[發明專利]一種通過無人機數字高程模型自動提取森林郁閉度的方法

有效

• 申請號: 201711193696.4
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN107967714B
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 徐雁南;馬駿;代婷婷
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06T5/50;G06T3/40
• 代理公司: 南京申云知識產權代理事務所(普通合伙) 32274
• 代理人: 邱興天

本發明公開了一種通過無人機數字高程模型自動提取森林郁閉度的方法，并以江蘇省東臺林場為方法實施對象。首先通過無人機獲取東臺林場的影像數據，并通過數字建模實現影像數據的拼接，提取DEM資料；然后通過遙感圖像處理軟件，提取對象DEM數據中的非郁閉區域的像元值區間，并進行掩膜處理，最后通過統計分析獲得掩膜段與非掩膜段的占比情況，從而得出森林郁閉度的準確值。該方法與其他郁閉度測算法相比，其準確度、精度均有較大提升，尤其是工作效率的大幅提高。

技術領域

本發明屬于林業調查、資源動態監測及生物多樣性等技術領域，涉及一種通過無人機數字高程模型(UAV-DEM)自動提取森林郁閉度的方法。

背景技術

森林是人類賴以生存和發展的重要物質資源，對于陸地生態系統的平衡有著至關重要的作用，森林資源調查是森林經營發展過程中的一項重要工作，落實好森林資源調查工作能夠有效了解森林資源消長狀況。在森林資源調查工作中，郁閉度是非常重要的指標參數，對于森林資源現狀的評估有著重要的意義。

傳統的森林資源郁閉度提取方法包括目測法、林冠投影法、樣線法、樣點法、照片法等，遙感技術發展至今，研究人員試圖通過遙感影像資料來獲取森林郁閉度數值，但目前該研究主要基于的影像數據資料多為DOM(數字正射影像)、DSM(數字表面模型)，需要專業人員輔予大量的內業處理作業才可完成，同時精度較差、效率較低。因此，郁閉度的自動化提取一直是森林資源調查過程中的難點。

發明內容

發明目的：針對現有技術中存在的不足，本發明的目的是提供一種通過無人機數字高程模型自動提取森林郁閉度的方法，具有方法簡單、精度高、效率高等優點。

技術方案：為了實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為：

一種通過無人機數字高程模型自動提取森林郁閉度的方法，步驟如下：

1)通過無人機遙感設備獲取實施區域的遙感影像數據組；

2)將獲取的遙感影像數據組進行篩選處理，剔除影像數據中成像質量較低、曝光效果較差的數據，并通過數據建模軟件進行影像拼接建模，最后生成DEM((數字高程影像))數據；

3)通過遙感分析軟件對該DEM數據進行分析，生成非郁閉區域比值與郁閉區域比值，獲得森林郁閉度的準值。

步驟1)中，無人機的飛行高度120m，飛行速度1.6m/s，鏡頭角度90°，前后/旁向重疊度90％。

步驟2)中，數據建模軟件為Agisoft Photoscan。

步驟2)中，影像拼接建模，包括：圖片優化對齊、空間擬合、密集點云生成、網格生成等操作流程，最后生成DEM數據。

步驟2)中，所生成的DEM數據，出現“遮擋樹木枝葉”高度與“未被遮擋地面”高度的高度差并呈現為鮮明顏色對比的像元。

步驟3)中，遙感分析軟件為ENVI。

步驟3)中，對DEM數據進行分析過程為：首先確認非郁閉區域的像元值，取得一個相對區間，再對該像元值區間進行掩膜處理，生成新的存儲數據，最后通過統計分析，生成掩膜區域與非掩膜區域的占比數據，即非郁閉區域比值與郁閉區域比值。

有益效果：與現有技術相比，本發明的UAV-DEM郁閉度自動化提取方法，具有以下優點：

1)效率極大提升：傳統的遙感提取郁閉度方法，每一景數據提取往往需要數小時的內業工作量，效率低下，通過UAV-DEM郁閉度自動化提取方法進行內業處理僅需幾分鐘即可完成工作。

2)高精度自動化：過去通過影像資料分析郁閉度，需要大量的目視解譯過程，主觀性較大且工作繁瑣，通過UAV-DEM郁閉度自動化提取方法則可實現計算機自動化運算，同時精度與準確度均獲得極大提升。