[發明專利]一種基于點云技術的城市綠地植被碳匯量計算方法及系統

在審

• 申請號: 202310160429.6
• 申請日: 2023-02-24
• 公開（公告）號: CN116030350A
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 袁旸洋;于慧萍;黃若楠;張佳琦;郭蔚;湯思祺
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06V20/10
• 分類號: G06V20/10;G06F17/10;G06V10/764;G06T17/05
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 張恩慧

1.一種基于點云技術的城市綠地植被碳匯量計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，采用三維激光雷達掃描儀采集被測綠地的點云數據，使用Trimble?RealWorks軟件對被測綠地的點云數據進行分類與處理，得到常綠與落葉喬灌木的冠層點云數據和地被點云數據；

S2，對S1得到的常綠與落葉喬灌木的冠層點云數據進行體素化建模，根據建模結果，統計常綠與落葉喬灌木的冠層體積；

S3，對S1得到的地被點云數據進行網格化建模，根據建模結果統計地被的三維表面積；

S4，根據S2得到的常綠與落葉喬灌木的冠層體積，由喬灌木碳匯計算公式計算得到常綠與落葉喬灌木的碳匯量；再根據S3得到的地被三維表面積，由地被碳匯計算公式計算得到地被碳匯量；最后將兩者相加得到被測綠地植被的總碳匯量。

2.一種基于點云技術的城市綠地植被碳匯量計算方法，其特征在于，S1中，所述點云數據的分類處理步驟包括：

S11，利用Trimble?Realworks軟件將被測區的點云數據分為地表、喬灌木、建筑和其他，共四類點云數據。；

S12，基于S11獲得的分類后點云數據，運用Trimble?RealWorks軟件的點云分割功能，首先去除地表點云數據中的硬質地面的點云數據，得到地被點云數據；其次將喬灌木點云數據分為喬木點云數據和灌木點云數據；之后再剔除建筑和其他點云數據；

S13，利用Trimble?RealWorks軟件的點云分割功能，將S12獲得的灌木點云數據分為常綠灌木與落葉灌木點云數據；

S14，在LIDAR360軟件中采用分水嶺算法對S12中得到的喬木點云數據進行單木分割，得到常綠喬木與落葉喬木點云數據；

S15，將S13得到的常綠與落葉灌木點云數據以及S14得到的常綠與落葉喬木點云數據中，除冠層之外的數據剔除，得到常綠與落葉喬灌木的冠層點云數據。

3.根據權利要求2所述的一種基于點云技術的城市綠地植被碳匯量計算方法，其特征在于，S14中，單木分割得到常綠喬木與落葉喬木點云數據的步驟包括：

S141，利用地表點云數據及喬木點云數據，通過不規則三角網插值法和反距離權重插值法生成數字高程模型和數字表面模型，將兩個模型相減得到冠層高度模型；

S142，基于冠層高度模型進行單木分割，通過分水嶺算法得到喬木的初始單木數據以及種子點，再借助LIDAR360軟件中的ALS種子點編輯工具對單木分割結果進行檢查與修正，增刪有分割誤差的種子點并再次進行單木分割，得到喬木的單木點云數據；

S143，參照場地現狀植被分布圖對分割結果進行樹種識別并歸類，得到常綠喬木與落葉喬木點云數據。

4.根據權利要求3所述的一種基于點云技術的城市綠地植被碳匯量計算方法，其特征在于，S2中，得到常綠與落葉喬灌木的冠層體積的具體步驟包括：

S21，運用Rhino軟件平臺，借助Grasshopper軟件中的Tarsier插件構建體素化建模電池組；

S22，基于S21得到的體素化建模電池組，以及體素邊長與植物建模體積的函數關系，利用Rhino軟件平臺借助Grasshopper軟件中的Anemone插件構建體素邊長測試電池組；

S23，根據S22構建的體素邊長測試電池組，確定喬灌木體素化建模的體素邊長；

S24，將常綠喬木、落葉喬木、常綠灌木、落葉灌木的冠層點云數據及S23得到的體素邊長，導入體素化建模電池組，完成常綠喬木、落葉喬木、常綠灌木、落葉灌木冠層點云數據的體素化建模，并獲得相應的冠層體積。

5.根據權利要求4所述的一種基于點云技術的城市綠地植被碳匯量計算方法，其特征在于，S22中，體素邊長與植物建模體積的函數關系公式如下：

X＝1/k

Y＝V_k

式中，k為體素邊長；V_k為k體素邊長設置下所對應的植物建模體積。