关注森林网

REMOTE SENS ENVIRON | 苏艳军与方精云团队在基于地基激光雷达的树木精细枝干结构重建方面获进展

生物多样性期刊之声 2024年09月04日 13:56 北京

树木枝干精细结构深刻影响着树木的生理生态功能和环境适应性。然而，高效、无损观测手段的匮乏使得现有研究对枝干精细结构在树木生理生态功能和环境适用性中作用的理解仍较为有限。近年来，地基激光雷达技术的快速发展为树木枝干精细结构参数的高精度无损测量提供了一种可能的解决方案。但是，受树木冠层结构高复杂性和由叶片遮挡所带来的数据缺失的影响，基于在自然林分中采集的地基激光雷达数据实现树木枝干精细结构的精准刻画仍极具挑战。

L1-Tree算法的建模效果

为解决上述问题，植物所苏艳军研究组与方精云院士团队合作设计了一种基于地基激光雷达数据的单木三维建模算法——L1-Tree。该算法利用计算机图形领域的经典方法，L1-Median，来提取粗略的树木骨架，并在此基础之上，利用树木生长策略对粗略骨架进行优化，进而实现枝干精细结构参数的准确估算。通过利用来自3个站点24个树种的地基激光雷达数据进行验证，L1-Tree算法表现出了较高的精度和鲁棒性。不同等级枝的识别准确率、召回率和F得分均在0.94以上，而枝长和枝粗的估算精度可达95%以上。此外，与目前广泛采用的TreeQSM算法相比，本研究所提出的算法不仅具有更高的枝识别率和枝干精细结构参数估算精度，还表现出了更强的抗数据缺失能力和抗噪能力。L1-Tree算法的提出有望为树木枝干精细结构研究提供解决方案，进而加深我们对树木生理生态功能及其环境适应性的认知。

上述成果于8月30日在线发表于国际学术期刊Remote Sensing of Environment。冯禹昊为论文第一作者，苏艳军研究员和方精云院士为共同通讯作者，赫尔辛基大学Eduardo Eiji Maeda教授和Matheus Henrique Nunes助理教授参与了研究。该研究得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目的资助。

文章链接：

https://doi.org/10.1016/j.rse.2024.114390

数字生态系统研究组

组长：苏艳军研究员

邮箱：ysu@ibcas.ac.cn

主要研究方向：以激光雷达为主的跨平台、多源遥感技术为主要手段，通过结合生态学、计算机图形学、摄影测量与遥感、深度学习等理论方法，重点开展：1）多尺度植被结构参数的定量反演；2）植被结构空间分布格局及其对人类活动和气候变化响应机制的研究。