一种建立森林数字模型的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种建立森林数字模型的方法及系统。该方法包括：获取激光脉冲返回的测量数据yt；获取所述目标范围的枝叶垂直分布信息x；获取采样分布函数；所述采样分布函数表示一个给定的、以所述激光扫描器与所述激光脉冲的夹角θ，沿着所述激光脉冲的方向，对具体枝叶的垂直分布信息x从特定位置yt的测量数据返回的概率；根据所述采样分布函数以及所述返回的测量数据yt建立森林空间的数字模型。采用该方法及系统能够真实的反映森林的地形地貌。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及建立森林数字模型领域，特别是涉及一种建立森林数字模型方法及系统。
技术介绍
森林的结构信息对人类生活环境具有重要意义，对森林资源调查和监测方面，通过人工解析或半自动解析航空图像或数字图像对森林结构进行分析，传统的光学遥感技术仅能提供林木的二维图像信息，通过现场直接测量或间接地从二维图像信息推导出垂直森林结构信息，但是推导的过程存在一定的误差，不能够直接地对植物和地形表面获取三维图像信息，得到森林的地貌模型。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种建立森林数字模型方法及系统，能够直接地对植物和地形表面的三维图像信息测量，获取三维图像信息，能够真实的反映森林的地形地貌。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种建立森林数字模型的方法，包括：获取激光脉冲返回的测量数据yt；获取所述目标范围的枝叶垂直分布信息x；获取采样分布函数；所述采样分布函数表示一个给定的、以所述激光扫描器与所述激光脉冲的夹角θ，沿着所述激光脉冲的方向，对具体枝叶的垂直分布信息x从特定位置yt的测量数据返回的概率；根据所述采样分布函数以及所述返回的测量数据yt建立森林空间的数字模型。可选的，在所述获取激光脉冲返回的测量数据yt之前，还包括：向目标范围发射激光脉冲；所述发射的激光脉冲是向大面积的目标范围发射的连续激光脉冲。可选的，所述获取所述目标范围的枝叶垂直分布信息x，具体包括：获取根据海拔、温度的变化划分的所述目标范围的枝叶垂直分布信息x，所述枝叶垂直分布信息x具有不同的位置、尺寸、冠叶的形状和枝叶的密度。可选的，所述获取激光脉冲返回的测量数据yt，具体包括：获取所述目标范围内的任意范围返回的离散的激光脉冲，得到该范围的测量数据yt。可选的，所述获取采样分布函数，具体包括：根据公式p＝e-(kρS)cosθ确定冠叶的光束概率，其中p是没被反射的激光脉冲的概率，k是投射到与激光脉冲垂直的枝叶面上返回的测量数据，ρ是枝叶面的密度，S是激光脉冲通过树冠的距离，θ是激光脉冲与所述激光扫描器竖直方向上的夹角；根据p(y|x)∝Πt∈T p(yt|x)p(x)确定相对于垂直分布x，给定的特定位置的测量数据y返回的概率，其中，t表示测量数据yt的激光脉冲路径向量，T表示扫描空间，表示所有与从激光扫描器到底面的所有发射激光脉冲的所有路径的向量集合。可选的，所述根据所述采样分布函数以及所述返回的测量数据yt建立森林空间的数字模型，具体包括：根据所述采样分布函数和所述返回的测量数据yt确定森林空间的数字模型为argmax[p(y|x)]。一种建立森林数字模型的系统，包括：测量数据获取模块，用于获取激光脉冲返回的测量数据yt；垂直信息分布获取模块，用于获取所述目标范围的枝叶垂直分布信息x；采样分布函数获取模块，用于获取采样分布函数；所述采样分布函数表示一个给定的、以所述激光扫描器与所述激光脉冲的夹角θ，沿着所述激光脉冲的方向，对具体枝叶的垂直分布信息x从特定位置yt的测量数据返回的概率；数字模型建立模块，用于根据所述采样分布函数以及所述返回的测量数据yt建立森林空间的数字模型。可选的，还包括：激光脉冲发射模块，用于在所述测量数据获取模块获取激光脉冲返回的测量数据yt之前，向目标范围发射激光脉冲；所述发射的激光脉冲是向大面积的目标范围发射的连续激光脉冲。可选的，所述测量数据获取模块，具体包括：测量数据获取单元，用于获取所述目标范围内的任意范围返回的离散的激光脉冲，得到该范围的测量数据yt。可选的，所述采样分布函数获取模块，具体包括：光束概率确定单元，用于根据公式p＝e-(kρS)cosθ确定冠叶的光束概率，其中p是没被反射的激光脉冲的概率，k是投射到与激光脉冲垂直的枝叶面上返回的测量数据，ρ是枝叶面的密度，S是激光脉冲通过树冠的距离，θ是激光脉冲与所述激光扫描器竖直方向上的夹角；返回概率确定单元，用于根据p(y|x)∝∏t∈T p(yt|x)p(x)确定相对于垂直分布x，给定的特定位置的测量数据yt返回的概率，其中，t表示测量数据yt的激光脉冲路径向量，T表示扫描空间，表示所有与从激光扫描器到底面的所有发射激光脉冲的所有路径的向量集合。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术通过向目标范围发射激光脉冲，大范围发射激光脉冲，连续波激光脉冲对森林结构模式的特征化处理，通过随机过程观察，根据对小范围、离散返回的激光脉冲测量建立森林数字模型，真实的反映森林地形地貌。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一的建立森林数字模型的方法的流程图；图2为本专利技术实施例二的建立森林数字模型的系统的结构图；图3为本专利技术实施例三的另一种建立森林数字模型的方法的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种建立森林数字模型的方法及系统，能够真实的反映森林的地形地貌。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。实施例一图1为本专利技术实施例一的建立森林数字模型的方法的流程图，如图1所示，一种建立森林数字模型的方法，包括：步骤101：获取激光脉冲返回的测量数据yt；步骤102：获取所述目标范围的枝叶垂直分布信息x；步骤103：获取采样分布函数；所述采样分布函数表示一个给定的、以所述激光扫描器与所述激光脉冲的夹角θ，沿着所述激光脉冲的方向，对具体枝叶的垂直分布信息x从特定位置yt的测量数据返回的概率；步骤104：根据所述采样分布函数以及所述返回的测量数据yt建立森林空间的数字模型。本专利技术采用上述方法能够建立森林空间的数字模型，从而更准确的观察森林的地形地貌，不用人工去勘测森林的地貌特征。实施例二图2为本专利技术实施例二的建立森林数字模型的系统的结构图，如图2所示，一种建立森林数字模型的系统，包括：测量数据获取模块201，用于获取激光脉冲返回的测量数据yt；垂直信息分布获取模块202，用于获取所述目标范围的枝叶垂直分布信息x；采样分布函数获取模块203，用于获取采样分布函数；所述采样分布函数表示一个给定的、以所述激光扫描器与所述激光脉冲的夹角θ，沿着所述激光脉冲的方向，对具体枝叶的垂直分布信息x从特定位置yt的测量数据返回的概率；数字模型建立模块204，用于根据所述采样分布函数以及所述返回的测量数据yt建立森林空间的数字模型。本专利技术采用该模块能够快速建立森林空间数字模型，从而更准确的观察森林的地形地貌。实施例三图3为本专利技术实施例三的另一种建立森林数字模型的方法的流程图，如图3所示，另一种建立森林数字模型的方法，包括：步骤301：向目标范围发射激光脉冲；所述发射的激光脉冲是向大面积的目标范围发射的连续激光脉冲；步骤302：获取激本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种建立森林数字模型的方法，其特征在于，包括：获取激光脉冲返回的测量数据yt；获取所述目标范围的枝叶垂直分布信息x；获取采样分布函数；所述采样分布函数表示一个给定的、以所述激光扫描器与所述激光脉冲的夹角θ，沿着所述激光脉冲的方向，对具体枝叶的垂直分布信息x从特定位置yt的测量数据返回的概率；根据所述采样分布函数以及所述返回的测量数据yt建立森林空间的数字模型。

【技术特征摘要】
1.一种建立森林数字模型的方法，其特征在于，包括：获取激光脉冲返回的测量数据yt；获取所述目标范围的枝叶垂直分布信息x；获取采样分布函数；所述采样分布函数表示一个给定的、以所述激光扫描器与所述激光脉冲的夹角θ，沿着所述激光脉冲的方向，对具体枝叶的垂直分布信息x从特定位置yt的测量数据返回的概率；根据所述采样分布函数以及所述返回的测量数据yt建立森林空间的数字模型。2.如权利要求1所述的建立森林数字模型的方法，其特征在于，所述获取激光脉冲返回的测量数据yt之前，还包括：向目标范围发射激光脉冲；所述发射的激光脉冲是向大面积的目标范围发射的连续激光脉冲。3.如权利要求1所述的建立森林数字模型的方法，其特征在于，所述获取所述目标范围的枝叶垂直分布信息x，具体包括：获取根据海拔、温度的变化划分的所述目标范围的枝叶垂直分布信息x，所述枝叶垂直分布信息x具有不同的位置、尺寸、冠叶的形状和枝叶的密度。4.如权利要求1所述的建立森林数字模型的方法，其特征在于，所述获取激光脉冲返回的测量数据yt，具体包括：获取所述目标范围内的任意范围返回的离散的激光脉冲，得到该范围的测量数据yt。5.如权利要求1所述的建立森林数字模型的方法，其特征在于，所述获取采样分布函数，具体包括：根据公式p＝e-(kρS)cosθ确定冠叶的光束概率，其中p是没被反射的激光脉冲的概率，k是投射到与激光脉冲垂直的枝叶面上返回的测量数据，ρ是枝叶面的密度，S是激光脉冲通过树冠的距离，θ是激光脉冲与所述激光扫描器竖直方向上的夹角；根据p(y|x)∝∏t∈Tp(yt|x)p(x)确定相对于垂直分布x，给定的特定位置的测量数据y返回的概率，其中，t表示测量数据yt的激光脉冲路径向量，T表示扫描空间，表示所有与从激光扫描器到底面的所有发射激光脉冲的所有路径的向量集合。6.如权利要求1所述的建立森林数字模型的方法，其特征在于，所述根据所述采样分布函数以及所述返回的...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗双燕，梁小文，石峥，李肖宇，曾升华，石仕福，吴俊杰，罗建辉，李英武，王根豪，严艺波，
申请(专利权)人：江西天祥通用航空股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36