[發(fā)明專利]一種森林固定樣地?zé)o人機(jī)傾斜攝影技術(shù)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510064808.0
• 申請(qǐng)日: 2015-02-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104634322B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮仲科;劉金成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C11/00
• 分類號(hào): G01C11/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種森林固定樣地調(diào)查中樣木測(cè)量和三維建模的數(shù)據(jù)獲取方法，特別是一種無(wú)人機(jī)森林固定樣地傾斜攝影的技術(shù)方法。

二、技術(shù)背景

傳統(tǒng)的森林固定樣地調(diào)查所采用的方法，主要是結(jié)合人工地面定期實(shí)測(cè)與航空遙感和航天衛(wèi)星遙感進(jìn)行森林資源協(xié)助調(diào)查，還有就是目前采用采用的無(wú)人機(jī)航拍正直攝影方法，但上述技術(shù)方法在實(shí)際操作實(shí)踐中存在著明顯的缺點(diǎn)和不足：

①利用地面樣地進(jìn)行定期實(shí)測(cè)，需要投入大量的人力物力，成本高，工作強(qiáng)度大，且測(cè)量周期長(zhǎng)，尤其是對(duì)于突發(fā)性的林火災(zāi)害，難以開(kāi)展調(diào)查。

②利用普通的載人航空遙感由于需要轉(zhuǎn)場(chǎng)等諸多環(huán)節(jié)，費(fèi)用比較高，安全性差，難以經(jīng)常性開(kāi)展。

③采用航天衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)時(shí)，由于傳感器在云層之上，影像清晰度受云層影響較大，高分辨率的遙感衛(wèi)星都是商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射，影像價(jià)格昂貴，重訪周期固定，獲取特定時(shí)間特點(diǎn)地點(diǎn)的影像困難。

④利用無(wú)人機(jī)正直攝影技術(shù)觀測(cè)森林樣地，一般只能獲取到樹冠信息，而求算生物量和蓄積量的樹木參數(shù)信息難以獲取，這對(duì)森林固定樣地的測(cè)量意義不大。

所以在森林資源調(diào)查過(guò)程中，采用傳統(tǒng)的地面樣地定期實(shí)測(cè)、載人航空遙感和航天衛(wèi)星遙感技術(shù)以及無(wú)人機(jī)正直攝影技術(shù)時(shí)，存在著諸多問(wèn)題。為了克服上述森林固定樣地調(diào)查中出現(xiàn)的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明提出了一種無(wú)人機(jī)森林固定樣地傾斜攝影技術(shù)方法。

三、發(fā)明內(nèi)容

為了克服傳統(tǒng)的地面樣地定期實(shí)測(cè)、載人航空遙感和航天衛(wèi)星遙感技術(shù)以及無(wú)人機(jī)正直攝影技術(shù)獲取森林固定樣地信息中存在的不足和缺點(diǎn)，本發(fā)明提出的是一種無(wú)人機(jī)森林固定樣地傾斜攝影技術(shù)方法。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

1.利用無(wú)人機(jī)攝影技術(shù)，將無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)應(yīng)用在森林固定樣地測(cè)量中；然后，根據(jù)固定樣地的大小，合理確定無(wú)人機(jī)傾斜攝影方案，進(jìn)而求得森林樣地的參數(shù)，最終求得森林中的生物量和蓄積量。

2.由于森林固定樣地的地形不同，可以將其劃分為三類：平地、上坡向地和下坡向地。針對(duì)森林樣地的這三種不同地形，我們采取了不同的攝影方案，實(shí)現(xiàn)了森林固定樣地的全面無(wú)人機(jī)攝影信息提取。①森林固定樣地是平地時(shí)，我們可以利用幾何關(guān)系，建立B、H、ω、β和待測(cè)樣地邊長(zhǎng)a之間的函數(shù)關(guān)系，即：②森林固定樣地是傾角為δ的上坡向時(shí)，我們利用幾何關(guān)系，建立B、H、ω、β和待測(cè)樣地邊長(zhǎng)a之間的函數(shù)關(guān)系，即：③森林固定樣地是傾角為δ的下坡向時(shí)，我們利用幾何關(guān)系，建立B、H、ω、β和待測(cè)樣地邊長(zhǎng)a之間的函數(shù)關(guān)系，即：其中，B為無(wú)人機(jī)兩次攝影的基線長(zhǎng)，H為無(wú)人機(jī)飛行高度，ω為無(wú)人機(jī)傾斜攝影角度，β為無(wú)人機(jī)的相機(jī)拍攝視場(chǎng)角，a為森林固定樣地的邊長(zhǎng)。

本項(xiàng)發(fā)明與現(xiàn)有方法比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

①通過(guò)無(wú)人機(jī)進(jìn)行傾斜攝影，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)觀測(cè)，減少了人為工作量，提高了森林固定樣地的調(diào)查效率，使森林調(diào)查的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確；

②相對(duì)于航空和航天遙感來(lái)說(shuō)，無(wú)人機(jī)攝影技術(shù)成本要低得多，且易操作，容易獲取，更適合小范圍的準(zhǔn)確測(cè)量；

③通過(guò)無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，它克服了傳統(tǒng)航攝技術(shù)只能從垂直角度拍攝的局限，不僅可以獲取森林的正射影像，而且還可以獲取森林的側(cè)面信息，具有全面立體覆蓋的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)固定樣地森林密集區(qū)的無(wú)死角拍攝；

④從不同角度進(jìn)行拍攝，能夠地反映地物真實(shí)情況，數(shù)據(jù)更容易目視解譯和森林三維建模。

四、附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1為無(wú)人機(jī)森林固定樣地為平地時(shí)的傾斜攝影示意圖；

圖2為無(wú)人機(jī)森林固定樣地為上坡向時(shí)的傾斜攝影示意圖；

圖3為無(wú)人機(jī)森林固定樣地為下坡向時(shí)的傾斜攝影示意圖。

五、具體實(shí)施方式

無(wú)人機(jī)森林固定樣地傾斜攝影技術(shù)方案與現(xiàn)有的森林固定樣地的觀測(cè)技術(shù)相比，有很大的改進(jìn)，具體為：

1)提供一種無(wú)人機(jī)森林固定樣地傾斜攝影技術(shù)方案：利用無(wú)人機(jī)攝影技術(shù)，將無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)應(yīng)用在森林固定樣地測(cè)量中，然后，根據(jù)固定樣地的大小，合理確定無(wú)人機(jī)傾斜攝影方案，建立無(wú)人機(jī)飛行參數(shù)(包括無(wú)人機(jī)兩次攝影的基線長(zhǎng)B、無(wú)人機(jī)飛行高度H、無(wú)人機(jī)傾斜攝影角度ω、無(wú)人機(jī)的相機(jī)拍攝視場(chǎng)角β以及森林固定樣地的邊長(zhǎng)a)的幾何關(guān)系，進(jìn)而求得森林樣地的參數(shù)(包括胸徑D、樹高H、材積V等)，最終求得森林中的生物量和蓄積量。