[發明專利]一種無人機航空攝影估測入侵植物生物量的方法

在審

• 申請號: 201711248364.1
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN108020211A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 耿宇鵬;楊瑯;王彬;孫虎;李強;張志明;姚揚
• 申請（專利權）人: 云南大學
• 主分類號: G01C11/04
• 分類號: G01C11/04
• 代理公司: 昆明大百科專利事務所 53106
• 代理人: 蘇蕓蕓

本發明公開了一種無人機航空攝影估測入侵植物生物量的方法，通過無人機連續拍攝待估測區域的影像，同時對待估測區域入侵植物生物量樣本進行實地采集并計算生物量；對待估測區域影像進行處理，獲取高分辨率的待估測區域地面正射影像，進而建立待估測區域地表植物群落高度變化模型影像和可見光植被指數模型影像；對待估測區域地面正射影像進行分類，確認入侵植物的空間分布；建立植物生物量與植物群落高度、可見光植被指數的回歸模型，通過回歸模型對已確認空間分布的入侵植物生物量進行估測；本發明方法能快速估測出入侵植物的生物量及空間分布，大大提高了工作效率和質量，并且更準確，成本更低。

技術領域

本發明涉及一種自然資源調查中的入侵植物生物量估測技術，具體為一種無人機航空攝影估測入侵植物生物量的方法。

背景技術

生物入侵被認為是導致全球生物多樣性喪失的第二大原因，對當地的生態環境、經濟、人類健康造成了嚴重危害。如何有效的防控入侵種，是目前備受關注的重大問題。入侵種在新地點的種群擴展可能表現為指數型擴張，根據“早發現、早根除”的原則，入侵種的早期預警是防控工作的關鍵步驟。其具體內容包括：針對潛在入侵種或者已經入侵但局部分布的入侵種進行快速識別，結合其生態和生物學特性以及環境特征，評估其發生危害的可能性、危害的范圍和程度，據此制定可行的預防和控制措施。因此，目前急需開發一種技術對正在擴張中的外來種種群進行快速識別，同時快速評估其分布面積、危害程度和發生比例等。

目前對入侵植物的分布格局進行監測的傳統方法主要包括兩種：(1)人工實地樣方監測法；(2)衛星影像監測法。兩種方法各有優缺點，第一種方法能清楚地分辨入侵植物與其他植物的區別，調查結果比較準確，但費時費力，人工成本高；第二種方法調查較為簡便，所需時間短，人工成本低，但對入侵植物的監測的影像分辨度較差，調查結果誤差較大。

本發明中UAV航測技術屬于低空遙感技術，其在獲取影像過程中不受大氣因素的干擾，可以獲得不同季節的航拍數據。具有使用成本低、操作簡單、獲取影像速度快、地面分辨率高、可獲得地表植物群落高度等傳統遙感技術所無法比擬的優勢。它可以獲得具有豐富的紋理特征和高空間分辨率的航拍影像。通過運用影像處理平臺，遙感圖像處理平臺等軟件處理后得到地表植物群落高度。并且在可見光通道中，綠色植被在綠光通道反射率高，在紅光、藍光通道反射率低，通過綠光通道與紅光、藍光通道間的運算能夠增強植被與周圍地物的差異，故可以基于可見光通道建立可見光植被指數。該項技術對入侵植物生物量的估測有更高的準確性和可行性。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種利用無人機航空攝影估測入侵植物生物量的方法；該方法采用無人機作為遙感攝影平臺，通過無人機連續拍攝待估測區域的影像，同時對待估測區域入侵植物生物量樣本進行實地采集并計算采樣點入侵植物生物量，測量采樣點GPS位置；

利用數字攝影測量技術對待估測區域影像進行處理，獲取高分辨率的待估測區域地面正射影像，進而建立待估測區域地表植物群落高度變化模型影像和可見光植被指數模型影像；對待估測區域地面正射影像進行分類，確認入侵植物的空間分布，獲得入侵植物分類影像模型；

利用地理信息系統軟件的影像處理功能，使地表植物群落高度變化模型影像和可見光植被指數模型影像分辨率相同，把入侵植物生物量樣本的采樣點位置對應到待估測區域地表植物群落高度變化模型影像和可見光植被指數模型影像中，提取每一個采樣點在模型影像中的地表植物群落高度值和可見光植被指數值；根據采樣點入侵植物生物量、地表植物群落高度值和可見光植被指數值，建立入侵植物生物量與植物群落高度、可見光植被指數的回歸模型，通過回歸模型對已確認空間分布的入侵植物生物量進行估測。

所選入侵植物圖像采集的時間為花期，因為處于花期的植物在影像分類上特征較為明顯，易于和同一影像上的其他地類進行區分。