Главная / Библиотека / Применение ATHL9010 для оценки запасов углерода надземной массы в масштабе одного дерева относительно субтропического леса

Применение ATHL9010 для оценки запасов углерода надземной массы в масштабе одного дерева относительно субтропического леса

Теги гиперспектральные данные дистанционное зондирование
Применение ATHL9010 для оценки запасов углерода надземной массы в масштабе одного дерева относительно субтропического леса

С усилением глобального потепления и парникового эффекта для ​​исследований изменения климата стала популярной тема углеродного цикла.

Леса обладают способностью поглощать и удерживать СО2 в атмосфере и являются крупнейшим резервуаром углерода в наземных экосистемах. Межправительственная группа экспертов Организации Объединенных Наций по изменению климата (МГЭИК) неоднократно указывала, что леса играют незаменимую роль в регулировании геохимического цикла углерода, смягчении последствий изменения климата и обладают потенциалом сокращения выбросов углерода и увеличения его поглотителей.

Теоретический материал: С помощью правильной оценки запасов углерода в лесах можно точно оценить потенциал удерживания углерода лесными экосистемами, что крайне важно для углубленного изучения региональной экологической среды и глобального изменения климата. Однако точная и быстрая оценка запасов углерода в деревьях остается сложной задачей. Традиционно методы отбора проб на небольших участках позволяют точно определить запасы углерода в лесах, но такой способ трудоемкий и дорогостоящий, что затрудняет его применение на больших площадях. Установленный на летательном аппарате лазерный локатор (LiDAR) может дать точную информацию о трехмерной структуре лесной среды, а гиперспектральная визуализация может предоставить подробную информацию об отражательной способности. Таким образом, объединение данных LiDAR с воздуха и гиперспектральных данных позволяет получить биофизические и биохимические характеристики леса для более точной оценки надземной биомассы леса или накопления углерода.

Решение: получить данные LiDAR и данные гиперспектрального изображения беспилотного летательного аппарата (БПЛА) в районе исследования.

Было проведено полевое исследование, в ходе которого измерены и рассчитаны в качестве контрольных данных высота дерева (H), его толщина (DBH), а также было отмечено местоположение каждого дерева на основе углеродного коэффициента (CC) и надземной биомассы (AGB), включая стволовую биомассу (stemAGB), биомассу ветвей (branchAGB) и биомассу листьев (leafAGB), а также накопление углерода деревьями (CS).

Отдельные деревья были описаны с помощью алгоритма сегментации водоразделов на основе модели высоты растительного покрова (CHM), затем структурные и спектральные характеристики были извлечены из данных LiDAR и гиперспектральных данных БПЛА соответственно, а взаимосвязь между ними была оценена с помощью корреляционного анализа Пирсона. На этом основании были выбраны характеристики для разработки модели. Наконец, была разработана модель оценки запасов углерода деревьев на основе уравнения Шумахера-Холла и пошаговой множественной регрессии с использованием коэффициента детерминации (r2), среднеквадратичной ошибки (RMSE), средней абсолютной ошибки (MAE), процента среднеквадратической ошибки (PRMSE) и среднеквадратической ошибки в процентах (RMSPE), оценена производительность прогностической модели.

2

Коэффициенты корреляции между характеристиками LiDAR, гиперспектральными характеристиками и контрольными данными

3

Ошибка прогнозирования и процент ошибок моделей оценки древесных запасов углерода

4

Заключение:

В данном исследовании изучается возможность объединения данных LiDAR с БПЛА и гиперспектральных данных для оценки запасов углерода деревьев в субтропических лесах. Структурные и спектральные характеристики деревьев были извлечены из данных LiDAR и гиперспектральных данных БПЛА, соответственно, была оценена возможность их использования как по отдельности, так и в сочетании для прогнозирования накопления углерода над уровнем земли для отдельных деревьев. Результаты показали, что использование отдельных характеристик дало релевантную информацию о запасах углерода (r2 = 0,74 и 0,75 соответственно). Как и ожидалось, объединение данных LiDAR и гиперспектральных данных может в некоторой степени повысить точность оценки запасов углерода деревьев (r2 = 0,89) и включить в комбинированную модель данных PH95 и GI. Это улучшение можно объяснить тем фактом, что накопление углерода связано не только со структурными особенностями деревьев, но и с коэффициентами преобразования биомассы, а также коэффициентами углерода, отраженными в гиперспектральной информации.

 

Компания INSCIENCE помогает своим заказчикам решать любые вопросы и потребности по поставке оборудования рентгенофлуоресцентного анализа на территории РФ

Online заявка

Теги гиперспектральные данные дистанционное зондирование
Новые статьи
Характеристика свойств субхондральной кости человека с помощью спектроскопии в ближней инфракрасной области (БИК)

Дегенеративные заболевания суставов часто характеризуются изменениями свойств суставного хряща и субхондральной кости. Эти изменения часто связаны с толщиной субхондральной пластинки и морфологией трабекулярной кости. Таким образом, оценка целостности субхондральной кости может дать важные сведения для диагностики патологий суставов. В данном исследовании изучается потенциал оптической спектроскопии для характеристики свойств субхондральной кости человека. Образцы остеохондральной кости (n = 50 – количество образцов) были извлечены из коленного сустава трупа человека (n = 13) в четырех анатомических точках и подвергнуты БИК-спектроскопии(в ближней инфракрасной области). Затем образцы были исследованы с помощью микрокомпьютерной томографии для определения морфометрических характеристик субхондральной кости, включая: толщину пластинки (Sb.Th), толщину трабекул (Tb.Th), объемную долю (BV/TV) и индекс модели структуры (SMI). Связь между свойствами субхондральной кости и спектральными данными в 1-м (650 - 950 нм), 2-м (1100 - 1350 нм) и 3-м (1600-1870 нм) оптических окнах была исследована с помощью многомерного метода частичных наименьших квадратов (PLS) регрессии. Значимые корреляции (p < 0.0001) и относительно низкие ошибки прогнозирования были получены между спектральными данными в 1-м оптическом окне и Sb.Th (R2 = 92.3%, ошибка = 7.1%), Tb.Th (R2 = 88.4%, ошибка = 6.7%), BV/TV (R2 = 83%, ошибка = 9.8%) и SMI (R2 = 79.7%, ошибка = 10.8%). Таким образом, БИК-спектроскопия в 1-м тканевом оптическом окне способна характеризовать и оценивать свойства субхондральной кости и потенциально может быть адаптирована во время артроскопии.

Моделирование нервного волокна на основе оптического волновода

Миелинизированные аксоны являются многообещающими кандидатами для передачи нервных сигналов и света ввиду их волноводных структур. С другой стороны, с появлением таких заболеваний, как рассеянный склероз и нарушений формирования и передачи нервных сигналов из-за демиелинизации, понимание свойств миелинизированного аксона как волновода приобретает большую важность. Настоящее исследование направлено на то, чтобы показать, что профиль показателя преломления (ПП) миелинизированного аксона играет существенную роль в передаче лучей в нем. 

Оптимизация обнаружения сверхслабых световых потоков

В ходе исследования, описанного в данной статье, были объединены статистическая модель, анализ шумов детектора и эксперименты по калибровке. Согласно результатам, видимый свет может быть обнаружен с помощью ПЗС камеры с электронным умножителем с соотношением сигнал/шум, равным 3, для потоков с количеством фотонов менее 30 фотонов с−1 см−2.

Диагностика импульсного плазменного потока

Импульсные плазменные потоки в плазменных ускорителях широко используются для решения ряда научных и практических задач. Особый интерес среди применений импульсных плазменных потоков представляют термоядерный синтез и астрофизические исследования, например, экспериментальное исследование взаимодействия импульсного плазменного потока с материалами.

Полные высокопроизводительные настольные системы сканирования HSI PUSH-BROOM

Применение гиперспектральной визуализации заметно расширилось за последние годы. Тем не менее, остается общая проблема, а именно: предоставление полного интегрированного решения для фиксации 2-D гиперспектральных изображений в компактном настольном формате, которое предоставляет подробную спектральную информацию для определения компонентов, количества и их распределения в плоскости сканирования.

Автофлуоресцентная микроскопия — идентификация бактериальных сигналов на образцах горных пород
Распространенным методом обнаружения микробов в жидких и нежидких образцах является окрашивание флуоресцентными красителями, при котором образцы окрашиваются флуорофором, возбуждаемым фотонами от источника света. Флуорофоры — это молекулы, которые проявляют флуоресценцию, и могут быть биомолекулами естественного происхождения (в этом случае флуоресценция называется автофлуоресценцией), флуоресцентными красителями (синтезированными молекулами) или минералами. Конкретные применения красителей включают обнаружение и перечисление бактерий, визуализацию экспрессии генов и обнаружение биомолекул, которые иначе невозможно было бы отследить.
У Вас особенный запрос?
У Вас особенный запрос?
Весьма часто наши заказчики лучше нас знают, какое оборудование им нужно. В этом случае мы берём на себя общение с производителем, доставку и таможенную очистку, а также все вопросы гарантийного периода. Пожалуйста, заполните эту форму, и мы свяжемся с Вами, чтобы помочь решить любую Вашу задачу. Или позвоните нам по телефону +7(495)199-0-199
Форма заявки
Ваше имя: *
Ваше имя
Ваш e-mail: *
Ваш телефон: *
Ваш телефон
Наши
контакты
г. Москва, ул. Бутлерова, д. 17Б

г. Санкт-Петербург, улица Савушкина 83, корп. 3