【摘 要】
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森林群落的结构属性是衡量森林抚育经营对林分生长影响的重要参数。基于地面平台的手持式移动激光雷达系统（Hand-held mobile laser scanning,HMLS）具有便携、快速、准确获取森林结构信息的优势,为探索激光雷达在亚热带森林中的监测应用提供了契机。本研究以天童国家站在宁波设立的三个近自然林示范样点为研究对象,使用HMLS对森林样地进行扫描检测,探究现有HMLS设备及林分结构特征
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森林群落的结构属性是衡量森林抚育经营对林分生长影响的重要参数。基于地面平台的手持式移动激光雷达系统（Hand-held mobile laser scanning,HMLS）具有便携、快速、准确获取森林结构信息的优势,为探索激光雷达在亚热带森林中的监测应用提供了契机。本研究以天童国家站在宁波设立的三个近自然林示范样点为研究对象,使用HMLS对森林样地进行扫描检测,探究现有HMLS设备及林分结构特征变量提取方法在亚热带近自然林的适用性,并初步对育王样点一年间处理与对照样地的结构特征变化进行了对比分析,主要有以下结果:⑴在林下条件较复杂的亚热带近自然林样地,HMLS具有快速获取样地单木位置以及每木胸径的能力。所有研究区域总共地面实测1264株树,使用激光雷达点云数据分割提取出1292株单木;在每个样地中,对单木的检测率都在90%以上,利用坐标、胸径合理对应上948株,单木分割的综合精度为75.1%。将所有匹配对应后单木的激光雷达估测胸径与实测胸径进行回归分析,各样地胸径的估测值与实测值之间有较高的相关性（R2=0.968,RMSE=1.484cm）,在实际研究中具有替代传统人工实地调查监测森林生长的潜力。⑵在样地尺度上,使用HMLS扫描的点云数据能够提取较准确的叶面积指数（Leaf Area Index,LAI）（P>0.05）,提取的树高与地面估测值存在一定的差异（P=0.04）,从HMLS扫描的点云数据中提取的树高结构分布和叶面积密度（Leaf Area Density,LAD）垂直分布信息能够较准确地描述森林林分垂直结构状况。依据优势种将育王样点样地分为木荷-马尾松林（YW-1、YW-2）和枫香-马尾松林（YW-3、YW-4）两组,对比育王样地Li DAR提取树高与地面估测树高的分布情况,两者峰值相同,变化趋势相似,发现木荷-马尾松林有明显的峰值,枫香-马尾松林林分高度分布整体较为平均,出现多个峰值。进一步使用激光雷达数据计算样地垂直方向上的叶面积密度分布,所得的林分垂直分层情况与树高分布的分层大体一致,综合树高和LAD的分布结果,分别把木荷-马尾松林和枫香-马尾松林林分划分为3个和4个垂直层。⑶对比一年间处理与对照样地在不同林分层中LAD的变化,以及样地整体LAI和LAD垂直变异系数(Cv LAD)的变化,间伐处理后的样地林木的生长集中在林下层,显著增加了10m高度以下林分的叶面积密度;而对照样地因为林冠较郁闭,林下层叶面积密度没有明显的增长,同时大乔木为了竞争获得更多的光照,林木生长倾向于高生长,叶面积的增长集中于乔木Ⅰ层。间伐处理与对照样地的LAI在一年间分别增长了30.17%和2.30%,处理样地的Cv LAD增加,而对照样地的Cv LAD出现略微下降,处理样地叶面积密度在垂直方向上的分布差异变大,而对照样地垂直树高增长相对于水平冠层生长更加明显,林分叶面积密度没有显著增加。⑷间伐抚育措施在这一年间促进了样地胸径生长,以及林下层枝叶的生长,对树高生长没有显示出促进作用。对比分析研究区域的平均胸径、平均树高,处理和对照样地一年间胸径的增长率分别为14.32%和11.97%,树高的增长率分别为2.17%和2.78%。综上,可以初步得出近自然林间伐措施对林分林下层的植被生长有明显的促进作用,能够使处理样地林分整体平均胸径生长加快,而对树高影响则不明显,间伐抚育促使林冠向多层次、高材积方向发展,现阶段近自然林经营有一定的成效。
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