[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

本發明公開了一種基于消費級無人機的植被多樣性探測方法，適用于地表覆蓋檢測領域使用。通過消費級無人機獲取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，通過數字正射影像計算得到區域的植被綠度指數分布圖，依據顏色對植被類型進行劃分，使用數字表面模型影像以及數字地形模型影像計算得到植被高度，依據高度對植被類型進行劃分，最后綜合植被顏色和高度對植被類型進行劃分，并將研究區域劃分為若干單元，通過每個單元內存在的植被類型及其覆蓋度，計算得到區域內植被多樣性分布情況，實現對植被多樣性的探測。其步驟簡單，使用方便，能夠快速獲取大范圍區域內的植被多樣性，滿足植被群落監測和評價。

技術領域

本發明涉及一種植被多樣性探測方法，尤其適用于地表覆蓋檢測領域使用的一種基于消費級無人機的植被多樣性探測方法。

背景技術

植被多樣性是反映植被群落功能和結構的重要結構參數，常常被用于反映生態系統的等級和穩定性。一直以來，通過現場調查植被類型、數量、密度，是獲取區域植被多樣性的主要方法。然而，這種傳統的野外調查法存在成本高、耗時久、可達性差、覆蓋范圍小的缺點，已經難以滿足目前對大范圍區域的植被監測和評價工作要求。但隨著近年來無人機技術的進步和批量化生產，消費級無人機的應用也愈加廣泛。基于消費級無人機進行植被多樣性的探測，不僅能滿足大范圍植被群落調查的要求，同時也為降低了地方監管單位應用無人機進行植被監測的門檻。

近年來，已有一些研究嘗試使用無人機對植被多樣性進行探測。專利“一種非破壞性監測草地植物物種多樣性的方法”(申請號：202010052846.5)使用無人機拍攝植被照片，通過人工識別植被物種的方法計算植被多樣性；專利“一種基于無人機立體攝影測量點云的次生林結構參數反演的方法”(201910857028.X)使用無人機搭載激光雷達獲取植被高度，通過劃分不同高度的植被類型的方法計算植被多樣性；專利“一種基于無人機激光雷達反演人工森林結構參數的方法”(201810903690.X)結構地面調查數據與遙感反演數據，建立k-NN模型以計算植被多樣性。然而，這些專利大多依靠搭載激光雷達的專業無人機，在儀器設備和操作技術都有著較高的要求，或者難以實現植被多樣性的自動化計算，均無法在基層單位實施的植被監測得到應用。

發明內容

針對上述技術的不足之處，提供一種步驟簡單，使用方便，以快速獲取大范圍區域內的植被多樣性，能夠滿足植被群落監測和評價的需要的基于消費級無人機的植被多樣性探測方法。

為解決上述問題，本發明的基于消費級無人機的植被多樣性探測方法，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。

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。

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：