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森林生態(tài)系統(tǒng)具有獨特的垂直分層結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)特征決定了森林冠層輻射傳輸、水分和物質(zhì)交換以及光合生產(chǎn)能力。為了深入理解森林物質(zhì)和能量交換過程，必須對森林垂直結(jié)構(gòu)參數(shù)，如葉面積指數(shù)和聚集指數(shù)的三維時空分布信息進行定量研究。然而由于各種條件限制，當前野外實測的森林垂直分層信息極為缺乏，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)大多集中在固定樣點上，空間代表性有限，缺乏對葉面積指數(shù)和聚集指數(shù)時空變化特征的認識。

中國科學院地理科學與資源研究所方紅亮研究組選擇了塞罕壩和長白山兩個典型的溫帶森林站點，于2020年至2023年開展了地面連續(xù)觀測試驗，探索了森林葉面積指數(shù)和聚集指數(shù)的垂直分布和時間變化特征。研究對比分析了通量塔、便攜可伸縮升降桿、塔吊和無人機等四種不同的平臺在冠層垂直結(jié)構(gòu)參數(shù)（如孔隙率、葉面積指數(shù)、聚集指數(shù)、冠層光子再碰撞概率等）測量的優(yōu)劣。研究認為通量塔適用于固定位置的垂直剖面測量，而便攜式升降桿適合于15 m以下的測量；塔吊測量需要建立相關(guān)基礎設施，而無人機則提供了一種有效的監(jiān)測森林垂直結(jié)構(gòu)參數(shù)的方法。研究同時發(fā)現(xiàn)森林有效葉面積指數(shù)在不同冠層高度呈現(xiàn)明顯的季節(jié)變化，而冠層聚集指數(shù)在不同高度上保持相對一致，落葉季的值比有葉季高約0.1到0.2。

????本研究獲得的森林垂直結(jié)構(gòu)參數(shù)數(shù)據(jù)已公開共享（論文電子附件鏈接中），可用于森林結(jié)構(gòu)表征、冠層反射率建模、遙感分層產(chǎn)品驗證和植被建模研究。相關(guān)的野外測量試驗報告也可在網(wǎng)上獲取（http://www.lreis.ac.cn/en/Communication/is/）。

????研究組同時依托本項研究申請并獲得授權(quán)發(fā)明專利一項，發(fā)明名稱為：一種基于無人機的森林垂直結(jié)構(gòu)參數(shù)測量系統(tǒng)和方法。

本研究得到了國家自然科學基金和資源與環(huán)境信息系統(tǒng)國家重點實驗室創(chuàng)新項目的資助。

論文鏈接與數(shù)據(jù)獲取：

Fang,H.,Wu,Y.,Zhang,Y.,Wang,Y.,Li,S.,Ma,T.,Li,Y.,and Guo,K.,2025. Seasonal variation of canopy vertical structural profiles measured?at two temperate forests: intercomparison of tower,mast,crane,?and UAV measurements. Trees?39,9.

https://doi.org/10.1007/s00468-024-02589-4

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