草原与荒漠化遥感创新团队提出灌木结构指数新方法
文章导读
你知道稀疏点云如何“看清”低矮灌木的三维秘密吗？草原与荒漠化遥感团队提出的灌木结构指数（SSI），用无人机激光雷达加高度百分位数动态分层和体素横截面积耦合，解决了点云密度低、结构信息残缺的问题，能直接量化灌木三维异质性并为生物量估算提供机理明确的参数。在鄂尔多斯典型灌木验证中，基于SSI的模型决定系数至少提高0.18、误差降低超17%，为低矮植被生物量、草原碳监测提供了一套高精度且成本可控的新方法。
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图1：研究技术流程图
图2：不同采样和体素边长组合构建的SSI用于生物量估测的表现
图3：不同高度百分位数分层厚度构建的SSI用于生物量估测的表现
资源所草原与荒漠化遥感创新团队针对无人机激光雷达在监测荒漠化草原和灌丛化草原低矮灌木时面临的点云密度低、结构信息残缺，以及传统建模方法难以刻画灌木复杂非层次化三维结构的技术瓶颈，提出了一种灌木结构指数（Shrub Structure Index,SSI），成功实现了单株灌木的高精度生物量制图。
该指数基于无人机激光雷达数据，用于量化灌木三维空间异质性的结构特征。其核心创新在于：通过高度百分位数的动态分层策略，突破了传统固定分层提取信息的局限；在此基础上，耦合计算每一分层的横截面积与体素密度，系统、精细地刻画了灌木的三维空间异质性，解决了稀疏点云数据提取灌木三维形态的难题，从而为生物量估算提供了稳定、可靠且机理明确的结构参数输入。团队将该方法用于鄂尔多斯典型灌木柠条锦鸡儿单株生物量计算中，验证结果表明：基于SSI的生物量估算模型，其决定系数较传统方法提升至少0.18，误差降低超过17%。这证实了SSI能够通过机理清晰、直接量化三维结构的方式，有效克服传统方法在内部结构表征与可解释性上的不足，实现灌木生物量估算精度的显著突破。该研究为处理稀疏点云数据和低矮植被生物量研究提供了新思路，为草原生态系统碳监测和实施提供了一套可靠、高效且成本可控的技术方案。
研究成果于近期发表在遥感领域顶级期刊《Remote Sensing of Environment》（中科院1区，IF=11.4），云南师范大学与资源所联合培养硕士研究生吴家敏为论文第一作者，孙斌研究员为通讯作者，资源所为论文第一标注单位。该项研究得到国家重点研发计划项目（2024YFF1308104）、国家自然科学基金面上项目（42271407）、鄂尔多斯生态系统碳汇潜力评估技术创新项目的支持。
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如果换成固定翼无人机收集的点云，方法还能保持同样精度吗？
在不同植被密度下，SSI的误差会不会增大？如果有偏差该怎么校正？
动态分层策略其实是把高度分段做加权，能更细致捕捉灌木形态。
谁能想象灌木也能这么玩？🤔
点云稀疏还是有点头疼。
SSI提升明显，效果杠杠的。
这方法挺实用，估算更精准。