无人驾驶的空中系统有助于识别森林边缘的变化

2023年2月24日,星期五
显示森林边缘和边缘变化的航空数码照片

A digital surface model (elevation) transitioning to an orthomosaic of the forest canopy; both generated from unpiloted aerial system imagery collected as part of this study.

合著者Heather Grybas正在进行地面数据收集(数字树冠摄影). 摄像机被安装在一根伸缩杆上,吊在4米高的空中, 指向树冠的下面.

上图: 合著者希瑟·格里巴斯(Heather Grybas)使用安装在伸缩杆上的相机进行地面数据收集(数字树冠摄影),并将其举到4米高的空中, 指向树冠的下面.

下图: 这是一个由这个装置捕获的数码照片的例子. 可见天空的百分比(i.e.在每个图像中测量树叶覆盖).

使用Heather Grybas实现的设置捕获的数字树冠照片之一的示例.

80%森林覆盖率在美国,新罕布什尔州是森林面积第二大的州(仅次于缅因州).S. 然而, 在过去的几十年里,花岗岩州的城市发展不断扩大, 该州多样且具有重要生态意义的林地已经变得支离破碎, 这不仅创造了新的森林边缘——部分森林毗邻已开发或开放的空间——而且还带来了永利app新版本官网地址这些通往新罕布什尔州林地门户周围生态系统变化的问题. 科学家们 新罕布什尔州农业实验站 (NHAES)正在利用新兴的、成本效益越来越高的无人驾驶航空系统(UAS)技术来研究森林边缘周围的特征,以此来回答这些问题.

nha研究员 Russ Congalton他是自然资源与环境系的教授 希瑟·格里巴斯的15G他是康戈尔顿大学的研究生研究员 基础与应用空间分析实验室 (基底),最近总结了他们使用UAS测量边缘影响的发现 灵感林业(2023年冬季). 在林业, 边缘影响或边缘效应是指在破碎化森林中由于破碎化和新边缘的产生而引起的生态变化.

“当新的森林边缘形成时,就会发生重大变化,”康格尔顿说. “更多的光线进入森林的那一部分, 随着入侵物种的引入,温度和风变得更加多变,森林结构也发生了变化. 最终, 植物和动物曾经生活在一个巨大的, 被森林覆盖的斑块可能无法生活在有新边缘的小斑块中.”

使用Heather Grybas实现的设置捕获的数字树冠照片.

无花果. 1: 当森林区域被移除的边缘被创建时发生的进程. 最初,有更多的光和风,温度变化更大. 这些增加的变量可能导致树木死亡, 层下释放与物种组成变化, 包括入侵植物的增加.

使用无人机图像可以让护林员, 土地所有者和研究人员通过准确识别森林边缘树木的冠层覆盖来补充从地面收集的观测数据. 在新罕布什尔南部的蓝山基金会土地上进行森林边缘的研究, 研究小组收集了1,299张在树冠上方100米处拍摄的照片. 通过从图像中创建三维点云和马赛克, 还有地面观测, 他们可以确定,在新边缘的150英尺范围内,森林覆盖率下降了, 随后,森林覆盖面积从新边缘的150-330英尺增加.

左图为树冠的正马赛克图像,右图为点云的马赛克图像
A 2.5厘米正射影(左)和样品位置的摄影测量点云(右).

“如果我们想要构建我们的森林管理,以避免或减少任何边缘效应的负面影响, 我们需要了解影响是什么,格里巴斯说。. “边缘效应, 然而, 会因为很多原因而变化很大吗, 在实地工作需要花费大量时间来了解影响是什么,以及影响的程度, 范围及控制因素.”

“我们的研究表明,我们可以使用无人机来检测和测量这些影响,这可以节省很多时间,这些时间可以用来进一步了解,她补充道。.

最终, 使用无人机系统使研究人员能够对森林的更多区域进行采样,并确定冠层覆盖的更大变异性.

根据康高尔顿的说法, 多年来,遥感图像在森林管理中发挥了作用. 然而, 随着无人机系统的最新进展, 捕捉图像的能力变得更加容易, 让科学家和土地管理者都能探测到, 测量和研究从物种组成到树木健康的一切, 高度和树冠大小与入侵物种和河岸与高地生境的关系.

“很明显, 我们就能得到更多的信息, 我们就能更有效地管理森林,创造可持续的未来,康高尔顿说.

本材料是基于NH农业实验站通过联合资助的工作 美国农业部国家粮食和农业研究所 (根据哈奇奖编号1026105)和新罕布什尔州. 这项工作是由Heather Grybas和Russell Congalton共同撰写的.

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