Airborne laser scanning (ALS) data synthesized from voxelized virtual forests effectively complement real data, helping to improve the accuracy of forest aboveground biomass estimation.
摘要:
准确估算森林地上生物量(AGB)对于森林监测与碳储量评估具有重要意义。机载激光雷达(ALS)已被广泛应用于大尺度AGB估算。然而,用于训练生物量回归模型的地面实测生物量数据获取过程费时费力。为此,本研究探讨了合成ALS数据在提升森林生物量估算精度方面的潜力。基于体素化森林重建方法构建了两个虚拟森林样地,并模拟生成相应的ALS数据。在训练集中设置不同数量和比例的模拟样本与真实样本,比较不同情景下模型性能的变化。结果表明,仅使用模拟样本训练的模型性能低于仅使用真实样本训练的模型。当真实样本较为稀缺时,引入合成样本可显著提升模型性能,决定系数(R2)提高0.001–0.73,均方根误差(RMSE)降低0.07–2.26 Mg ha-1。当真实样本较为充足时,适量加入少量模拟样本仍可进一步优化模型表现,RMSE降低0.12–1.46 Mg ha-1。当真实样本约占训练样本总量的83%时,模型性能达到最优(R2=0.852,RMSE=33.47 Mg ha-1)。研究结果表明:合成ALS数据能够有效补充真实数据集,在不同数据可用性条件下均可提升AGB建模精度。
关键词:
机载激光雷达(ALS),
地上生物量(AGB),
激光雷达模拟,
虚拟森林,
随机森林