[發明專利]一種基于冠層光分布模擬的樹木剪枝優化方法

有效

• 申請號: 201510030735.3
• 申請日: 2015-01-21
• 公開（公告）號: CN104620879B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 王浩宇;康孟珍;華凈;王飛躍
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: A01G7/06
• 分類號: A01G7/06;A01G17/00
• 代理公司: 北京瀚仁知識產權代理事務所(普通合伙)11482
• 代理人: 宋寶庫

1.一種基于冠層光分布模擬的樹木剪枝優化方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，獲取具有三維形態結構的樹木模型；

步驟2，構建樹木冠層：根據給定的種植密度和地理位置放置樹木模型，形成一個樹木群體；

步驟3，建立光環境：建立樹木冠層內的光的傳播環境；

步驟4，模擬不同的剪枝方案進行剪枝，計算剪枝后樹木冠層除樹枝外其他部分的光強之和E，E的大小和剪枝方案的優劣成正比。

2.依據權利要求1所述的方法，其特征在于，

步驟4中模擬剪枝方案的方法為：錄入樹木枝條的修剪類型；樹木冠層中每一根樹枝均任選一種修剪類型，生成一項修剪方案；所有不同的修剪方案組成方案集；

步驟4中采用序優化算法從方案集中選出優化的方案。

3.依據權利要求2所述的方法，其特征在于，采用序優化算法從方案集中選出優化的方案的方法包括以下步驟：

步驟41，從剪枝的方案集中隨機選出N個設計作為待選擇方案；

步驟42，定義G為足夠好子集，其大小為g；S為選出方案的集合即選擇子集，其大小為s，足夠好子集G和選擇子集S的交集至少有k個元素相匹配；設定g和k的值；

步驟43，采用粗略模型評估實現方案集中各方案依照光強之和E的大小排序；

步驟44，構建OPC曲線，計算滿足置信概率概率為Pr{|G∩S|≥k}≥0.95的s值；

步驟45，選擇前s個光強之和E最大的方案為最優方案。

4.依據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述粗略模型評估是光強之和E為最大作為目標值的。

5.依據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述光強之和E的計算方法為：定義樹木冠層中每個葉子、節間、花朵、果實、芽均為一個采光單元，所有采光單元與樹枝構成了整個樹木冠層；通過光子映射的方法估算各個采光單元上的光強E_L；將E_L通過公式轉換為冠層內各個采光單元截取的絕對光強E_B，其中為相對光強中的最大值，τ_max和τ_min分別為樹木冠層內外的最大絕對光強和最小絕對光強；光強之和E為其中n為采光單元的個數。

6.依據權利要求1-5中任一項所述的方法，其特征在于，所述三維形態結構的樹木模型通過三維數字化儀器得到，或基于圖像的方法進行靜態的三維重建得到，或植物模型動態生成得到。