森林地上生物量估测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术是有关于一种森林地上生物量估测方法及装置，其中的方法包括：针对预处理后的一对极化干涉SAR影像，利用像元的复相干在垂直方向上的勒让德展开式来估测像元的相对反射率的垂直分布；针对预处理后的主影像中的所有像元进行散射类区分，将影像中所有体散射类像元形成的区域作为森林区域，并进行面向对象分割，以获得表示均质森林对象的多个多边形林分；针对各多边形林分，分别计算平均相对反射率垂直结构剖面，并对各平均相对反射率垂直结构剖面进行参数化处理；根据获得的多个参数建立多元线性森林地上生物量估测模型，并利用该模型分别计算各多边形林分的森林地上生物量。本发明专利技术提供的技术方案可以对森林地上生物量进行更准确地估测。

【技术实现步骤摘要】
森林地上生物量估测方法及装置
本专利技术涉及森林地上生物量估测技术，特别是涉及一种森林地上生物量估测方法 及装置。
技术介绍
森林是地球上的重要资源之一，对森林地上生物量（Above Ground Biomass，AGB) 的估测对于了解并保护森林资源而言是非常重要的。 目前，森林地上生物量估测方法主要包括两种：第一种是基于微波的后向散射系 数或者光学遥感中的反照率来估测森林地上生物量；第二种是在基于森林高度的基础上利 用生长方程来估测森林地上生物量。 专利技术人在实现本专利技术过程中发现，信号饱和问题会对第一种方法的森林地上生物 量估测准确性产生较大的影响，而第二种方法由于没有考虑林分密度、树种组成以及林层 垂直分布等森林空间结构特征，因此，其森林地上生物量估测准确性有待于进一步提高。 有鉴于现有的森林地上生物量估测技术存在的技术问题，本专利技术人基于从事此类 产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以 期创设一种森林地上生物量估测装置以及方法，能够解决现有的森林地上生物量估测技术 所存在的问题，使其更具有实用性。经过不断的研究设计，并经过反复试作样品及改进后， 终于创设出确具实用价值的本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于，克服现有的森林地上生物量估测技术存在的问题，而提 供一种森林地上生物量估测方法及装置，所要解决的技术问题是，对森林地上生物量进行 更准确地估测。 本专利技术的目的以及解决其技术问题可以采用以下的技术方案来实现。 依据本专利技术提出的一种森林地上生物量估测方法，包括：读取一对极化干涉合成 孔径雷达SAR影像，并对读取的该对极化干涉SAR影像进行预处理，所述一对极化干涉SAR 影像包括：主影像和辅影像；针对预处理后的该对极化干涉SAR影像，利用像元的复相干在 垂直方向上的勒让德展开式来估测像元的相对反射率的垂直分布；针对预处理后的主影像 中的所有像元进行散射类区分，将影像中所有体散射类像元形成的区域作为森林区域；针 对森林区域进行面向对象分割，以获得表示均质森林对象的多个多边形林分；针对各个多 边形林分，分别计算平均相对反射率垂直结构剖面，并利用相应像元的相对反射率的垂直 分布对各所述平均相对反射率垂直结构剖面进行参数化处理，以获得多个参数；根据所述 多个参数建立多元线性森林地上生物量估测模型；利用所述多元线性森林地上生物量估测 模型分别计算各个多边形林分的森林地上生物量。 依据本专利技术提出的一种森林地上生物量估测装置，该装置包括：预处理模块，用于 读取一对极化干涉合成孔径雷达SAR影像，并对读取的该对极化干涉SAR影像进行预处理， 且所述一对极化干涉SAR影像包括：主影像和辅影像；垂直分布模块，用于针对预处理后 的该对极化干涉SAR影像，利用像元的复相干在垂直方向上的勒让德展开式来估测像元的 相对反射率的垂直分布；森林区域模块，用于针对预处理后的主影像中的所有像元进行散 射类区分，将影像中所有体散射类像元形成的区域作为森林区域；林分模块，用于针对森林 区域进行面向对象分割，以获得表示均质森林对象的多个多边形林分；参数化模块，用于针 对各个多边形林分，分别计算平均相对反射率垂直结构剖面，并利用相应像元的所述相对 反射率的垂直分布对各所述平均相对反射率垂直结构剖面进行参数化处理，以获得多个参 数；建立模型模块，用于根据所述多个参数建立多元线性森林地上生物量估测模型；森林 地上生物量估测模块，用于利用所述多元线性森林地上生物量估测模型分别计算各个多边 形林分的森林地上生物量。 借由上述技术方案，本专利技术的森林地上生物量估测方法及装置至少具有下列优点 及有益效果：本专利技术通过利用散射类对像元进行区分以确定森林区域，并对森林区域进行 面向对象的分割，以获得具有相同均质森林对象的多边形林分，从而考虑了森林中的林分 密度和树种组成；通过利用像元的相对反射率的垂直分布对每个多边形林分的平均相对反 射率垂直结构剖面参数化，并利用各参数来建立多元线性森林地上生物量估测模型，使该 模型与林层垂直分布这一森林空间结构特征相关联，这样，利用该模型可以较准确的估测 出每个多边形林分的森林地上生物量，且该模型不会引起信号饱和现象；最终本专利技术提供 的技术方案在避免了信号饱和问题的同时，实现了对森林地上生物量的准确估测。 综上所述，本专利技术在技术上有显著的进步，并具有明显的积极技术效果，诚为一新 颖、进步、实用的新设计。 上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段， 而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够 更明显易懂，以下特举较佳的实施例，详细说明如下。 【附图说明】 图1是本专利技术实施例的森林地上生物量估测方法的流程图； 图2a是本专利技术实施例的L-波段极化干涉SAR影像中的主影像； 图2b是本专利技术实施例的L-波段极化干涉SAR影像中的辅影像； 图3是本专利技术实施例的HHJffl复相干示意图； 图4是本专利技术实施例的面向对象分割结果示意图； 图5是本专利技术实施例的单个林分的垂直结构剖面示意图； 图6是本专利技术实施例的森林AGB估测结果示意图； 图7是本专利技术实施例的森林地上生物量估测装置示意图。 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术实施例的森林地上生物量估测方法及装置进行详细说明。 实施例一、森林地上生物量估测方法。 图1为本专利技术实施例的森林地上生物量估测方法的流程图。 在图1中，步骤1、读入一对极化干涉SAR(Synthetic Aperture Radar,合成孔径 雷达）影像，并对读入的该对极化干涉SAR影像进行影像预处理。 具体的，本实施例中的一对极化干涉SAR影像是指一景主影像（该主影像为极化 SAR影像）以及该主影像对应的辅影像（该辅影像同样为极化SAR影像）；例如，L-波段一 对极化干涉SAR影像中的主影像的一个例子如图2a所示，L-波段一对极化干涉SAR影像 中的辅影像的一个例子如图2b所示。也就是说，本实施例中的一对极化干涉SAR影像是由 两景分别对应的极化SAR影像构成，其中一景对应的极化SAR影像为主影像，而另一景对应 的极化SAR影像为辅影像。 对读入的该对极化干涉SAR影像进行影像预处理可以具体包括：对主影像和辅影 像分别进行精确配准、去除平地相位以及滤波等影像预处理方式，本实施例可以采用现有 的影像预处理方式对该对极化干涉SAR影像分别进行处理，例如，本实施例对主影像和辅 影像分别进行影像预处理的一个具体过程可以包括下述步骤： la)、基于SARINF0RS软件读入主影像和辅影像，利用SARINF0RS软件的配准算法 对主影像和辅影像分别进行精配准，得到配准后的主影像和辅影像。 Ib)、基于SARINF0RS软件读入精配准后的主影像和辅影像，利用SARINF0RS软件 的去除平地相位模块对精配准后的主影像和辅影像分别进行去平处理，得到去平处理后的 主辅影像。 Ic)、利用SARINF0RS软件的滤波模块对去平处理后的主影像和辅影像分别进行 滤波处理，得到滤波后的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种森林地上生物量估测方法，其特征在于，包括：读取一对极化干涉成孔径雷达SAR影像，并对读取的该对极化干涉SAR影像进行预处理，所述一对极化干涉SAR影像包括：主影像和辅影像；针对预处理后的该对极化干涉SAR影像，利用像元的复相干在垂直方向上的勒让德展开式来估测像元的相对反射率的垂直分布；针对预处理后的主影像中的所有像元进行散射类区分，将影像中所有体散射类像元形成的区域作为森林区域；针对森林区域进行面向对象分割，以获得表示均质森林对象的多个多边形林分；针对各个多边形林分，分别计算平均相对反射率垂直结构剖面，并利用相应像元的相对反射率的垂直分布对各所述平均相对反射率垂直结构剖面进行参数化处理，以获得多个参数；根据所述多个参数建立多元线性森林地上生物量估测模型；利用所述多元线性森林地上生物量估测模型分别计算各个多边形林分的森林地上生物量。

【技术特征摘要】
1. 一种森林地上生物量估测方法，其特征在于，包括： 读取一对极化干涉成孔径雷达SAR影像，并对读取的该对极化干涉SAR影像进行预处 理，所述一对极化干涉SAR影像包括：主影像和辅影像； 针对预处理后的该对极化干涉SAR影像，利用像元的复相干在垂直方向上的勒让德展 开式来估测像元的相对反射率的垂直分布； 针对预处理后的主影像中的所有像元进行散射类区分，将影像中所有体散射类像元形 成的区域作为森林区域； 针对森林区域进行面向对象分割，以获得表示均质森林对象的多个多边形林分； 针对各个多边形林分，分别计算平均相对反射率垂直结构剖面，并利用相应像元的相 对反射率的垂直分布对各所述平均相对反射率垂直结构剖面进行参数化处理，以获得多个 参数； 根据所述多个参数建立多元线性森林地上生物量估测模型； 利用所述多元线性森林地上生物量估测模型分别计算各个多边形林分的森林地上生 物量。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对读取的该对极化干涉SAR影像进行预 处理包括： 对主影像和辅影像分别进行配准处理，对配准处理后的主影像和辅影像分别进行去平 处理，并对去平处理后的主影像和辅影像分别进行滤波处理，以获得滤波后的主影像和辅 影像。3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述勒让德展开式为勒让德二阶展开式；且 像元的相对反射率的垂直分布通过像元在垂直方向上的相对反射率函数表示，所述相对反 射率函数为：其中，hv表示树高，a1(l表示复相干勒让德展开式中第1项的系数，a2(l表示复相干勒让 德展开式中第2项的系数，z表示垂直方向的高度变量，且z的取值为O到最大树高&之间 的任意值。4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述相对反射率函数中的（fpaj通过下述 公式计算获得：其中，ai(l = ai/Q+a。)，z = 2z' /hv-l，kv = kzhv/2, zQ 表示地表高度，@ z 表示垂直有 效波数，hv表示树高，m表示地-体散射比，f(z')表示像元的体散射复相干的垂直结构函 数，％表示勒让德系数多项式的第i项的，w表示极化方式，kz表示有效波束，i表示虚数， 小。表示地相位，I表示每个像元的复相干值，Itl表示每个像元的强度值，n的取值范围为 (0, 2)，an表示勒让德多项式系数，Pn(Z)表示勒让德多项式的第n阶，&表示像元的体散射 复相干的结构函数的第〇阶，表示像元的体散射复相干的结构函数的第1阶，f2表示像 元的体散射复相干的结构函数的第2阶。5. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述树高通过下述公式计算获得：表示体散射极化方式，hv表示树高。6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述地相位通过下述方式获得： 基于Pauli基散射矢量表示影像预处理后的主影像和辅影像； 利用主影像和辅影像的基于Pauli基散射矢量构建主影像和辅影像的极化干涉相干 矢量，并分别计算每个像元在11个极化通道下的复相干； 根据散射模型将所述各极化通道下的复相干在复平面内拟合成一条直线，并将该...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈尔学，白黎娜，田昕，冯琦，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院资源信息研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11