树非空间结构动态变化和群落幼树的空间结构动态变化,旨在了解群落的演替趋势、不同尺度下幼树分布特征变化以及不同生长阶段在空间分布上的相关性如何变... 【目的】以小兴安岭典型阔叶红松林样地为研究对象,分析2010、2015和2020年群落幼树非空间结构动态变化和群落幼树的空间结构动态变化,旨在了解群落的演替趋势、不同尺度下幼树分布特征变化以及不同生长阶段在空间分布上的相关性如何变化,为森林群落动态长期监测研究、维持群落结构、恢复群落生物多样性和合理经营管理提供科学依据。【方法】以研究区阔叶红松林固定监测样地的长期调查数据为基础,在此基础上选取了生长情况较好的200 m×200 m的典型阔叶红松林进行研究,计算2010、2015和2020年样地内不同生长阶段乔木物种及数量变化,群落幼树的物种组成、径级结构和物种多样性动态变化,并且运用O-ring函数分析幼树空间分布和幼树与小树、大树空间关联性。【结果】在3次调查中,乔木物种数保持不变,但个体数呈现先增加后减小的趋势;2015和2020年小树新增个体数均高于转移个体数,但是2020年较高的枯死率逆转了小树的增长趋势,阔叶树的物种数和株数都远远大于针叶树,幼树优势物种组成基本保持不变;随着尺度的增加,幼树的丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Simpson优势度指数都先急剧增加后趋于平缓,Pielou均匀度指数先明显下降后趋于平缓;另外,在200 m×200 m的空间尺度下,随着时间的增加,Shannon-Wiener多样性指数和Simpson优势度指数呈先减小后增加的趋势,Pielou均匀度指数持续增加。随着时间的增加,小树和大树的平均胸径均有增加,2020年幼树的平均胸径显著减少。3次调查幼树的空间分布格局类似,在小尺度表现为聚集分布,随着尺度的不断增大,种群的空间格局变为随机分布或均匀分布。在3次调查中,幼树和小树的空间关联性类似,在小尺度上呈正相关性,随着尺度的增加,相关性减弱,两者变为无相关性,但是在中等尺度上和大尺度上存在� 展开更多

关键词 阔叶红松林 群落结构 空间格局 空间关联性 幼树 动态变化

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不同演替阶段红松阔叶混交林空间结构研究 被引量：12

2

作者 许文秀 吴金卓 +1 位作者 林文树 刘艳琪 《中南林业科技大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第10期106-111,共6页

本文旨在探讨不同演替阶段红松阔叶混交林林分空间结构特征,为明确各林分结构与功能、合理保护和经营红松阔叶混交林提供科学依据。采用TOPCON全站仪在吉林省蛟河市林业实验区管理局不同演替阶段红松阔叶混交林内分别设置4块100 m×... 本文旨在探讨不同演替阶段红松阔叶混交林林分空间结构特征,为明确各林分结构与功能、合理保护和经营红松阔叶混交林提供科学依据。采用TOPCON全站仪在吉林省蛟河市林业实验区管理局不同演替阶段红松阔叶混交林内分别设置4块100 m×100 m监测样地,并进行群落调查,在Visual Studio平台上编写应用程序对不同林分的混交度和大小比数进行计算。结果表明:不同演替阶段林分的平均混交度在0.66和0.78之间,树种之间隔离程度较大;4种林分中树种数量最多的前5个树种平均混交度取值范围为0.69～0.82,其中过熟林最大,近熟林最小,按平均混交度数值大小排序为过熟林>中龄林>成熟林>近熟林。中龄林、近熟林、成熟林和过熟林林分平均胸径大小比数分别为0.48、0.53、0.49、0.49,平均树高大小比数分别为0.48、0.50、0.49、0.49,平均冠幅大小比数分别为0.34、0.42、0.38、0.41。可以看出,胸径和树高平均大小比数取值范围相近,反映林木大小分化程度上具有一致性,而与平均冠幅大小比数取值范围具有一定的差异,说明用树高及胸径计算大小比数得出的结果较冠幅更为可靠。不同演替阶段红松阔叶混交林整体上呈现出一个由不同树种组成、处于强度混交向极强度混交过渡的复杂森林群落,且树种之间大小分化程度明显。 展开更多

关键词 阔叶混交林 混交度 大小比数 空间结构

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基于改进YOLO v4的落叶松毛虫侵害树木实时检测方法 被引量：10

3

作者 林文树 张金生 何乃磊 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期304-312,393,共10页

针对two⁃stage网络模型训练成本高,无人机搭载的边缘计算设备检测速度低等问题,提出一种基于改进YOLO v4模型的受灾树木实时检测方法,以提高对落叶松毛虫虫害树木的识别精度与检测速度。以黑龙江省大兴安岭地区呼玛县白银纳乡受落叶松... 针对two⁃stage网络模型训练成本高,无人机搭载的边缘计算设备检测速度低等问题,提出一种基于改进YOLO v4模型的受灾树木实时检测方法,以提高对落叶松毛虫虫害树木的识别精度与检测速度。以黑龙江省大兴安岭地区呼玛县白银纳乡受落叶松毛虫侵害的落叶松无人机图像为数据,利用LabelImg软件标注75~100 m的无人机图像,构建落叶松毛虫虫害树木图像数据集。将CSPNet应用于YOLO v4模型的Neck架构,重新设计Backbone的特征提取网络———CSPDarknet53模型结构,并在CSPNet进行优化计算前的卷积中加入SENet以增加感受野信息,使其改变网络的深度、宽度、分辨率及网络结构,实现模型缩放,提高检测精度。同时,在PANet中使用CSPConvs卷积代替原有卷积Conv×5,最后经过YOLO Head检测输出预测结果。将YOLO v4 CSP网络模型部署至GPU进行训练,训练过程的内存降低至改进前的82.7%。再搭载至工作站进行测试,结果表明:改进的YOLO v4 CSP网络模型在测试阶段对虫害树木检测的正确率为97.50%,相比于YOLO v4的平均正确率提高3.4个百分点,模型精度接近目前主流two⁃stage框架Faster R CNN的98.75%;将改进的YOLO v4 CSP网络模型搭载至Jetson nano边缘计算设备,检测速度达到4.17 f/s,高于YOLO v4模型的1.72 f/s。基于YOLO v4 CSP的检测模型可实现对受灾树木检测速度与精度的平衡,降低模型的应用成本,搭载至无人机可实现对森林虫害的实时监测。 展开更多

关键词 落叶松毛虫 实时监测 无人机 YOLO v4

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小兴安岭地区针阔混交林主要树种生长模型研究 被引量：7

4

作者 杨玉泽 林文树 孙英伟 《林业资源管理》 北大核心 2018年第3期49-57,共9页

选取小兴安岭地区天然针阔混交林为样地,以红松、冷杉、云杉、水曲柳、枫桦、紫椴等6种主要优势树种为研究对象,分别进行树高和胸径、冠幅和胸径的相关性分析。通过SPSS 20.0软件将调查的数据代入备选的8个经典数学模型中进行回归分析,... 选取小兴安岭地区天然针阔混交林为样地,以红松、冷杉、云杉、水曲柳、枫桦、紫椴等6种主要优势树种为研究对象,分别进行树高和胸径、冠幅和胸径的相关性分析。通过SPSS 20.0软件将调查的数据代入备选的8个经典数学模型中进行回归分析,得到各方程的P值、决定系数R^2和相关参数,并采用总误差、平均误差、平均相对误差和均方根误差等验证拟合精度,最终选出最优的树木生长模型。结果表明:针叶树的树高和胸径、冠幅与胸径相关性显著,在树高-胸径模型中平均决定系数为0.809,在冠幅-胸径模型中平均决定系数为0.498。相对于针叶树来说,阔叶树树高和胸径、冠幅和胸径的相关性略差,其决定系数平均值分别为0.608,0.395。不同树种适应不同树木生长模型,在树高-胸径的相关性分析中,以幂函数、S函数模型居多,冠幅-胸径模型以三次多项式模型最为显著。 展开更多

关键词 树高 胸径 冠幅 回归模型 小兴安岭

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一种高郁闭度林分树高的估测方法 被引量：7

5

作者 李祥 吴金卓 +1 位作者 林文树 郑淯文 《测绘科学》 CSCD 北大核心 2019年第7期128-134,共7页

针对单一无人机影像无法有效地提取高郁闭度林分树高的问题,该文提出一种结合无人机影像数据和全站仪测量的地形数据获取高郁闭度林分树高的方法。①利用搭载数码相机的小型无人机平台,以50m航高获取实验区局部高精度林分影像,利用全站... 针对单一无人机影像无法有效地提取高郁闭度林分树高的问题,该文提出一种结合无人机影像数据和全站仪测量的地形数据获取高郁闭度林分树高的方法。①利用搭载数码相机的小型无人机平台,以50m航高获取实验区局部高精度林分影像,利用全站仪获取实验区的地形数据;②利用无人机影像处理软件对影像进行处理,通过初步的几何校正以及空三加密过程得到整个实验区的高分辨率DEM和DOM模型;③采用局部最大值算法探测单株林木的树冠中心点坐标,利用自然生长算法和高程差值公式得到树冠中心对应的树根高程;④以树冠中心点高程以及树根高程的差值作为单木树高的估计值。通过实验得出:结合无人机影像与全站仪数据能够准确快速地获取高郁闭度林分树高,本文提出的方法可以为森林可持续经营提供数据基础。 展开更多

关键词 无人机影像 全站仪 树高 滑动窗口 不规则三角网

原文传递

应用地面三维激光扫描对白桦单木结构参数的提取 被引量：6

6

作者 郑淯文 吴金卓 +1 位作者 林文树 李祥 《东北林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第8期49-55,共7页

应用地面三维激光扫描仪,在大小兴安岭地区的4块白桦(Betula platyphylla)次生林样地进行单木扫描,对扫描后树干点云进行分层处理并设置阈值;运用Hough变换算法提取单木位置与胸径,利用树干生长方向得到树高与冠幅;运用回归分析对算法... 应用地面三维激光扫描仪,在大小兴安岭地区的4块白桦(Betula platyphylla)次生林样地进行单木扫描,对扫描后树干点云进行分层处理并设置阈值;运用Hough变换算法提取单木位置与胸径,利用树干生长方向得到树高与冠幅;运用回归分析对算法估计值和实测值进行拟合,判断算法的准确性;利用体元模拟法与传统体积计算方法分别估测树冠体积,分析两种算法的差异。结果表明:4块样地的单木识别率较高,平均为86.5%;4块样地的单木胸径、树高、冠幅估测的决定系数(R^2),分别为0.82、0.79、0.83,相应的均方根误差分别为2.03 cm、1.98m、0.45 m,显示了较好的估算精度;利用体元模拟法与传统树冠体积计算方法得到4块样地中树冠体积的平均差异为35.6%,两种算法间4块样地平均决定系数为0.96,拟合较好。 展开更多

关键词 白桦 立木测量 单木结构参数 地面三维激光扫描

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小兴安岭阔叶红松林物种-多度分布格局 被引量：5

7

作者 杨晓惠 林文树 吴金卓 《中南林业科技大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第12期104-113,133,共11页

【目的】分析小兴安岭典型阔叶红松林群落中,随着坡位由坡下到坡上、坡向由阳坡到阴坡的变化,优势种、偶见种有哪些变化,物种-多度分布格局是如何变化的,同时解释不同坡位和不同坡向对小兴安岭阔叶红松林物种-多度分布格局的重要影响。... 【目的】分析小兴安岭典型阔叶红松林群落中,随着坡位由坡下到坡上、坡向由阳坡到阴坡的变化,优势种、偶见种有哪些变化,物种-多度分布格局是如何变化的,同时解释不同坡位和不同坡向对小兴安岭阔叶红松林物种-多度分布格局的重要影响。【方法】首先,利用小兴安岭30 hm2典型阔叶红松林样地的群落调查数据,绘制不同样地类型下的植物群落种-面积曲线,得到最小样地面积40 m×40 m;然后在6种样地类型下分别选取6块非连续最小面积样地,采用双因素(不同坡位和不同坡向)重复实验方差分析各类型样地间株数差异的显著性。接下来,计算6种样地类型的物种多度;最后,利用不同的生态位模型进行物种-多度拟合,将拟合结果进行χ2和AIC检验。【结果】由双因素重复实验方差分析可知,坡位对物种株数具有显著影响,而坡向和交互作用(坡向和坡位)对于物种株数没有显著影响。坡下的物种株数显著高于其他类型,坡中和坡上样地的物种株数没有显著差异。不同类型样地的物种株数排序为:阳坡坡下>阴坡坡下>阳坡坡中>阴坡坡中>阳坡坡上>阴坡坡上。不同类型样地间的优势种和偶见种发生改变,优势种均少于偶见种,但是物种多度相差不大,物种分布比较均匀。运用生态位模型对阳坡和阴坡的不同坡位样地的物种-多度进行拟合,并进行χ2和AIC检验,发现在阴坡,随着坡位上升,最优拟合模型由BSM变为NPM,在阳坡,随着坡位的上升,最优拟合模型由ONM变为NPM。BSM、ONM和NPM对小兴安岭阔叶红松林物种多度拟合精度都较高。【结论】小兴安岭阔叶红松林物种多度分布比较均匀,森林处于演替中后期,群落物种丰富;随着坡位升高,阳坡和阴坡资源分配模式都以NPM最优。资源分配模式以确定性为主和物种之间生态位具有重叠可能是NPM、ONM和BSM为阔叶红松林的最优物种多度格局� 展开更多

关键词 物种多度 生态位模型 坡位 坡向 阔叶红松林

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平贝收获机工作参数优化研究 被引量：3

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作者 马川 杨铁滨 +1 位作者 林文树 王崇 《中国农机化学报》 北大核心 2019年第7期19-24,共6页

优化平贝收获机工作参数是提高平贝收获质量的关键。首先对平贝收获机振动机构进行运动分析,通过Matlab优化工具箱对振动机构的偏心轮角速度和偏心距进行优化。并以收获机的挖掘深度、筛网倾角、运行速度为自变量,采用响应曲面法中的中... 优化平贝收获机工作参数是提高平贝收获质量的关键。首先对平贝收获机振动机构进行运动分析,通过Matlab优化工具箱对振动机构的偏心轮角速度和偏心距进行优化。并以收获机的挖掘深度、筛网倾角、运行速度为自变量,采用响应曲面法中的中心组合设计方法,研究各自变量及其交互作用对收获损失率和损伤率的影响。通过响应曲面优化法计算得到最优的工作参数:挖掘深87.14 mm,筛网倾角9°,行进速度3.35 m/s。此工作条件下平贝实际损失率为1.75%,损伤率为1.71%。 展开更多

关键词 平贝 收获机 振动机构 响应曲面优化法 损失率

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孟加拉湾海洋热浪季节变化特征与可能成因

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作者 梁坤明 邱云 +3 位作者 何宜军 林雯纾 倪栩韬 滕辉 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期13-24,共12页

本文基于1982-2021年的NOAA最优插值海表温度等资料,分析了孟加拉湾海洋热浪季节分布特征与可能成因。结果表明:大致以斯里兰卡岛与缅甸伊洛瓦底江河口连线为界,孟加拉湾西北部与东南部海域海洋热浪频率和天数呈现出不同的季节变化特征... 本文基于1982-2021年的NOAA最优插值海表温度等资料,分析了孟加拉湾海洋热浪季节分布特征与可能成因。结果表明:大致以斯里兰卡岛与缅甸伊洛瓦底江河口连线为界,孟加拉湾西北部与东南部海域海洋热浪频率和天数呈现出不同的季节变化特征。在湾西北部海域,海洋热浪频率和天数季节变化较显著,均在夏季达到最大,春、秋季次之,冬季最少。而在湾东南部海域,二者的季节变化相对较弱。依据海洋热浪累积强度将海洋热浪从弱至强分为Ⅰ~Ⅳ4种等级。分析显示,Ⅰ类和Ⅱ类较弱海洋热浪主要发生于夏、秋季的湾西部或西北部海域;Ⅲ类以上严重海洋热浪则多发于春季的安达曼海和湾东南部海域以及夏季的缅甸西南部海域。进一步分析表明,在春、夏和秋季大部分海洋热浪活跃区,较浅的混合层及海表净热通量的变化对这些海区海洋热浪活动可能起主要作用,而冬季湾东南部海域海洋热浪形成与维持可能主要与赤道远地强迫有关。 展开更多

关键词 海洋热浪 孟加拉湾 季节变化 混合层 形成机制

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中国共产党人的精神谱系在高职思政课教学中的应用探析 被引量：1

10

作者 林文树 《延边教育学院学报》 2022年第1期1-3,共3页

中国共产党百年来形成的精神谱系,既为新时代立德树人根本任务指明了方向,也从内容上充实了立德树人的深刻内涵。本文在剖析“精神谱系”精神要义的基础上,对“精神谱系”在思政课教学中应用的价值意义、遵循原则和实现路径进行了探究... 中国共产党百年来形成的精神谱系,既为新时代立德树人根本任务指明了方向,也从内容上充实了立德树人的深刻内涵。本文在剖析“精神谱系”精神要义的基础上,对“精神谱系”在思政课教学中应用的价值意义、遵循原则和实现路径进行了探究与思考,旨在充分发挥思政课作为立德树人关键课程的作用。 展开更多

关键词 中国共产党人 精神谱系 思政课教学 应用 精神特质 价值意义

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随机森林在红松活立木腐朽分级中的应用 被引量：1

11

作者 谢军明 王立海 +5 位作者 林文树 郝泉龄 解光强 孟庆凯 李怡娜 阚相成 《东北林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期99-103,110,共6页

以五营森林公园中不同腐朽程度的红松为研究对象,选取无损、易获取指标(阻力损失及心材、边材异常面积比)为模型自变量,腐朽等级为因变量,利用无损检测并结合随机森林对活立木腐朽程度进行分级。使用重复分层K折交叉验证保证样本数据在... 以五营森林公园中不同腐朽程度的红松为研究对象,选取无损、易获取指标(阻力损失及心材、边材异常面积比)为模型自变量,腐朽等级为因变量,利用无损检测并结合随机森林对活立木腐朽程度进行分级。使用重复分层K折交叉验证保证样本数据在训练和测试时分类均衡,并建立随机森林立木腐朽分级模型。结果表明:随机森林腐朽分级模型训练、测试精度分别为100%、90%,说明其拟合效果好、泛化能力强。随机森林对腐朽等级(Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ)的辨识均正确,召回率都为100%,腐朽等级Ⅲ错判1例,对腐朽立木进行分级的准确率高达96.67%,随机森林的微观、宏观平均AUC值分别为0.979 2、0.970 8。 展开更多

关键词 随机森林 活立木 腐朽 分级

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基于无人机激光雷达点云的单木生物量估测 被引量：25

12

作者 刘浩然 范伟伟 +1 位作者 徐永胜 林文树 《中南林业科技大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第8期92-99,共8页

【目的】为提高森林单木生物量估测精度和效率,本研究基于无人机激光雷达技术对哈尔滨城市林业示范基地的水曲柳、樟子松样地进行点云数据获取及单木生物量估测。【方法】通过优化算法对获取的点云数据进行树高、冠幅等单木结构参数的提... 【目的】为提高森林单木生物量估测精度和效率,本研究基于无人机激光雷达技术对哈尔滨城市林业示范基地的水曲柳、樟子松样地进行点云数据获取及单木生物量估测。【方法】通过优化算法对获取的点云数据进行树高、冠幅等单木结构参数的提取;然后基于改进的凸包算法获取树冠体积、树冠投影面积等树冠因子。最后将上述获得的单木结构参数引入传统CAR生物量模型中,建立基于无人机激光雷达点云数据的单木生物量模型。【结果】1)基于点云数据提取的单木结构参数与实测数值间的相关性较好。其中水曲柳样地平均冠幅和树高值的决定系数R^(2)分别为0.82和0.86,而樟子松样地平均冠幅和树高的决定系数R^(2)分别为0.80和0.84。2)通过与国家林业局颁布的水曲柳、樟子松生物量异速生长方程进行对比得出,当引入树高、冠幅、树冠投影面积和树冠体积作为CAR模型参数时构建的生物量模型拟合效果最优,R^(2)分别为0.83、0.79,相应的均方根误差RMSE分别为18.912和8.120 kg/株。通过最优生物量模型评价指标可以看出,两块样地生物量模型的总相对误差SRE分别为-0.541%和0.311%,平均相对误差MRE分别为0.014%和0.020%以内,而平均相对误差绝对值MARE分别为9.19%和6.95%。3)当引入树冠体积作为变量时,生物量模型的精度明显提高。相比于树高、冠幅作为变量的模型,树冠体积的引入使得水曲柳、樟子松生物量模型的R^(2)分别提高了0.076和0.060,RMSE分别下降6.759和1.386 kg/株。【结论】本研究说明无人机激光雷达点云数据能够通过结合其提取的单木结构参数对森林单木生物量进行估测研究,并能取得较好的拟合优度和较高的预测精度。 展开更多

关键词 无人机激光雷达 点云数据 单木结构参数 生物量模型

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基于地基激光雷达和手持式移动激光雷达的单木结构参数提取精度对比 被引量：21

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作者 范伟伟 刘浩然 +1 位作者 徐永胜 林文树 《中南林业科技大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第8期63-74,共12页

【目的】针对人工实测与地基激光雷达(TLS)在林业资源调查中数据获取效率低下的问题,以哈尔滨市城市林业示范基地黑皮油松林为研究对象,综合对比地基激光雷达和手持式移动激光雷达(HMLS)两种扫描方式,为高效的森林资源调查和经营管理提... 【目的】针对人工实测与地基激光雷达(TLS)在林业资源调查中数据获取效率低下的问题,以哈尔滨市城市林业示范基地黑皮油松林为研究对象,综合对比地基激光雷达和手持式移动激光雷达(HMLS)两种扫描方式,为高效的森林资源调查和经营管理提供有效的参考。【方法】利用TLS单站与多站扫描以及HMLS获取研究样地单木点云数据,然后基于点云数据处理软件提取单木结构参数并与实测数据进行匹配,综合对比两种扫描方式的数据获取效率、点云质量以及单木结构参数提取精度。【结果】1)HMLS在扫描高郁闭度黑皮油松林样地时扫描速度大约为27 m^2/min,TLS4站扫描该样地速度为10 m^2/min,扫描速度上HMLS扫描约为TLS多站扫描的3倍。2)TLS4站扫描的胸径处点云数量与单木点云数量远高于HMLS,且HMLS相比于TLS4存在冠层点云缺失的问题,但HMLS相较于TLS数据拥有更好的胸径处切片点云完整度。3)HMLS、TLS单站、TLS4站数据胸径估测结果的R^2分别为0.92、0.84、0.95,HMLS与TLS4站扫描均给出了较好的胸径估测结果,单站TLS扫描估测胸径结果较差。HMLS扫描与TLS单站扫描由于冠层点云扫描不完整导致估测树高和树冠面积的决定系数均小于0.5。TLS4站扫描相较于HMLS扫描在树高和树冠面积的估测精度上有了较大提升,R^2达到了0.7以上。【结论】TLS4站扫描拥有最高的点云数据质量与单木结构参数提取精度,但扫描效率最低,而单站扫描由于遮挡效应单木结构提取精度较低但扫描效率最高;HMLS具有较高的扫描效率与胸径估测精度,但由于冠层点云的缺失在树高和树冠面积等参数的估测精度较低。 展开更多

关键词 地基激光雷达 手持式移动激光雷达 单木结构参数 精度

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基于无人机激光雷达点云数据的单木分割研究 被引量：14

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作者 刘浩然 范伟伟 +1 位作者 徐永胜 林文树 《中南林业科技大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期45-53,共9页

【目的】探索不同树种在样地和单木尺度上无人机激光雷达点云数据的单木分割效果,选取哈尔滨城市林业示范基地阔叶林(水曲柳)和针叶林(樟子松)两块样地为研究对象,对样地内树木点云进行单木分割并评价其分割效果,为后续单木结构参数的... 【目的】探索不同树种在样地和单木尺度上无人机激光雷达点云数据的单木分割效果,选取哈尔滨城市林业示范基地阔叶林(水曲柳)和针叶林(樟子松)两块样地为研究对象,对样地内树木点云进行单木分割并评价其分割效果,为后续单木结构参数的提取提供数据支持,同时丰富森林资源信息的调查手段。【方法】通过无人机激光雷达获得样地树木点云数据,然后分别采用改进的K均值聚类算法和基于相对间距的阈值分割算法对水曲柳和樟子松样地进行单木点云数据分割。其中,水曲柳样地点云数据处理采用改进的K均值聚类算法,通过树干点云位置推算初始聚类中心,减少因树冠重叠导致的错误分割;樟子松样地点云数据处理则采用基于相对间距的阈值分割算法,通过设定多条阈值规则并利用动态最大值滤波器对树顶进行精确探测,提高算法的分割精度。最后,基于样地和单木点云完整度两个方面对点云数据分割效果进行评价。【结果】1)从样地尺度来看,水曲柳和樟子松样地单木识别率分别为0.91和0.87,相应的调和值(F)分别为0.91和0.88,结果显示单木分割的整体效果较好。水曲柳样地召回率(r)为0.87,精确率(p)为0.95,算法分割过程中产生的错误分割较少。樟子松样地算法分割的单木也多为正确分割(r=0.82、p=0.94),其分割误差主要来自于单木欠分割,过分割现象相对较少。2)从单木点云分割的完整程度来看,水曲柳样地的单木平均正确分割率为75.6%,点云平均欠分割率为24.3%,平均过分割率为18.5%,单木点云的最大错误分割率为31.8%,不同单木之间分割精度有较大差异;樟子松样地的单木分割精度较稳定,平均正确分割率达84.1%,平均欠分割和过分割率分别为16.3%和9.0%,表明单木点云不存在大量错误分割的情况。【结论】基于树木形态结构特征改进了两种优化单木点云数据分割 展开更多

关键词 无人机激光雷达 点云数据 单木分割 K-MEANS算法 阈值分割算法

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基于Adams的森林防火机器人履带平台设计与动力学仿真 被引量：10

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作者 刘泽新 王希贵 林文树 《森林工程》 北大核心 2021年第5期65-74,共10页

针对森林的复杂环境,为满足森林防火机器人履带平台的越障性能要求,本文提出一种基于椭圆定理的可变形履带平台。该履带平台通过摆臂的转动来调节履带形状,具有更好的越障性能和张紧能力。为充分了解履带平台的越障性能,在履带平台的运... 针对森林的复杂环境,为满足森林防火机器人履带平台的越障性能要求,本文提出一种基于椭圆定理的可变形履带平台。该履带平台通过摆臂的转动来调节履带形状,具有更好的越障性能和张紧能力。为充分了解履带平台的越障性能,在履带平台的运动机理分析基础上,对履带平台典型障碍进行动力学分析,得到越障过程的最大理论值。根据理论值结合林区实际情况计算,用Adams建立仿真平台,对攀爬高地及跨越沟壑的状态进行仿真实验,验证表明履带平台可攀爬200 mm高度台阶,跨越255 mm宽度沟壑,具有良好的越障性能。 展开更多

关键词 森林防火 履带平台 机器人 ADAMS 动力学仿真

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基于无人机影像的森林生物量估测与制图 被引量：9

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作者 李祥 吴金卓 林文树 《中南林业科技大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期50-56,共7页

【目的】森林生物量的精确测定,对于全球气候变化和碳循环研究具有重要的意义。【方法】以东北林业大学城市林业示范基地为研究区域,首先利用无人机平台获取整个研究区域的高分辨率无人机影像;然后在研究区域四种人工林样地中分别选取20... 【目的】森林生物量的精确测定,对于全球气候变化和碳循环研究具有重要的意义。【方法】以东北林业大学城市林业示范基地为研究区域,首先利用无人机平台获取整个研究区域的高分辨率无人机影像;然后在研究区域四种人工林样地中分别选取20 m×20 m的4块建模样方和4块测试样方,通过每木检尺法实测建模样方内林木的树高和胸径数据,建立H-DBH(树高-胸径)估算模型,并结合已有的DBH-SB(胸径-树干生物量)模型得到测试样方的森林生物量数据;在处理后的数字冠层高度模型(DCHM)基础上利用局部最大值法提取树高与树冠中心点位置,建立一种结合无人机影像提取树高与H-SB(树高-树干生物量)经验模型的森林生物量制图方法。【结果】不同样方的H-DBH模型R2均大于0.70,测试样方的总地上生物量平均值为6915.85 kg,总的估测精度为87%。通过ArcGIS软件结合本研究提出的方法快速得到了整个研究区域的地上生物量分布图,估测总地上生物量为4396.18 t。【结论】研究结果可为快速准确的进行森林生物量的估测提供基础数据和技术参考。 展开更多

关键词 无人机影像 树高 胸径 生物量 GIS制图

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联合UAV-LiDAR和HMLS技术的森林样地点云数据融合 被引量：8

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作者 王楚虹 刘浩然 +1 位作者 钟浩 林文树 《中南林业科技大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期26-38,共13页

【目的】基于单一平台遥感数据提取的森林结构参数信息不全面,因此融合多平台遥感数据已成为遥感技术在林业应用中的发展趋势。本研究针对手持移动激光雷达和无人机激光雷达2种不同平台的数据,提出一种基于Delaunay三角网和迭代最近点(I... 【目的】基于单一平台遥感数据提取的森林结构参数信息不全面,因此融合多平台遥感数据已成为遥感技术在林业应用中的发展趋势。本研究针对手持移动激光雷达和无人机激光雷达2种不同平台的数据,提出一种基于Delaunay三角网和迭代最近点(ICP)算法的点云数据融合方法,通过融合获得完整的树木点云数据。【方法】选取哈尔滨城市林业示范基地中樟子松和蒙古栎2块人工林作为研究样地,利用手持移动激光雷达和无人机激光雷达获取样地中树木点云数据,然后分别提取2种不同平台点云数据的树木位置点,使用2组位置点构建2个Delaunay三角网来搜索树木位置目标点与其对应点,以此实现点云的粗配准,并利用模拟退火算法优化粗配准过程。在此基础上,通过选取点云重合度高的部分树冠点云,利用ICP算法进行点云数据的精配准,从而实现2种平台森林样地点云数据的精确融合。【结果】粗配准和精配准中分别设置的线段差阈值和高度区域范围这2个参数对点云数据的配准有较大的影响,而粗配准中迭代次数参数的设置对融合结果的影响较小。在样地内部随机选取区域,将区域内配准后的2种平台点云的树木位置投影点坐标进行对比,得到樟子松和蒙古栎的投影点平均坐标偏移距离分别为0.19和0.25 m。根据采集数据时设置的标志物计算偏移误差,樟子松样地和蒙古栎样地融合结果的均方误差分别为0.0512和0.0802,樟子松样地点云数据的融合精度高于蒙古栎样地。【结论】本研究提出一种基于树木位置的不同激光雷达平台点云数据无标识融合方法,融合精度较高,空中与地面获取的点云数据实现了相互补充,可为森林结构参数的精确提取及树木三维模型构建提供数据支撑,从而推动激光雷达数据在森林资源调查等方面更加广泛地应用。 展开更多

关键词 手持移动激光雷达 无人机激光雷达 点云融合 DELAUNAY三角网 ICP算法

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联合地基激光雷达与无人机影像的树种识别 被引量：3

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作者 钟浩 王楚虹 林文树 《南京林业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期104-112,共9页

【目的】应用遥感技术进行树种识别已成为森林调查的重要手段之一,但利用近地面遥感手段进行树种识别时存在地基激光雷达(LiDAR)点云数据树冠上层信息不足和无人机影像树冠下层的信息缺失的问题,联合多源遥感数据快速准确识别树种,对研... 【目的】应用遥感技术进行树种识别已成为森林调查的重要手段之一,但利用近地面遥感手段进行树种识别时存在地基激光雷达(LiDAR)点云数据树冠上层信息不足和无人机影像树冠下层的信息缺失的问题,联合多源遥感数据快速准确识别树种,对研究和保护森林资源具有重要意义。【方法】以哈尔滨市东北林业大学城市林业示范基地中樟子松(Pinus sylvestrisvar.mongolica)、黑皮油松(P.tabuliformis var.mukdensis)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)、胡桃楸(Juglans mandshurica)为研究对象进行树种识别研究,获取地基LiDAR与无人机影像数据,通过对高重叠度无人机影像进行处理得到无人机影像点云,将无人机影像点云与地基LiDAR点云数据进行配准融合,对融合后数据进行单木分割得到单木点云,基于单木点云提取形状特征、结构特征、树干颜色特征和树冠颜色特征,借助支持向量机分类算法进行树种识别并结合随机森林算法对不同特征的识别能力进行了分析。【结果】利用所有特征进行树种识别取得试验最优结果,其总精度和Kappa系数分别为93.48%和0.91。相较于其他对比方案,其总精度和Kappa系数分别提升4.35~16.31个百分点和0.06~0.22。【结论】提出了一种地基LiDAR数据与无人机影像点云数据进行融合的树种识别方法,该方法能够在一定程度上弥补树种识别中特征提取时地基LiDAR点云数据树冠上层信息不足,以及无人机影像树冠下层信息缺失等问题。充分利用多源数据所包含的丰富信息进行树种识别,可有效提高树种识别精度。 展开更多

关键词 树种识别 多源遥感 激光雷达 无人机影像

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激光雷达和高光谱遥感技术在树种识别中的应用 被引量：6

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作者 钟浩 刘浩然 林文树 《世界林业研究》 CSCD 北大核心 2021年第4期41-45,共5页

快速准确识别树种是研究和保护森林资源的基础,通过遥感技术进行树种识别已成为森林调查重要手段之一。激光雷达数据可以提供森林垂直结构的信息,而高光谱遥感数据可以提供树木详细的光谱信息,因此联合激光雷达和高光谱数据能够提高树... 快速准确识别树种是研究和保护森林资源的基础,通过遥感技术进行树种识别已成为森林调查重要手段之一。激光雷达数据可以提供森林垂直结构的信息,而高光谱遥感数据可以提供树木详细的光谱信息,因此联合激光雷达和高光谱数据能够提高树种分类精度。文中阐述了激光雷达和高光谱遥感在森林树种识别中的研究现状,总结了单一遥感源进行树种识别的优缺点,介绍了联合激光雷达和高光谱遥感数据的树种识别方法,最后从数据平台、数据提取、数据融合及识别模型等4个方面探讨了当前树种识别研究中面临的问题以及未来的研究方向,旨在为提高树种识别精度提供参考。 展开更多

关键词 树种识别 高光谱遥感 激光雷达 多源遥感

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基于多源数据协同作业的森林信息提取研究进展 被引量：6

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作者 刘浩然 范伟伟 +1 位作者 徐永胜 林文树 《世界林业研究》 CSCD 北大核心 2020年第1期33-37,共5页

传统森林调查手段正逐渐被激光雷达、光学遥感及卫星遥感等新兴的遥感技术所代替。随着研究的不断深入,单一遥感数据源往往难以满足高精度的森林信息提取需求。因此,文中以激光雷达为研究主体,综述摄影测量、高光谱遥感及卫星遥感等多... 传统森林调查手段正逐渐被激光雷达、光学遥感及卫星遥感等新兴的遥感技术所代替。随着研究的不断深入,单一遥感数据源往往难以满足高精度的森林信息提取需求。因此,文中以激光雷达为研究主体,综述摄影测量、高光谱遥感及卫星遥感等多种遥感技术在森林信息提取中不同遥感技术协同作业的研究进展。相较于单一数据源,多源数据协同作业在森林结构参数提取、生物量估测以及树种识别等领域均有明显优势。结合目前的研究工作,从数据获取成本、获取方式、多源数据融合、配套软件及系统构建等方面展望了多源数据协同作业方式的发展趋势。 展开更多

关键词 森林信息 多源数据 协同作业 激光雷达

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