Quantifying three dimensional photosynthetic canopy structure in the urban forested area by using bi-temporal terrestrial-LiDAR dataset

Abstract

캐노피는 대기와 유기체 사이의 동적 인터페이스이다. 지상 LiDAR는 중요한 생리적 과정을 모델링 할 때 필수적인 매개 변수 인 3 차원 캐노피 구조를 정량화하는 강력한 기술로 부상했다. 그러나 광합성 캐노피 구조를 구별하는 것은 여전히 어려운 과제이다. 이 연구는 주로 착엽기와 낙엽기 1 년 이내에 찍은 지상 LiDAR 데이터 세트를 사용하여 광합성 구조를 정량화하는 것을 목표로한다. Voxelisation은 원시 LiDAR 데이터를 분석하기위한 주요 기술로 채택되었다. 플롯 A에 21 그루의 나무와 플롯 B에 8 그루의 나무가있는 총 29 개의 젤 보카 세라 트리 (Zelvoka Serrata) 나무가 연구되었습니다. 잎이 많은 우드 같은 물질은 각 나무의 0.5 미터 캐노피 층에서 정량화되었다. 플롯 B에서 절대 평균 단일 수목의 양은 더 많았지 만 플롯 B에서는 평균 단일 수목의 엽면적 비가 작아서 플롯 환경의 영향을 나타낼 수 있음이 밝혀졌다. LiDAR에서 파생 된 캐노피 구조 변수 인 나무 높이, DBH, 크라운 너비 및 크라운 길이가 대기 오염 완화 효과를 시뮬레이션하는 원동력으로 사용되었다. 캐노피 내부와 외부의 미기후가 지속적으로 관찰되었으며, 가장 중요한 미기후 완화 효과가 여름철에 나타났다.

Canopies are dynamic interfaces between atmosphere and organisms. Terrestrial LiDAR has emerged as a powerful technology to quantify three dimensional canopy structures which are essential parameters in modeling important physiological processes. However, to distinguish the photosynthetic canopy structures are still challenging. This study mainly aims to quantify the photosynthetic structures by using bi-temporal terrestrial LiDAR data sets taken in the leaf-off season and leaf-on season within a year. Voxelisation were adopted as a main technique to analyze the raw LiDAR data. Totally 29 Zelvoka Serrata trees with 21 trees in Plot A and 8 trees in Plot B were studied. The leafy and woody materials were quantified at each 0.5-meter canopy layer of each tree. It is found that although the absolute average single-tree leafy quantity was larger at Plot B but the average single-tree leafy-to-total ratio was smaller at Plot B, which might indicate the influence of plot environment. The LiDAR-derived canopy structure variables-tree height, DBH, crown width and crown length were used as driving force to simulate the air pollution mitigation effect. The microclimate inside and outside the canopy was continuously observed and the most significant microclimate mitigation effect was found in the Summer season.