[發明專利]一種基于無人機技術的植被空間分布格局調查方法及植被分類方法

在審

• 申請號: 202010216916.6
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111444824A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 邱國玉;郝夢宇;毛鵬;秦龍君;趙文利;熊博文;羅婕純一;丁俊杰
• 申請（專利權）人: 北京大學深圳研究生院
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G06T3/40
• 代理公司: 深圳市中聯專利代理有限公司 44274
• 代理人: 尹懷勤

本發明公開了一種基于無人機技術的植被空間分布格局調查方法，包括以下步驟：S1，獲取研究區域正射拼接影像；S2，對S1中所述正射拼接影像進行監督分類和結果驗證；S3，制作物種分類提取分布圖；S4，對物種進行空間分布格局分析。其有益效果是：將正射拼接影像利用監督分類方法進行植被物種的分類，以期對每類物種的個體分別進行具體的生態統計分析；節省人力物力的同時可將格局分析的樣方擴大數十倍，更加全面和準確地得到空間格局分析結論；物種分類提取分布圖可更加方便地進行多角度的空間分布格局分析，如利用樣方法、點格局分析等方法，使得格局分析結果更加全面具體。

技術領域

本發明涉及植被研究方法，特別涉及一種基于無人機技術的植被空間分布格局調查方法及植被分類方法。

背景技術

植被空間分布格局是植被種群的重要結構特征，不僅可以反映不同個體的生態分布情況和種群的數量動態，而且在很大程度上可以反映種群和環境間的相互關系，進而研究其在群落中的作用和地位。研究植被的分布格局與特征，對于定量描述種群的結構，揭示分布格局的成因，闡述種群及群落的動態變化，探索種群繁衍和演替的因素都具有重要意義。

高空遙感技術適用較大尺度范圍的生態學統計，而對于物種水平的植被空間分布格局通常采用傳統的實地人工采樣方法進行調查，樣方大小通常為2m，5m或10m。精確統計每個小樣方內的植被數量、株高、冠幅等指標，此方法可精確統計小樣方內的結果但受限于人力物力水平無法將樣方進一步擴大，無法得到對整塊大樣地的完整調查的結果。

發明內容

為克服傳統技術中采用實地人工采樣方法的問題，本發明提出一種基于無人機技術的植被空間分布格局調查方法，是通過如下方案實現的。

一種基于無人機技術的植被空間分布格局調查方法，包括以下步驟：S1，獲取研究區域正射拼接影像；S2，對S1中所述正射拼接影像進行監督分類和結果驗證；S3，制作物種分類提取分布圖；S4，對物種進行空間分布格局分析。

進一步地，在S1中，對研究區域進行無人機野外飛行觀測實驗，采集可見光正射影像；根據所述可見光正射影像的位置信息計算生成密集點云，利用空間地理坐標系統生成數字高程模型；在所述數字高程模型的基礎上根據采樣分辨率計算得到研究區域的正射拼接影像。

進一步地，在S2中，對S1中所述的正射拼接影像進行幾何校正、圖像邊緣裁剪和地理坐標系配準；根據所述正射拼接影像中每類植被數量確定訓練集和驗證集需要的樣本集數量，進行監督分類數據集的構建；采用監督分類方法對研究區不同植被物種進行分類；對分類結果利用驗證集進行驗證，對于錯分類的植被物種進行修正和重新分類。

進一步地，在S3中，將S2中分類后的正射拼接影像進行單一植被物種提取，獲得單一植被物種分布提取圖。

進一步地，在S4中，對S3中所述的單一植被物種分布提取圖進行一階空間格局分析和二階空間格局分析。

進一步地，在S3中，將S2中分類后的正射拼接影像進行多植被物種提取，獲得植被群落物種分布提取圖。

進一步地，在S4中，對S3中所述的植被群落物種分布提取圖進行一階空間格局分析和二階空間格局分析。

進一步地，所述二階空間格局分析為點空間格局分析。

一種基于無人機技術的植被分類方法，包括以下步驟：S1，獲取研究區域正射拼接影像；S2，對S1中所述正射拼接影像進行監督分類和結果驗證；S3，計算分類精度，并統計出每類植被在研究區中所占面積及比例。

本發明的有益效果是：將正射拼接影像利用監督分類方法進行植被物種的分類，以期對每類物種的個體分別進行具體的生態統計分析；節省人力物力的同時可將格局分析的樣方擴大數十倍，更加全面和準確地得到空間格局分析結論；物種分類提取分布圖可更加方便地進行多角度的空間分布格局分析，如利用樣方法、點格局分析等方法，使得格局分析結果更加全面具體。