结合遥感林龄因子的亚热带森林蓄积量估算方法

[目的]应用XGBoost算法建立包含林龄的遥感因子-蓄积量模型,评价遥感估算的林龄因子与遥感因子相结合提高森林蓄积量估算精度的有效性,为实现高效、快速、精准的大范围森林蓄积量估算提供一种新的思路和方法.[方法]以福建省将乐县为研究示范区,首先,基于 1987-2016年时序Landsat影像,采用LandTrendr森林干扰与恢复监测算法监测年度林分更替干扰并估算干扰区林龄;然后,基于GF-1号影像光谱、纹理、地形等特征,采用递归特征消除的随机森林算法(RFE-RF)估算非干扰区林龄;在此基础上,结合GF-1影像光谱、纹理因子和森林资源二类调查小班实测蓄积量数据,采用极端梯度提升算法估算研究区森林蓄积量.对比有无林龄因子的森林蓄积量估算精度,进一步验证遥感林龄因子对提高森林蓄积量估算精度的重要性.[结果]采用LandTrendr森林干扰与恢复监测算法获得的干扰区林分林龄误差仅 1～2年,林龄估算精度明显优于传统利用遥感因子估算的林龄精度(误差 4～12年).仅采用常规遥感因子估算森林蓄积量时,XGBoost模型决定系数(R2)为 0.59,平均均方根误差(RMSE)为 30.72 m3·hm-2,相对均方根误差(rRMSE)为 16.46%;加入林龄因子后,模型R2 提高至 0.73,平均RMSE减少至 23.73 m3·hm-2,rRMSE为 13.26%,森林蓄积量估算平均总体精度约提高 10.4%,达 84.4%.[结论]相比仅采用常规遥感因子估算森林蓄积量,应用XGBoost算法建立包含林龄的遥感因子-蓄积量模型,其估算精度接近森林资源调查相关规定要求,可为大范围亚热带森林资源快速调查评估提供重要技术支持.