全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 26(6)：636— 637 2006年 11月
测度森林群落乔木层盖度的一种新方法
高邦权 ，张光富 ，王剑伟
(南京师范大学 生命科学学院，江苏 南京 210097)
摘 要；乔木层盖度是森林群落的主要数量特征之一。在 Matlab 6．5的计算环境下，为获得森林群落乔木层
盖度的数值提供方便可靠的计算方法。结果表明，与传统的目测估计法相比，该文提供的方法可以在很大程
度上避免由于研究者的主观因素造成的估计值差异。
关键词 ：森林群落 ；乔木层 ；盖度
中图分类号：Q948．15 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000～3142(2006)06—0636-02
A new approach to compute the tree l ayer
coverage value of forest community
GAO Bang—quan，ZHANG Guang—fu ，WANG Jian-wei
(College D，L Sciences，Nanjing Normal University，Nanjing 2 10097，China)
Abstract：Tree layer coverage is one of the primary numerical characteristics of forest community．However，
the coverage of the same forest community often varied more or less between different researchers because of
subjective estimation．With Matlab 6．5，a new method was introduced to efficiently compute the tree layer
coverage of forest community．Compared with traditional method of measuring by sight，this method can pro—
vide more stable result between different researchers，avoiding uncontrollable subjective factors．
Key words：forest eommunity；tree layer；coverage
乔木层盖度指森林群落乔木层植物地上部分垂
直投影面积占样地面积的百分比，是森林群落的主
要数量特征之一(姜汉侨等，2004)。在森林群落中，
乔木层盖度不仅可以反映下木层及草本层的光照情
况，在某种程度上也反映森林群落所处的演替阶段，
在森林群落的研究中具有重要意义。
在实际的群落学调查研究中，乔木层的盖度主
要依赖于研究者的主观估计。虽然在一定程度上乔
木层的盖度估计值可以反映森林群落的数量特征，
却由于不同研究者主观因素的掺入难以整合不同研
究者获得的乔木层盖度数据。此外，研究者通常假
定对研究样地的乔木层盖度是均一的，没有考虑到
乔木层盖度在空间上的差异。
本文在 Matlab 6．5的计算环境下对野外调查
时获得的数码图像进行了分析，为获得森林群落乔
木层盖度的数值提供准确可靠的计算方法。
1 研究方法
在光照条件较好的情况下，森林群落乔木层的
树木枝叶和天空背景的亮度有明显的差异。在群落
样地中，在具有代表性的地段使用数码相机垂直向
上进行拍摄，图像 的默认格式为 RGB模式下的
JPEG压缩图像格式。为了使计算简化，将获得的
收稿 日期：2006—03-19 修回 日期；2006—06-25
基金项 目：江苏省教育厅资助项 目(04KJD180105)；现代古生物学和地层学国家重点实验室(中国科学院南京地质古生物研究所)
课题(053111)[Supported by Education Department of Jiangsu Province(04KJD180105)；State Key Laboratory of Palaeobiology and
Stratigraphy of Nanjing Institute of Geo|ogy and Palaeontology(O53l1 1)]
作者简介：高邦权(1982-)，男 ，江苏沭阳人 ，在读硕士生，研究方向为植物生态学 ，(E-mail)；bangquangao@yahoo．corn。
。通讯作者(Author for correspondence)
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6期 高邦权等：测度森林群落乔木层盖度的一种新方法 63 7
图像转换为蕊度模式(gray scale)下的图像(图 1)。
转换后的图像只含有 8位单通道，每个像素的亮度
值在 0～255之问(图 2)。
在 Matlab6．5的计算 环境 下，导人转换 后的 图
像。对导入图片的像索进行逐行扫描，累计图片中
不同亮度值的像素数 目(pixel number，PN．公式
1) 计算亮度小 于等 于特定亮度值 的像素数 目所 占
总像 素数 目的百 分 比 (accumulated pixel number
percentage，PNP，公式 2)。
PN( )一∑r(r，f) O≤工≤255 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (1)
兰PN( )
PNP( )=l二 一 ×100 0≤ ≤255 ⋯ (2)
r x^ C脚 x
公式(1)为亮度值为 的像素数 目计算公式．
当图像中第r行第C个像素(r， )的亮度值为 2-时，
，(r．c)的值为 l，否则为 0 公式(2)为亮度值小于
等于 的像素所占图像总像素的百分比
圈 1 灰度模式下的乔木层图像
Fig．1 Picture of tree layer under gray scale mode
2 研究结果
不同亮度值像素的计数结果如图 3。结果表
明，不同亮度值的像素分布并不均匀，像素主要集中
分布在两个亮度值区域 一个区域的像素亮度值在
25～1 75之间+另一个区域的像素亮度值在 235～
255。两个区域的像素数目的总百分比为95．90
亮度值介于 1 75和235之间的像素所占百分比仅为
3．72 对照图 L和图 2可以发现，此亮度值区间
的像素颜色与天空背景差异较大，其所占的百分比
也应计入乔木层的盖度值
不同亮度的像素数目累计百分比曲线呈 s型
(图4)，同样说明图像像素数 目主要集中分布于两
圈 2 灰度模式下的亮度值所对应舳颧色
Fig．2 Brightness value with corresponding
color of gray scale mode
1 4e+5
1 2e+5
{ 1 0e+5
‘ B 0e+4
： 6 0e一4
4 0er4
2 0e 4 1
0 o十1— ：二=====——r——————
0 50 100 15O 2∞ 250
Brightness
圈 3 不同亮度值的像素计测曲线
Fig．3 Pixel number curve of every brightness value
0 50 100 1．50 200 250
Bri ght~ess
圉 4 不同亮度值的像素数目累计百分比曲线
Fig．4 Accumulated pixe[number percentage
curve of every brightness va[ue
个亮度值区域 森林群落乔木层盖度的计算值应为
像素数目累计百分比曲线中间平缓部分的右侧。根
据对图 3的分析，当亮度值为235时．PNP(235)=
69．65
计算乔木层盖度时．由于所取像素亮度值位于
像素分布第二集中区域左侧，即像素数目累积百分
比曲线中间平缓部分的右侧．其值的大小比较容易
确定。在像素亮度值相差 5的情况下，PNP(230)=
69．11 ，PNP(240)=70，48 ，其值与 PNP(g35)
相差不超过 】 选样的计算结果比掺杂主观因素
的人为估计值要精准得多
(下转第 596页 Cont[nue on page 596)
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596 广 西 植 物 26卷
科进行综合分析研究。
本研 究是在四川大学生物技术与分子生物学重
点实验 室完成的，孢子的扫描 电镜 工作得到 了四川
大学东区分析测试 中心曾家玉老师的悉心指导及热
情帮助，在此表示衷心的感谢 !
参考文献 ：
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(上接第 637页 Continue from page 637)
3 讨论
(1)在大尺度上，遥感技术在植被的覆盖率估算
中得到了广泛应用 (Lauri等 ，2002)；在小尺度上 ，
数字化技术在植被的盖度或层盖度的测定应用较少
(宋雪峰等，2004；朱教君等，2005)。本文所提供的
计算森林群落乔木层盖度的方法操作简单，且具有
良好的精度。图像中乔木层枝叶与天空背景的亮度
值有足够的差异是应用本计算方法的前提条件。
(2)将 RGB模式下的JPEG图像转换为单通道
的灰度模式图像，在不影响结果的情况下 ，减少了运
算的复杂性。不同亮度值的像素数 目分布并不均
匀，计算乔木层盖度时应取位于像素在第二分布集
中区域的左侧的亮度值，由于此值在像素计测曲线
及像素数目累计百分比曲线中位置的特殊性，不同
的研究者可以获得较为一致的计算结果。因此本方
法在很大程度上可以避免研究者的主观因素造成的
估计值差异，可以作为计算森林群落乔木层盖度的
有效途径 。
(3)可以利用本方法分析森林群落乔木层盖度
在不同尺度上的差异性 ，从而反映下木层及草本层
的光照分布情况 ，为下木层及草本层的植物进行更
为详尽的研究提供参考。可靠的计算方法为不同地
区(或不同演替阶段)森林群落的乔木层盖度数据进
行对比分析提供了可信赖的技术手段，而以往的盖
度数据则因为研究者主观因素的掺入而难以进行系
统的分析。
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