评估疏林草原树木死亡率的方法与无人机技术

本发明专利技术的评估疏林草原树木死亡率的方法与无人机，其中评估疏林草原树木死亡率的方法包括利用无人机对目标区域进行拍摄；判别出影像内死亡树木的数量；计算出目标区域内的树木死亡率。本发明专利技术的无人机包括设置在机体上的相机安装座，相机安装座的底板上设置有用于镜头伸出的镜头孔，相机安装座的侧壁上设置有用于与相机连接的相机接口，相机接口与相机连接单元连接，控制器通过相机连接单元控制相机工作。本发明专利技术的技术方案可以快速获取疏林树木空间格局与死亡率等生态信息，解决人工抽样调查费时费力、空间代表性差等问题。

【技术实现步骤摘要】
评估疏林草原树木死亡率的方法与无人机
本专利技术涉及影像数据处理，特别是涉及一种评估疏林草原树木死亡率的方法与无人机。
技术介绍
温带疏林草原主要分布于我国北方荒漠化地区，为科尔沁沙地、浑善达克沙地、呼伦贝尔沙地等地区。随着全球气候变暖，树木死亡呈增加趋势，另外，树木死亡还会影响疏林树木的空间格局，传统上树木死亡与空间格局的调查主要通过样地抽样调查方式进行，但通过人工抽样调查的方法由于环境恶劣、人力投入大、工作环境艰苦且效率低下、调查范围小、样地空间代表性差等缺点，无法开展大面积普查。而目前，无人机技术已经取得较大的发展，但无人机空中摄影在生态与林业中的应用程度还较低。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种可以快速获取疏林树木空间格局与死亡率等生态信息的评估疏林草原树木死亡率的方法与无人机。本专利技术的评估疏林草原树木死亡率的方法，包括：利用无人机对目标区域进行拍摄，得到目标区域的影像；统计所述影像内树木的数量；判别出所述影像内死亡树木的数量；根据所述影像内树木的数量以及所述影像内死亡树木的数量计算出目标区域内的树木死亡率。本专利技术的评估疏林草原树木死亡率的方法，其中，利用无人机对目标区域进行拍摄，得到目标区域的影像包括：在无人机上设置定焦距数码彩色相机；确定所述定焦距数码彩色相机的传感器分辨率，包括：对所述目标区域的树木冠开展每木调查，即在所述目标区域内设置若干个调查样地，在每一调查样地中以树干为圆心，每隔45度测量冠层半径，然后确定所有调查样地中所有树木中最小冠层的面积和直径，通过下式确定传感器分辨率S：S为传感器分辨率，FOV为所述目标区域的短边长度，CAN为实际测定的若干个调查样地的最小冠层平均直径；确定无人机飞行高度，包括：根据相机焦距、传感器尺寸，按下式测算无人机所需的飞行高度：焦距×FOV＝传感器尺寸×飞行高度；使无人机保持在所述飞行高度上飞行，控制相机对目标区域拍摄，得到目标区域的影像。本专利技术的评估疏林草原树木死亡率的方法，其中，利用无人机对目标区域进行拍摄，得到目标区域的影像还包括：根据无人机的飞行速度确定无人机上的彩色相机的拍摄频率，使目标区域的影像连续反映目标区域的形貌。本专利技术的评估疏林草原树木死亡率的方法，其中，还包括：无人机遥感地物校正，包括：在无人机空中照相前，在目标区域内，确定多个关键地物，通过差分GPS分别测定多个关键地物的空间地理坐标，得到目标区域的影像后，在影像上寻找所述多个关键地物，利用所述多个关键地物的空间地理坐标，确定影像中所有地物的精确坐标。本专利技术的评估疏林草原树木死亡率的方法，其中，所述统计所述影像内树木的数量包括：提取影像中树木冠层的空间轮廓和位置数据，并统计影像内树木的数量。本专利技术的评估疏林草原树木死亡率的方法，其中，所述判别出所述影像内死亡树木的数量包括：将影像进行灰度化处理，得到灰度化处理后的影像；根据灰度化处理后的影像中死亡树木和正常树木的灰度值变化范围，分别建立正常和死亡树木的灰度阈值；根据正常树木的灰度阈值和死亡树木的灰度阈值，在灰度化处理后的影像中确定出死亡树木的数量以及正常树木的数量。本专利技术的无人机，包括控制器以及分别与所述控制器连接的遥控接收单元、卫星定位单元、数传单元、存储单元、模数转换器、USB接口、相机连接单元，所述无人机还包括设置在机体上的相机安装座，所述相机安装座的底板上设置有用于镜头伸出的镜头孔，所述镜头孔的轴线与水平面垂直，所述相机安装座的侧壁上设置有用于与相机连接的相机接口，所述相机接口与所述相机连接单元连接，所述控制器通过所述相机连接单元控制所述相机工作。本专利技术的无人机，其中，所述相机安装座的侧壁上设置有散热筋。本专利技术的无人机，其中，还包括多个超声波探头，多个所述超声波探头安装在所述无人机的机身侧面，每个所述超声波探头与控制器连接。本专利技术的评估疏林草原树木死亡率的方法可以为快速获取疏林树木空间格局与死亡率等生态信息，解决人工抽样调查费时费力，空间代表性差等问题。本专利技术之目的在于通过无人机航空摄影，获取地面疏林的空间格局及树木死亡等生态信息，从而促进无人机遥感技术在生态与林业调查与研究中广泛应用。附图说明图1为本专利技术的无人机的结构示意图。具体实施方式本专利技术的评估疏林草原树木死亡率的方法，包括：利用无人机对目标区域进行拍摄，得到目标区域的影像；统计所述影像内树木的数量；判别出所述影像内死亡树木的数量；根据所述影像内树木的数量以及所述影像内死亡树木的数量计算出目标区域内的树木死亡率。本专利技术的评估疏林草原树木死亡率的方法，其中，利用无人机对目标区域进行拍摄，得到目标区域的影像包括：在无人机上设置定焦距数码彩色相机；确定所述定焦距数码彩色相机的传感器分辨率，包括：对所述目标区域的树木冠开展每木调查，即在所述目标区域内设置若干个调查样地，在每一调查样地中以树干为圆心，每隔45度测量冠层半径，然后确定所有调查样地中所有树木中最小冠层的面积和直径，通过下式确定传感器分辨率S：S为传感器分辨率，FOV为所述目标区域的短边长度，CAN为实际测定的若干个调查样地的最小冠层平均直径；确定无人机飞行高度，包括：根据相机焦距、传感器尺寸，按下式测算无人机所需的飞行高度：焦距×FOV＝传感器尺寸×飞行高度；使无人机保持在所述飞行高度上飞行，控制相机对目标区域拍摄，得到目标区域的影像。本专利技术的评估疏林草原树木死亡率的方法，其中，利用无人机对目标区域进行拍摄，得到目标区域的影像还包括：根据无人机的飞行速度确定无人机上的彩色相机的拍摄频率，使目标区域的影像连续反映目标区域的形貌。本专利技术的评估疏林草原树木死亡率的方法，其中，还包括：无人机遥感地物校正，包括：在无人机空中照相前，在目标区域内，确定多个关键地物，通过差分GPS分别测定多个关键地物的空间地理坐标，得到目标区域的影像后，在影像上寻找所述多个关键地物，利用所述多个关键地物的空间地理坐标，确定影像中所有地物的精确坐标。本专利技术的评估疏林草原树木死亡率的方法，其中，所述统计所述影像内树木的数量包括：提取影像中树木冠层的空间轮廓和位置数据，并统计影像内树木的数量。本专利技术的评估疏林草原树木死亡率的方法，其中，所述判别出所述影像内死亡树木的数量包括：将影像进行灰度化处理，得到灰度化处理后的影像；根据灰度化处理后的影像中死亡树木和正常树木的灰度值变化范围，分别建立正常和死亡树木的灰度阈值；根据正常树木的灰度阈值和死亡树木的灰度阈值，在灰度化处理后的影像中确定出死亡树木的数量以及正常树木的数量。本专利技术的评估疏林草原树木死亡率的方法的实施例如下：首先，在开展无人机空中照相前，需要开展地物坐标校正工作，在目标区域内，事先确定好关键地物，通过差分GPS精确测定关键地物的空间地理坐标，关键地物的数量不少于10个，优选30个；对目标区域内的树木冠开展每木调查，在区域内设置若干个调查样地(例如样地大小为100×100m)，在每一调查样地中，以树干为圆心，每隔45度测量冠层半径，然后统计所有调查样地中所有树木中最小冠层的面积和直径，通过下式确定传感器分辨率SS为传感器分辨率，FOV为所述目标区域的短边长度，CAN为实际测定的若干个调查样地的最小冠层平均直径；接着，以所有调查样地中最小树木冠层半径长度的1/2为拟得到影像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种评估疏林草原树木死亡率的方法，其特征在于，包括：利用无人机对目标区域进行拍摄，得到目标区域的影像；统计所述影像内树木的数量；判别出所述影像内死亡树木的数量；根据所述影像内树木的数量以及所述影像内死亡树木的数量计算出目标区域内的树木死亡率。

【技术特征摘要】
1.一种评估疏林草原树木死亡率的方法，其特征在于，包括：利用无人机对目标区域进行拍摄，得到目标区域的影像；统计所述影像内树木的数量；判别出所述影像内死亡树木的数量；根据所述影像内树木的数量以及所述影像内死亡树木的数量计算出目标区域内的树木死亡率。2.如权利要求1所述的评估疏林草原树木死亡率的方法，其特征在于，利用无人机对目标区域进行拍摄，得到目标区域的影像包括：在无人机上设置定焦距数码彩色相机；确定所述定焦距数码彩色相机的传感器分辨率，包括：对所述目标区域的树木冠开展每木调查，即在所述目标区域内设置若干个调查样地，在每一调查样地中以树干为圆心，每隔45度测量冠层半径，然后确定所有调查样地中所有树木中最小冠层的面积和直径，通过下式确定传感器分辨率S：S为传感器分辨率，FOV为所述目标区域的短边长度，CAN为实际测定的若干个调查样地的最小冠层平均直径；确定无人机飞行高度，包括：根据相机焦距、传感器尺寸，按下式测算无人机所需的飞行高度：焦距×FOV＝传感器尺寸×飞行高度；使无人机保持在所述飞行高度上飞行，控制相机对目标区域拍摄，得到目标区域的影像。3.如权利要求2所述的评估疏林草原树木死亡率的方法，其特征在于，利用无人机对目标区域进行拍摄，得到目标区域的影像还包括：根据无人机的飞行速度确定无人机上的彩色相机的拍摄频率，使目标区域的影像连续反映目标区域的形貌。4.如权利要求3所述的评估疏林草原树木死亡率的方法，其特征在于，还包括：无人机遥感地物校正，包括：在无人机空中照相前，在目标区...

【专利技术属性】
技术研发人员：时忠杰，杨晓晖，刘艳书，张晓，葛根巴图，张志永，魏巍，山丹，潘磊磊，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11