Development of a simultaneous evaluation method of biodiversity and carbon stock in forest ecosystems using satellite-borne LiDAR data

利用星载激光雷达数据开发森林生态系统生物多样性和碳储量同步评估方法

• 批准号: 22H02392
• 负责人: 佐藤 保
• 金额: $ 9.48万
• 依托单位: Forest Research and Management Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02392/
• 关键词: 森林炭素; 樹木種多様性; 衛星ライダ; 広域推定; 階層構造

本課題は、森林生態系を対象として、1)森林の階層性と生物多様性（以下、多様性とする）と炭素蓄積量（以下、炭素量とする）の関係性を科学的に実証し、２）Landsatなどの従来のリモセンデータに、衛星ライダによって得られるデータを加えることで、多様性と炭素量を局所～広域のマルチスケールで広域推定する手法を開発する、ことを目的とする。本年度は落葉広葉樹林を対象にレーザ距離計を用いた階層構造の把握を地上で行うとともに、UAVに搭載したレーダによる点群データを活用し、林分高の空間分布の把握を行なった。遷移段階の異なる林分で葉群の階層構造をレーザ距離計による計測結果で比較したところ、階層構造の複雑さを示すFHDは成熟林で平均2.62であったのに対し、皆伐母樹保残施業により更新された林分では平均で２未満の値を示し、成熟林でより多層な葉群の構造が認められた。また、渓流や急傾斜地など様々な地形要素を含む場所でUAVレーザ測量による点群データを処理し、林分高の空間分布図を作成した。空間解像度を0.5m四方にした場合、かなりの頻度で地表面にまでレーダが到達しており、渓流や林道などを正確に把握している一方で、林内の閉鎖具合がやや過小に評価されているようであった。調査地点の最大樹高は25m付近であるが、空間データのヒストグラムからは大きなずれは認められなかった。このことからUAVレーダによる点群データから階層構造の推定は可能であると考えられた。樹木種の多様性と炭素蓄積量を広域に把握するために地上調査とUAVレーザ測量により階層構造を計測した結果、遷移段階により階層構造の複雑さが異なることが明らかになり、これは衛星データによる森林機能の広域推定手法の確立に貢献する成果となる。

本项目旨在科学论证森林层次、生物多样性（以下简称“多样性”）和碳积累（以下简称碳量）之间的关系，以森林生态系统为目标，2）旨在开发一种方法。通过将卫星激光雷达获得的数据添加到陆地卫星等传统遥感数据中，估算从局部到广域的多尺度多样性和碳含量。今年，我们利用激光测距仪了解地面落叶阔叶林的层次结构，还利用无人机雷达点云数据了解林分高度的空间分布。当我们使用激光测距仪测量比较不同过渡阶段林分叶群的层次结构时，我们发现成熟林中表示层次结构复杂程度的平均 FHD 为 2.62，而在清晰的母林中，平均 FHD 为 2.62。树木保留措施 已更新的林分平均值小于 2，并且在成熟林分中观察到更多多层的叶子结构。此外，我们还处理了山涧、陡坡等多种地形要素地点的无人机激光勘测点云数据，绘制了林分高度空间分布图。当空间分辨率设置为0.5 m见方时，雷达到达地面的频率相当高，虽然它可以准确识别山间溪流和林间道路，但森林内部的封闭程度似乎略有低估。尽管调查点的最大树高约为25 m，但从空间数据直方图来看，没有观察到重大偏差。这表明可以根据无人机雷达获得的点云数据来估计层次结构。为了了解大范围内树种的多样性和碳积累，我们利用地面调查和无人机激光调查测量了层次结构。结果发现，层次结构的复杂程度因过渡阶段而异。这一结果将有助于建立森林功能的广域估算方法。

项目成果

施業履歴の異なるブナ林20年間の動態と地上部現存量変化

20年不同经营历史山毛榉林动态及地上生物量变化

• 发表时间: 2023
• 作者: 野口麻穂子;齋藤智之;直江将司;酒井敦;澤田佳美;八木橋勉;太田敬之;櫃間岳;正木隆;杉田久志
• 通讯作者: 杉田久志