一种森林信息探测的方法及系统与流程

本发明涉及森林抚育领域，特别是涉及一种森林信息探测的方法及系统。

背景技术：

在森林资源调查和监测方面，传统的光学遥感技术仅能够提供林木的二维信息，需要借助其他辅助信息才能获得三维结构信息，直到最近几年加拿大和欧洲的自然资源科学家才开始意识到激光雷达在研究生物空间森林结构方面的应用价值。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种森林信息探测的方法及系统，能够探测森林的生长信息。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种森林信息探测的方法，包括：

对地面发射测量激光脉冲；

接收所述激光脉冲遇到障碍物后反射的回波信号；

根据所述回波信号确定所述障碍物与传感器水平方向上的垂直距离；

分析所述回波信号中的反射强度和回波数目；

根据所述垂直距离、所述反射强度和所述回波数目确定树冠模型；

根据所述树冠模型估测森林信息。

可选的，所述根据所述回波信号确定所述障碍物与传感器水平方向上的垂直距离，具体包括：

获取所述回波信号的反射时长；

获取所述激光脉冲的传播速度；

根据所述反射时长和所述传播速度计算障碍物与传感器水平方向上的垂直距离。

可选的，所述根据所述树冠的模型估测森林信息，具体包括：

建立等高线；

计算等高线长度；

设定阈值并筛选等高线将其转换成多边形；

将所述多边形与所述树冠模型拟合成新的树冠模型；

计算所述激光脉冲在所述新的树冠模型内所有反射的回波信号的垂直距离与飞机距离地面垂直距离的距离差；

将所述距离差最短的反射点作为树高。

可选的，所述根据所述树冠模型估测森林信息，具体包括：

确定采样范围；

根据所述树冠模型对所述采样范围进行搜索，得出采样范围内的林木株数；

根据所述采样范围内的林木株数确定所述森林的林木株数。

可选的，所述根据所述树冠的模型估测森林信息，具体包括：

利用地理数据管理系统建立非地面点的栅格图像，所述非地面点为接收到所述激光脉冲的所述回波信号的点；

利用所述栅格图像确定所述非地面点和树冠郁闭度之间的关系；

根据所述非地面点和郁闭度之间的关系确定树冠郁闭度信息。

一种森林信息探测的系统，包括：

激光脉冲发射模块，用于对地面发射测量激光脉冲；

回波信号接收模块，用于接收所述激光脉冲遇到障碍物后反射的回波信号；

垂直距离确定模块，用于根据所述回波信号确定所述障碍物与传感器水平方向上的垂直距离；

回波信号分析模块，用于分析所述回波信号中的反射强度和回波数目；

树冠模型确定模块，用于根据所述垂直距离、所述反射强度和所述回波数目确定树冠模型；

森林信息估测模块，用于根据所述树冠的模型估测森林信息。

可选的，所述垂直距离确定模块，具体包括：

反射时长获取单元，用于获取回波信号的反射时长；

传播速度获取单元，用于获取激光脉冲的传播速度；

垂直距离计算单元，用于根据所述反射时长和所述传播速度计算障碍物与传感器水平方向上的垂直距离。

可选的，所述森林信息估测模块，具体包括：

等高线建立单元，用于建立等高线；

等高线长度计算单元，用于计算等高线长度；

转换单元，用于设定阈值并筛选等高线将其转换成多边形；

拟合单元，用于将所述多边形与所述树冠模型拟合成新的树冠模型；

距离差计算单元，用于计算所述激光脉冲在所述新的树冠模型内所有反射的回波信号的垂直距离与飞机距离地面垂直距离的距离差；

树高确定单元，用于将所述距离差最短的反射点作为树高。

可选的，所述森林信息估测模块，具体包括：

采样范围确定单元，用于确定采样范围；

搜索单元，用于根据所述采样范围对树冠模型进行搜索，得出采样范围内的林木株数；

林木株数计算单元，用于根据所述采样范围内的林木株数确定所述森林的林木株数。

可选的，所述森林信息估测模块，具体包括：

栅格图像建立单元，用于利用地理数据管理系统建立非地面点的栅格图像，所述非地面点为接收到所述激光脉冲的所述回波信号的点；

关系确定单元，用于利用所述栅格图像确定所述非地面点和树冠郁闭度之间的关系；

郁闭度信息确定单元，用于根据所述非地面点和郁闭度之间的关系确定树冠郁闭度信息。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明通过对地面发射测量激光脉冲会反射回波信号，通过对反射的回波信号进行分析从而确定树冠模型，根据树冠模型能够估测出森林信息。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一的森林信息探测的方法的流程图；

图2为本发明实施例二的森林信息探测的系统的结构图；

图3为本发明实施例三的估测树高的方法的流程图；

图4为本发明实施例四的估测森林林木株数的方法的流程图；

图5为本发明实施例五的估测森林树冠郁闭度的方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种森林信息探测的方法及系统，能够探测森林的生长信息。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

图1为本发明实施例一的森林信息探测的方法的流程图，如图1所示，一种森林信息探测的方法，包括：

步骤101：对地面发射测量激光脉冲；

步骤102：接收所述激光脉冲遇到障碍物后反射的回波信号；

步骤103：根据所述回波信号确定所述障碍物与传感器水平方向上的垂直距离；

步骤104：分析所述回波信号中的反射强度和回波数目；

步骤105：根据所述垂直距离、所述反射强度和所述回波数目确定树冠模型；

步骤106：根据所述树冠模型估测森林信息。

本发明采用该方法能够建立树冠模型并估测出森林的生长信息，无需人工去勘测森林的生长情况，大大节省了人力、物力和财力。

实施例二

图2为本发明实施例二的森林信息探测的系统的结构图，如图2所示，一种森林信息探测的系统，包括：

激光脉冲发射模块201，用于对地面发射测量激光脉冲；

回波信号接收模块202，用于接收所述激光脉冲遇到障碍物后反射的回波信号；

垂直距离确定模块203，用于根据所述回波信号确定所述障碍物与传感器水平方向上的垂直距离；

回波信号分析模块204，用于分析所述回波信号中的反射强度和回波数目；

树冠模型确定模块205，用于根据所述垂直距离、所述反射强度和所述回波数目确定树冠模型；

森林信息估测模块206，用于根据所述树冠的模型估测森林信息。

本发明采用该系统模块能够快速建立树冠模型并估测出森林的生长信息。

实施例三

图3为本发明实施例三的估测树高的方法的流程图，如图3所示，根据实施例一中的树冠模型进行估测树高：

步骤301：对森林建立等高线；

步骤302：计算等高线长度；

步骤303：设定阈值并筛选等高线将其转换成多边形；

步骤304：将所述多边形与所述树冠模型拟合成新的树冠模型；

步骤305：计算所述激光脉冲在所述新的树冠模型内所有反射的回波信号的垂直距离与飞机距离地面垂直距离的距离差；

步骤306：将所述距离差最短的反射点作为树高。

采用该方法能够准确估测出树木的高度。

实施例四

图4为本发明实施例四的估测森林林木株数的方法的流程图，如图4所示，根据实施例一中的树冠模型进行估测森林林木株数。

步骤401：确定采样范围；

步骤402：根据所述树冠模型对所述采样范围进行搜索，得出采样范围内的林木株数；

设置一个相似度阈值，搜索出和所述树冠模型具有一定相似度的林木，所有相似的树冠个数的总和即为林木株数。

步骤403：根据所述采样范围内的林木株数确定所述森林的林木株数。

采用该方法能够准确估测出树木的林木株数。

实施例五

图5为本发明实施例五的估测森林树冠郁闭度的方法的流程图，如图5所示，根据实施例一中的树冠模型进行估测树冠的郁闭度信息：

所述郁闭度为树冠遮蔽地面的程度，它是反映林分密度的指标。

步骤501：利用地理数据管理系统建立非地面点的栅格图像，所述非地面点为激光脉冲发射不到地面的点；

步骤502：利用所述栅格图像确定所述非地面点和树冠郁闭度之间的关系；

步骤503：根据所述非地面点和郁闭度之间的关系确定树冠郁闭度信息。

采用该方法能够准确估测出树冠的郁闭度信息。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。