基于地基激光雷达数据的落叶松人工林削度方程构建

摘要：

[目的]探究使用地基激光雷达(Terrestrial Laser Scanning,简称TLS)点云数据提取人工落叶松树干不同相对高处直径的精度,构建落叶松树干削度方程,验证地基激光雷达获取数据的可行性,改变传统的获取森林参数的方式,能够为森林资源规划管理和决策提供技术性支持.[方法]以黑龙江省佳木斯市孟家岗林场8块皆伐样地的落叶松人工林为研究对象,首先借助TLS扫描样地,然后测量伐倒木相对高处直径;并以伐倒木实测值为真值,分析TLS提取的相对高处直径精度,最后采用点云数据提取的直径构建削度方程.选取9个削度方程基础模型,根据评价指标选出最优基础模型,以样木为随机效应建立基于单木水平的混合效应模型.[结果]TLS获取的树干直径数据满足精度要求,且适用于削度方程的构建,其中胸径(R2=0.9939)的提取效果好于树高(R2=0.9139);随着树干高度的增加,相对高处直径R2逐渐增大,到0.06h处直径的提取精度最高(R2=0.9912),随后R2逐渐减小,在0.8h(R2=0.8763)、0.9h处,由于树冠遮挡,获取的树干点云密度较小,导致提取效果较差;使用TLS数据构建的9个削度方程中,Kozak-1988的拟合效果最好(R2=0.9783、RMSE=1.1799);通过比较模型在不同径阶下和不同相对高处的预测能力,分析发现Kozak-1988比Kozak-2004和曾伟生模型更适合描述孟家岗林场落叶松的干形变化,因此Kozak-1988为基于TLS数据构建的最优基础模型;最后采用Kozak-1988构建基于样木水平的三参数混合效应模型精度达到99.77％.[结论]TLS获取的树干相对高处直径数据精度较高,基于点云数据构建的人工落叶松削度方程拟合效果较好,可以为后续出材率表的编制做准备,并为孟家岗林场科学合理的造材提供理论依据.

关键词：落叶松人工林、地基激光雷达、削度方程、混合模型

所属期刊栏目：42

分类号：S758(森林经营学、森林计测学、森林经理学)

资助基金：国家自然科学基金;中央高校基本科研业务费专项资金项目

在线出版日期：2022-10-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：90-100