基本信息
- 项目名称：
- 基于无棱镜测量技术的树木生物量测定方法研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本课题主要亮点如下： 1）利用无棱镜全站仪进行树高树冠测量，得出一种全新的、准确度高的树高和树冠测量方法。这是无棱镜测量技术首次应用在植物调查领域。 2）基于GIS技术全面调查广州大学校园内的绿化植物，建立校园植物数据库，开发校园植物查询系统，探索校园绿化数字化管理的途径。 3）利用测得准确的树高和树冠数据，估算部分乔木和灌木的生物量，计算校园绿化覆盖率。
- 详细介绍：
- 校园绿化建设已日益成为大学校园建设的重要内容，进行校园园林绿化系统的规范化和数字化管理已日显迫切。而目前对于校园园林植物的生物量、绿化覆盖率等研究少有涉及，其中一个重要原因就是树高、树冠等相关因子难以准确获得。 本项目以广州大学校园内的绿化植物为研究对象，利用无棱镜全站仪进行树高和树冠的抽样测量，并在此基础上，开发校园绿化植物查询系统，进行校园植物生物量的估算，主要亮点如下： 1）利用无棱镜全站仪对样本树木进行树高和树冠的测量，分析测量精度，得出一种新的、准确度高的树高和树冠测量方法。这是无棱镜测量技术首次应用在植物调查领域。 2）基于GIS技术支持下，全面调查了广州大学校园内的绿化植物，建立起广州大学校园植物数据库，开发出广州大学校园植物查询系统，探索校园绿化数字化管理的途径。 3）利用无棱镜全站仪测得的准确的树高和树冠数据，估算了部分乔木和灌木的生物量，计算了广州大学校园绿化覆盖率。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 1、利用无棱镜全站仪进行树高和树冠的测量，获取利用无棱镜测量技术快速、准确地获取树高和树冠面积数据的方法； 2、基于GIS技术支持下，建立广州大学校园植物数据库，开发校园植物查询系统，探索校园绿化数字化管理的途径； 3、估算校园内部分乔木和灌木的生物量，计算校园绿化覆盖率。以此为例，为需要用到树高和树冠数据的相关研究提供一个准确可靠的数据源。
科学性、先进性及独特之处
- 准确测量树高树冠面积是园林、林业和生态学领域尚未解决的问题。传统的树高及树冠测量仍停留在皮尺、普通全站仪、手动记录数据阶段，数据源得不到保证。 本课题提出基于无棱镜测量技术的树高及树冠测量方法，证明了其比传统方法效率高、准确度高、适用范围广。而且，准确的树高和树冠面积数据还能支撑起植物生物量、绿化覆盖率等系列研究，进而支撑起林地生产力研究、园林绿化的规划和建设等，其意义十分重大。
应用价值和现实意义
- 提出的基于无棱镜技术的树高及树冠测量方法，大大提高了植物测量的效率和精度，解决了园林、林业、生态学等领域难以准确测量树高和树冠面积的难题，为生物量、绿化覆盖率等后续研究提供了准确可靠的数据源。 建立的校园植物数据库和查询系统，可直接用于广州大学的绿化园林管理中。估算了部分乔木和灌木的生物量，计算出校园绿化覆盖率，则可为校园园林植物的管理、校园绿化的规划和建设提供依据。
学术论文摘要
- 校园绿化建设已日益成为大学校园建设的重要内容，进行校园园林绿化系统的规范化和数字化管理已日显迫切。而目前对于校园园林植物的生物量、绿化覆盖率等研究少有涉及，其中一个重要原因就是树高、树冠等相关因子难以准确获得。 本项目以广州大学校园内的绿化植物为研究对象，利用无棱镜全站仪进行树高和树冠的抽样测量，并在此基础上，开发校园绿化植物查询系统，进行校园植物生物量的估算，主要亮点如下： 1）利用无棱镜全站仪对样本树木进行树高和树冠的测量，分析测量精度，得出一种新的、准确度高的树高和树冠测量方法。这是无棱镜测量技术首次应用在植物调查领域。 2）基于GIS技术支持下，全面调查了广州大学校园内的绿化植物，建立起广州大学校园植物数据库，开发出广州大学校园植物查询系统，探索校园绿化数字化管理的途径。 3）利用无棱镜全站仪测得的准确的树高和树冠数据，估算了部分乔木和灌木的生物量，计算了广州大学校园绿化覆盖率。
获奖情况
- 1.2010年11月，获得由中山大学地理科学与规划学院主办的第三届华南高校地理文化Presentation大赛三等奖； 2.2010年11月，获得由中国地理学会、中山大学地理科学与规划学院、华南师范大学地理科学学院联合主办的第二届全国高校地理学专业本科生野外调查大赛征文比赛一等奖； 3.2011年3月，获得第十二届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛广州大学校赛一等奖； 4.2011年5月，获得第十一届“挑战杯”广东大学生课外学术科技作品竞赛省赛三等奖。
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] 冯仲科,隋宏大,邓向瑞.三角高程法树高测量与精度分析[J].北京林业大学学报, 2007, 29(2):31-35. [2] 冯仲科.测量学原理[M].北京:中国林业出版社,2002. [3] 冯仲科,赵英琨,邓向瑞,等.三维前方交会法测量树高及其精度分析[J].北京林业大学学报, 2007,29(2):36-39. [4] 冯仲科,韩熙春,周科亮,南永天,付晓.全站仪固定样地测树原理及精度分析[J]. 北京测绘, 2003,(01). [5] 胡俊,王宇晗,李晔,罗亚敏,蔡建国. 不规则区域内的测量路径规划方法研究[J]. 机械设计与研究, 2003,(03). [6] 孟宪宇 .测树学[M]. 第2版.中国林业出版社，1995. [7] 程鹏.现代林业理论与应用[M]. 中国科学技术大学出版社，2007. [8] 管东生.流溪河水库林区四个林分类型的生物量与生产力[J].生态科学，1986,(2）：45～52.
同类课题研究水平概述
- 树高和树冠作为重要的测树因子，具有检测树木长势，预测树木生物量，反映林地生产力等重要意义。准确测量树高和树冠，在园林、林业、生态学等领域都尚未解决。而没有准确可靠的数据源，其后续的生物量、绿化覆盖率等相关研究便无法展开。 传统树高测量通常采用目估法、测高器等，这类方法精度低、适用范围窄、数据处理麻烦、工作量大。近年来，关于工业测量技术以及计算机三维可视化技术在林业测绘方面应用研究的进展较快。冯仲科提出利用全站仪三角高程法和全站仪三维前方交会法实现树高测量，此类方法在高精度测量仪器的支持下，可以满足精度要求，但其需携带多台仪器，操作麻烦，不便于野外测量。 同样，树冠的测量也是一个难以解决的问题。通常将树冠投影面积认为是椭圆形或圆形，量取其长短轴或直径，由椭圆面积公式:S=πab和圆面积公式为:S=πr^2进行计算,得到树冠投影面积。这种方法缺陷显而易见，得到的数据无法用作严谨的科学研究。 近年来学者熊轶群，高芳琴等提出用高分辨率遥感图像提取树冠面积，但缺点较多：遥感影像特征提取费时费力，精度也因人而异。在遇有树冠重叠的情况，提取的树冠面积就不是单棵树的树冠面积。此外，遥感影像数据价格高昂。 随着测量技术的进步，三维激光扫描仪也已应用于树木测量。其测量精度高，但仪器价格昂贵，操作复杂，数据量大，野外测量很不方便。 无棱镜全站仪应用于树木测量尚属首次，仪器价格适中，测量快捷、精准、无损伤，可以灵活运用在各种测量环境中，特别是在陡坡或沟壑无法达到或密林等通视性差的立地环境，数据处理简单，可以大大节约时间，提高劳动效率。
