基于TLS的带状采伐毛竹林空间分布特征及动态研究

来源 :中国林业科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yunlian123
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带状采伐作为一种全新的毛竹林采伐方式,具有高效率、低成本等优势,当前对毛竹林带状采伐研究多关注于林下植被、土壤理化性质和伐后次年新竹生长状况,对伐后毛竹林的空间分布和动态特征研究较少,而空间分布在很大程度上影响着林分生长、发育和稳定性,故开展伐后毛竹林的空间分布和动态特征研究对毛竹林带状采伐的恢复评价具有重要意义。与传统毛竹林调查手段相比,地基激光雷达(TLS)可以高效、无损、快速地获取毛竹林三维激光点云数据,为竹林调查工作提供了一种新手段。因此,本文首先利用TLS技术开展毛竹林单木位置、胸径、竹高、叶面积指数等参数提取方法研究,在此基础上利用两个大年数据,阐明5种采伐带毛竹林(3m、5m、8m、12m、15m)空间分布特征及动态变化规律,为带状采伐毛竹林恢复评价提供数据支撑。研究主要结论如下:1、利用TLS数据对毛竹林参数提取,结果表明,在单木尺度上,基于毛竹形态特征发展的一种新的毛竹茎干检测方法精度较高,单木检测的正确性均为100%,完整性最高可达91.93%;相对于二维曲线圆拟合(R~2=0.86),根据点云空间分布的圆柱拟合对胸径拟合有更高的精度(R~2=0.91);TLS数据对毛竹竹高估测结果较差(R~2=0.70);在林分水平上,利用TLS数据基于体元冠层分析方法提取样地毛竹林叶面积指数,当相邻点的数量n和标准差的倍数K分别设置为50和5,体元大小为3cm×3cm×3cm时,估测的叶面积指数最准确。2、带状采伐影响了毛竹的空间分布。伐后四年,3m、5m、12m和15m采伐带毛竹在小尺度(<0.25m)呈均匀分布,8m采伐带毛竹在0.4m-0.9m尺度为聚集分布,所有采伐带的毛竹在其他尺度下均为随机分布。两个大年采伐带毛竹空间分布发生变化,3m、8m和15m在小尺度(<0.25m)呈均匀分布,其余尺度为随机分布;5m在小尺度(<0.25m)下由随机分布变为均匀分布,其他尺度不变;12m在0.2m-1.9m上由随机分布变为聚集分布,其他尺度与3m变化趋势一致。两个大年间12m采伐带毛竹在0.5m-0.6m尺度上存在正关联,其他伐带在空间上总体无明显关联。3、采伐带毛竹胸径和生物量空间分布特征。3m采伐带第一个大年毛竹的胸径、生物量分别呈离散、随机分布模式,第二个大年和伐后四年毛竹的胸径、生物量均呈随机分布模式;5m、8m和12m采伐带第一个大年和伐后四年毛竹的胸径、生物量均呈聚集分布模式,第二个大年毛竹的胸径、生物量均呈随机分布模式;15m采伐带第一个大年毛竹的胸径、生物量均呈随机分布模式,第二个大年毛竹的胸径、生物量分别呈聚集、随机分布模式,伐后四年毛竹的胸径、生物量分别呈随机、聚集分布模式。4、采伐带立竹度、竹高、胸径、生物量、叶面积指数特征及变化趋势。伐后四年,立竹度表现为12m>15m>5m>8m>3m,平均胸径和竹高均随着采伐宽度增加呈逐渐减小的趋势,单位面积生物量随着采伐宽度增加呈先增加后降低再增加的趋势,采伐带平均叶面积指数随着采伐宽度增加呈先增加后降低的趋势,8m采伐带最大。第二个大年与第一个大年相比,立竹度降低,平均胸径和竹高显著提高,单位面积生物量差异不显著。本研究提出了一种毛竹资源调查新方法,阐明了5种采伐带毛竹林空间分布特征及动态变化规律,研究结果可为带状采伐毛竹林恢复和科学经营提供理论依据。
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