北京市多尺度森林覆盖信息的提取与分析

论文摘要

绿化工作是“新北京、新奥运”建设的一项重要内容,要想使北京山更绿、水更清、天更蓝,就必须按照《“绿色奥运”行动规划》和《北京城市总体规划2004年-2020年》,完成各项规划指标。北京市多尺度林地信息的提取与分析应用3S技术尤其是遥感技术和地理信息系统技术,动态跟踪从单株树木、林分、绿化隔离地区、城区、乃至全市域的多尺度林地绿化的状况,分析北京市近年来绿地的变化情况并为政府提供决策依据。可视化表达林地的变化情况和温榆河朝阳区界段树木生长景观,展现绿色奥运的美丽景观。研究温榆河朝阳区界段树木的生长模型,以昌平某实验基地为例探讨LIDAR技术进行树种识别和林木蓄积量计算的方法。本研究取得了以下研究成果:1用分形方法和开方根规律预测林木的形状、结构和树枝数,首次同时将数学方法和地图学方法引入树木生长仿真为林木生长研究开辟了一条新思路,为树木的形态发生模型和生态生理模型之间提供了一种接口方式。2提出了适合北京温榆河畔杨树生长的生态生理模型,在此基础上探索四维景观虚拟现实技术,一定程度上实现了对林木生态景观进行时间漫游和空间漫游,为更深入开展四维景观虚拟现实研究提供了有意参考。3采用LIDAR技术进行林分蓄积量计算丰富了现有蓄积量计算方法,与已有方法相比具有效率高,成本低,计算数据精度能满足林业需要。4绿化隔离地区绿化面积2000年到2003年全市新增85.166202平方公里,完成了市政府提出的从2000年开始“用3年至4年时间完成绿化60平方公里面积的任务”;2000到2005年全市新增95.47241平方公里。各区县完成的绿地均程度不同地存在着绿化地块与总体规划用地性质不一致的情况。尽管从总数来讲绿化隔离地区的绿化面积到2005年已达到95.47241平方公里,但合格的绿化面积仅为56.58308平方公里,甚至不能达到在2003年就应完成的60平方公里的指标。5统计城区公共绿地面积和人均公共绿地面积,它们与全市相比还有较大差距。6北京市域的林木覆盖率1994-2004年平均增长率为1.37%,根据实验结果,北京市能实现2007年林木覆盖率50%的绿化奥运指标。7建立了研究成果信息发布系统,可视化发布了本论文的所有研究成果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 研究目的与意义
• 1.2 本课题的历史与现状
• 1.2.1 北京市绿化隔离地区建设
• 1.2.2 土地利用/覆盖动态监测
• 1.2.3 树木生长模型与可视化的研究进展
• 1.3 本论文所要解决的主要问题
• 2 市域范围森林覆盖信息的动态监测
• 2.1 概述
• 2.2 选择的技术方法
• 2.2.1 图像校正
• 2.2.2 分类
• 2.2.3 实验过程
• 2.3 研究结果与分析
• 2.4 本章小结
• 3 城区公共绿地覆盖信息的监测
• 3.1 概述
• 3.2 选择的技术方法
• 3.3 研究结果与分析
• 3.4 本章小结
• 4 绿化隔离地区绿化情况监测
• 4.1 概述
• 4.2 选择的技术方法
• 4.3 研究结果与分析
• 4.3.1 规划绿地与现状绿地的对比
• 4.3.2 钉桩绿地与影像判读绿地的对比
• 4.4 本章小结
• 5 应用 LIDAR 技术测量林木的蓄积量
• 5.1 概述
• 5.2 研究的技术方法
• 5.2.1 用 LIDAR 测量树高的可行性
• 5.2.2 单株树材积及林木蓄积量的计算
• 5.3 研究结果与分析
• 5.3.1 对 LIDAR 树高与实测树高结果的分析
• 5.3.2 对 LIDAR 树高与实测材积间关系的分析
• 5.3.3 林木蓄积量的预测
• 5.4 本章小结
• 6 树木的生长模型及其可视化研究
• 6.1 概述
• 6.2 树木胸径生长模型研究
• 6.2.1 树木生长的理论方程与神经网络模型
• 6.2.2 实验区树木胸径生长模型研究
• 6.2.3 研究结果与分析
• 6.2.4 结论
• 6.3 胸径与树高之间关系的拟合
• 6.4 树木生长的可视化研究
• 6.4.1 林木生长可视化的意义
• 6.4.2 树木的静态描述与可视化表达
• 6.4.3 树木生长的可视化表达
• 6.4.4 温榆河畔毛白杨生长的可视化结果与分析
• 6.4.5 结论
• 6.5 本章小结
• 7 研究成果发布
• 7.1 概述
• 7.2 采用的技术方法
• 7.2.1 数据库管理平台的选择
• 7.2.2 数据发布平台的选择
• 7.2.3 开发平台的选择
• 7.2.4 Web 服务器的选择
• 7.3 系统设计与分析
• 7.3.1 设计原则
• 7.3.2 结构模型
• 7.3.3 数据库设计
• 7.3.4 功能设计
• 7.4 系统实现
• 7.4.1 市域范围内城市森林资源发布
• 7.4.2 绿化隔离地区绿地数据发布与分析
• 7.4.3 树木生长模型展示
• 7.4.4 LIDAR 测树
• 7.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 获得成果目录清单
• 致谢