一种基于无人机摄影像对高郁闭度林分蓄积量的估算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种航空摄影测量测定林分蓄积量的方法，特别是一种基于无人机摄 影像对高郁闭度林分蓄积量的估算方法。 二、 技术背景
[0002] 到目前为止，无人机航空摄影测量技术在林业中的应用研究仍处于初级阶段。尚 有诸多难题需要攻克，如：单木树高提取，其受地形起伏变化影响较大且存在较大的误差； 单木冠幅提取，其受林分结构影响较大，尤其是高郁闭度林分难以精准判读冠幅大小；对于 林分蓄积量的估测没有一个精度较高的模型，等诸多问题。
[0003] 因此，无人机航空摄影测量技术在森林资源调查中的应用研究问题还需要科研工 作者们不断探索。 三、
【发明内容】
[0004] 为了解决无人机航空摄影测量在高郁闭度林分地区获取林分调查因子精度差、费 时费力等难题，本发明的目的是克服郁闭度、地形地势以及林分结构等多重因子的影响，从 而使无人机航空摄影测量技术在林业调查中得到广泛应用。
[0005] 本发明的目的实现方式：
[0006] 1. -种基于无人机摄影像对高郁闭度林分蓄积量的估算方法，其特征是：
[0007] (1)利用锂电池型无人机搭载非量测型普通定焦数码相机对林区实施低空拍摄， 通过对航摄像对进行解译获取林分因子信息；
[0008] (2)通过对无人机拍摄的航摄像对解译获取数字表面模型DSM，根据数字地形模 型DTM利用数学模型①H=HDSM-HDEM得到林分平均高Η;
[0009] (3)判读航摄像对，得到林分郁闭度Κ1以及林分针叶、阔叶混交度Κ2;
[0010] (4)根据历史资料获取林分年龄信息并将其分为不同的龄级A;
[0011] (5)根据林分平均高Η和龄级A推算林分地位级S;
[0012] (6)选择36块以上小班调查数据，代入数学模型②Μ= ·#·，·#，根据最 小二乘法解算a，b，c，d，e参数值，最终求算林分蓄积量Μ。
[0013] 本项发明具有以下优点：
[0014] ①提高了高郁闭度情况下单木树高、冠幅以及林分蓄积量测量的工作效率及精 度；
[0015] ②利用锂电池代替燃油型无人机提高了野外调查的安全性并降低调查的经济成 本；
[0016] ③优化了森林资源调查的作业方式；
[0017] ④简化了内业工作模式，使内业处理自动化； 四、
【具体实施方式】：
[0018] 基于无人机摄影像对高郁闭度林分蓄积量的估算方法，具体是：
[0019] 1)航空摄影像对预处理。选取100*100平方米即1公顷的区域为研究对象，将其 均等细化成10*10平方米的样地，共计100块。
[0020] 2)航空摄影像对解译。对细化后的样地借助计算机软件利用计算机视觉技术以 及图像识别技术进行判读解译：①提取数字表面模型DSMi，根据数字地形模型DTMi，得到样 地的林分平均高呒=HDSMl-HDTMl，根据公式：
/得到整个研究区的林分平均高；② 本研究郁闭度的计算采用阈值掩膜法结合经典公式，即利用树冠的投影面积与林地的总面 积来估算Ju，根据公式
得到整个研究区的郁闭度；③计算机根据植物叶片纹 理特征信息的不同利用计算机视觉技术与图像识别技术可以识别针叶和阔叶，从而得到整 个研究区的混交度K2;④通过查阅历史资料获取林分龄级Ai信息；⑤根据林分平均高Η1与 龄级4推算地位级S1;⑥解译小林班的株数密度Ν1;⑦外业调查林分平均胸径DΜ1;⑧ 根据航空摄影像对解译得到的林分因子，以及野外调查得到的林分因子，将其代入SPSS软 件，得到各系数a，b，c，d，e的代数值，进而得到蓄积量Μ= 模型。
【主权项】
1. 一种基于无人机摄影像对高郁闭度林分蓄积量的估算方法，其特征是： (1) 利用裡电池型无人机搭载非量测型普通定焦数码相机对林区实施低空拍摄，通过 对航摄像对进行解译获取林分因子信息； (2) 通过对无人机拍摄的航摄像对解译获取数字表面模型DSM，根据数字地形模型DTM 利用数学模型①Η=Hdsm-Hdem得到林分平均高Η; (3) 判读航摄像对，得到林分郁闭度ΚιW及林分针叶、阔叶混交度Κ2; (4) 根据历史资料获取林分年龄信息并将其分为不同的龄级A; (5) 根据林分平均高Η和龄级A推算林分地位级S; (6)选择36块W上小班调查数据，代入数学模型②Μ=Ω.&Κι.c^，，根据最小二 乘法解算a,b，c，d，e参数值，最终求算林分蓄积量Μ。
【专利摘要】本发明公布了一种基于无人机摄影像对高郁闭度林分蓄积量的估算方法。该发明是利用小型锂电池无人机作为飞控平台，搭载非量测型普通定焦数码相机，组成摄影测量系统。根据树冠纹理特征信息的不同，结合计算机视觉技术与图像识别技术自动对航空像片的进行判读解译，从而获取平均树高H、平均胸径D、株数密度N、郁闭度K1、混交度K2、龄级A、地位级S等林分调查因子，通过模型解算林分蓄积量M。
【IPC分类】G01C11/00, G01C11/04
【公开号】CN105241423
【申请号】CN201510602575
【发明人】冯仲科, 解明星, 邱梓轩
【申请人】北京林业大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年9月18日