植物表型是基因型与外界环境共同作用的结果。精确测量植物表型对于植物生理特征与功能性状研究具有重要意义。本研究以加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)为对象,对20株植株进行3个月室内培养,各月利用地基激光雷达扫描(terrestrial Li DAR scanning,TLS)系统对实验植株进行多站扫描和点云融合,实现对植株生长过程的连续观测。对于扫描获取的离散点云,利用多端点三维坐标重构法获取植株高度,并基于叶片点云的Delaunay三角网重构叶片表面,获得植株的真实高度、叶面积、叶倾角和方位角等结构参量。对比手动测量结果,发现基于点云重构获得的植株高度与真实植株高度对比,二者间相似性的决定系数(R2)为0.991,叶面积、叶倾角、方位角相似性R2分别为0.989、0.949和0.871;基于TLS点云重构法实现了非破坏性的植物表型测量,能够获得高精度的植物表型特征;多时相扫描能精确监测植物生长过程的表型特征变化。
森林生态系统是陆地生态系统中的重要组成部分,其中的地上生物量(AGB,Aboveground B iom ass)在全球气候变化和碳循环研究中起着重要的作用。本文利用ETM+遥感影像,首先建立了实测叶面积指数(LAI,LeafArea Index)与实测生物量数据的回归关系,基于遥感叶面积指数图像得到初步地上生物量空间分布图;同时在短波植被指数(SWVI,ShortW ave Vegetation Index)与实测树龄之间建立了回归关系,在此基础上得到了树龄空间分布图。然后通过将植被指数(VI,Vegetation Index),LAI,树龄等变量针对不同的树种类型进行逐步回归,得到了较好的回归模型,并结合土地利用/土地覆盖估算了贵州省黎平县的地上生物量,绘制了其空间分布图。统计结果显示:总体森林生态系统的AGB与LAI和RSR(Reduced S imp le Ratio)之间有一定的相关关系(R2=0.895);杉木林的AGB与LAI和归一化植被指数(NDVI,Norm alized D ifference Vegetation Index)之间有较强的相关性(R2=0.93);针叶树种的LAI与年龄是AGB较好的估算因子(R2=0.937);阔叶林的AGB与年龄有一定的相关性(R2=0.792);混交林的AGB与LAI和SR(S imp le Ratio)有较强的相关性(R2=0.931)。结果表明,将树龄和土地覆盖/土地利用类型的信息加入到地上生物量估算模型的建立中,是一种改善利用多光谱遥感估算精度的较好的方法。结合土地覆盖/土地利用类型的高分辨率的树龄空间分布图,可为森林生态系统的可持续发展和管理提供科学的论据。
