[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

本發明公開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，屬于城市綠地碳匯量計算領域；計算方法包括：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TrimbleRealWorks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對常綠與落葉喬灌木的冠層點云數據進行體素化建模，統計常綠與落葉喬灌木的冠層體積；S3對地被點云數據進行網格化建模，統計地被的三維表面積；S4根據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；將兩者相加得到被測綠地植被的總碳匯量。

技術領域

本發明屬于城市綠地碳匯量計算領域，具體涉及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。

背景技術

近年來，工業化發展及城市快速擴張導致大氣中二氧化碳等溫室氣體含量快速增加，進而引發了全球變暖、極端天氣頻發、海平面上升、生物多樣性銳減等問題。綠地作為城市生態系統的重要組成部分，其植被、土壤等組成要素可以消減、吸收并儲存空氣中的二氧化碳，是中和城市碳排放的主體；城市綠地的碳匯效益成為重要的研究內容之一，碳匯量的計算是評價城市綠地碳匯效益的重要途徑。

現有的城市綠地植被碳匯量計算方法包括：樣地清查法、同化量法、微氣象法和遙感估算法等，其計算多基于人工實測或衛星遙感數據，存在計算過程工作量大且復雜、效率不高，以及結果欠精準的問題。原因在于人工測算數據無法精確地描述植物等復雜形體，而遙感數據則無法獲取林下垂直結構信息，難以準確反映城市綠地植被的空間特征。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供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，解決了背景技術中的技術問題。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種基于點云技術的城市綠地植被碳匯量計算方法，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。

進一步地，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。