基于地面LiDAR数据的塔里木河下游胡杨林结构参数反演

• 作者: 艾萨迪拉·玉苏甫 玉米提·哈力克 阿不都拉·阿不力孜 买尔当·克依木
• 来源期刊: 生态学报
• 关键词: 雷达 地面激光扫描 胡杨 树木结构参数 塔里木河
• 年，卷（期）: 2020,（13）
• 所属期刊栏目: 第十八届中国生态学大会专辑
• 页码范围: 4555-4565
• 页数: 10页
• 语种: 中文
• DOI: 10.5846/stxb201911162475

摘要

以塔里木河下游天然胡杨林为研究对象，利用Riegl VZ-1000型地面激光扫描仪（Terrestrial Laser Scanning，TLS）获取离河道不同距离的8个样方内513棵胡杨的三维点云数据，通过建立冠层高度模型、Hough变换等方法获取单木株数和结构参数，并与传统的每木检尺实测数据和无人机（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）低空影像进行对比，验证激光雷达方法的测树精度；对TLS获取的胡杨树形参数进行相关性分析，并建立关系模型；探讨不同水胁迫条件（不同离河道距离，不同地下水埋深）对胡杨单木结构参数的影响；最后按不同径级划分胡杨的年龄，得出各龄级胡杨所占比例。结果表明：（1）TLS能够高精度获取不同密度和长势的胡杨单木株数和结构参数，单株准确分割比率为94%-100%，相对于UAV低空影像更为准确；（2）TLS获取的胡杨树高（Tree height，TH）、胸径（Diameter at breast height，DBH）、冠幅直径（Crown diameter，CD）和冠幅面积（Crown area，CA）与传统实测值拟合度R2较高，分别为0.95、0.97、0.77和0.84，表明实测数据和TLS获取数据无明显差异；（3）胡杨CD、CA分别与TH呈显著正相关，其相关性系数为0.73、0.67；基于此构建了胡杨TH与CD的关系模型，即TH=2.6274×CD0.706，R2为0.64；（4）根据径级划分胡杨年龄段可知，DBH为15-30 cm的近熟林比例最大，占8个样方内监测胡杨总株数的47%，表明胡杨种群年龄结构相对稳定并总体态势良好，呈现了生态输水对塔河下游胡杨种群恢复有明显的促进作用。总之，激光雷达技术能够客观反映胡杨树形结构参数，可替代耗力、耗费、耗时的传统实测方法，为时时掌握胡杨林生长发育、长势动态以及多尺度、多时相生态耗水研究提供高精度信息，为干旱区荒漠河岸林的有效保护与可持续管理提供科学依据。