[實用新型]一種便攜式可遙控植被覆蓋度一體化測量儀

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020245859.6
• 申請日: 2010-07-02
• 公開（公告）號: CN201751809U
• 公開（公告）日: 2011-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 買爾孜婭;孔赟瓏;潘雅婧;冉靜;馬黎立;唐僥
• 申請（專利權(quán)）人: 北京師范大學(xué)
• 主分類號: G01C11/02
• 分類號: G01C11/02
• 代理公司: 北京慧泉知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮

(一)技術(shù)領(lǐng)域：

本實用新型涉及一種測量儀，尤其涉及一種便攜式可遙控植被覆蓋度一體化測量儀，屬于光學(xué)計算設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

(二)背景技術(shù)：

小尺度的植被覆蓋度測量的傳統(tǒng)方法主要有兩種：目視測量法和照相法。目視測量法依靠個人經(jīng)驗進(jìn)行田間判讀，人為主觀性強(qiáng)，隨機(jī)性大；照相法是利用相機(jī)得到需測區(qū)域的垂直成像，再利用計算機(jī)圖像處理技術(shù)提取植被信息，計算植被覆蓋度。目前近景攝影測量法在植被覆蓋度測算中已有一些成功的應(yīng)用和發(fā)展，已有大量學(xué)者在研究工作中論證了照相法結(jié)合數(shù)字圖像自動處理能夠準(zhǔn)確快速地得出植被覆蓋度。北京師范大學(xué)地理學(xué)與遙感科學(xué)學(xué)院理科基地2004級的學(xué)生宋凱宇等在2007年對“釣魚法”測量植被覆蓋度的儀器進(jìn)行了改進(jìn)。實驗過程采用“釣魚法”設(shè)計支架，實驗數(shù)據(jù)處理采用ENVI軟件波段運算。改進(jìn)儀器如圖1所示照相法測算植被蓋度試驗裝置示意圖(資料來源：宋凱宇等，綜合自然地理野外實習(xí)報告，2007)，此方法需要三個人拉三個細(xì)繩將相機(jī)達(dá)到平衡，需要人力多，不穩(wěn)定。后來，北京師范大學(xué)2005級的雷星松等同學(xué)又對這種“釣魚法”使用的儀器進(jìn)行了改進(jìn)(見圖2所示)：在桿2前端垂一個豎桿，豎桿下部配一個剛好合適數(shù)碼相機(jī)固定的云臺。這種方法較前一種節(jié)省了人力，但仍然很難使相機(jī)保持平穩(wěn)。這兩種設(shè)計的支架保證了相平面水平，但是保持相機(jī)平穩(wěn)的方法比較復(fù)雜，需要的人力物力較多，人為影響大，隨機(jī)因素多，非常不便于野外操作。不能隨時觀察拍照物，獲取植被覆蓋度精確度不高。用攝像頭來進(jìn)行對植被進(jìn)行拍照，照相時間和照相片數(shù)目均可以自由控制，并獲取的植被覆蓋度照片用本項目設(shè)計的計算機(jī)程序即可獲得植被覆蓋度，方便而且所需時間很短，因此照相法測量植被覆蓋度方法上的改進(jìn)對于很多科學(xué)研究采集數(shù)據(jù)的精確性以及相關(guān)的野外工作都具有重要意義。而本實用新型在基于照相法的基礎(chǔ)上，通過攝像頭對所測區(qū)域光學(xué)成像，利用計算機(jī)圖像處理技術(shù)計算得到植被覆蓋度，跟目測法相比科學(xué)性和準(zhǔn)確性明顯有所提高，計算簡單，能夠用于實踐。

(三)實用新型內(nèi)容：

(1)目的：

針對上述目前植被覆蓋度測量類儀器及方法中所存在的問題及缺陷，本實用新型的目的是提供一種便攜式可遙控植被覆蓋度一體化測量儀，它能解決以下技術(shù)問題：

a)野外測量儀器便攜性和穩(wěn)定性問題：儀器的便攜性和穩(wěn)定性是關(guān)系到野外試驗效率和精度的關(guān)鍵問題。本實用新型在總結(jié)前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，自行改進(jìn)儀器材質(zhì)和儀器結(jié)構(gòu)，設(shè)計階段盡量保證儀器的便攜性及穩(wěn)定性；通過多次自身對照實驗，檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定性；通過多組互對照實驗，檢測系統(tǒng)的優(yōu)越性和不足，改進(jìn)實驗系統(tǒng)。

b)提高測量儀器的可控性：以俯視的方式獲取植被覆蓋度的照片帶來的一個問題是所拍攝的范圍在拍攝時不能直接控制。本實用新型通過攝像頭與電腦的直接連接，實現(xiàn)通過電腦對拍攝范圍的實時控制，從而提高效率及精度。

c)開發(fā)數(shù)字圖像處理軟件系統(tǒng)：開發(fā)與試驗儀器相配套的數(shù)字圖像處理軟件系統(tǒng)，將進(jìn)一步提高操作的系統(tǒng)性及精度。本實用新型擬利用“相對兒”和實驗設(shè)備提供的必要參數(shù)，設(shè)計開發(fā)出與儀器相適應(yīng)的圖像處理程序軟件，將中心投影通過程序變換為垂直投影，從而保證整張相片的有效性，最終達(dá)到自動化計算植被覆蓋度并提高計算精度的目的。

e)提高植被覆蓋度測量的精度：精度是理論分析的基礎(chǔ)，是一切結(jié)論的前提。本實用新型利用自動聚焦攝像頭實現(xiàn)對植被樣方的自動聚焦，同時，通過地面參照物控制垂直視角，從而提高植被覆蓋度測量的精度。

(2)技術(shù)方案

見圖3，本實用新型一種便攜式可遙控植被覆蓋度一體化測量儀，它由支撐桿、主桿、頂桿、橫桿和攝像頭組成(圖3)。支撐桿和主桿之間通過銷軸或螺紋連接，主桿和頂桿通過銷軸或螺紋連接，橫桿設(shè)置在頂桿的固定圓管內(nèi)，攝像頭固定在橫桿的端部。

所述支撐桿(見圖4)、主桿、頂桿以及橫桿都由金屬管材料制成，一般都選用鋁合金管材料，鋁合金材料滿足了質(zhì)輕、剛性的要求，同時機(jī)械性能明顯提高，成本較低，容易加工，可耐強(qiáng)度范圍大。

該支撐桿長約1.4-1.6m，它的上半部為一段直管，下部為兩個尖刺的叉形件，上、下兩部分連為一體。尖刺的設(shè)計意圖在于將其插入地下之后，可將儀器固定在地上，以保持野外儀器的穩(wěn)定性。

該主桿由3根以上、長度為0.9-1.1m的可伸縮、可拆卸的金屬管組成，用于實現(xiàn)對攝像頭的高度進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。伴隨著地物的不同，當(dāng)所拍攝的范圍較大時，可以利用主桿進(jìn)行延長；當(dāng)所拍攝的范圍較小時，可以利用拆卸主桿的一部分以降低攝像頭的高度。