[發(fā)明專利]基于無人機(jī)的監(jiān)控林木生長狀態(tài)的方法

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• 申請日: 2014-08-06
• 公開（公告）號: CN104298245A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 翁永飛;湯潔泉;沙敏;趙雪鳳;李亮
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇恒創(chuàng)軟件有限公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 呂書桁

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自動化林業(yè)的監(jiān)控設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種基于無人機(jī)的監(jiān)控林木生長狀態(tài)的方法。

背景技術(shù)

????現(xiàn)代林業(yè)是指保護(hù)生態(tài)環(huán)境保持生態(tài)平衡，培育和保護(hù)森林以取得木材和其他林產(chǎn)品、利用林木的自然特性以發(fā)揮防護(hù)作用的生產(chǎn)部門；林業(yè)在人和生物圈中，通過先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和管理手段，從事培育、保護(hù)、利用森林資源，充分森林的多種效益，且能持續(xù)經(jīng)營森林資源，促進(jìn)人口、經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境和資源協(xié)調(diào)發(fā)展的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)和社會公益事業(yè)。

無人機(jī)遙感系統(tǒng)多使用小型數(shù)字相機(jī)（或掃描儀）作為機(jī)載遙感設(shè)備，與傳統(tǒng)的航片相比，存在像幅較小、影像數(shù)量多等問題，針對其遙感影像的特點(diǎn)以及相機(jī)定標(biāo)參數(shù)、拍攝（或掃描）時的姿態(tài)數(shù)據(jù)和有關(guān)幾何模型對圖像進(jìn)行幾何和輻射校正，同時還有影像自動識別和快速拼接軟件，實(shí)現(xiàn)影像質(zhì)量、飛行質(zhì)量的快速檢查和數(shù)據(jù)的快速處理，以滿足整套系統(tǒng)實(shí)時、快速的技術(shù)要求。

隨著林業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)代林業(yè)均以大規(guī)模集成化的多樹種的栽培方法栽培林木，種植任何會在一篇區(qū)域內(nèi)栽種大批量多種林木，但是在同一區(qū)域內(nèi)栽種單種林木；同時為了方便現(xiàn)代化城市綠化建設(shè)，種植的林木均為快速生長型，能夠在較短的時間獲得較大植株，對于此類植物需要達(dá)到一定的高度才能滿足城市綠化的需求，因此對于林木的生長需要實(shí)時監(jiān)控，傳統(tǒng)的監(jiān)控林木的生長狀態(tài)僅僅通過測量林木的直徑和肉眼觀察來判斷，但是針對于現(xiàn)代化的大規(guī)模的林木生產(chǎn)，通過人工測量或者肉眼判斷需要工作人員進(jìn)入林木區(qū)實(shí)地測量和觀察，由于林區(qū)本身的面積較大，單次的測量和檢查工作需要耗費(fèi)大量的人力物力，不利于現(xiàn)代化林業(yè)的擴(kuò)大化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述存在的問題，本發(fā)明提供一種適用于大規(guī)模集成化快速生長類樹木的林場，方便統(tǒng)一規(guī)劃和管理，檢測精準(zhǔn)的基于無人機(jī)的監(jiān)控林木生長狀態(tài)的方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種基于無人機(jī)的監(jiān)控林木生長狀態(tài)的方法，所述的監(jiān)控林木生長狀態(tài)是通過監(jiān)測林木自身的生長高度來實(shí)現(xiàn)的，主要方法是通過無人機(jī)在特定的高度上飛行，通過無人機(jī)攜帶的距離測量儀和的成像設(shè)備進(jìn)行定點(diǎn)測量和拍攝，通過計算機(jī)進(jìn)行分析得出林木生長狀態(tài)，具體包括以下幾個步驟：

a)????根據(jù)通過勻速飛行的無人機(jī)沿著待測林場的邊沿飛行，根據(jù)實(shí)際的飛行時間計算得出待檢測林場內(nèi)不同種類林木的區(qū)域的實(shí)際占地面積；

b)????根據(jù)林場內(nèi)不同種類的林木栽種區(qū)域以及不同種類林木的高度，制定出不同無人機(jī)的定向巡航的預(yù)飛行路線；

c)????連通無人機(jī)進(jìn)行試飛，試飛過程中，無人機(jī)搭載成像設(shè)備和距離測量設(shè)備，全程拍攝和測量飛行區(qū)域內(nèi)的地面與無人機(jī)的實(shí)際飛行高度；

d)????根據(jù)試飛過程中攝制的錄像對比距離測量設(shè)備記錄的數(shù)據(jù)，將無人機(jī)飛行的試飛高度，將無人機(jī)航拍獲取的多張影像或圖片導(dǎo)入三維仿真軟件中，根據(jù)不同種類林木的占地面積，配合不同種類林木的高度，通過計算機(jī)規(guī)劃實(shí)際的飛行路線和飛行高度H_機(jī)；

e)????無人機(jī)沿實(shí)際飛行路線飛行，到達(dá)制定的拍攝點(diǎn)后，無人機(jī)懸停飛行，首先通過距離測量儀測得無人機(jī)的實(shí)際飛行高度H_高，同時測得并記錄無人機(jī)距離正下方樹木頂端的高度差H_差，在測量的同時配合機(jī)載成像設(shè)備進(jìn)行定點(diǎn)拍攝；

f)????將步驟e）獲得的圖像數(shù)據(jù)錄入信息處理計算機(jī)，進(jìn)行建模和統(tǒng)一分析后得到林木的生長狀況，林木的實(shí)際生長高度：H_林=H_高-H_差。

本發(fā)明所述的步驟d）中制定無人機(jī)實(shí)際飛行的路線和時間飛行高度H_機(jī)時，在不同種類的林區(qū)飛行時，需要根據(jù)不同種類林木的生長高度調(diào)節(jié)無人機(jī)的時間飛行高度，期間保持無人機(jī)距離正下方樹木頂端的高度差H_差≤1.5米。

本發(fā)明所述無人機(jī)上攜帶有定位設(shè)備，所述的定位設(shè)備為GPS定位系統(tǒng)。

本發(fā)明所述的無人機(jī)同時攜帶有無線發(fā)射設(shè)備，當(dāng)無人機(jī)到達(dá)測量點(diǎn)進(jìn)行懸停飛行時，將測得的實(shí)際飛行高度H_高和無人機(jī)距離正下方樹木頂端的高度差H_差發(fā)送到信息處理計算機(jī)，接著機(jī)載成像設(shè)備啟動進(jìn)行拍攝。