[發(fā)明專利]一種森林地上生物量的測量系統(tǒng)及測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610377599.X
• 申請日: 2016-05-31
• 公開（公告）號(hào): CN107449400B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張玉波;李俊清;王智;王卷樂
• 申請（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;G01C11/06
• 代理公司: 北京康思博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11426
• 代理人: 劉冬梅;路永斌

1.一種森林地上生物量的測量系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括樹冠影像獲取子系統(tǒng)（01）和數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)（02）；

所述樹冠影像獲取子系統(tǒng)（01）用于獲取目標(biāo)位置上的森林樹冠影像，

數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)（02）用于處理所述森林樹冠影像，進(jìn)而獲得每棵林木的地上生物量和森林的整體地上生物量；

樹冠影像獲取子系統(tǒng)（01）包括飛行平臺(tái)（011）、地面控制平臺(tái)（012）和影像獲取平臺(tái)（013）；

飛行平臺(tái)（011）為無人機(jī)系統(tǒng)，飛行高度設(shè)置為400米，拍攝間隔為2秒；

數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)（02）包括影像拼接模塊（021）和輪廓勾勒模塊（022），

影像拼接模塊（021）用于對樹冠影像獲取子系統(tǒng)（01）獲得的樹冠影像做拼接處理，將多幅影像拼成一幅完整的影像，

輪廓勾勒模塊（022）用于勾勒每棵林木的樹冠輪廓，進(jìn)而獲得每棵林木的樹冠面積，并且統(tǒng)計(jì)林木的數(shù)量；

數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)（02）還包括數(shù)據(jù)處理模塊（023），該數(shù)據(jù)處理模塊（023）用于獲得每棵林木的地上生物量和森林的整體地上生物量，其中，單棵林木的地上生物量通過其樹冠面積獲得，森林的整體地上生物量通過每棵林木的地上生物量相加獲得，

數(shù)據(jù)處理模塊（023）通過下式（2）獲得單棵林木的地上生物量，

（2）

其中，a₂、b₂為數(shù)據(jù)回歸相關(guān)系數(shù)，C代表單棵林木的樹冠面積，E(A)代表單棵林木的地上生物量；

所述式（2）根據(jù)下式（1）和式（4）獲得：

（1）

（4）

所述式（1）為胸徑-樹冠面積回歸方程，式（4）為林木地上生物量-胸徑關(guān)系式，a₁、b₁、a₃、b₃為數(shù)據(jù)回歸相關(guān)系數(shù)，C代表單棵林木的樹冠面積，E(D)代表實(shí)地測量的單棵林木的胸徑，D代表實(shí)地測量的單棵林木的胸徑，E(A)代表單棵林木的地上生物量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量系統(tǒng)，其特征在于，

地面控制平臺(tái)（012）用于控制飛行平臺(tái)（011），

影像獲取平臺(tái)（013）用于獲取目標(biāo)位置上的森林樹冠影像。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量系統(tǒng)，其特征在于，輪廓勾勒模塊（022）通過樹冠影像的顏色特征、亮度特征和樹冠紋理特征勾勒單棵林木的樹冠輪廓。

4.一種森林地上生物量的測量方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1）：測量第一森林樣地上每棵林木的胸徑，并通過飛行器獲得第一森林樣地上每棵林木的樹冠面積；

步驟2）：通過統(tǒng)計(jì)，獲得第一森林樣地上林木的胸徑-樹冠面積回歸方程，并根據(jù)地上生物量-胸徑關(guān)系式，得到地上生物量-樹冠面積回歸方程；

第一森林樣地上林木的胸徑-樹冠面積回歸方程如下式（1）所示：

（1）

其中，a₁、b₁為數(shù)據(jù)回歸得到的相關(guān)系數(shù)，C代表通過飛行器獲得的單棵林木的樹冠面積，E(D)代表測量的單棵林木的胸徑；

地上生物量-胸徑關(guān)系式如式（4）所示：

（4）

a₃、b₃為數(shù)據(jù)回歸相關(guān)系數(shù)，D為單棵林木的胸徑；E(A)代表單棵林木的地上生物量；

地上生物量-樹冠面積回歸方程如式（2）所示：

（2）

a₂、b₂為數(shù)據(jù)回歸相關(guān)系數(shù)，C代表單棵林木的樹冠面積，E(A)代表單棵林木的地上生物量；

步驟3）：通過飛行器獲得待預(yù)測第二森林樣地上每棵林木的樹冠面積，其中待預(yù)測第二森林樣地中的林木種類與第一森林樣地中林木種類相同；

步驟4）：根據(jù)步驟2）得到的地上生物量-樹冠面積回歸方程，獲得待預(yù)測第二森林樣地上每棵林木的地上生物量，進(jìn)而獲得第二森林樣地的整體地上生物量。