[發(fā)明專(zhuān)利]基于數(shù)字高程模型的植被反演的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011384791.4
• 申請(qǐng)日: 2020-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112362591B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂海濱;譚思妹;陳小康;夏楚琦
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇海洋大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/17
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/17;G01S17/89
• 代理公司: 連云港潤(rùn)知專(zhuān)利代理事務(wù)所 32255
• 代理人: 劉喜蓮;馬強(qiáng)

一種基于數(shù)字高程模型的植被反演的方法，以激光雷達(dá)為手段獲取植被信息，并在此基礎(chǔ)上建立植被信息的數(shù)值模型以及反演數(shù)值模型，從而反演植被生物量；所述判定基于數(shù)字高程模型的植被反演的步驟如下：獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)；激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理；標(biāo)準(zhǔn)化點(diǎn)云直接插值獲CHM；分水嶺法進(jìn)行草木分割；建立生物量反演模型；反演植被生物量。該方法考慮到激光雷達(dá)在遙感技術(shù)中的潛力，選用最優(yōu)的算法和參數(shù)設(shè)置，提高了判定指數(shù)的精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光雷達(dá)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于數(shù)字高程模型的植被反演的方法。

背景技術(shù)

植被是覆蓋地標(biāo)的植物群落，在土壤形成上有著重要的作用，植物生物量是指某一時(shí)刻單位面積內(nèi)實(shí)存生活的有機(jī)物質(zhì)總量。

遙感測(cè)量植被的生物量具有大面積同步觀測(cè)時(shí)效性、周期性、數(shù)據(jù)綜合性和可比性、約束性、經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益等優(yōu)勢(shì)，將三維激光雷達(dá)數(shù)據(jù)運(yùn)用于檢測(cè)植被的生態(tài)參數(shù)，作為現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的補(bǔ)充測(cè)量手段，則可以充分發(fā)揮遙感測(cè)量的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于生態(tài)保護(hù)也有指導(dǎo)意義。

激光雷達(dá)(light detection and ranging，LiDAR)技術(shù)是獲取精度較高數(shù)字高程模型的常見(jiàn)手段，它屬于主動(dòng)遙感技術(shù)，具有精度高、靈活性好、受天氣因素影響小等優(yōu)勢(shì)；激光雷達(dá)技術(shù)通過(guò)主動(dòng)發(fā)射激光束，接收從地面反射回探測(cè)器的光波，計(jì)算出探測(cè)器與目標(biāo)之間的距離，通過(guò)激光雷達(dá)獲取到的數(shù)字高程進(jìn)行遙感場(chǎng)景的分類(lèi)、識(shí)別等任務(wù)時(shí)，能夠很好地辨別出地物的差異，尤其是在分辨建筑物與地面、樹(shù)木與草地等任務(wù)中起到很好的效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠克服傳統(tǒng)植被指數(shù)模型法對(duì)不同形態(tài)的植被之間缺乏的一致性和穩(wěn)定性的缺點(diǎn),并且進(jìn)一步提高植被生物量估算精度的基于數(shù)字高程模型的植被反演的方法。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明是一種基于數(shù)字高程模型的植被反演的方法，該方法以激光雷達(dá)為手段獲取植被信息，并在此基礎(chǔ)上建立植被信息的數(shù)值模型以及反演數(shù)值模型，從而反演植被生物量。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題還可以通過(guò)以下的技術(shù)方案來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，對(duì)于以上所述的基于數(shù)字高程模型的植被反演的方法，該方法的具體步驟如下：

(1)通過(guò)激光雷達(dá)掃描植被獲取激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

(2)對(duì)獲取的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲取標(biāo)準(zhǔn)化點(diǎn)云；

(3)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化點(diǎn)云進(jìn)行直接插值得到CHM；

(4)采用分水嶺法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化點(diǎn)云進(jìn)行單木分割；

(5)建立地上生物量反演模型；

(6)植被生物量的反演。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題還可以通過(guò)以下的技術(shù)方案來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，對(duì)于以上所述的基于數(shù)字高程模型的植被反演的方法，步驟(2)中對(duì)激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理包括

(2.1)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)；

(2.2)利用CSF算法獲得DEM；

X代表“布料”中的粒子在t時(shí)刻的位置，F(xiàn)ext(X，t)代表外部驅(qū)動(dòng)因素，F(xiàn)int(X，t)代表內(nèi)部驅(qū)動(dòng)因素；

m為粒子的重量，設(shè)為1；Δt為時(shí)間步長(zhǎng)，G為常數(shù)；

(2.3)分類(lèi)出地面點(diǎn)云，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化植被點(diǎn)云。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題還可以通過(guò)以下的技術(shù)方案來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，對(duì)于以上所述的基于數(shù)字高程模型的植被反演的方法，步驟(3)中標(biāo)準(zhǔn)化點(diǎn)云直接插值獲CHM的方法為：