48、高分辨率三维遥感在森林测量中的应用

高分辨率三维遥感在森林测量中的应用

1. 引言

准确估算地上森林生物量、三维森林结构以及森林类型和状况等级，对于监测碳动态、木材生产、野生动物栖息地和林冠燃料至关重要。通常，自然资源管理者会利用实地样地的测量数据来描述特定区域内的森林类型、结构和生物量资源。在实地样地收集的基本树木测量数据和定性信息通常包括树种、树高、胸径（胸高定义为1.3米）、冠幅比（树冠长度占树木总高度的百分比），以及可销售树干腐烂或不适合木材加工的百分比。为了便于后续年份的重新测量，通常还会记录树干相对于样地中心的位置（距离和方位角）。

在美国的国家森林清查系统（森林清查与分析，FIA）中，每个样地由四个面积为1/60公顷的子样地组成，子样地间隔36米，而胸径小于12.5厘米的树木仅在面积为1/300公顷的微样地中测量。

1.1 生物量的异速生长建模

虽然这些单个树木的尺寸本身有时就很有意义（例如用于表征场地生产力），但资源管理者通常更感兴趣的是利用这些基本尺寸测量数据来间接估算其他具有更直接商业和生态意义的树木属性，如生物量、可销售体积和地上碳。生物学中的异速生长缩放原理表明，单个树木的尺寸（高度、胸径）与树木的总重量存在函数关系。虽然胸径是估算体积和生物量最常用的基本树木尺寸，但树高也与这些变量高度相关。树高与生物量的关系具有函数形式：m = ah²，其中m是生物量，h是树高。

使用树高而不是胸径来估算生物量的一个优点是，可以使用高分辨率遥感数据直接测量树高。因此，如果存在将树高与生物量相关联的异速生长关系（可能辅以林分密度或冠幅信息），那么理论上可以仅使用遥感数据估算单个树木的生物量或体积，从而无需实地样地，显著降低清查成本。

然而，在某