一种基于影像与主成分的森林风景资源视觉质量评价方法技术

本发明专利技术提供一种基于影像与主成分的森林风景资源视觉质量评价方法，以城郊森林公园内的森林风景资源为研究对象，采用无人机和便携式手持摄影机录制的影像数据对森林风景资源进行视觉质量评价，对公众的评价值进行标准化处理。采用问卷调查方式获得公众所关注的影响森林风景资源的视觉因子；运用主成分分析法，使用SPSS23.0软件对影响视觉质量的因子进行降维，区分出哪些是核心成分，最终得到符合公众观赏需求的森林风景的视觉特征因子，分别为森林风景近自然度、森林风景地域文化特征、森林色彩丰富度、乔木易识别特征、林内空间感，本发明专利技术有助于改善森林风景资源的视觉质量，为森林风景的经营管理、人工营建提供科学参考。

A visual quality evaluation method of forest landscape resources based on image and principal component

The invention provides a method for evaluating the visual quality of forest landscape resources based on images and principal components. Taking the forest landscape resources in Suburban Forest Park as the research object, the image data recorded by UAV and portable hand-held camera is used to evaluate the visual quality of forest landscape resources, and the evaluation value of the public is standardized. Questionnaire survey was used to obtain the visual factors that affect the forest landscape resources concerned by the public; principal component analysis was used to reduce the dimension of the factors that affect the visual quality by using spss23.0 software, to distinguish which are the core components, and finally to obtain the visual characteristic factors of the forest landscape that meet the needs of the public, which are the near natural degree of the forest landscape and the regional culture of the forest landscape The invention is helpful to improve the visual quality of forest landscape resources and provide scientific reference for the management and artificial construction of forest landscape.

【技术实现步骤摘要】
一种基于影像与主成分的森林风景资源视觉质量评价方法
本专利技术属于森林风景资源视觉评价
，具体涉及一种基于影像与主成分的森林风景资源视觉质量评价方法。
技术介绍
风景资源又称景观资源、风景名胜资源、风景旅游资源，是指能够引起人们进行审美与游览活动，可以作为开发利用的自然资源的总称。森林风景资源是其中以发挥景观功能为核心，具有生态稳定性的人工或自然的森林植物群落。它是构成风景资源的基本要素，是风景区产生环境效益、社会效益和经济效益的物质基础。近些年来伴随着户外旅游业的发展，人们对回归自然的渴求、对美好栖息地的向往，森林风景作为具有较高生态、美学和文化价值的风景资源，成为公众关注的热点。随着森林风景越来越多的受到公众的关注，对森林风景资源展开调查工作，建设生态结构完善、独具审美艺术性、富有地域文化特征的森林风景，是当前研究的一项核心内容。据2017年度全国森林公园建设经营统计数据，我国森林公园达3505处，全国森林公园共接待游客9.62亿人次，直接旅游收入878.5亿元，带动社会综合收入近8800亿元。2017年6月，国家林业局印发《关于加快推进城郊森林公园发展的指导意见》，进一步强调发展森林公园的重要意义。总体而言，国内关于森林风景资源的实证研究较少，而基于视觉评价的定量研究就显得更少。森林风景资源作为城郊森林公园中重要的自然资源和风景资源，是游憩旅游业可持续发展的物质基础，发挥着重要的生态、经济和社会价值，因而其自身的视觉质量评价就显得尤为重要。综上所述，现有技术存在的问题是：在以往景观评价的研究中，人们多是采用照片这种二维图像的方式作为实验样本，虽然二维图像能够在一定程度上客观反应实际情况，然而随着科学技术和视觉研究的发展，已显示出二维图像并不能准确反映出实际场景整体的视觉感知，因而视觉评价的技术有待更新进步。对于影响视觉评价的因子分析，传统方法多采用层次分析法、德尔菲法或是模糊综合评价法等，然而这些方法的专家主观性较强，存在难于抓住主要矛盾反映事物内部变量之间的规律的问题，在某种程度上会导致分析结论不够客观。国内有关森林风景的研究近些年逐渐兴起，总体而言，现阶段的实证研究较少，基于视觉评价的定量研究就显得更少。森林风景资源作为城郊森林公园中重要的自然资源和风景资源，是游憩旅游业可持续发展的物质基础，因此视觉质量评价就显得尤为重要。解决上述技术问题的难度与意义：景观的视觉质量评价随着科学技术和视觉研究的发展，在技术上有待更新进步，而针对于森林风景这一特定风景资源的视觉评价尚显不足，因而有待深入研究。风景资源的视觉评价是评价者心理活动和景观的视觉质量交互作用的结果。森林风景的视觉质量不仅受到植物群落特征、色彩美学特征的影响，同时也受到其长期在地域内形成的文化特征和人们观赏时视觉心理感知因素的影响。因此，如何将个人的视觉观赏与森林风景的经营管理相结合，服务于景观质量的提升，为景观规划提供数据支撑，是很有必要思考的问题。森林风景视觉质量评价研究的目的可以概括如下：①在森林公园主要旅游线路和景点周围提高视觉质量等级，为森林公园的旅游业打下坚实基础；②因地制宜地在森林风景中开展具有地方特色的多种经营管理；③建设具有地方文化特色的森林风景景点，满足当地公众日益增长的休闲娱乐需求，发挥城郊森林绿地的功能。针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于无人机影像与主成分的森林风景资源视觉质量评价方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于影像与主成分的森林风景资源视觉质量评价方法，以解决传统的采用照片这种二维图像的方式作为实验样本和影响视觉评价的因子分析导致最终的森林风景资源视觉质量评价不够客观和不准确的问题。本专利技术提供了如下的技术方案：一种基于影像与主成分的森林风景资源视觉质量评价方法，包括以下步骤：S1、采用无人机和便携式摄像机两种器材录制4K影像资料的方式收集森林风景资源的影像数据；S2、视觉质量评价人员采用李克特量表对森林风景资源的影像数据进行视觉质量评价；S3、采用问卷调查方式获得视觉质量评价人员所关注的视觉质量影响因子；S4、使用SPSS23.0软件，运用主成分分析法对影响因子进行降维，从而得到符合公众需求的森林风景资源的视觉特征因子。进一步的，所述S1中，所述无人机为DJI-Mavic2Pro无人机，所述便携式摄像机为DJI-Osmopocket便携式摄像机，所述无人机和所述便携式摄像机录制的森林风景资源的影像数据为4K格式的实验样本；所述森林风景资源的森林风景选择的是面积为400㎡(20m*20m)的森林植物群落，其影像数据的录制分为两段，分别包括无人机录制的模拟高空角度观看森林风景的情景和摄像机录制的模拟人视角度观看森林风景的情景。进一步的，所述S2中，所述视觉质量评价人员为无色盲、无色弱的公众人员，基于社会性视距展开森林风景资源视觉质量评价，所述社会性视距即公众在林外70-100m距离的观赏。进一步的，所述视觉质量评价人员将将被单独带入一间只有影音播放设备的室内，评价过程包括以下三步：a、对视觉质量评价人员此次评价内容的整体介绍，并播放一遍所有的影像数据，以便视觉质量评价人员能够快速形成森林风景的整体印象；b、单独播放森林风景的两段影像数据，针对森林风景观赏的视觉质量做出评价值；视觉质量评价人员在给森林风景评价时采用李克特量表，使用“5、3、1、0、-1、-3、-5”分别对应视觉质量的“非常高、高、较高、一般、较低、低、非常低”。c、针对视觉质量影响因子做出评价，评价尺度定位1、2、3、4、5五级分值。进一步的，针对所述视觉质量做出的评价采用Spass23.0软件标准化处理，所述标准化处理公式为：Valueij＝(Rij-Rj)/Sj；Valuei＝∑Zij/Nj；符号含义如下：Valueij为第j位视觉质量评价人员对第i处森林风景的评价标准值，Rij为第j位评价者对第i处森林风景的评价值；Rj为第j位视觉质量评价人员对所有森林风景的评价平均值，Rj为第j位评价者对所有森林风景的评价标准差；Valuei为第i处森林风景的评价标准值，Nj为所有评价者人数。进一步的，针对所述视觉质量影响因子的分值以均值最接近的分值作为该视觉质量影响因子的赋值标准，公式为：Fik＝∑Iijk/Njk符号含义如下：Fik为第i块森林风景k项视觉质量影响因子的平均值，Iijk为第j位视觉质量评价人员对第i块森林风景k项视觉质量影响因子的评价值，Njk为k项指标评价的所有评价者人数。进一步的，所述视觉质量影响因子包括：生态因子、美学价值、文化蕴含、心理成因、时间历史五个维度。进一步的，所述S3中，所述问卷调查方式包括对年龄段、专业、学历、家乡以及每年去森林公园次数为背景的视觉质量评价人员。进一步的，所述S3中，采用Scheaffer提出的标准公式分析视觉质量评价人员样本量是否具有足够的代表性：其中n是视觉质量评价人员数量，N是统计代表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于影像与主成分的森林风景资源视觉质量评价方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、采用无人机和便携式摄像机两种器材录制4K影像资料的方式收集森林风景资源的影像数据；/nS2、视觉质量评价人员采用李克特量表对森林风景资源的影像数据进行视觉质量评价；/nS3、采用问卷调查方式获得视觉质量评价人员所关注的视觉质量影响因子；/nS4、使用SPSS23.0软件，运用主成分分析法对影响因子进行降维，从而得到符合公众需求的森林风景资源的视觉特征因子。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于影像与主成分的森林风景资源视觉质量评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采用无人机和便携式摄像机两种器材录制4K影像资料的方式收集森林风景资源的影像数据；
S2、视觉质量评价人员采用李克特量表对森林风景资源的影像数据进行视觉质量评价；
S3、采用问卷调查方式获得视觉质量评价人员所关注的视觉质量影响因子；
S4、使用SPSS23.0软件，运用主成分分析法对影响因子进行降维，从而得到符合公众需求的森林风景资源的视觉特征因子。


2.根据权利要求1所述的一种基于影像与主成分的森林风景资源视觉质量评价方法，其特征在于，所述S1中，所述无人机为DJI-Mavic2Pro无人机，所述便携式摄像机为DJI-Osmopocket便携式摄像机，所述无人机和所述便携式摄像机录制的森林风景资源的影像数据为4K格式的实验样本；所述森林风景资源的森林风景选择的是面积为400㎡(20m*20m)的森林植物群落，其影像数据的录制分为两段，分别包括无人机录制的模拟高空角度观看森林风景的情景和摄像机录制的模拟人视角度观看森林风景的情景。


3.根据权利要求1所述的一种基于影像与主成分的森林风景资源视觉质量评价方法，其特征在于，所述S2中，所述视觉质量评价人员为无色盲、无色弱的公众人员，基于社会性视距展开森林风景资源视觉质量评价，所述社会性视距即公众在林外70-100m距离的观赏。


4.根据权利要求3所述的一种基于影像与主成分的森林风景资源视觉质量评价方法，其特征在于，所述视觉质量评价人员将将被单独带入一间只有影音播放设备的室内，评价过程包括以下三步：
a、对视觉质量评价人员此次评价内容的整体介绍，并播放一遍所有的影像数据，以便视觉质量评价人员能够快速形成森林风景的整体印象；
b、单独播放森林风景的两段影像数据，针对森林风景观赏的视觉质量做出评价值；视觉质量评价人员在给森林风景评价时采用李克特量表，使用“5、3、1、0、-1、-3、-5”分别对应视觉质量的“非常高、高、较高、一般、较低、低、非常低”。
c、针对视觉质量影响因子做出评价，评价尺度定位1、2、3、4、5五级分值。


5.根据权利要求4所述的一种基于影像与主成分的森林风景资源视觉质量评价方法，其特征在于，针对所述视觉质量做出的评价采用Spass23.0软件标准化处理，所述标准化处理公式为：
Valueij＝(Rij-Rj)/Sj；Valuei＝∑Zij/Nj；
符号含义如下：Valueij为第j位视觉质量评价人员对第i处森林风景的评价标准值，Rij为第j位评价者对第i处森林风景的评价值；Rj为第j位视觉质量评价人员对所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨阳，唐晓岚，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32