最新发表:基于探地雷达和层次密度聚类算法(HDBSCAN)的根系影响区自动识别

发布日期:2021-04-07 16:19
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GPR
      植物地下根系影响区(ZOI)对于研究根-根和根-土相互作用的机制至关重要。这项研究提出了一种新的方法来确定自然群落中小叶锦鸡儿的ZOI。首先,利用探地雷达获取灌木样方中粗根的数据集,得到样方内根点的空间分布。然后,对GPR根点数据集执行层次密度聚类算法(HDBSCAN),从而确定不同灌木的ZOI。最后,提取并比较每个ZOI的特征信息,如大小和形状。该方法通过三种方式验证了将根聚集到不同ZOI中的结果:(1)在小样方内的现场挖掘表明,地下的根部相互缠绕且无法分离,这与方法得出的ZOI模式相同;(2)在中等大小样方中的模拟GPR根点数据集中验证了此方法,发现大多数获得的ZOI模式与开挖后观察到的根系的实际分布非常吻合;(3)在野外一个较大的样方中对提出的方法进行了测试,证明了该方法的有效性,并使用玫瑰图提取了每个ZOI的大小和形状。根据研究结果,小叶锦鸡儿的根系地下分布远大于其地上冠层,并且不同的灌木根系表现出分离或者聚集模式的ZOI,从而加剧了自然群落中根系生长的复杂性。此外,我们发现与单独的ZOI相比,聚集的ZOI的形状不规则性较小,并且占据了较大的空间区域。基于这些结果,GPR和HDBSCAN的结合为研究ZOI的影响因素(例如植物之间的竞争,营养状况,土壤异质性和生态环境)提供了新的方式。该论文已发表在Remote Sensing上。


Reference: Cui, X.; Quan, Z.; Chen, X.; Zhang, Z.; Zhou, J.; Liu, X.; Chen, J.; Cao, X.; Guo, L. GPR-Based Automatic Identification of Root Zones of Influence Using HDBSCAN. Remote Sens. 2021, 13, 1227. https://doi.org/10.3390/rs13061227
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