合成孔径雷达森林树高和地上生物量估测研究进展 被引量：23

1

作者 李兰 陈尔学 +2 位作者 李增元 冯琦 赵磊 《遥感技术与应用》 CSCD 北大核心 2016年第4期625-633,共9页

微波遥感具有一定的穿透性,能够与森林内部的散射体发生相互作用,从而获得指示森林垂直方向的参数,被认为在森林垂直结构参数估测方面具有很大的潜力。PolSAR、InSAR、PolInSAR、多基线InSAR以及多基线PolInSAR技术的发展进一步拓展了... 微波遥感具有一定的穿透性,能够与森林内部的散射体发生相互作用,从而获得指示森林垂直方向的参数,被认为在森林垂直结构参数估测方面具有很大的潜力。PolSAR、InSAR、PolInSAR、多基线InSAR以及多基线PolInSAR技术的发展进一步拓展了微波遥感在林业中的应用,为森林垂直结构参数估测提供了可行的解决方案。首先总结了森林垂直结构剖面的层析提取方法;然后重点阐述了林下地形、森林树高以及森林地上生物量的微波遥感估测方法;最后就森林垂直结构参数估测研究中存在的问题及其发展趋势进行了分析。 展开更多

关键词 合成孔径雷达 层析 森林垂直结构 森林树高 森林地上生物量

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基于地统计学的森林地上生物量估计 被引量：20

2

作者 贺鹏 张会儒 +2 位作者 雷相东 徐广 高祥 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期101-109,共9页

基于吉林省汪清林业局金苍林场二类调查的局级固定样地数据,利用地统计学的普通克里格法和协同克里格法对研究区域内森林地上生物量进行估计(协同克里格法以地上生物量为主变量,以胸高断面积为协变量),并对2种插值方法进行比较。结果表... 基于吉林省汪清林业局金苍林场二类调查的局级固定样地数据,利用地统计学的普通克里格法和协同克里格法对研究区域内森林地上生物量进行估计(协同克里格法以地上生物量为主变量,以胸高断面积为协变量),并对2种插值方法进行比较。结果表明:在研究区域内普通克里格法预测精度较低;而协同克里格法能够显著提高预测精度,所产生的均方根误差(RMSE)减少49.0%,平均标准误差(ASE)减少39.4%,预测值和实测值的相关系数提高68.4%。通过插值得到整个林场生物量的空间分布格局图,生物量的分布存在明显的空间异质性。林场平均生物量密度为111.9t·hm-2,总生物量达3.578Tg;并从不同森林类型和龄组对生物量的空间格局进行分析。研究结果可为区域尺度内基于固定样地和地统计学的生物量估计提供方法和参照。 展开更多

关键词 森林地上生物量 胸高断面积 普通克里格 协同克里格 空间分布格局图

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基于PSO-LSSVM的森林地上生物量估测模型 被引量：16

3

作者 杨柳 孙金华 +2 位作者 冯仲科 岳德鹏 杨立岩 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期273-279,287,共8页

为提高森林地上生物量估测精度,从建模因子和建模方法出发,提出了一种综合考虑影像纹理特征、地形特征、光谱特征的粒子群优化最小二乘支持向量机生物量估测方法。以松山自然保护区为研究区域,以资源三号遥感卫星数据为数据源,配合194... 为提高森林地上生物量估测精度,从建模因子和建模方法出发,提出了一种综合考虑影像纹理特征、地形特征、光谱特征的粒子群优化最小二乘支持向量机生物量估测方法。以松山自然保护区为研究区域,以资源三号遥感卫星数据为数据源,配合194块调查样地实测数据、森林资源二类调查数据、数字高程模型数据,通过分析46个特征变量与森林地上生物量间的Pearson相关性,进行特征变量优化提取,建立PSO-LSSVM模型并在Matlab 2014a上编程实现。以决定系数R2和均方根误差RMSE为指标,对比分析了PSO-LSSVM和多元线性回归地上生物量模型精度。研究结果表明:PSO-LSSVM模型在针叶林、阔叶林、灌木林3种类型中预测决定系数分别为0.867、0.853、0.842,比多元线性回归模型分别提高了23.15%、19.13%、14.40%。PSO-LSSVM地上生物量模型具有良好的自学能力和自适应能力,它取代了传统的遍历优化方法,在全局优化及收敛速度方面具有较大优势,预测精度较高。 展开更多

关键词 森林地上生物量 粒子群算法 最小二乘支持向量机 估测模型

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森林地上生物量的多基线InSAR层析估测方法 被引量：13

4

作者 李兰 陈尔学 +3 位作者 李增元 任冲 赵磊 谷鑫志 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期85-93,共9页

【目的】发展一种森林地上生物量(AGB)的多基线干涉合成孔径雷达(InSAR)层析估测方法,解决热带雨林森林AGB遥感估测常规方法的信号"饱和"问题,为区域及全球森林生物量估测和碳储量研究提供关键技术支撑。【方法】以法属圭亚... 【目的】发展一种森林地上生物量(AGB)的多基线干涉合成孔径雷达(InSAR)层析估测方法,解决热带雨林森林AGB遥感估测常规方法的信号"饱和"问题,为区域及全球森林生物量估测和碳储量研究提供关键技术支撑。【方法】以法属圭亚那巴拉库(Paracou)热带雨林为研究对象,以Tropi SAR 2009 P-波段多基线机载SAR数据和85块样地调查数据为主要数据源。首先,根据HH极化层析相对反射率的三维分布信息提取林下地表高度,对HV极化多基线InSAR数据进行地形相位去除;然后,对HV极化多基线InSAR数据进行三维成像,并对其进行地理编码,得到地理坐标空间层析相对反射率的三维分布信息;最后,利用样地调查数据,分析不同高度处层析相对反射率与森林AGB的相关性,进而建立以层析相对反射率为输入特征的森林AGB估测模型,同时采用留一交叉验证法(LOOCV)对其估测模型进行精度评价。【结果】20 m以下各高度处层析相对反射率与森林AGB呈不同程度的负相关关系,以5 m高度处层析相对反射率与森林AGB的负相关性最强(相关系数达到-0.58);20 m以上各高度处层析相对反射率与森林AGB呈不同程度的正相关关系,以25 m高度处层析相对反射率与森林AGB的正相关性最强(相关系数达到0.63)。采用5 m高度处层析相对反射率构建模型的估测精度为88.44%,均方根误差为49.85 t·hm-2(相对均方根误差为13.56%);采用25 m高度处层析相对反射率构建模型的估测精度为88.82%,均方根误差为47.30 t·hm-2(相对均方根误差为12.87%);同时采用5 m和25 m高度处层析相对反射率联合构建模型的估测结果最优,估测精度为89.17%,均方根误差为46.45 t·hm-2(相对均方根误差为12.63%)。【结论】通过多基线InSAR层析技术得到的层析相对反射率信息有效解决了热带雨林森林AGB遥感估测常规方法的信号"饱和"问题。采用5 m和25 m高度处层析相对反射� 展开更多

关键词 多基线INSAR 层析技术 森林垂直结构 森林地上生物量 热带雨林

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机器学习算法在森林地上生物量估算中的应用 被引量：7

5

作者 张鹏 马庆勋 +2 位作者 吕杰 季金亮 李紫微 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2021年第12期28-32,共5页

森林地上生物量是森林生产力的重要评价指标,对其进行高效监测对维持全球碳平衡和保护生态系统具有重要意义。本文首先基于冠层高度模型数据,通过分水岭分割算法得到单木冠幅边界;然后在单木冠幅范围内提取23个LiDAR变量,结合佩诺布斯... 森林地上生物量是森林生产力的重要评价指标,对其进行高效监测对维持全球碳平衡和保护生态系统具有重要意义。本文首先基于冠层高度模型数据,通过分水岭分割算法得到单木冠幅边界;然后在单木冠幅范围内提取23个LiDAR变量,结合佩诺布斯科特试验森林的87组实测数据,利用随机森林和支持向量机建立森林地上生物量估算模型;最后对样地模型估算的结果进行了比较,讨论了预测结果及其精度。结果表明:本文选用的随机森林模型和支持向量机模型在估算森林地上生物量的应用中获得了较高的精度;并且,随机森林模型在基于机载雷达数据估测森林地上生物量中的估算精度更高,模型泛化能力更强,制图精度也更好,具有更好的适用性。 展开更多

关键词 森林地上生物量 机器学习 随机森林 支持向量机 机载激光雷达

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应用全极化合成孔径雷达数据构建多变量估算森林地上生物量模型 被引量：1

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作者 贾康 刘媛媛 范文义 《东北林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期61-66,102,共7页

以河北塞罕坝机械林场为研究对象,Alos-2全极化SAR数据以及实测样地数据为基础,采用多种方法进行目标分解,计算多极化通道的后向散射系数,通过皮尔逊相关性检验,筛选显著相关的参数,构建线性及非线性偏最小二乘(PLS)生物量估算模型,并... 以河北塞罕坝机械林场为研究对象,Alos-2全极化SAR数据以及实测样地数据为基础,采用多种方法进行目标分解,计算多极化通道的后向散射系数,通过皮尔逊相关性检验,筛选显著相关的参数,构建线性及非线性偏最小二乘(PLS)生物量估算模型,并对模型进行检验。结果表明:线性PLS模型均方根误差为21.75 t·hm^(-2),决定系数(R^(2))为0.6185,平均相对偏差绝对值为31.1%,平均偏差为-1.844 t·hm^(-2);非线性PLS模型均方根误差为18.218 t·hm^(-2),决定系数(R^(2))为0.6969,平均相对偏差绝对值为23.86%,平均偏差为0.0001 t·hm^(-2)。对模型贡献最大的参数为非负特征值分解的奇次散射参数、VH极化后向散射系数、HV极化后向散射系数、特征向量分解参数l1和主要散射机制平均参数。非线性方法在模型拟合和预测中都表现出更好的效果,全极化SAR目标分解参数以及交叉极化下的后向散射系数,在估算森林地上生物量时没有饱和点出现。 展开更多

关键词 偏最小二乘法 全极化SAR 极化分解 森林地上生物量

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依据光学遥感特征优选的森林地上生物量反演 被引量：4

7

作者 王熙媛 张王菲 +1 位作者 李云 杨仙保 《东北林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期47-54,共8页

以Landsat 8、GF-1和Sentinel-2A为数据源,依据2019年、2020年外业调查数据为实测数据,提取纹理因子和植被指数,采用KNN-FIFS方法构建研究区的森林AGB估算模型,对云南省宜良县小哨林场森林AGB进行反演。结果发现3种光学数据的森林AGB估... 以Landsat 8、GF-1和Sentinel-2A为数据源,依据2019年、2020年外业调查数据为实测数据,提取纹理因子和植被指数,采用KNN-FIFS方法构建研究区的森林AGB估算模型,对云南省宜良县小哨林场森林AGB进行反演。结果发现3种光学数据的森林AGB估算模型中,Sentinel-2A数据结果最优,R^(2)为0.60,R_(MSE)为21.40 t/hm^(2);GF-1反演结果次之,R^(2)为0.59,R_(MSE)为22.11 t/hm^(2);Landsat 8反演结果较差,R^(2)为0.47,R_(MSE)为23.29 t/hm^(2);组合3种数据特征的反演结果最差,R^(2)为0.42,R_(MSE)为23.86 t/hm^(2)。结论得出:高空间分辨率光学数据反演结果优于低空间分辨率结果,多源数据组合反演森林AGB低于单一数据源反演结果,Sentinel-2A和国产GF-1反演结果相差不大,说明国产卫星GF-1在定量反演研究上有巨大潜力。 展开更多

关键词 森林地上生物量 Landsat 8 OLI 高分1号 哨兵2号 KNN-FIFS

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基于哨兵2遥感影像的根河林区森林地上生物量估算

8

作者 白嘎力 萨如拉 +5 位作者 滑永春 明海君 曹津语 孟雪 包蕊 塔娜 《内蒙古林业调查设计》 2023年第2期19-24,共6页

我国大兴安岭林区在全球碳汇中扮演着重要角色,测算大兴安岭森林生态系统的碳汇功能具有重要意义。文章以大兴安岭根河林区为研究对象,对根河林区森林地上生物量(AGB)进行了系统研究。本研究结合2018年哨兵2号数据的植被指数、纹理特征... 我国大兴安岭林区在全球碳汇中扮演着重要角色,测算大兴安岭森林生态系统的碳汇功能具有重要意义。文章以大兴安岭根河林区为研究对象,对根河林区森林地上生物量(AGB)进行了系统研究。本研究结合2018年哨兵2号数据的植被指数、纹理特征和2018年森林资源连续清查固定样地数据,利用非参数模型(SVM和RF)来估算并比较高郁闭度的AGB。研究结果表明:(1)单波段中,红边波段的相关性最高,而植被指数与AGB存在负相关,NDVI的相关性最大,R=0.752。在所有的纹理特征中,以B5波段提取的方差纹理特征的相关性最大,R=0.557。(2)采用R2和RMSE来评价模型精度,发现随机森林的拟合精度相对较高。通过随机森林算法,基于红边波段得到的AGB模型,高于不加红边的AGB模型。加入纹理特征的模型高于没有纹理特征的AGB模型。说明加入红边波段和纹理特征会提高AGB模型估算精度。 展开更多

关键词 大兴安岭 森林地上生物量 哨兵2号 随机森林 支持向量机

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基于Sentinel数据的临海市森林地上生物量估测

9

作者 曹依林 吴达胜 方陆明 《浙江林业科技》 2022年第5期40-49,共10页

为探究多源数据融合以及机器学习方法在森林地上生物量(Above-ground Biomass,AGB)的估测潜力,分析影响不同林分AGB的主要因素,以浙江省台州市临海市为研究区,提取Sentinel-2光学遥感影像的光谱信息、植被指数、纹理特征因子和Sentinel-... 为探究多源数据融合以及机器学习方法在森林地上生物量(Above-ground Biomass,AGB)的估测潜力,分析影响不同林分AGB的主要因素,以浙江省台州市临海市为研究区,提取Sentinel-2光学遥感影像的光谱信息、植被指数、纹理特征因子和Sentinel-1 SAR的后向散射系数,融合森林资源二类调查数据和数字高程模型数据,基于递归特征消除的特征选择方法筛选主要特征,基于随机森林(Random Forest,RF)、自适应提升(AdaBoost)法和类别提升(CatBoost)法三种方法建立不同林分AGB估测模型,以决定系数(R-squared,R^(2))、均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)来评估模型性能。结果表明,从特征组合来看,集成光学遥感、雷达遥感、地形因子及二类调查数据能够更全面地利用多源数据的信息,有效提高森林AGB的估测精度;递归特征消除法降低了模型的复杂度,消除了自变量之间的共线性,能在保持甚至提高模型估测精度的前提下,加快模型训练速度;从6种林分的AGB的估测结果来看,6种林分的AGB的主要影响因素与个数不尽相同,这也缘于不同树种有不同生物学和生态学特点,当然有3个因子是共同的,即年龄、郁闭度和海拔;3种算法中,CatBoost优于RF,RF优于AdaBoost,CatBoost方法的性能指标为:阔叶混交林R^(2)=0.78,RMSE=7.26 t·hm^(-2);针阔混交林R^(2)=0.72,RMSE=11.94 t·hm^(-2);针叶混交林R^(2)=0.60,RMSE=12.65 t·hm^(-2);其他硬阔林R^(2)=0.82,RMSE=9.22 t·hm^(-2);马尾松林R^(2)=0.74,RMSE=10.12 t·hm^(-2);杉木林R^(2)=0.75,RMSE=8.93 t·hm^(-2);基于RFE的CatBoost的方法模型总体平均估测精度(P)超过80%。以上结果表明,Sentinel光学影像与SAR融合可以为森林AGB估测提供更多有效的特征因子;递归特征消除法结合CatBoost方法用于区域尺度上森林AGB的估测,精度更高,且能有效降低模型复杂度,加快训练速度;不同林分的AGB的主要影响因素与个数不尽相同,但年龄、郁闭度、 展开更多

关键词 森林地上生物量 Sentinel-1 Sentinel-2 随机森林 自适应提升法 类别提升法 递归特征消除法

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基于Landsat8 OLI遥感因子的思茅松地上生物量二阶抽样估测

10

作者 聂靖 陆驰 +1 位作者 欧光龙 胥辉 《林业资源管理》 北大核心 2022年第6期68-75,共8页

基于Landsat8 OLI遥感影像和森林资源二类调查数据,选择云南省普洱市镇沅县为研究区,在90%的抽样精度(E)与95%的可靠性指标(tα)的条件下,应用二阶抽样技术,以镇沅县思茅松单位面积AGB、单位面积地上蓄积量、7个单波段及5个植被指数作... 基于Landsat8 OLI遥感影像和森林资源二类调查数据,选择云南省普洱市镇沅县为研究区,在90%的抽样精度(E)与95%的可靠性指标(tα)的条件下,应用二阶抽样技术,以镇沅县思茅松单位面积AGB、单位面积地上蓄积量、7个单波段及5个植被指数作为抽样标志,对不同抽样方案的抽样总体方差、变动系数、标准误差、绝对误差、估测精度、AGB估测值及估测误差进行分析,并与简单随机抽样、系统抽样对比,分析不同抽样方法应用不同抽样标志的综合效率。结果表明:1)二阶抽样综合效率远远高于简单抽样和系统抽样;2)基于单波段和植被指数的二阶抽样效率普遍优于基于二调数据的,二阶抽样效率最好的抽样标志是ARVI与NDVI,2种植被指数仅需154个样本,较基于二调数据的二阶抽样降低60%的样本量,精度能达到最高,分别为97.50%和97.67%。研究结果说明基于遥感因子的二阶抽样可以大幅提高抽样效率。 展开更多

关键词 遥感因子 二调数据 二阶抽样 森林地上生物量 思茅松

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森林地上生物量多模式遥感信息动态分析及建模框架 被引量：1

11

作者 师君 田昕 闫敏 《林业资源管理》 北大核心 2015年第2期118-124,共7页

森林控制着全球碳循环的动态,而森林地上生物量是固碳能力的重要标志,是评估森林碳收支的重要参数,是系统发挥其它生态功能的物质基础。基于任何单一的方法,如森林资源清查资料方法、遥感模型反演方法、通量观测法以及生态模型方法等均... 森林控制着全球碳循环的动态,而森林地上生物量是固碳能力的重要标志,是评估森林碳收支的重要参数,是系统发挥其它生态功能的物质基础。基于任何单一的方法,如森林资源清查资料方法、遥感模型反演方法、通量观测法以及生态模型方法等均无法高效地刻画森林地上生物量及其动态变化信息。基于此,提出改进森林地上生物量估测精度的时空连续性的新思路和新方法,即基于已有的多模式遥感数据及产品、森林生态过程时空动态知识和各种地面连续观测数据提取的时空动态特征,采用同化算法进行遥感信息动态建模,生成高精度、时空连续、物理量一致的森林地上生物量及其动态变化产品。 展开更多

关键词 多模式遥感 森林地上生物量 动态分析及建模 数据同化

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甘肃黑河流域上游森林地上生物量的多光谱遥感估测 被引量：17

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作者 郭云 李增元 +2 位作者 陈尔学 田昕 凌飞龙 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期140-149,共10页

【目的】以黑河流域上游祁连山森林保护区为研究区,利用133个森林样地调查数据、Landsat-5 TM影像和ASTER GDEM产品为数据源,探讨地形对该流域森林地上生物量(above-ground biomass,AGB)估测的影响,以及选择合适的遥感估测方法反演该流... 【目的】以黑河流域上游祁连山森林保护区为研究区,利用133个森林样地调查数据、Landsat-5 TM影像和ASTER GDEM产品为数据源,探讨地形对该流域森林地上生物量(above-ground biomass,AGB)估测的影响,以及选择合适的遥感估测方法反演该流域的森林AGB。【方法】首先利用青海云杉特殊的生境范围和绿色植被对比值植被指数(ratio vegetation index,RVI)的灵敏程度,及不同地物对纹理特征的不同响应,制定相应的决策树分类器,将研究区的土地覆盖类型分为两大类:森林(青海云杉)-非森林,并利用133个森林样地调查数据和Google Earth高分辨率影像的12 722个采样点对分类结果进行验证(总体分类精度达到90.39%,Kappa系数为0.81);然后运用多元线性逐步回归估测法,以及结合随机森林算法(random forest,RF)优化后的k最近邻分类法(k-nearest neighbors,k-NN)进行森林AGB的遥感估测,对比SCS+C地形校正前后青海云杉森林AGB的估测结果,同时比较2种不同估测方法的反演效果;最后利用得到的最优估测方法反演整个研究区的森林AGB,生成黑河流域上游祁连山森林保护区的森林AGB的等级分布图。【结果】SCS+C地形校正前多元线性逐步回归的估测精度为R2=0.31,RMSE=34.41 t·hm-2,地形校正后多元线性逐步回归的估测精度为R2=0.46,RMSE=30.51 t·hm-2;而基于SCS+C地形校正后的k-NN的交叉验证精度不仅明显高于地形校正前的精度,且显著优于多元线性逐步回归的估测结果,达到R2=0.54,RMSE=26.62 t·hm-2;另外基于最优的k-NN估测模型(窗口为7×7,采用马氏距离,k=3)反演的该流域青海云杉在2009年总的森林地上生物量为8.4×107t,平均森林地上生物量为96.20 t·hm-2。【结论】在地形复杂地区,运用SCS+C模型对地形进行适当校正,能够有效地消除太阳入射角变化引起的地表反射亮度的差异,使影像能够更准确地反映地表信息,提高森林AGB的遥感估测精� 展开更多

关键词 Landsat-5 TM SCS+C地形校正 多元线性逐步回归 K-NN 森林地上生物量 遥感估算

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基于光学多光谱与SAR遥感特征快速优化的大区域森林地上生物量估测 被引量：14

13

作者 张少伟 惠刚盈 +2 位作者 韩宗涛 孙珊珊 田昕 《遥感技术与应用》 CSCD 北大核心 2019年第5期925-938,共14页

针对基于多模式遥感手段的大区域森林地上生物量(AGB)定量反演效率低的问题,充分集成主、被动遥感对森林AGB多维观测特征,提高区域定量反演结果;针对两期反演结果分析,揭示区域森林AGB空间变化格局,为科学评估区域生态环境保护(如天然... 针对基于多模式遥感手段的大区域森林地上生物量(AGB)定量反演效率低的问题,充分集成主、被动遥感对森林AGB多维观测特征,提高区域定量反演结果;针对两期反演结果分析,揭示区域森林AGB空间变化格局,为科学评估区域生态环境保护(如天然林保护)、提升国家生态环境遥感连续动态监测与预警能力提供支撑。以内蒙古大兴安岭林区为研究区,以2009年为主的光学LandsatTM5(TM)与ALOS-1 PALSAR,以及2014年为主的高分一号(GF-1)与ALOS-2PALSAR两期主、被动遥感数据提取特征因子,利用快速迭代特征选择的k-NN方法(k-Nearest Neighbor with Fast Iterative Features Selection,KNN-FIFS),实现主、被动遥感特征组合快速优化及最优估测模型构建;基于第七次、第八次森林资源连续清查样地数据,对两期研究区森林(乔木)AGB进行定量反演与留一法(LOO)验证;根据两期反演结果叠加对比,在样地和区域尺度上定量分析研究区2009~2014年间森林AGB变化。在样地尺度上,基于森林资源清查样地结果与LOO法验证结果表明,2009年的AGB反演结果R2=0.56,RMSE=25.95 t/hm2;2014年R2=0.64;RMSE=24.55 t/hm2。2009年反演均值较样地计算结果均值偏高(预测:81.59 t/hm2,实测:78.64t/hm2);而2014年反演均值较样地计算结果偏低(预测:79.63 t/hm2;实测:82.48 t/hm2)。从区域尺度来看,2009年平均森林AGB为88.33 t/hm2;2014年的为94.61 t/hm2;平均AGB增长量为6.28 t/hm2;与前期研究利用扩展生物量因子法计算的结果接近(2008年和2013年分别为87.14 t/hm2、92.20 t/hm2)。采用基于快速迭代的KNN-FIFS方法,可大幅度提升高维度多模式遥感特征优选效率;充分融合主、被动遥感的多维观测特征,提高森林AGB反演精度及饱和点。在像素尺度上(30 m)利用LOO法对KNN-FIFS反演结果进行了验证,具有更强鲁棒性,避免了由于训练、检验样本抽选造成的随机误差。2009~2014年期间,内蒙古大兴安岭林区 展开更多

关键词 主、被动遥感 多模式遥感特征 快速迭代特征选择 区域森林地上生物量 变化格局

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基于机载P-波段全极化SAR数据的复杂地形森林地上生物量估测方法 被引量：11

14

作者 冯琦 陈尔学 +2 位作者 李增元 李兰 赵磊 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期10-22,共13页

【目的】利用国产合成孔径雷达(SAR)系统(CASMSAR)获取的机载P-波段全极化SAR(PolSAR)数据,分析SAR对森林地上生物量(AGB)的响应与地形的关系,建立融合地形因子的高精度多项式模型,以提高森林AGB的估测精度。【方法】首先以基于机载激... 【目的】利用国产合成孔径雷达(SAR)系统(CASMSAR)获取的机载P-波段全极化SAR(PolSAR)数据,分析SAR对森林地上生物量(AGB)的响应与地形的关系,建立融合地形因子的高精度多项式模型,以提高森林AGB的估测精度。【方法】首先以基于机载激光雷达(Li DAR)数据得到的研究区坡度分布图与结合实测样地AGB数据得到的森林AGB分布图作为参考数据进行系统抽样,分析森林AGB与P-波段PolSAR后向散射强度的关系以及不同坡度下二者的相关性变化;然后利用Li DAR得到的高精度数字高程模型(DEM)结合机载P-波段的轨道数据计算当地入射角,进而建立以后向散射强度、当地入射角以及雷达视角为输入特征的多项式统计模型,同时将以上系统抽样得到的样本一部分作为模型训练样本,一部分作为精度检验样本。为避免样本尺度引起的偶然性,检验了20 m×20 m至100 m×100 m不同样地尺度下的估测精度。【结果】以90 m×90 m样本为例,当坡度为0°~5°时,引入当地入射角(第2组特征)的估测精度与未引入当地入射角(第1组特征)的估测精度分别为:决定系数(R^2)为0.634和0.634,均方根误差(RMSE)为12.07和12.08 t·hm^(-2),总精度(Acc.)为78.91%和78.89%;当坡度为5°~10°时,第2组特征与第1组特征的估测精度分别为:R2为0.524和0.523,RMSE为13.52和13.97 t·hm^(-2),Acc.为80.57%和80.52%;当坡度大于10°时,第2组特征与第1组特征的估测精度分别为:R^2为0.628和0.519,RMSE为13.16和15.70 t·hm^(-2),Acc.为81.05%和78.55%。随着样地尺度增大,2组特征的估测精度均增大,且第2组特征的估测精度大于第1组。【结论】当坡度小于10°时,地形对森林的后向散射强度几乎无影响;当坡度大于10°时,地形的影响显著,在不同尺度下,引入当地入射角的估测模型均可以有效提高估测精度,充分说明模型的有效性和稳定性。此外,随着尺度增大,无论采用的模型是否考虑了地� 展开更多

关键词 机载SAR P-波段 POLSAR 森林地上生物量 地形

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基于多源数据的根河实验区生物量反演研究 被引量：10

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作者 李春梅 张王菲 +2 位作者 李增元 陈尔学 田昕 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期64-72,共9页

森林是陆地生态系统的重要组成部分,精确估测森林地上生物量能够减少陆地生态系统碳储量的不确定性。本文以内蒙古大兴安岭根河实验区为研究区,基于森林样地调查数据、Landsat 8 OLI、机载P-波段Pol SAR以及ASTER GDEM数据,分别采用多... 森林是陆地生态系统的重要组成部分,精确估测森林地上生物量能够减少陆地生态系统碳储量的不确定性。本文以内蒙古大兴安岭根河实验区为研究区,基于森林样地调查数据、Landsat 8 OLI、机载P-波段Pol SAR以及ASTER GDEM数据,分别采用多元线性逐步回归法和基于随机森林算法(Random Forest,RF)进行特征优化选择后的k-最近邻(k-nearest neighbors,k-NN)法对研究区森林地上生物量(above-ground biomass,AGB)进行估测,对比验证采用不同类型数据(单传感器数据和多传感器数据)时2种方法的反演结果来寻求森林AGB估测的最优方法和输入因子,最后利用最优的估测方法来反演整个研究区的森林AGB,生成根河实验区的森林AGB等级分布图。结果表明:对于多元线性逐步回归和k-NN 2种不同的方法,森林AGB的反演都表现出较为一致的结果,即采用多传感器遥感数据(Landsat 8 OLI和机载P-波段PolSAR数据)比采用单传感器遥感数据估算的森林AGB精度要高;而在同时采用多传感器遥感数据进行森林AGB的反演中,k-NN算法的估测结果(R^2=0.65,RMSE=17.49 t/hm^2)明显优于多元线性逐步回归算法(R^2=0.36,RMSE=22.08 t/hm^2)的估测结果。显然,多源数据协同反演森林AGB可以充分利用每种传感器的优点,提高遥感估测森林AGB的能力;与多元逐步回归方法相比,k-NN算法能够更多地考虑到森林参数同光谱值之间的非线性依赖关系,且能够避免发生过学习现象和样本不平衡问题。 展开更多

关键词 森林地上生物量 多元线性逐步回归 K-最近邻 单传感器遥感数据 多传感器遥感数据

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森林地上生物量遥感反演方法综述 被引量：81

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作者 刘茜 杨乐 +1 位作者 柳钦火 李静 《遥感学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期62-74,共13页

森林地上生物量反演对理解和监测生态系统及评估人类生产生活的影响有着重要作用,日益发展的遥感技术使全球及大区域的生物量估算成为可能。近年来,不同的遥感技术和反演方法被广泛用于估算森林生物量。本文首先总结了现有的全球及区域... 森林地上生物量反演对理解和监测生态系统及评估人类生产生活的影响有着重要作用,日益发展的遥感技术使全球及大区域的生物量估算成为可能。近年来,不同的遥感技术和反演方法被广泛用于估算森林生物量。本文首先总结了现有的全球及区域生物量产品及其不确定性,然后综述了3类方法在森林地上生物量遥感反演中的应用,即基于单源数据的参数化方法、基于多源数据的非参数化方法和基于机理模型的反演方法,阐述了各类反演方法的特点、优势及局限性。最后从机理模型研究、多源遥感数据协同、生物量季节变化研究和遥感数据源不断丰富4个方面对今后的生物量遥感反演研究进行了展望。 展开更多

关键词 森林地上生物量 多元回归 非参数化 机理模型

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森林地上生物量遥感估测研究进展 被引量：31

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作者 娄雪婷 曾源 吴炳方 《国土资源遥感》 CSCD 2011年第1期1-8,共8页

森林生物量是衡量生态系统生产力的重要指标,也是研究森林生态系统物质循环的重要基础,其估测方法可以分为传统地面实测法、遥感监测法和综合模型法。随着生物量估测从样地研究发展到区域应用,空间尺度的增大导致宏观资料和参数的获取... 森林生物量是衡量生态系统生产力的重要指标,也是研究森林生态系统物质循环的重要基础,其估测方法可以分为传统地面实测法、遥感监测法和综合模型法。随着生物量估测从样地研究发展到区域应用,空间尺度的增大导致宏观资料和参数的获取存在很多困难。在深入分析目前应用遥感技术估算森林生物量的方法及原理基础上,系统评述了统计模型、物理模型、基于植被净初级生产力(NPP)模型的估算方法以及综合模型法的优缺点,分析了各种方法在不同森林植被及遥感数据源下的适用性及不确定性,探讨了此领域的研究方向。 展开更多

关键词 森林地上生物量 遥感 模型估算

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层析SAR反演森林垂直结构参数现状及发展趋势 被引量：8

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作者 李文梅 李增元 +1 位作者 陈尔学 冯琦 《遥感学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第4期741-751,共11页

森林垂直结构参数反演是进行森林资源管理、森林蓄积量估算及全球碳循环研究的基础。层析合成孔径雷达TomoSAR(Tomography Synthetic Aperture Radar)是随着InSAR/Pol-InSAR技术的日益发展而产生的,更适用于森林垂直结构参数反演。本文... 森林垂直结构参数反演是进行森林资源管理、森林蓄积量估算及全球碳循环研究的基础。层析合成孔径雷达TomoSAR(Tomography Synthetic Aperture Radar)是随着InSAR/Pol-InSAR技术的日益发展而产生的,更适用于森林垂直结构参数反演。本文首先介绍了TomoSAR的概念与实现方式:PCT(Polarization Coherence Tomography)、多基线干涉层析SAR MB-InTomoSAR(Multi-baseline Interferometric Tomographic SAR)、多基线极化层析SAR MBPolTomoSAR(Multi-baseline Polarization Tomographic SAR);概括了目前应用TomoSAR技术反演森林垂直结构参数的技术方法与信号模型等;论述了应用TomoSAR技术提取森林垂直结构参数的现状,最后分析了应用TomoSAR技术提取森林垂直结构参数可能的发展方向。 展开更多

关键词 层析合成孔径雷达 极化干涉合成孔径雷达 森林垂直结构参数 树高 森林地上生物量

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森林地上生物量GF-3全极化SAR数据估测研究 被引量：3

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作者 姬永杰 张王菲 +5 位作者 徐昆鹏 巨一琳 李望 敬谦 王璐 李云 《遥感技术与应用》 CSCD 北大核心 2023年第2期362-371,共10页

森林地上生物量(Above Ground Biomass,AGB)是衡量森林生态系统生产能力的重要参考指标,也是研究地表碳循环和碳平衡的重要组成部分。立足国内高分三号(GF-3)SAR数据,探索不同类型反演模型的适宜性,以提高森林地上生物量的反演精度有着... 森林地上生物量(Above Ground Biomass,AGB)是衡量森林生态系统生产能力的重要参考指标,也是研究地表碳循环和碳平衡的重要组成部分。立足国内高分三号(GF-3)SAR数据,探索不同类型反演模型的适宜性,以提高森林地上生物量的反演精度有着重要意义。以云南省昆明市宜良县花园林场小哨林区西南地区典型针叶林为研究对象,以GF-3 SAR数据为数据源,结合地面样地调查数据将GF-3 SAR数据的4个通道极化后向散射系数和极化分解特征作为森林地上生物量的建模因子;使用参数模型中的多元线性逐步回归(Multivariable Linear Stepwise Regression,MLSR)算法及非参数模型中的K最近邻(K-Nearest Neighbor Method,K-NN)、支持向量回归(Support Vector Regression,SVR)和随机森林(Random Forest,RF)共4种算法,对该研究区域森林AGB进行了反演;并采用皮尔逊相关系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)及总精度(Acc.)3个指标对4种模型的反演结果精度进行了分析。得出结果:多元线性逐步回归模型反演结果的R^(2)为0.37、RMSE为20.70 t/hm^(2)、总精度Acc.为61.85%;K-NN模型R^(2)为0.34、RMSE为20.29 t/hm^(2)、总精度Acc.为62.60%;SVR模型R^(2)为0.33、RMSE为20.95 t/hm^(2)、总精度Acc.为61.39%;RF模型R^(2)为0.35、RMSE为20.40 t/hm^(2)、总精度Acc.为62.40%。通过对比分析形成以下结论:①4种模型中MLSR算法精度相对最高,较适宜于本研究区以云南松为优势树种的针叶林森林AGB反演;②非参数模型中RF算法反演精度略高,但略低于MLSR算法的精度指标;4种模型估测精度总体上偏低,可能与研究区域地形起伏造成的阴影叠掩及抽样调查的样地数据在异质性和代表性上表现欠佳有关。 展开更多

关键词 森林地上生物量 多元线性逐步回归 K-NN SVR RF

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基于k-NN非参数模型的高山松生物量遥感估测研究 被引量：7

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作者 谢福明 舒清态 +5 位作者 字李 吴荣 吴秋菊 汪红 刘延 吉一涛 《江西农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期743-750,共8页

以香格里拉高山松为研究对象,Landsat8/OLI为信息源,在前期进行香格里拉市高山松遥感特征光谱提取的基础上,结合地面50个实测样地数据,建立了研究区高山松地上生物量k-最近邻法(k-NN)遥感估测模型。结果表明,采用欧式距离度量特征变量... 以香格里拉高山松为研究对象,Landsat8/OLI为信息源,在前期进行香格里拉市高山松遥感特征光谱提取的基础上,结合地面50个实测样地数据,建立了研究区高山松地上生物量k-最近邻法(k-NN)遥感估测模型。结果表明,采用欧式距离度量特征变量间的相似度,距离分解因子t、最近邻数k值分别取2和4的模型参数结构下拟合精度达到最佳,决定系数(R^2)为0.71,均方根误差(RMSE)为18.21 t/hm^2;基于像元尺度的优化模型估测得到香格里拉市的生物量约为0.22亿t,研究结果可为低纬度高海拔地区的森林生物量遥感估测提供案例。 展开更多

关键词 森林地上生物量 遥感估算 LANDSAT 8 OLI k-最近邻法(k-NN)

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