基本信息
- 項目名稱：
- 基于無棱鏡測量技術(shù)的樹木生物量測定方法研究
- 小類：
- 生命科學
- 大類：
- 自然科學類學術(shù)論文
- 簡介：
- 本課題主要亮點如下： 1）利用無棱鏡全站儀進行樹高樹冠測量，得出一種全新的、準確度高的樹高和樹冠測量方法。這是無棱鏡測量技術(shù)首次應用在植物調(diào)查領(lǐng)域。 2）基于GIS技術(shù)全面調(diào)查廣州大學校園內(nèi)的綠化植物，建立校園植物數(shù)據(jù)庫，開發(fā)校園植物查詢系統(tǒng)，探索校園綠化數(shù)字化管理的途徑。 3）利用測得準確的樹高和樹冠數(shù)據(jù)，估算部分喬木和灌木的生物量，計算校園綠化覆蓋率。
- 詳細介紹：
- 校園綠化建設(shè)已日益成為大學校園建設(shè)的重要內(nèi)容，進行校園園林綠化系統(tǒng)的規(guī)范化和數(shù)字化管理已日顯迫切。而目前對于校園園林植物的生物量、綠化覆蓋率等研究少有涉及，其中一個重要原因就是樹高、樹冠等相關(guān)因子難以準確獲得。 本項目以廣州大學校園內(nèi)的綠化植物為研究對象，利用無棱鏡全站儀進行樹高和樹冠的抽樣測量，并在此基礎(chǔ)上，開發(fā)校園綠化植物查詢系統(tǒng)，進行校園植物生物量的估算，主要亮點如下： 1）利用無棱鏡全站儀對樣本樹木進行樹高和樹冠的測量，分析測量精度，得出一種新的、準確度高的樹高和樹冠測量方法。這是無棱鏡測量技術(shù)首次應用在植物調(diào)查領(lǐng)域。 2）基于GIS技術(shù)支持下，全面調(diào)查了廣州大學校園內(nèi)的綠化植物，建立起廣州大學校園植物數(shù)據(jù)庫，開發(fā)出廣州大學校園植物查詢系統(tǒng)，探索校園綠化數(shù)字化管理的途徑。 3）利用無棱鏡全站儀測得的準確的樹高和樹冠數(shù)據(jù)，估算了部分喬木和灌木的生物量，計算了廣州大學校園綠化覆蓋率。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 1、利用無棱鏡全站儀進行樹高和樹冠的測量，獲取利用無棱鏡測量技術(shù)快速、準確地獲取樹高和樹冠面積數(shù)據(jù)的方法； 2、基于GIS技術(shù)支持下，建立廣州大學校園植物數(shù)據(jù)庫，開發(fā)校園植物查詢系統(tǒng)，探索校園綠化數(shù)字化管理的途徑； 3、估算校園內(nèi)部分喬木和灌木的生物量，計算校園綠化覆蓋率。以此為例，為需要用到樹高和樹冠數(shù)據(jù)的相關(guān)研究提供一個準確可靠的數(shù)據(jù)源。
科學性、先進性及獨特之處
- 準確測量樹高樹冠面積是園林、林業(yè)和生態(tài)學領(lǐng)域尚未解決的問題。傳統(tǒng)的樹高及樹冠測量仍停留在皮尺、普通全站儀、手動記錄數(shù)據(jù)階段，數(shù)據(jù)源得不到保證。 本課題提出基于無棱鏡測量技術(shù)的樹高及樹冠測量方法，證明了其比傳統(tǒng)方法效率高、準確度高、適用范圍廣。而且，準確的樹高和樹冠面積數(shù)據(jù)還能支撐起植物生物量、綠化覆蓋率等系列研究，進而支撐起林地生產(chǎn)力研究、園林綠化的規(guī)劃和建設(shè)等，其意義十分重大。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 提出的基于無棱鏡技術(shù)的樹高及樹冠測量方法，大大提高了植物測量的效率和精度，解決了園林、林業(yè)、生態(tài)學等領(lǐng)域難以準確測量樹高和樹冠面積的難題，為生物量、綠化覆蓋率等后續(xù)研究提供了準確可靠的數(shù)據(jù)源。 建立的校園植物數(shù)據(jù)庫和查詢系統(tǒng)，可直接用于廣州大學的綠化園林管理中。估算了部分喬木和灌木的生物量，計算出校園綠化覆蓋率，則可為校園園林植物的管理、校園綠化的規(guī)劃和建設(shè)提供依據(jù)。
學術(shù)論文摘要
- 校園綠化建設(shè)已日益成為大學校園建設(shè)的重要內(nèi)容，進行校園園林綠化系統(tǒng)的規(guī)范化和數(shù)字化管理已日顯迫切。而目前對于校園園林植物的生物量、綠化覆蓋率等研究少有涉及，其中一個重要原因就是樹高、樹冠等相關(guān)因子難以準確獲得。 本項目以廣州大學校園內(nèi)的綠化植物為研究對象，利用無棱鏡全站儀進行樹高和樹冠的抽樣測量，并在此基礎(chǔ)上，開發(fā)校園綠化植物查詢系統(tǒng)，進行校園植物生物量的估算，主要亮點如下： 1）利用無棱鏡全站儀對樣本樹木進行樹高和樹冠的測量，分析測量精度，得出一種新的、準確度高的樹高和樹冠測量方法。這是無棱鏡測量技術(shù)首次應用在植物調(diào)查領(lǐng)域。 2）基于GIS技術(shù)支持下，全面調(diào)查了廣州大學校園內(nèi)的綠化植物，建立起廣州大學校園植物數(shù)據(jù)庫，開發(fā)出廣州大學校園植物查詢系統(tǒng)，探索校園綠化數(shù)字化管理的途徑。 3）利用無棱鏡全站儀測得的準確的樹高和樹冠數(shù)據(jù)，估算了部分喬木和灌木的生物量，計算了廣州大學校園綠化覆蓋率。
獲獎情況
- 1.2010年11月，獲得由中山大學地理科學與規(guī)劃學院主辦的第三屆華南高校地理文化Presentation大賽三等獎； 2.2010年11月，獲得由中國地理學會、中山大學地理科學與規(guī)劃學院、華南師范大學地理科學學院聯(lián)合主辦的第二屆全國高校地理學專業(yè)本科生野外調(diào)查大賽征文比賽一等獎； 3.2011年3月，獲得第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽廣州大學校賽一等獎； 4.2011年5月，獲得第十一屆“挑戰(zhàn)杯”廣東大學生課外學術(shù)科技作品競賽省賽三等獎。
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻
- [1] 馮仲科,隋宏大,鄧向瑞.三角高程法樹高測量與精度分析[J].北京林業(yè)大學學報, 2007, 29(2):31-35. [2] 馮仲科.測量學原理[M].北京:中國林業(yè)出版社,2002. [3] 馮仲科,趙英琨,鄧向瑞,等.三維前方交會法測量樹高及其精度分析[J].北京林業(yè)大學學報, 2007,29(2):36-39. [4] 馮仲科,韓熙春,周科亮,南永天,付曉.全站儀固定樣地測樹原理及精度分析[J]. 北京測繪, 2003,(01). [5] 胡俊,王宇晗,李曄,羅亞敏,蔡建國. 不規(guī)則區(qū)域內(nèi)的測量路徑規(guī)劃方法研究[J]. 機械設(shè)計與研究, 2003,(03). [6] 孟憲宇 .測樹學[M]. 第2版.中國林業(yè)出版社，1995. [7] 程鵬.現(xiàn)代林業(yè)理論與應用[M]. 中國科學技術(shù)大學出版社，2007. [8] 管東生.流溪河水庫林區(qū)四個林分類型的生物量與生產(chǎn)力[J].生態(tài)科學，1986,(2）：45～52.
同類課題研究水平概述
- 樹高和樹冠作為重要的測樹因子，具有檢測樹木長勢，預測樹木生物量，反映林地生產(chǎn)力等重要意義。準確測量樹高和樹冠，在園林、林業(yè)、生態(tài)學等領(lǐng)域都尚未解決。而沒有準確可靠的數(shù)據(jù)源，其后續(xù)的生物量、綠化覆蓋率等相關(guān)研究便無法展開。 傳統(tǒng)樹高測量通常采用目估法、測高器等，這類方法精度低、適用范圍窄、數(shù)據(jù)處理麻煩、工作量大。近年來，關(guān)于工業(yè)測量技術(shù)以及計算機三維可視化技術(shù)在林業(yè)測繪方面應用研究的進展較快。馮仲科提出利用全站儀三角高程法和全站儀三維前方交會法實現(xiàn)樹高測量，此類方法在高精度測量儀器的支持下，可以滿足精度要求，但其需攜帶多臺儀器，操作麻煩，不便于野外測量。 同樣，樹冠的測量也是一個難以解決的問題。通常將樹冠投影面積認為是橢圓形或圓形，量取其長短軸或直徑，由橢圓面積公式:S=πab和圓面積公式為:S=πr^2進行計算,得到樹冠投影面積。這種方法缺陷顯而易見，得到的數(shù)據(jù)無法用作嚴謹?shù)目茖W研究。 近年來學者熊軼群，高芳琴等提出用高分辨率遙感圖像提取樹冠面積，但缺點較多：遙感影像特征提取費時費力，精度也因人而異。在遇有樹冠重疊的情況，提取的樹冠面積就不是單棵樹的樹冠面積。此外，遙感影像數(shù)據(jù)價格高昂。 隨著測量技術(shù)的進步，三維激光掃描儀也已應用于樹木測量。其測量精度高，但儀器價格昂貴，操作復雜，數(shù)據(jù)量大，野外測量很不方便。 無棱鏡全站儀應用于樹木測量尚屬首次，儀器價格適中，測量快捷、精準、無損傷，可以靈活運用在各種測量環(huán)境中，特別是在陡坡或溝壑無法達到或密林等通視性差的立地環(huán)境，數(shù)據(jù)處理簡單，可以大大節(jié)約時間，提高勞動效率。
