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森林结构参数的提取,如树高、胸径、冠幅、三维结构信息等是森林生态系统结构、格局与功能定量化中的重要前提。提高遥感提取森林结构参数精度对于森林演替、碳循环、森林生产力研究具有重要作用。近年来,作为主动遥感技术设备,三维激光扫描技术在高精度森林三维参数提取研究中被广泛应用并且具有优越性。尤其是地面三维激光扫描以毫米级精度、小光斑等特点提供树木结构相关的精确三维信息。由于塔里木河下游荒漠河岸林自然条件恶劣,传统野外森林调查耗时耗力且胡杨单木垂直结构复杂、不同立地条件下乔木长势差异大、树形结构参数不易精确监测。因此,本文围绕上述内容,基于地面三维激光扫描高精度点云数据开展了以下几个方面的研究工作:(1)以塔里木河下游荒漠河岸林胡杨为研究对象,随河道距离选取50 m×50m的五个监测样地(共284株胡杨)进行扫描。多站点拼接误差控制在了2 mm以内,以地面三维激光扫描点云数据为数据源采用渐进加密三角网滤波算法分类出了地面点与非地面,在此基础上生成各样方数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)、数字地面模型(Digital Surface Model,DSM)及冠层高度模型(Canopy Height Model,CHM)。(2)利用Hough变换圆拟合法批量提取胸径与位置,以地面沿树冠最高点垂直距离提取单木树高,采用凸包算法获取树冠投影面积并与实测值进行拟合验证。结果显示:1)树高与胸径提取效果良好,在Pearson相关系数在0.01水平上R~2分别为0.957,0.978,RMSE分别为0.41 m,2.39 cm;2)实测数据与凸包算法估算出的树冠投影面积拟合度为(R~2=0.836,RMSE=4.93 m~2);3)不规则投影面法与点云三维体素化提取的树冠体积拟合度为(R~2=0.877,RMSE=36.92 m~3)。(3)在每个样方中选取五棵孤立木进行全方位扫描,采用冠层分析法(VCP)建立胡杨三维体素模型,提取胡杨冠层结构反演胡杨叶面积指数(Leaf Area Index,LAI),并与实测值进行拟合验证。结果表明:VCP模型所得LAI值与实测数据具有显著相关性(R~2=0.959)。(4)以微地貌条件下对胡杨各样方内参数之间的相关性关系以及受区域水环境条件的影响程度进行分析。结果表明:胡杨树高在离河道200 m内有逐渐增大随后减少的趋势;胸径与河道距离没有明显的变化趋势,离河道1000 m样方内胸径大于50 cm的胡杨占优势;树冠结构大小随河道距离增加逐渐变小;胡杨树高与胸径,胸径与树冠结构之间没有显著线性相关关系;树高与树冠结构之间有一定相关性关系;胡杨LAI与树高、胸径、不同河道距离间没有显著相关性,但LAI与地下水埋深之间相关性显著(R~2=0.923)。本研究工作建立了地面三维激光扫描提取荒漠河岸林胡杨结构参数的完整技术流程。由于塔里木河下游荒漠河岸植被稀疏性,树木无相互遮挡,为地面三维激光扫描仪站点布设提供了方便。对塔里木河下游实施生态输水作用下,胡杨发生的二次树冠现象对胸径拟合产生一定的局限性。胡杨多株一体现象对单木分割带来一定不便性,但总体效果优。地基激光雷达有望取代一些繁重及高成本野外工作,并且能够准确、快速获取样方内单木结构参数信息,为今后荒漠河岸林光合、蒸腾作用以及生物量、碳储量估算等研究提供可靠理论依据和技术支撑。