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若干生态参数数字图像测量方法研究

祁有祥  
【摘要】: 为增加森林公益效能及其相关研究某些因子的测量方法类型,节约研究成本,提高常用办公设备使用效率,本文提出了应用计算机、数码相机和扫描仪等常用办公设备测量年轮宽度、郁闭度和侵蚀速率的数字图像测量方法,采用公认的测量仪器对各方法进行了精度检验和测试,并完成了各方法的初步应用。 与年轮分析系统相比,年轮宽度数字图像测量方法(FSDI法)的精度可达94.28%以上,能满足年轮宽度相关研究的精度要求,测量效率比年轮分析系统低1.1~1.5倍,设备成本是年轮分析系统的1/10~1/15。在冀北山地对该方法进行了初步应用,研究表明:5~9月份的平均气温、降水量是该地区树木生长的主要限制因子,与研究区域所属中温带半湿润半干旱大陆性季风型高原山地气候区的气候特点相吻合,5~9月份平均气温和总降雨量的重建值与实测值的相关系数分别为0.917、0.822,利用年轮指数重建了冀北山地1940~1955年5~9月份平均气温和降雨量。 采用冠层分析仪对郁闭度数字图像测量法(FLDI法)进行了精度检验,研究表明:鱼眼镜头获取的冠层图像能准确记录林冠信息,Photoshop软件用于郁闭度计算无系统偏差,精度可达95%以上;距地面90~130cm高度范围内其测量结果稳定,且在该范围内便于设备操作;从林冠测量选区中分离林木主干影像后,仅对针叶林和存有明显林冠空隙的林分测郁闭度测量影响较大;郁闭度数字图像测量方法的效率是冠层分析仪的1/3,设备成本是冠层分析仪的1/9~1/15;经不同人员测试,该方法稳定系数可达到92.86%。应用该法完成了方山土桥沟流域各固定样地郁闭度测量,为黄土高原丘陵沟壑半干旱区水土保持抗旱造林及径流林业技术试验示范项目积累了基础数据。 在人工模拟降雨条件下,对侵蚀速率近景摄影测量方法(CREP法)进行了实验研究,该方法测量侵蚀针出露(掩埋)高度的精度可达到97%以上,土壤侵蚀量解算精度可达到92.77%。在北京市延庆水土保持科技园区内对该方法进行了初步应用研究,在5次降雨观测试验中,其最低测量精度为89.35%,侵蚀针布设密度对测量精度有明显影响,侵蚀针用于土壤侵蚀速率监测,每行不少于5根,间距不应大于1m。


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