【儀表網 研發快訊】城市樹木在緩解熱島效應、提升居民福祉、儲存碳匯等方面具有重要作用，而樹冠高度是評估城市森林結構與生態服務的關鍵參數。近年來，大尺度、開源的樹冠高度模型(Canopy Height Models, CHMs)為獲取城市樹木高度提供了潛在替代方案，有望在一定程度上補充機載LiDAR數據。然而，這些產品在復雜城市環境中的適用性和精度仍缺乏系統評估。
基于此，中國科學院城市環境研究所唐立娜研究組聯合比利時布魯塞爾自由大學、美國普渡大學等單位，利用華盛頓特區高精度機載LiDAR數據，對四種最新的大尺度CHM(Potapov、Lang、Tolan和Malambo)在城市環境中的表現進行了全面評估，并在全球范圍內布魯塞爾、墨爾本、基奇納和圣保羅四個城市開展了驗證對比。研究發現，這些CHM在城市樹冠分類和高度預測中均存在系統性局限：普遍出現低樹冠高度被高估、高樹冠高度被低估(OLUH效應)，并在城市—森林邊緣區域呈現明顯空間聚集誤差。其中，只有Lang CHM在統計一致性檢驗中表現合格，整體精度最高；Tolan CHM在樹冠分類精度上表現最佳，但仍存在一定偏差。研究還通過可解釋機器學習揭示，樹冠高度本身是誤差的主要驅動因素，其次是地形與建成環境特征。這些結果表明，現有大尺度CHM尚難滿足精細化城市林業管理對空間精度和情境適應性的要求，高精度機載LiDAR數據在城市樹冠高度測量中依然不可替代。
該研究成果以High-precision airborne LiDAR remains essential for urban forestry: Revealing the limitations of recent large-scale canopy height products in urban contexts為題，發表于遙感領域權威期刊International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation。中國科學院城市環境研究所2021級博士研究生董鶴松為第一作者，唐立娜研究員為通訊作者，美國普渡大學邵國凡教授對本研究提供了全面指導。研究工作獲得國家自然科學基金(32471632、42307591)和中科院城市環境研究所“揭榜掛帥”項目(IUE-JFGS-202207)的支持。
四種待評價的樹冠高度模型在公園連續樹冠區(上)和行道樹離散樹冠區(下)的樹冠識別能力對比
四種待評價樹冠高度模型水平異質性的典型剖面對比
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