Сезонные эффекты при оценке надземной биомассы в горных листопадных лесах

Трехмерная (3D) структура леса — ключевой фактор для высокоточных оценок запасов углерода в растительности. Для наблюдения 3D-структуры леса используется стереоскопическое облако точек.

Исследователи из Института аэрокосмической информации (Aerospace Information Research Institute, AIR) Китайской академии наук (Chinese Academy of Sciences, CAS) обнаружили, что доля видимого на снимках освещенного солнцем фона контролирует вертикальное распределение стереоскопических облаков точек. Чем выше доля видимого освещенного фона, тем сильнее способность детектировать рельеф подлеска.

Исследование опубликовано в журнале Remote Sensing of Environment. Оно дает новое понимание для измерения 3D-структуры леса с использованием стереоскопических облаков точек, полученных со спутниковых оптических многоракурсных наблюдений.

Команда осознала уникальную ценность спутниковых стереоскопических наблюдений для измерения 3D-структуры леса и провела углубленное исследование. Они подтвердили, что снимки в период вегетации (leaf-on) могут отображать структуру верхней части лесного полога, в то время как снимки в безлистный период (leaf-off) имеют потенциал для обнаружения высот подлеска.

Они также разработали стереоскопическую модель наблюдения леса, которая была использована при проектировании китайского спутника Terrestrial Ecosystem Carbon Inventory Satellite, сделав его единственным в Китае спутником, способным одновременно проводить спектральные и многоракурсные стереоскопические наблюдения.

Исследователи изучили вертикальное распределение облаков точек от оптических многоракурсных стереонаблюдений в лесах, используя данные с восьми различных дат — от августа (с листвой) до марта (без листвы). В этот период угол возвышения солнца менялся от 55.62° до 15.66° при различных условиях рельефа и плотности леса.

Результаты показали, что в несомкнутых лесах облака точек в начале сентября были ближе к верхушке полога, а в августе — ближе к земле. На северных склонах облака точек были близки к земле, когда не было листвы и было солнечное освещение, в то время как даже в безлистные периоды ноября или января с более низкими углами солнца и без солнечного света облака точек в основном распределялись в кронах деревьев. Доля освещенного солнцем фона на изображениях контролирует способность детектировать рельеф подлеска, что может объяснить разницу между разновременными облаками точек.

Исследование раскрывает особенности вертикального распределения стереоскопических облаков точек при изменениях во времени, рельефе и плотности леса, предоставляя теоретическую основу для использования этих облаков точек для измерения 3D-структуры региональных лесов. Оно также предлагает новый технический подход для точного расчета запасов углерода в районах листопадных лесов.