一種基于無人機攝影像對高郁閉度林分蓄積量的估算方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種航空攝影測量測定林分蓄積量的方法，特別是一種基于無人機攝 影像對高郁閉度林分蓄積量的估算方法。 二、 技術背景
[0002] 到目前為止，無人機航空攝影測量技術在林業(yè)中的應用研究仍處于初級階段。尚 有諸多難題需要攻克，如：單木樹高提取，其受地形起伏變化影響較大且存在較大的誤差； 單木冠幅提取，其受林分結構影響較大，尤其是高郁閉度林分難以精準判讀冠幅大?。粚τ?林分蓄積量的估測沒有一個精度較高的模型，等諸多問題。
[0003] 因此，無人機航空攝影測量技術在森林資源調查中的應用研究問題還需要科研工 作者們不斷探索。 三、
【發(fā)明內容】
[0004] 為了解決無人機航空攝影測量在高郁閉度林分地區(qū)獲取林分調查因子精度差、費 時費力等難題，本發(fā)明的目的是克服郁閉度、地形地勢以及林分結構等多重因子的影響，從 而使無人機航空攝影測量技術在林業(yè)調查中得到廣泛應用。
[0005] 本發(fā)明的目的實現(xiàn)方式：
[0006] 1. -種基于無人機攝影像對高郁閉度林分蓄積量的估算方法，其特征是：
[0007] (1)利用鋰電池型無人機搭載非量測型普通定焦數(shù)碼相機對林區(qū)實施低空拍攝， 通過對航攝像對進行解譯獲取林分因子信息；
[0008] (2)通過對無人機拍攝的航攝像對解譯獲取數(shù)字表面模型DSM，根據(jù)數(shù)字地形模 型DTM利用數(shù)學模型①H=HDSM-HDEM得到林分平均高Η;
[0009] (3)判讀航攝像對，得到林分郁閉度Κ1以及林分針葉、闊葉混交度Κ2;
[0010] (4)根據(jù)歷史資料獲取林分年齡信息并將其分為不同的齡級A;
[0011] (5)根據(jù)林分平均高Η和齡級A推算林分地位級S;
[0012] (6)選擇36塊以上小班調查數(shù)據(jù)，代入數(shù)學模型②Μ= ·#·，·#，根據(jù)最 小二乘法解算a，b，c，d，e參數(shù)值，最終求算林分蓄積量Μ。
[0013] 本項發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0014] ①提高了高郁閉度情況下單木樹高、冠幅以及林分蓄積量測量的工作效率及精 度；
[0015] ②利用鋰電池代替燃油型無人機提高了野外調查的安全性并降低調查的經(jīng)濟成 本；
[0016] ③優(yōu)化了森林資源調查的作業(yè)方式；
[0017] ④簡化了內業(yè)工作模式，使內業(yè)處理自動化； 四、
【具體實施方式】：
[0018] 基于無人機攝影像對高郁閉度林分蓄積量的估算方法，具體是：
[0019] 1)航空攝影像對預處理。選取100*100平方米即1公頃的區(qū)域為研究對象，將其 均等細化成10*10平方米的樣地，共計100塊。
[0020] 2)航空攝影像對解譯。對細化后的樣地借助計算機軟件利用計算機視覺技術以 及圖像識別技術進行判讀解譯：①提取數(shù)字表面模型DSMi，根據(jù)數(shù)字地形模型DTMi，得到樣 地的林分平均高嘸=HDSMl-HDTMl，根據(jù)公式：
/得到整個研究區(qū)的林分平均高；② 本研究郁閉度的計算采用閾值掩膜法結合經(jīng)典公式，即利用樹冠的投影面積與林地的總面 積來估算Ju，根據(jù)公式
得到整個研究區(qū)的郁閉度；③計算機根據(jù)植物葉片紋 理特征信息的不同利用計算機視覺技術與圖像識別技術可以識別針葉和闊葉，從而得到整 個研究區(qū)的混交度K2;④通過查閱歷史資料獲取林分齡級Ai信息；⑤根據(jù)林分平均高Η1與 齡級4推算地位級S1;⑥解譯小林班的株數(shù)密度Ν1;⑦外業(yè)調查林分平均胸徑DΜ1;⑧ 根據(jù)航空攝影像對解譯得到的林分因子，以及野外調查得到的林分因子，將其代入SPSS軟 件，得到各系數(shù)a，b，c，d，e的代數(shù)值，進而得到蓄積量Μ= 模型。
【主權項】
1. 一種基于無人機攝影像對高郁閉度林分蓄積量的估算方法，其特征是： (1) 利用裡電池型無人機搭載非量測型普通定焦數(shù)碼相機對林區(qū)實施低空拍攝，通過 對航攝像對進行解譯獲取林分因子信息； (2) 通過對無人機拍攝的航攝像對解譯獲取數(shù)字表面模型DSM，根據(jù)數(shù)字地形模型DTM 利用數(shù)學模型①Η=Hdsm-Hdem得到林分平均高Η; (3) 判讀航攝像對，得到林分郁閉度ΚιW及林分針葉、闊葉混交度Κ2; (4) 根據(jù)歷史資料獲取林分年齡信息并將其分為不同的齡級A; (5) 根據(jù)林分平均高Η和齡級A推算林分地位級S; (6)選擇36塊W上小班調查數(shù)據(jù)，代入數(shù)學模型②Μ=Ω.&Κι.c^，，根據(jù)最小二 乘法解算a,b，c，d，e參數(shù)值，最終求算林分蓄積量Μ。
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種基于無人機攝影像對高郁閉度林分蓄積量的估算方法。該發(fā)明是利用小型鋰電池無人機作為飛控平臺，搭載非量測型普通定焦數(shù)碼相機，組成攝影測量系統(tǒng)。根據(jù)樹冠紋理特征信息的不同，結合計算機視覺技術與圖像識別技術自動對航空像片的進行判讀解譯，從而獲取平均樹高H、平均胸徑D、株數(shù)密度N、郁閉度K1、混交度K2、齡級A、地位級S等林分調查因子，通過模型解算林分蓄積量M。
【IPC分類】G01C11/00, G01C11/04
【公開號】CN105241423
【申請?zhí)枴緾N201510602575
【發(fā)明人】馮仲科, 解明星, 邱梓軒
【申請人】北京林業(yè)大學
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年9月18日