森林郁闭度的测量方法和装置的制造方法_2

文档序号:9645290阅读:来源:国知局
以及来自森林冠层 的多次回波信号中的首次回波信号进行数量统计而获得的数值;来自植被的回波信号数量 是基于来自植被的单次回波信号以及来自植被的多次回波信号中的首次回波信号进行数 量统计而获得的数值。
[0031 ] S110、获取待修正的森林郁闭度对应的激光雷达回波损失率。
[0032] 具体的,本实施例中的激光雷达回波损失率是指基于森林郁闭度测量区域内的损 失回波信号总数量以及森林郁闭度测量区域内的回波信号总数量计算出的回波损失率。本 实施例可以通过多种方式获取到待修正的森林郁闭度对应的激光雷达回波损失率(下述 简称为激光雷达回波损失率)。通常情况下,一些现有产品所发布的信息中包含有激光雷达 回波损失率,本实施例可以从其他产品所发布的信息中获取到激光雷达回波损失率。
[0033] 本实施例所获取到的激光雷达回波损失率通常是利用下述公式(3)或者公式(4) 计算获得的:
[0036] 在上述公式(3)和公式(4)中,&为激光雷达回波损失率,&为损失的回波信号 总数量(队可以通过下述公式(5)计算获得),N:为回波信号总数量。
[0037] 另外,本实施例也可以直接根据激光雷达点云数据(即森林郁闭度测量区域的激 光雷达点云数据)进行相应的统计和计算,以获得激光雷达回波损失率,例如根据激光雷 达点云数据统计回波信号总数量(基于单次回波信号以及多次回波信号中的首次回波信 号统计获得的数量)以及损失的回波信号总数量,并利用上述公式(3)或者公式(4)对统 计的结果进行计算,从而获得激光雷达回波损失率。本实施例不限制获取待修正的森林郁 闭度的具体实现方式。
[0038] S120、获取森林冠层回波尺度因子以及地面回波损失率。
[0039] 具体的,本实施例中的森林冠层回波尺度因子主要用于表征来自森林冠层的回波 信号数量与来自植被的回波信号数量的比例关系;而地面回波损失率主要用于表征基于森 林郁闭度测量区域内的地面而损失的回波信号数量与基于森林郁闭度测量区域内的地面 所应该接收到的回波信号数量的比例关系。
[0040] 本实施例中的森林冠层回波尺度因子可以为预先设置的固定常数,也可以为预先 设置的经验值。本实施例可以从本地存储的信息中获取森林冠层回波尺度因子,也可以通 过用户界面与用户进行信息交互而获取到外部输入的森林冠层回波尺度因子。
[0041] 本实施例也可以直接根据激光雷达点云数据(即森林郁闭度测量区域的激光雷 达点云数据)进行相应的统计和计算,以有针对性的获得该森林郁闭度测量区域的森林冠 层回波尺度因子。本实施例通过统计和计算获得森林冠层回波尺度因子的一个具体的例子 为,对待修正的森林郁闭度对应的激光雷达点云数据进行统计,以获得来自森林冠层的回 波信号数量以及来自植被的回波信号数量,计算来自森林冠层的回波信号数量与来自植被 的回波信号数量的比值,并将计算获得的该比值作为森林冠层回波尺度因子。需要特别说 明的是,本实施例可以预先设置森林冠层的高度(如2米或者1. 5米等),然后,根据预先 设置的森林冠层的高度确定来自植被的回波信号是否属于来自森林冠层的回波信号,也就 是说,在来自植被的回波信号所对应的植被高度达到或者超过预先设置的森林冠层的高度 时,可以确定出该来自植被的回波信号属于来自森林冠层的回波信号,否则,确定出该来自 植被的回波信号不属于来自森林冠层的回波信号。
[0042] 本实施例中的地面回波损失率可以为预先设置的固定常数,也可以为预先设置的 经验值。本实施例可以从本地存储的信息中获取地面回波损失率,也可以通过用户界面与 用户进行信息交互而获取到外部输入的地面回波损失率。
[0043] 本实施例也可以直接根据激光雷达点云数据(即森林郁闭度测量区域的激光雷 达点云数据)进行相应的统计和计算,以有针对性的获得该森林郁闭度测量区域的地面回 波损失率。
[0044] 本实施例针对激光雷达点云数据进行统计和计算而获得森地面回波损失率的一 个具体的例子为:
[0045] 步骤A、将森林郁闭度测量区域划分为地面区域和植被区域,如本实施例根据森林 郁闭度测量区域的激光雷达点云数据将森林郁闭度测量区域划分为地面区域以及植被区 域,当然,本实施例也可以根据其他地形测绘数据将森林郁闭度测量区域划分为地面区域 以及植被区域。
[0046] 步骤B、在根据森林郁闭度测量区域的激光雷达点云数据确定出相邻的两个回波 信号之间存在损失的一个或者多个回波信号时,本实施例可以根据相邻的两个回波信号各 自的空间坐标信息确定出相邻的两个回波信号之间损失的各回波信号的空间坐标信息。具 体的,激光雷达点云数据包含有每个回波信号的空间坐标、GPS时间等信息,本实施例可以 根据相邻的两个回波信号之间的GPS时间差值以及激光雷达系统发射激光脉冲的时间间 隔判断出两个相邻的回波信号之间是否存在损失的回波信号以及损失的回波信号的数量。
[0047] 由于激光雷达系统发射的1个激光脉冲可能会对应有1个或多个回波信号,因此, 本实施例在确定相邻的两个回波信号之间是否存在损失的回波信号以及损失的回波信号 数量时,是基于激光脉冲的单次回波信号的空间坐标和GPS时间以及多次回波信号中的首 次回波信号的空间坐标和GPS时间进行判断的。
[0048] 更具体而言,设定相邻的两个回波信号中的前一个回波信号的GPS时间为h,而后 一个回波信号的GPS时间为t1+1,激光雷达系统发射激光脉冲的时间间隔为tPRF,则这两个 相邻的回波信号之间存在的损失的回波信号的数量队可以通过下述公式(5)计算获得:
[0050] 根据前一个回波信号的空间坐标(Xl,yi,Zl)和后一各回波信号的空间坐标(x1+1,y1+1,Z1+1)可以通过下述公式(6)、公式(7)以及公式⑶计算出这两个相邻的回波信号之 间损失的第j(j小于等于NJ个回波信号的空间坐标(Xj,yj,Zj):
[0054] 步骤C、根据上述计算出的各损失的回波信号的空间坐标判断损失的各回波信号 的位置是否属于上述划分出的地面区域,并根据判断结果统计地面回波信号损失数量。
[0055] 步骤D、本实施例还需要根据激光雷达点云数据统计来自地面的回波信号数量。
[0056] 步骤E、根据上述统计获得的地面回波信号损失数量以及来自地面的回波信号数 量利用下述公式(9)计算地面回波损失率:
[0058] 在上述公式(9)中,Rm为地面回波损失率(也可以称为来自地面的回波损失率), Nm为地面回波信号损失数量,为来自地面的回波信号数量(由于来自地面的回波信号通 常为单次回波信号,因此,本实施例中的\通常为基于来自地面的单次回波信号统计获得 的数量)。
[0059] 相应的,来自植被的回波损失率可以表示为下述公式(10)的形式:
[0061] 在上述公式(10)中,Rw为来自植被的回波损失率,为植被回波信号损失数量, Nv为来自植被的回波信号数量(基于来自植被的单次回波信号以及来自植被的多次回波信 号中的首次回波信号统计获得的数量)。
[0062] 本实施例通过上述步骤Α-步骤Ε可以有针对性的获得该森林郁闭度测量区域的 地面回波损失率。
[0063] S130、根据待修正的森林郁闭度、激光雷达回波损失率、森林冠层回波尺度因子、 地面回波损失率以及下述公式(10)获得修正后的森林郁闭度。
[0064] 具体的,本实施例的森林郁闭度修正公式为下述公式(10):
[0066] 在上述公式(10)中,CCM为修正后的森林郁闭度,CCi为待修正的森林郁闭度,k为 森林冠层回波尺度因子,&为激光雷达回波损失率,Rm为地面回波损失率。
[0067] 本实施例中的公式(10)的推导过程如下所示:<
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