FLApy: A Python package for evaluating the 3D light availability heterogeneity within forest communities

IF 6.3 2区环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY

Methods in Ecology and Evolution Pub Date : 2024-07-09 DOI:10.1111/2041-210X.14382

Bin Wang, Cameron Proctor, Zhiliang Yao, Ninglv Li, Qifei Chen, Wenjun Liu, Suhui Ma, Chuanbao Jing, Zhaoyu Zhou, Weihong Liu, Yufeng Ma, Zimu Wang, Zhiming Zhang, Luxiang Lin

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FLApy：用于评估森林群落内三维光照可用性异质性的 Python 软件包

光照可用性（LAv）决定了一系列时空尺度上的生物和生态过程。量化三维（3D）空间中 LAv 的空间模式可以促进对微气候的了解，而微气候对精细尺度的物种分布至关重要。然而，目前仍缺乏可靠的工具来评估森林中 LAv 的时空异质性。在此，我们提出了森林光照分析器 python 软件包（FLApy），这是一个开源计算工具，专门用于分析跨多个空间尺度的森林内 LAv 变化。FLApy 可由 Python 自由调用，便于将激光雷达点云数据处理为由体素构建的三维数据容器，并通过高性能合成半球算法进行与 LAv 机制相关的遍历计算。此外，FLApy 还包含 37 个指标，使用户能够快速导出和可视化 LAv 模式，并在两种尺度（体素尺度和三维集群尺度）上评估 LAv 的异质性，以实现一系列精细尺度的生态研究目的。为了验证 FLApy 的功效，我们使用了一个模拟点云数据集来模拟森林（树冠郁闭度不同）。此外，为了评估真实世界的森林，我们利用来自隘老山保护区内三个亚热带常绿阔叶林动态地块的无人机数据，执行了 FLApy 的标准工作流程。我们的研究结果表明，从 FLApy 中得出的一系列指数可以有力地描述不同森林环境中光供应的异质性。此外，与传统的监测技术相比，FLApy 提供的指标在我们的实地评估中表现出更好的通用性。FLApy 为生态学家提供了一种在多个尺度上快速量化林下光照三维机制的解决方案，解决了传统人工方法与当代生态研究精度要求之间的差距。此外，FLApy 还为建立和扩展基于三维微环境的异质性指数提供了强有力的支持，增强了我们对未知三维结构模式的理解。预期结果表明，FLApy 将在三维背景下增强我们对森林内部气候条件的了解，在划分微生境和开发详细的三维尺度物种分布模型方面发挥关键作用。

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Methods in Ecology and Evolution ECOLOGY-

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期刊介绍： A British Ecological Society journal, Methods in Ecology and Evolution (MEE) promotes the development of new methods in ecology and evolution, and facilitates their dissemination and uptake by the research community. MEE brings together papers from previously disparate sub-disciplines to provide a single forum for tracking methodological developments in all areas. MEE publishes methodological papers in any area of ecology and evolution, including: -Phylogenetic analysis -Statistical methods -Conservation & management -Theoretical methods -Practical methods, including lab and field -This list is not exhaustive, and we welcome enquiries about possible submissions. Methods are defined in the widest terms and may be analytical, practical or conceptual. A primary aim of the journal is to maximise the uptake of techniques by the community. We recognise that a major stumbling block in the uptake and application of new methods is the accessibility of methods. For example, users may need computer code, example applications or demonstrations of methods.