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人进不去的地儿,我也有办法弄清楚有多少棵树

本帖由 漂亮的石头2015-11-20 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

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    如何统计出一片沼泽地中有多少棵树?

    [​IMG] Craquelure,"容颜将泄露你一生的奔波"

    林分调查应该是最基础和通用的方法。

    林分调查的方法常用一般有两类,Fixed area plot 和 Variable radius plot。

    第一种方法设置固定面积的样地。如 口天一十一 所说。设置随机分布的圆形、带状样地。圈一块地。计数固定面积内的每一棵树。

    第二种方法不用去测面积,所以叫 Variable radius plot 。前面有人回答的角规样地就属于这种方法。你只需要去设置些点,然后站在中心用角规去看那些树足够大,计数这些足够大的树。然后去测量这些足够大的树的胸径。最后计算出样地树的树木数量(一定需要计算才能得出最后数目)。我从来都用这样的方法计算测林地。不过我从来不用角规一样的器械。因为在有坡度的地方测量是不准确的。我用可以去除坡度影响并还有其他功能的 Relaskop。

    以上是基础知识。针对大面积,需要随机采样,采很多地方。大体方法请参考 口天一十一的回答。我下面回答针对沼泽地怎么办。

    一般来说,基础方法总不会错,所以趟泥吧,涉水吧,如果可能的话,还是用传统的办法。

    能用卫星么?几乎不行,分辨率不够。

    我所想到可行的方法是: 用 Lidar (Light Detection And Ranging)。飞机飞过,用激光照射地面,激光碰到阻挡反射回去被接收。然后飞机上的仪器接收反射的激光,记录发射和接收的时差,换算成高度。树冠总有空隙,所以总有激光会射到地面。这样树高可以被测出来,一棵棵树也可以被分析出来。这样的分辨率极高,也不贵。但是你事先需要把模型建立出来,并且要把模型用是测数据验证后才能大面积使用(不会精确,但大面积用足够了)。其实还有在地上测的 Lidar,测树冠很好,测树的数目感觉不如从空中测的。

    现在美国很多州全境都被用 Lidar 飞过。不知道中国如何。关于 Lidar 的图如下。

    我觉得动用人力用传统方法去测一小片沼泽森林还是最方便的(需要一群人保证安全)。当然如果有高大上的资源,用用 Lidar 也成。

    [​IMG]

    Edson, Curtis, and Michael G. Wing. "Airborne Light Detection and Ranging (LiDAR) for individual tree stem location, height, and biomass measurements."Remote Sensing 3.11 (2011): 2494-2528.

    补一张图:

    第一列是用机载的 Lidar (Airborne Laser Scanners,ALS) 第二列是用陆基的 Lidar(Terrestrial Laser Scanners, TLS),第三列是两种都用。

    [​IMG]

    文章里讲了一下方法,提供了一个工具的链接:

    2.2 The Web-LiDAR TreeTop Application
    The Web-LiDAR application is an interactive, user friendly tool with which a user can analyze, visualize, and download the generated results of the individual tree detection. This application is available on the web at Web-LiDAR forest inventory TreeTop application. The Web-LiDAR application was developed by the USDA Forest Service - Rocky Mountain Research Station (RMRS) laboratory, and it is free for use. The requested data input for the individual tree detection algorithm through the Web-LiDAR Treetop application is a LiDAR-CHM.​

    Keough, B., Silva, C.A., Hudak, A.T., Vierling, L. and Liesenberg, V., 2015. Comparison of individual tree counts from both airborne and terrestrial LiDAR systems analyzed individually and combined in a Web-LiDAR Environment.

    新出来个实验 Crowther, et al., 2015,画出来了全球树木的密度(9/10/2015 的 Nature http://www.nature.com/nature/journal/v525/n7568/full/nature14967.html)。

    这个地球上有大约 3.04 万亿棵树。

    他们用的方法是根据 429775 个实测的点数据与气候,地形,植被,及土地用途的诸多参数做出回归模型。

    下图是两个不同的回归模型得出的树的密度(单位:棵 / 每平方公里);两种模型得出的结果差别不大。

    这个实验的意义还在于:尽管某个单点(1 公里分辨率)的误差可能很高,但是我们可以在地图上找到任何一个点上看树木密度是多少。

    [​IMG]

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