[發明專利]一種評估臺風對城市樹木生態系統損失的方法及其設備

在審

• 申請號: 202010323709.0
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111652893A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 湯劍雄;崔勝輝;徐禮來;李彥旻
• 申請（專利權）人: 中國科學院城市環境研究所
• 主分類號: G06T7/13
• 分類號: G06T7/13;G06T7/136;G06T7/62;G06T7/90;G06K9/62;G06Q50/26
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 李翔

1.一種評估臺風對城市樹木生態系統損失的方法，其特征在于，包括：

獲取區域內倒伏樹影像信息，并對獲取的信息預處理，得到預處理后的倒伏樹影像信息；

從預處理后的倒伏樹影像信息中獲取倒伏樹樹干樣本點，對獲取的倒伏樹樹干樣本點進行特征值計算，根據計算的平均值和標準差的值設置倒伏樹樹干樣本點的閾值；

將預處理后的倒伏樹影像信息進行分割，基于倒伏樹樹干樣本點的閾值，同時分割后的倒伏樹影像信息進行獲取倒伏樹的處理；

對獲取區域內的倒伏樹進行樹干判斷和篩選，計算篩選出的倒伏樹的體積；

基于篩選出的倒伏樹體積和區域內基本木材平均密度計算區域內倒伏樹總質量；

基于區域內倒伏樹總質量計算出區域內倒伏樹損失的固碳價值和釋放氧氣的價值，即為臺風對城市樹木生態系統造成的損失。

2.根據權利要求1所述的評估臺風對城市樹木生態系統損失的方法，其特征在于，所述獲取區域內倒伏樹影像信息，并對獲取的信息預處理，包括：

航拍區域的規劃，選取臺風過境后的第二天，且距離臺風中心1～2km范圍內的區域；

區域內倒伏樹影像信息，利用無人機進行區域內航拍；

對獲取的信息預處理，通過影像校正及拼接，獲取分辨率為8～10cm的區域內航拍影像。

3.根據權利要求1所述的評估臺風對城市樹木生態系統損失的方法，其特征在于，所述從預處理后的倒伏樹影像信息中獲取倒伏樹樹干樣本點，對獲取的倒伏樹樹干樣本點進行特征值計算，根據計算的平均值和標準差的值設置倒伏樹樹干樣本點的閾值，包括：

在預處理后的倒伏樹影像信息中，在倒伏樹樹干位置選取樣本點；

獲取所有樣本點的顏色信息包括以下任意一種或多種：RGB、HSL、YMC，及波段組合的值包括以下任意一種或多種：合RG1、BG1、BR1、RG2、BG2、BR2；

計算出各波段的最大值、最小值、平均值和標準差，并根據平均值和標準差的值設置閾值。

4.根據權利要求3所述的評估臺風對城市樹木生態系統損失的方法，其特征在于，所述閾值為BG2、BR2為平均值±1.5倍標準差，RG2的為平均值±1倍標準差，其余波段的均為平均值±2倍標準差。

5.根據權利要求1所述的評估臺風對城市樹木生態系統損失的方法，其特征在于，所述將預處理后的倒伏樹影像信息進行分割，基于倒伏樹樹干樣本點的閾值，同時分割后的倒伏樹影像信息進行獲取倒伏樹的處理，包括：

邊緣檢測，采用Canny算法對預處理后的倒伏樹影像信息進行邊緣檢測；

顏色過濾，基于閾值對預處理后的倒伏樹影像信息進行顏色過濾，將倒伏樹影像信息分成4部分，通過多線程編程技術實現4個線程同時遍歷像元，在閾值內的像素點將被設置成白色，其余在閾值外的像素點將被設置成黑色，最后將過濾結果與邊緣檢測結果合并，得第一倒伏樹影像信息；

邊緣線條檢測，對第一倒伏樹影像信息中的每3個像素點進行遍歷，如果像素點某個方向上有相同特征值的點，則把該點添加到線條中，最終返回線條及起始點和終點坐標，得倒伏樹影像信息邊緣線；

邊緣線平行判斷，對已獲得的邊緣線其斜率與坐標軸夾角斜率相同則視為平行，如果邊緣線平行且兩線間的距離小于145cm，則平行線及距離大小被存儲在數據集中，同時平行線的上下端將閉合形成多邊形，即為區域內的倒伏樹。

6.根據權利要求1所述的評估臺風對城市樹木生態系統損失的方法，其特征在于，所述對獲取區域內的倒伏樹進行樹干判斷和篩選，計算篩選出的倒伏樹的體積，包括：

根據多邊形的面積對樹干進行分類，統計面積為2500cm²～40000cm²的多邊形；

根據胸徑-體積轉換，計算篩選出的倒伏樹的體積。

7.一種評估臺風對城市樹木生態系統損失的裝置，其特征在于，所述裝置用于實施評估臺風對城市樹木生態系統損失的方法，包括：

影像獲取模塊：獲取區域內倒伏樹影像信息；

影像處理模塊：并對獲取的信息預處理，得到預處理后的倒伏樹影像信息；從預處理后的倒伏樹影像信息中獲取倒伏樹樹干樣本點，對獲取的倒伏樹樹干樣本點進行特征值計算，根據計算的平均值和標準差的值設置倒伏樹樹干樣本點的閾值；基于倒伏樹樹干樣本點的閾值，從預處理后的倒伏樹影像信息中獲取區域內的倒伏樹；

影像計算模塊：對獲取區域內的倒伏樹進行樹干判斷和篩選，計算篩選出的倒伏樹的體積，基于篩選出的倒伏樹體積和區域內基本木材平均密度計算區域內倒伏樹總質量；基于區域內倒伏樹總質量計算出區域內倒伏樹損失的固碳價值和釋放氧氣的價值。