摘要：【目的】探究3种基于机载LiDAR数据的单木分割算法获取冬奥核心区新造林油松和中龄林华北落叶松单木信息的适宜性,分析3种算法的单木分割精度和单木树高信息估算精度,探索冬奥核心区最优单木分割方法,为掌握冬奥核心区森林结构信息和制定森林经营管理措施提供技术支持。【方法】利用冬奥核心区典型样地机载LiDAR数据,应用基于点云的距离判别聚类法、分水岭分割算法和双正切角树冠识别算法,结合地面调查数据、正射影像与人工目视解译,采用树冠探测率(r)、准确率(p)和总体精度(F)3个评价指标分析算法的单木分割精度;单木配准后,分析外业实测树高与机载LiDAR估算树高之间的相关性,综合评估3种算法获取冬奥核心区单木信息的适宜性。【结果】1) 3种单木分割算法在新造林油松中总体精度很高(F=0.90~0.93),在中龄林华北落叶松中总体精度较高(F=0.72~0.75);2)对于新造林油松,基于点云的距离判别聚类法总体精度最高(F=0.93),优于分水岭分割算法(F=0.90)和双正切角树冠识别算法(F=0.90);对于中龄林华北落叶松,双正切角树冠识别算法总体精度最高(F=0.75),优于基于点云的距离判别聚类法(F=0.72)和分水岭分割算法(F=0.70);3)外业实测树高与机载LiDAR估算树高之间的相关性分析表明,基于点云的距离判别聚类法在新造林油松中提取的单木树高相关性最优,双正切角树冠识别算法在中龄林华北落叶松中提取的单木树高相关性最优。【结论】通过对冬奥核心区不同类型林地的机载LiDAR数据进行单木分割,体现出基于点云的距离判别聚类法、分水岭分割算法和双正切角树冠识别算法的适宜性,在新造林油松中,基于点云的距离判别聚类法适宜性表现最优;在中龄林华北落叶松中,双正切角树冠识别算法适宜性表现最优。

摘要：【目的】对比分析基于归一化点云分类信息、归一化点云首次回波和冠层高度模型3种算法估算冬奥核心区森林树冠覆盖率的优劣性,探讨样地树冠覆盖率、激光点云密度和冠层高度模型(CHM)栅格分辨率对估算精度的影响,探索最优树冠覆盖率估算方法,为准确掌握冬奥核心区树冠覆盖率信息提供技术支持,促进森林可持续性经营管理。【方法】利用冬奥核心区67块样地机载激光雷达数据和单木检尺数据,采用线性回归拟合树冠覆盖率实测值和估算值,以决定系数(R^(2))和均方根误差(RMSE)为评价指标,比较基于归一化点云分类信息、归一化点云首次回波和冠层高度模型3种算法的树冠覆盖率估算精度,分析样地树冠覆盖率、激光点云密度与树冠覆盖率估算误差的关联性,以及冠层高度模型栅格分辨率对树冠覆盖率估算方法稳定性的影响。【结果】1)基于归一化点云分类信息算法的树冠覆盖率估算精度最高(R^(2)=0.790 1,RMSE=0.124 3),估算误差最低,平均高估1.17%,其次为基于冠层高度模型算法(R^(2)=0.763 8,RMSE=0.134 9),基于归一化点云首次回波算法的树冠覆盖率估算精度最低(R^(2)=0.758 2,RMSE=0.149 1);2)树冠覆盖率与估算误差间无明显相关性,3种算法在树冠覆盖率小于0.4的样地中普遍出现低估现象,在树冠覆盖率0.4~0.8的样地中高估与低估现象相近,在树冠覆盖率大于0.8的样地中普遍出现高估现象;激光点云密度与估算误差间也无相关性,激光点云密度增大并未提高树冠覆盖率估算精度;3)基于冠层高度模型算法稳定性最高,10种栅格分辨率估算的树冠覆盖率无明显差异,R^(2)介于0.755 1~0.762 2之间,RMSE介于0.150 7~0.153 9之间;适用于冬奥核心区树冠覆盖率估算的最佳冠层高度模型栅格分辨率为0.8 m×0.8 m。【结论】通过对冬奥核心区67块样地进行树冠覆盖率估算,体现出基于归一化点云分类信息、归一化点云首次回波和冠层高度模型3种算法的适宜性,基于归一化点云分类信息算法的树冠覆盖率估算精度最高;结合样地树冠覆盖率、激光点云密度和冠层高度模型栅格分辨率综合分析3种算法的优劣性,可为大范围森林树冠覆盖率调查提供技术支持。

摘要：【目的】运用半参数回归模型描述华北落叶松和白桦树高与胸径的关系,并与传统参数回归模型进行比较,为构建树高曲线模型和提高模型精度提供新方法。【方法】基于河北省张家口市崇礼冬奥核心区76块样地4921株华北落叶松和2833株白桦的胸径、树高等数据,按7∶3比例随机选取数据用于模型拟合与检验。半参数模型选择广义可加模型和单指标模型形式,自变量设为胸径和林分优势木高,分树种建模,其中广义可加模型将常数项作为参数部分,胸径、优势木高及二者交互作用作为非参数部分,单指标模型将胸径、优势木高或二者乘积的线性组合作为参数部分,联系函数作为非参数部分。选取4种常见的包含优势木高的标准树高曲线模型用于模型比较。为进一步构建可同时表示两树种的树高曲线模型,以广义可加模型和改进的Richard参数模型为基础模型,将树种组成作为参数部分引入广义可加模型,通过比较在改进Richard参数模型不同参数上添加树种哑变量的拟合效果筛选出最优参数模型,选择调整决定系数(Ra2)、均方根误差(RMSE)和赤池信息量(AIC)评价模型估计精度。【结果】分树种建模情况下,广义可加模型的拟合精度最高,华北落叶松和白桦的Ra2分别为88.98%和72.35%,较各参数模型提高3.13%~4.80%和7.37%~12.09%,RMSE分别为1.4413和2.0333,较各参数模型减少0.1904~0.2848和0.2529~0.4034。单指标模型对华北落叶松的拟合效果次之,Ra2和RMSE分别为85.99%和1.6241,对白桦的拟合效果居第4位,Ra2和RMSE分别为64.75%和2.2956。在对检验样本的预测精度方面,广义可加模型同样为最优模型,华北落叶松和白桦的RMSE分别为1.5804和2.1926,而单指标模型对两树种预测结果不佳。混合树种建模结果显示广义可加模型略优于参数模型,Ra2达83.00%,训练和检验样本的RMSE分别为1.7224和1.8075。无论是分别树种还是混合树种建模,广义可加模型的AIC均远小于参数模型,表现出显著的模型结构简洁性。【结论】在华北落叶松和白桦树高曲线模型构建中,半参数模型在参数模型基础上引入非参数回归方法,不仅可大大提高模型的灵活性和适用性,而且拟合精度通常会有所提高,其中广义可加模型表现出对数据拟合与预测的高精度,单指标模型可作为判断其他模型中联系函数选择是否合适的参考。随着更多林分变量引入树高胸径模型,半参数方法能够为复杂模型构建提供一种新思路。

摘要：以出山店水库无人机影像和坝址区62份土壤样本检测数据为基础,使用反距离权重法进行土壤参数空间插值分析,结合坝址区土壤的理化性质,进行坝区生态修复的植物配置研究。结果表明:坝址区土壤酸碱度从南到北大致呈现高-低-高的趋势,未出现强酸、强碱性土壤,适宜多数植物的正常生长;土壤有机质含量属于中等偏下水平;土壤全盐量正常,均属于非盐渍化土壤。植物配置中,在坝址区碱性土壤区域可选择紫叶李(Prunus cerasifera)、榆树(Ulmus pumila)、沙棘(Hippophae rhamnoides)、二月兰(Orychophragmus violaceus)等;中性土壤区域可选择白玉兰(Michelia alba)、西府海棠(Malus micromalus)、栾树(Koelreuteria paniculata)、郁金香(Tulipa gesneriana)等;酸性土壤区域可选择五角枫(Acer mono)、榆叶梅(Ygdalus triloba)、香樟(Cinnamomum camphora)、白三叶(Trifolium repens)等。

摘要：为探索郑州市城市不同植被群落对绿地表层土壤入渗的影响,以郑州市城区13种不同绿地表层土壤为对象,通过测定土壤物理性质及土壤饱和导水率,探讨了土壤物理性质对土壤入渗的影响。结果表明:1)不同绿地表层土壤的物理性质差别较大,乔灌草混合配置的绿地比单一种植的绿地理化性质更好,且土壤的物理理化性质易受到人为踩踏等因素的影响。2)不同绿地表层土壤水分入渗性能与持水能力差异显著,乔灌草混合配置的绿地比单一种植的绿地入渗性能和持水能力好,表现为较高的饱和导水率和田间持水量,其中银杏-麦冬配置的绿地饱和导水率最高,西府海棠-沿阶草配置的绿地饱和导水率最小;大叶黄杨单作绿地的田间持水能力最强,西府海棠-沿阶草配置的绿地田间持水能力最弱。3)土壤饱和导水率与总孔隙度呈极显著正相关关系,其中非毛管孔隙度与毛管孔隙度呈显著正相关关系。土壤饱和导水率与容重呈极显著负相关关系;田间持水量与土壤总孔隙度呈显著正相关。城市绿地建设采用乔灌草混合配置的形式,能有效提高绿地土壤的入渗能力和持水能力,降低城市内涝风险。

摘要：为了探究芍药属不同种间远缘杂交不亲和的分子作用机制,以粉玉奴芍药自交授粉后24 h、36 h和粉玉奴芍药×凤丹白牡丹杂交授粉后24 h、36 h的柱头为材料,根据柱头转录组差异基因序列,采用逆转录(RT)-PCR技术,克隆得到SPL3基因的cDNA序列,将其命名为PlSPL3(GenBank登录号:MN842720),随后对其进行生物信息学分析和表达特性分析。结果表明,PlSPL3基因的编码区(Coding sequence,CDS)全长1305 bp,共编码434个氨基酸。分析结果显示,PlSPL3蛋白是一种带负电荷的不稳定的亲水性蛋白质,无跨膜结构。蛋白质进化树显示,芍药PlSPL3蛋白的氨基酸序列与拟南芥AtSPL7蛋白的氨基酸序列具有较高的同源性,同时芍药PlSPL3蛋白与木瓜、向日葵和无花果SPL3蛋白的氨基酸序列同源性也较高。实时荧光定量PCR(RT-qPCR)结果显示,在自交、杂交授粉后不同时期的柱头中,PlSPL3基因在杂交授粉后36 h的相对表达量最高。研究结果为进一步阐明PlSPL3基因在芍药与牡丹远缘杂交不亲和中的生物学功能提供了理论依据。