science >> Wetenschap >  >> Biologie

Driedimensionale puntenwolken geven inzicht in de structurele complexiteit van bossen

Puntenwolken gegenereerd uit terrestrische laserscanning (TLS) en onbemande luchtvaartuigen (UAV) beeldgegevens voor dezelfde pijnboom. Krediet:Noora Tienaho

Structureel complexe bossen dragen bij aan de biodiversiteit, vergroten de koolstofvoorraden in het bos en helpen het bos zich aan te passen aan klimaatverandering. Bosstructuur verwijst naar de driedimensionale verdeling van bomen in een bepaalde ruimte en wordt beïnvloed door genetische factoren van individuele bomen, maar ook door omringende bomen, de hoeveelheid licht en water die beschikbaar is en eventuele schade. Bosstructuur kan ook worden beïnvloed door bosbeheer, en een objectieve beoordeling van de structurele complexiteit van bossen is een voorwaarde om deze door middel van verschillende maatregelen te verbeteren.

Traditioneel werd de structurele complexiteit beoordeeld door specifieke kenmerken van bomen te meten en deze te gebruiken om bosspecifieke indexen af ​​te leiden. Driedimensionale puntenwolken gegenereerd door verschillende teledetectiemethoden hebben echter een uitgebreidere beoordeling van de structuur van individuele bomen mogelijk gemaakt.

De doosdimensie, die gebaseerd is op fractalanalyse, is een middel om bijvoorbeeld de structuur en structurele complexiteit van bomen te meten. De methode integreert alle gegevens die door een puntenwolk worden geleverd in een enkel getal, dat wordt bepaald door het aantal vakken te berekenen dat nodig is om alle punten van een boom te dekken, en hoe het aantal vakken verandert als hun grootte verandert. De doosdimensie houdt tegelijkertijd rekening met verschillende structurele kenmerken van een boom, zoals biomassadichtheid en -verdeling, kroonafmetingen en vertakkingspatronen. De doosdimensie vergroot ook ons ​​begrip van het verband tussen de structuur en functie van een boom, aangezien eerdere studies deze in verband hebben gebracht met de productiviteit en groeiomstandigheden van bomen.

De doosdimensie kan niet worden geverifieerd met conventionele methoden. Daarom is het belangrijk om te weten hoe de waarden van structurele complexiteit die door verschillende teledetectiemethoden worden gegenereerd, zich tot elkaar verhouden. De studie, gepubliceerd in Forests , vergeleek het vermogen van terrestrische laserscanning en beeldvorming van onbemande luchtvaartuigen (UAV) om de structurele complexiteit van grove dennenbomen te meten met behulp van de doosdimensie.

Een steekproef van meer dan 2.000 bomen toonde een significant verschil tussen de twee methoden. Gemiddeld produceerde de UAV 5% hogere waarden van structurele complexiteit dan terrestrische laserscanning. De verschillen kunnen worden verklaard door het aantal en de verdeling van de punten in de puntenwolken, geschatte boomhoogten en het aantal benodigde dozen. Desalniettemin waren de waarden die uit beide datasets werden bepaald vergelijkbaar en was de correlatie daartussen 75%. UAV-beeldvorming is een voortdurend evoluerend onderzoeksgebied en het kan een effectievere manier zijn om de structurele complexiteit van bomen in de toekomst te beoordelen, omdat het grotere bosgebieden kan bestrijken. Voorlopig biedt terrestrische laserscanning echter nauwkeurigere resultaten bij het onderzoeken van de structurele complexiteit van individuele bomen, omdat het meer gedetailleerde gegevens oplevert. + Verder verkennen

Hoe de bosstructuur de productiviteit stimuleert