近日，中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院橡膠研究所熱帶林業(yè)生態(tài)課題組在橡膠林冠層高度遙感估算方面取得重要進展。該團隊通過深度整合前期研究的數(shù)據(jù)產(chǎn)品、多源衛(wèi)星遙感影像以及機器學習算法，精確地估算了2020年海南島橡膠林的冠層高度信息。
森林冠層高度是評估森林健康、生物多樣性和碳儲存能力的重要指標。在全球氣候變化和環(huán)境保護日益受到關注的背景下，精確測量森林冠層高度對于制定科學的森林管理政策和應對氣候變化至關重要。然而，由于技術限制，過去的研究往往難以對特定樹種的冠層高度進行準確估算。
為了克服這一難題，橡膠所熱帶林業(yè)課題組聚焦海南島廣泛種植的橡膠林，利用遙感大數(shù)據(jù)監(jiān)測的橡膠種植年份數(shù)據(jù)、Landsat-8和Sentinel-2光學遙感影像，以及PALSAR-2 L波段雷達和星載激光雷達GEDI數(shù)據(jù)集，構(gòu)建了精細的估算模型。通過應用隨機森林算法，成功提高了單一樹種冠層高度估算的精度。
研究結(jié)果顯示，新構(gòu)建的模型在精度上有了顯著提升，其決定系數(shù)（R2）高達0.86，均方根誤差（RMSE）和平均絕對誤差（MAE）分別降低至1.68米和1.32米。與以往的研究相比，該模型不僅具有更好的一致性，而且有效減少了對橡膠林冠層高度的低估現(xiàn)象。此外，研究還發(fā)現(xiàn)海南島橡膠林的平均冠層高度約為15.67 ± 1.87 米，這一數(shù)據(jù)為未來的橡膠林管理和生態(tài)保護提供了重要參考。
圖 1 橡膠林冠層高度模型的精度驗證結(jié)果：a）無林齡模型，b）有林齡模型及c）模型變量重要性排序.
圖 2 不同樹高反演產(chǎn)品結(jié)果比較：a）不同年齡樹高殘差箱線圖，b）樹高殘差分布圖，c）與GEDI_v27產(chǎn)品空間差異比較，和d）與和NNGI產(chǎn)品空間差異比較。
圖 3 海南橡膠林冠層高度估算結(jié)果：a）空間分布圖，b）特定區(qū)域冠層高度，和c）谷歌高清影像。
相關研究成果以題為“Improving the accuracy of canopy height mapping in rubber plantations based on stand age, multi-source satellite images, and random forest algorithm”的研究論文發(fā)表在《International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation》（中科院1區(qū)TOP期刊，IF = 7.50）。論文第一作者為中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院橡膠研究所與南京林業(yè)大學聯(lián)合培養(yǎng)的碩士研究生高遠鳳同學，橡膠研究所的陳幫乾研究員為論文通訊作者，合作者還包括來自橡膠所、西南林業(yè)大學和南京林業(yè)大學的多位老師和同學。該研究得到國家自然科學基金（42071418，32371876），海南省自然科學基（422CXTD527）、天然橡膠產(chǎn)業(yè)技術體系（CARS-33）等多個項目的資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jag.2024.103941.
責任編輯：天然橡膠處
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