仪器网(yiqi.com)欢迎您!

| 注册登录
网站首页-资讯-专题- 微头条-话题-产品- 品牌库-搜索-供应商- 展会-招标-采购- 社区-知识-技术-资料库-方案-产品库- 视频

资讯中心

当前位置:仪器网> 资讯中心>基于无人机高光谱与激光雷达的单株尺度森林物种多样性分类与聚类方法研究

基于无人机高光谱与激光雷达的单株尺度森林物种多样性分类与聚类方法研究

来源:北京安洲科技有限公司      分类:商机 2023-09-19 10:40:46 51阅读次数
扫    码    分   享


基于无人机高光谱与激光雷达的单株尺度森林物种多样性分类与聚类方法研究

英文:Individual tree-based forest species diversity estimation by classification and clustering methods using UAV data

研究单位

遥感科学国家重点实验室;
中国科学院大学

摘要


    监测森林物种多样性对生物多样性保护和生态管理至关重要。目前,无人机(UAV)遥感技术以其灵活性和低成本在生物多样性监测中得到越来越多的应用。在本研究中,我们比较了两种估算森林物种多样性指数的方法,即基于已建立的物种光谱库的光谱角制图(SAM)分类和基于生物化学和结构特征选择的自适应模糊C均值(FCM)聚类。利用无人机高光谱(德国Cubert-S185画幅式高光谱成像仪)和激光雷达数据对马宗岭和贡嘎山两个复杂的亚热带森林保护区进行了研究表明,在预测物种丰富度方面分类方法优于聚类算法,且R2值更高, (MZL 0.62>0.46, GGS 0.55>0.46)和Shannon-Wiener指数(MZL0.64>0.58, GGS 0.52>0.47)。研究表明,该分类方法可以更准确地监测森林多样性指数,但需要在单一冠层尺度上获得所有优势树种的光谱信息。相比之下,聚类方法可能会由于高光谱和激光雷达数据的大量生化和结构输入而引入不确定性,但它可以快速获得森林多样性的模式,而无需区分特定的树种。研究结果强调了无人机遥感在复杂森林生态系统物种多样性监测中的优势,并讨论了分类和聚类方法在估算单株树木物种多样性指数中的适用性

研究过程

图1 利用Cuber S185高光谱成像仪(红色:866 nm,绿色:654nm,蓝色:566 nm)的成像光谱数据,绘制了中国覆盖2020 (Wu et al., 2017) 10 m空间分辨率的两个研究区域(左上)和MZL研究区域(右上)和GGS研究区域(右下)的位置。蓝色三角形表示实地测量样块的位置。绿色圆圈表示单个树冠(ITC)验证图的位置。这些ITC地块的六张照片显示在左下角

表1 与生化成分相对应的植被指数

图2  图中为MZL的样地2(中)和GGS的样地4(右)的ITCs验证散点图(左)和单株树分离结果(黑盒子表示样地边界,白色多边形表示分割的树冠,红色点表示现场测量的树干基部位置)

图3  两个研究区优势树种端元谱库(左:MZL,右:GGS)

图4  MZL一个样地(左)和GGS一个样地(右)的树种分类结果。不同的几何多边形代表已识别的间质中心,白色边框表示间质中心的边界

图5 MZL(左)和GGS(右)的野外实测物种多样性指数与基于分类和聚类方法的预测值的比较

表2 叶片生化成分估算结果

图6 选取两个研究区域的特征(左:MZL,右:GGS;红色标记为Z佳生化VIs,橙色标记为Z优结构特征,蓝色标记为物种多样性指数;TR/OV: TCARI/OSAVI, SW: Shannon-Wiener指数)

结论


      本研究比较了基于单树的分类和聚类方法与无人机数据在估算中国马宗岭和贡嘎山国家级自然保护区森林物种多样性指数方面的性能。结果表明,SAM分类方法可以提供更准确的物种丰富度指数预测,但需要所有优势树种的光谱信息。自适应FCM聚类算法可以实现对均匀度指数(尤其是Simpson指数)的高精度预测,但无法获得特定树种的信息。

      无人机高成像光谱与激光雷达技术的结合,为复杂森林在单个冠层尺度上更准确地预测区域森林物种多样性提供了可能。未来的研究可以完善森林物种光谱库,从多个角度探索森林物种鉴定。考虑到森林物种特征随时间的变化,结合物候或多时间特征进一步检验分类和聚类方法的准确性将是有价值的。此外,研究不同生态环境下森林物种多样性估算模型的适用性,以及如何利用高分辨率无人机数据弥补传统野外样地采样与大尺度卫星观测之间的尺度差距,也将是有益的


原文链接:https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fevo.2023.1139458/full

END

S185机载高速成像仪
全球用户量第一的机载画幅式高速成像光谱仪;各通道同步测量,无需扫描或后期配准;一体式高精度无刷平台,内置采集控制系统及固态存储,可快速安装,进行高效率的野外作业;可搭载于固定翼无人机,获取大面积高光谱遥感数据。



是国家高新技术企业,拥有多项发明专利及著作软件,并通过ISO9001质量管理体系认证。我们专注于遥感技术领域高端科研设备及服务十余年,已为国内数百家科研单位及高校提供了各种遥感设备及技术支持,服务范围遍布全国。愿与遥感领域的各科研单位及高校建立长期合作关系,为科研人员提供真正有价值的无人机遥感设备和全面而专业的技术服务!


总部地址:北京市海淀区信息路2号浪潮信息大厦C座710
全国服务电话:4006-507-608   
网址: www.azup.cn   
E-mail:info@azup.cn

各地办公室
上海办:021-54155790 / 13693597263   sh@azup.cn 
广州办020-28171197 / 18612526361   gz@azup.cn 
武汉办:027-87336236 / 18310350796   wh@azup.cn 
西安办:029-81545954 18301107913   xa@azup.cn 


参与评论

全部评论(0条)

获取验证码
我已经阅读并接受《仪器网服务协议》

推荐阅读

版权与免责声明

①本文由仪器网入驻的作者或注册的会员撰写并发布,观点仅代表作者本人,不代表仪器网立场。若内容侵犯到您的合法权益,请及时告诉,我们立即通知作者,并马上删除。

②凡本网注明"来源:仪器网"的所有作品,版权均属于仪器网,转载时须经本网同意,并请注明仪器网(www.yiqi.com)。

③本网转载并注明来源的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品来源,并自负版权等法律责任。

④若本站内容侵犯到您的合法权益,请及时告诉,我们马上修改或删除。邮箱:hezou_yiqi

关于作者

作者简介:[详细]
最近更新:2024-09-05 09:08:14
关注 私信
更多

最新话题

最新资讯

作者榜

请您留言

感谢您的关注,当前客服人员不在线,请填写一下您的信息,我们会尽快和您联系。

提交