[發明專利]一種基于消費級無人機的植被多樣性探測方法

在審

• 申請號: 202110409216.3
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113188522A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 馬占元;米家鑫;宋金旺;楊永均;王偉;侯湖平;張戈;張紹良;常曉華
• 申請（專利權）人: 晉能控股煤業集團有限公司;中國礦業大學
• 主分類號: G01C11/04
• 分類號: G01C11/04;G06K9/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 李悅聲

1.一種基于消費級無人機的植被多樣性探測方法，其特征在于包括以下步驟：

S1.使用消費級無人機獲取待測試區域的數字正射影像DOM、數字地面表面模型影像DSM以及數字地形模型影像DTM：

S2.通過數字正射影像計算待測試區域的綠度指數GLI，根據綠度指數GLI將待測試區域內的植被劃分為不同顏色的植被類型；

S3.計算數字地面表面模型的影像以及數字地形模型的影像之間的差值，將差值作為待測試區域的植被高度，根據植被高度將待測試區域內的植被劃分為不同高度的植被類型；

S4.將待測試區域的植被影像劃分為大小相同的單元格，綜合植被顏色與高度將測試區域植被劃分為不同的植被類型，然后根據每個單元格內的植被類型和覆蓋度計算每個單元格內的植被多樣性。

2.根據權利要求1所述的基于消費級無人機的植被多樣性探測方法，其特征在于：所述步驟S1具體方法為：設置無人機飛行路徑和拍攝參數后得到航攝照片，并通過GPS RTK確定控制點坐標，然后通過Agisoft PhotoScan軟件對航攝照片經過照片對齊、格網生成、密集點云等步驟得到研究區域的數字正射影像、數字地面表面模型影像以及數字地形模型影像。

3.根據權利要求1所述的一種基于消費級無人機的植被多樣性探測方法，其特征在于：所述步驟S2的具體方法為：基于數字正射影像計算植被綠度指數GLI利用下式計算：

式中Green，Blue，Red分別為綠光、藍光和紅光波段，光譜范圍為0-255，然后將GLI低于0.02的單元劃分為無植被，將GLI在0.02到0.04之間的單元劃分為黃褐色植被，將GLI在0.04到0.08之間的單元劃分為淺綠色植被，將GLI大于0.08的區域劃分為深綠色植被從而得到基于顏色劃分的植被類型分布。

4.根據權利要求1所述的一種基于消費級無人機的植被多樣性探測方法，其特征在于：所述步驟S3的具體方法為：在ArcMap軟件中通過柵格計算功能，使用植被表面模型影像減去植被地形模型影像，將柵格圖像間的差異作為植被高度；設置植被高度的閾值為0、0.4以及2米，將植被高度小于0米的區域劃分為邊坡植被，將植被高度在0到0.4米之間的區域劃分為矮小植被，將植被高度在0.4到2米之間的區域劃分為中等植被，將植被高度超過2米的區域劃分為高大植被，從而得到基于高度劃分的植被類型分布。

5.根據權利要求1所述的一種基于消費級無人機的植被多樣性探測方法，其特征在于：所述步驟S4的具體方法為：將步驟S2與S3中分別確定的基于顏色和高度的植被類型，在ArcMap中通過疊加處理，將區域內植被劃分為邊坡黃葉植被、低矮黃葉植被、中等黃葉植被、高大黃葉植被、邊坡淺綠植被、低矮淺綠植被、中等淺綠植被、高大淺綠植被、邊坡深綠植被、低矮深綠植被、中等深綠植被、高大深綠植被；植被劃分完成后將研究區域劃分為大小相同的10*10平方米單元格，由于單株植物在無人機影響上也占據了多個柵格單元，由于通過劃分植被的顏色和高度，單株植物內部顏色和高度的差異被消除，所以利用下式統計每個單元格內存在的植被類型及其覆蓋度C：

式中a為柵格內第i類植被的面積，A為遙感影像柵格的面積，在此次研究中柵格的大小為10*10m²。

最后根據植被多樣性公式計算每個柵格單元的植被多樣性，具體公式為：

其中S代表單位面積內的物種數量，N代表單位面積內的植被數量，通過植被覆蓋度代替，pi代表i物種在單位面積內的比例。