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使用模型预测树冠高度预测森林健康

来源:遥感 时间:2025/4/30
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生态区MD(左)和验证区域(右)中ASRL潜在树高和Lang等人[47]的逐像素比较。所有轴均以米为单位。实线是1:1的线。虚线表示±20%的偏差。数据点颜色表示估计的核密度。图片来源:遥感学报()。DOI:10./remotesensing.

树高是衡量森林成熟度和整体健康状况的重要指标。森林恢复项目依靠树高作为成功的预测指标和衡量标准,但仅根据观察结果预测森林未来的树高几乎是不可能的。太多因素会影响树木的生长和健康。

由于许多因素会影响树木的生长方式,研究人员增强了一种称为异速缩放和资源限制(ASRL)模型的预测模型,然后使用GoogleEarthEngine部署它,研究美国东北部的森林。

该研究发表在《遥感杂志》上.

“潜在的树高可以延伸到未来,看到一棵树在无限时间轴上的生长。预测潜在树高对于未来的森林发展和结构非常重要,这对森林恢复规划和评估具有深远的意义,“马萨诸塞州波士顿波士顿大学博士生左振鹏说。“随着不同尺度森林过程计算机模拟的进步,已经出现了几种基于机制的模拟潜在高度模型。”

预测潜在树木高度的模型考虑了已知的树木生长限制,例如树木提升水的难度增加(水力约束)、易受风灾(机械约束)和地面条件。本研究的重点是基于水平衡的ASRL模型。最基本的是,ASRL模型求解三种不同流速的交点,使用树木的潜在需水量、取水量和耗水量来预测树木的高度。

在这项研究中,研究人员试图通过强调森林恢复来改进ASRL模型,并使用地理空间云计算平台GoogleEarthEngine进行部署,以分析山毛榉-枫树-桦树林。此版本的ASRL模型不仅考虑了流速,还考虑了时间尺度、空间分辨率和模型机制。该模型提取了过去十年(年至年)的当地气象数据集以改进预测,然后考虑了三种异速生长测量:树高与树干半径、树高与树冠高度以及树高与树冠半径。

为了显示修改后的ASRL模型的效果如何,研究人员将他们的结果与先前报道的树高预测进行了比较。在某些情况下,ASRL模型高估了树高,但研究人员将大多数高估归因于非常不成熟的森林,这些森林更难预测。

与ASRL模型的原始版本相比,修改后的版本在预测树高方面更加成功。

“由于改进了模拟时间尺度、更有针对性的参数化和更完整的机制,新版本为特定物种群提供了更现实的预测,并通过使用网格化气候再分析数据提供了更好的空间覆盖。它也没有使用参数调整策略来拟合现有的树高观测值,因此保留了原始模型的预测性质,“左说。

除了测试修改后的ASRL模型外,研究人员还报告了他们的研究结果,这些结果预测这些山毛榉-枫树-桦树林的树高将受到更热、更不潮湿的气候的负面影响,这可能与气候变化有关。

展望未来,研究人员希望扩大研究领域的范围。“我们希望将研究区域从区域空间增加到整个美国本土,将该方法应用于更多的森林类型和群体。这项工作有望产生与物种相关的潜在森林高度的数据产品,“左说。

更多信息:左振鹏等人,在谷歌地球引擎上模拟美国东北部山毛榉-枫树-桦树林的潜在树高,《遥感学报》()。DOI:10./remotesensing.

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