發(fā)布時(shí)間：2025-06-24 00:17

　　森林冠層太陽光合有效輻射（Photosynthetically active radiation,PAR）的三維時(shí)空變化決定了土壤-植被-大氣間碳水循環(huán)過程中物質(zhì)和能量的交換速率。從三維角度直接估算到達(dá)不連續(xù)森林冠層任意特定位置的PAR值仍極具挑戰(zhàn)性�？焖贉�(zhǔn)確地獲取森林冠層的三維結(jié)構(gòu)信息是構(gòu)建定量模擬林冠PAR時(shí)空分布模型的基礎(chǔ)。林冠角度孔隙率（Angular gap fraction,AGF）是影響太陽光合有效輻射PAR在冠層中透射和散射過程及其分布的重要結(jié)構(gòu)參數(shù),然而傳統(tǒng)常規(guī)的AGF野外觀測和估算手段的范圍有限且無法有效地刻畫其三維半球分布。隨著激光雷達(dá)技術(shù)（Light detection and ranging,lidar）的發(fā)展,基于三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)所刻畫的森林三維結(jié)構(gòu),在實(shí)現(xiàn)三維定量估算林冠AGF的基礎(chǔ)上,進(jìn)而得到了森林場景中PAR的時(shí)空分布及其變化規(guī)律。本研究首先利用無人機(jī)載激光雷達(dá)（Unmanned aerial vehicle-based laser scanning system,UAV-LS）獲取了位于南京市溧水區(qū)的白馬實(shí)驗(yàn)林場的三個(gè)森林樣地的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù),采用兩種不同的...

【文章頁數(shù)】：107 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
相關(guān)術(shù)語表
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展
        1.2.1 森林冠層角度孔隙率估算的研究進(jìn)展
        1.2.2 模擬森林光環(huán)境的冠層輻射傳輸模型研究進(jìn)展
        1.2.3 激光雷達(dá)技術(shù)模擬森林冠層光環(huán)境的研究進(jìn)展
    1.3 目前研究的問題與不足
    1.4 研究目標(biāo)
    1.5 研究內(nèi)容和技術(shù)路線
        1.5.1 研究內(nèi)容
        1.5.2 技術(shù)路線
    1.6 論文組織結(jié)構(gòu)
第二章 數(shù)據(jù)與方法
    2.1 研究區(qū)概況
    2.2 研究數(shù)據(jù)集
        2.2.1 無人機(jī)激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)
        2.2.2 地基激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)
        2.2.3 地面實(shí)測光合有效輻射數(shù)據(jù)
    2.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理
        2.3.1 點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理
        2.3.2 光合有效輻射數(shù)據(jù)標(biāo)定
        2.3.3 點(diǎn)云抽稀
    2.4 研究方法
        2.4.1 單參數(shù)二值化AGF估算策略
        2.4.2 雙參數(shù)分割統(tǒng)計(jì)AGF估算策略
        2.4.3 林冠光合有效輻射估算模型
        2.4.4 天空漫散射PAR估算模型
        2.4.5 直射PAR估算模型
        2.4.6 多次散射PAR估算模型
        2.4.7 森林冠層PAR的時(shí)空分布變化模擬與驗(yàn)證
第三章 無人機(jī)激光雷達(dá)數(shù)據(jù)估算林冠角度孔隙率
    3.1 AGF估算的參考標(biāo)準(zhǔn)
        3.1.1 TLS點(diǎn)云的最佳裁剪半徑
        3.1.2 TLS點(diǎn)云合成二值圖像的最佳分辨率
        3.1.3 UAV-LS點(diǎn)云的最佳裁剪半徑
        3.1.4 AGF的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)
    3.2 單參數(shù)二值化策略估算林冠AGF
        3.2.1 二值圖像分辨率的最佳取值
        3.2.2 單參數(shù)二值化策略AGF估算結(jié)果
    3.3 雙參數(shù)分割統(tǒng)計(jì)策略估算林冠AGF
        3.3.1 分割角度間隔的最佳取值
        3.3.2 雙參數(shù)分割統(tǒng)計(jì)策略AGF估算結(jié)果
    3.4 討論
        3.4.1 單參數(shù)二值化策略敏感性分析
        3.4.2 雙參數(shù)分割統(tǒng)計(jì)策略敏感性分析
        3.4.3 估算AGF的二值化策略與分割統(tǒng)計(jì)策略對比
        3.4.4 數(shù)據(jù)點(diǎn)密度對兩種AGF估算策略的影響
    3.5 本章小結(jié)
第四章 無人機(jī)激光雷達(dá)數(shù)據(jù)估算林冠光合有效輻射的三維時(shí)空分布
    4.1 林冠PAR估算模型參數(shù)確定
        4.1.1 直射光衰減模型參數(shù)
        4.1.2 天空漫散射透過率模型參數(shù)
    4.2 基于實(shí)測數(shù)據(jù)的林冠PAR估算模型驗(yàn)證
        4.2.1 模擬PAR變化趨勢的定性驗(yàn)證
        4.2.2 模型的定量驗(yàn)證
    4.3 林冠PAR的三維時(shí)空分布模式
        4.3.1 林冠底部地表面PAR的時(shí)空分布
        4.3.2 林冠不同高度面PAR的時(shí)空分布
        4.3.3 林冠縱剖面PAR的時(shí)空分布
    4.4 討論
        4.4.1 三維光線追蹤模型的敏感性分析
        4.4.2 三種基于路徑長度的直射PAR衰減參數(shù)比較
        4.4.3 各向異性與各向同性天空漫散射分布的影響
        4.4.4 點(diǎn)云數(shù)據(jù)密度對PAR估算模型的影響
        4.4.5 林冠PAR估算模型的優(yōu)勢及誤差來源
    4.5 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論和展望
    5.1 研究結(jié)論
    5.2 本研究的創(chuàng)新點(diǎn)
    5.3 不足與展望
參考文獻(xiàn)
碩士期間科研情況
致謝



本文編號(hào)：4052212