一种基于卫星技术的林木生长监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于卫星技术的林木生长监测系统，包括污染监测模块、环境监测模块、等级划分模块和数据采集模块，所述数据采集模块用于采集林木信息数据和林木环境数据，并将林木信息数据和林木环境数据发送至服务器内进行存储；所述环境监测模块用于对林木生长地的环境进行监测；所述等级划分模块用于对林木生长地进行保护等级划分；所述污染监测模块用于对林木的种植区域的环境污染进行监测，本发明专利技术实现对林木生长的智能化监测，方便对林木生长环境、环境污染做到实时监管，有利于林木监护人员对林木的生长采取相应的维护措施，大大提升了林木生长的环保效益和经济效益；而且可以根据林木的价值对采取相应的保护措施和林木监管监测资源。

【技术实现步骤摘要】
一种基于卫星技术的林木生长监测系统
本专利技术属于林木
，涉及林木生长监测系统，具体是一种基于卫星技术的林木生长监测系统。
技术介绍
林区以林业生产为主，有成片原始林和人工林覆盖的地区，一般位于山地或丘陵地带，作为林业生产的基地，可以提供大量的木材和各种林产品，以满足国家经济建设、国防建设和人民生活的需要；并改善自然条件，净化美化环境，提高人类健康水平，林区是以生长、培育、保护和经营林业生产为主的成片原始林、次生林和人工林覆盖的地区。一般具有森林面积和木材蓄积量大，单位面积蓄积量和森林覆盖率高等特点。不论人工林木还是自然林木，在生长时缺少对林木的智能化监测，林木监护人员无法做到对林木生长环境、环境污染做到实时监管，也不利于林木监护人员提前对林木的生长采取相应的维护措施，导致林木生长的环保效益和经济效益较差；林木监护人员无法根据林木的价值对林木采取相匹配的保护措施，无法对应价值的林木分配相应的林木监管监测资源，为此，我们提出一种基于卫星技术的林木生长监测系统。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术目的是提供一种基于卫星技术的林木生长监测系统。本专利技术所要解决的技术问题为：(1)林木在生长时，缺少对林木的智能化监测，林木监护人员无法做到对林木生长环境、环境污染做到实时监管，也不利于林木监护人员提前对林木的生长采取相应的维护措施，导致林木生长的环保效益和经济效益较差；(2)林木监护人员无法根据林木的价值对林木采取相匹配的保护措施，无法对应价值的林木分配相应的林木监管监测资源。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于卫星技术的林木生长监测系统，包括注册登录模块、污染监测模块、环境监测模块、等级划分模块、大数据单元、数据采集模块和定位单元；所述环境监测模块用于对林木生长地的环境进行监测，监测过程具体如下：S1：将林木生长地划分为若干个种植区域，并将种植区域标记为u，u＝1，2，……，z；S2：获取种植区域的树木Su，并得到对应树木的垂直高度GDSu、年轮圈数NLSu、树干直径ZJSu和树木胸径XJSu，Su＝1，2，……，n；利用公式SZu＝GDSu×a1+NLSu×a2+ZJSu×a3+XJSu×a4计算得出种植区域内树木的生长值SZu；式中a1、a2、a3和a4均为比例系数固定数值，且a1、a2、a3和a4的取值均大于零；S3：获取对应树木的树木冠幅，并将树木冠幅标记为GFSu；在树木Su上随意选取若干个树叶，并测量得到若干个树叶的长度和宽度，计算树叶长度与树叶宽度的比值；同时获取若干个树叶的轮廓图，通过计算得到若干个树叶轮廓图的长度，若干个树叶轮廓图的长度叠加取平均值后得到树木的平均轮廓长度LKPSu；S4：采集树木Su上若干个树叶的图片，树叶图片放置在背景为全黑的区域，将树叶图片进行二进制处理得到二进制图像，将二进制图像记为树叶轮廓图，而后通过计算得到树叶图片的面积，去除树叶图片中的杂点，获取得到树叶图片中每个颜色的像素点；S5：统计步骤S4中若干个树叶图片的绿色像素点占比，求和取平均值得到树木上树叶平均绿色像素点占比LSPSu；利用公式计算得出种植区域内树木的茂盛值MSu，式中a5和a6均为比例系数固定数值，且a5和a6的取值均大于零；S6：获取种植区域的人员走动数Ru、动物出没数Du、土壤酸碱度SJu、土壤养分贮量YFu、土壤含氧量HYu和人工施肥次数SFu，利用公式计算得出种植区域的土壤肥沃度Tu，公式具体如下：式中b1、b2、b3和b4预设比例系数固定数值，且b1、b2、b3和b4的取值均大于零；S7：种植区域的土壤肥沃度Tu、种植区域内树木生长值SZu、树木茂盛值MSu结合公式计算得出种植区域的生长环境值SHu，式中b5和b6均为比例系数，且b5、b6分别与种植区域的树木的生长值SZu、树木茂盛值MSu、土壤肥沃度Tu一一对应，α为修正因子，且α＞0，e为自然常数；S8：依据生长环境值SHu将林木的种植区域进行等级划分：若Hu＜X1，判定林木的种植区域为劣质种植区域；若X1≤Hu＜X2，判定林木的种植区域为普通种植区域；若X2≤Hu＜X3，判定林木的种植区域为中等种植区域；若X3≤Hu，判定林木的种植区域为优质种植区域；式中，X1、X2和X3均为固定值，且X1＜X2＜X3。进一步地，所述污染监测模块用于对林木的种植区域的环境污染进行监测，检测步骤具体如下：步骤一：采集林木种植区域内的水源样本，并将种植区域内的水源样本标记为SYu，SYu＝1，2，……，x；获取种植区域内对应水源样本的PH值信息，将PH值标记为PHSYu；获取种植区域内对应水源样本的浊度信息，并将浊度值标记为ZDSYu；获取种植区域内对应水源样本的溶解氧信息，并将溶解氧值标记为RJSYu；获取种植区域内对应水源样本的硫化物信息，并将硫化物值标记为LHSYu；步骤二：将PH值、浊度值、溶解氧值以及硫化物值分配权重，依次分配权重为c1、c2、c3和c4，且c1+c2+c3+c4＝1；利用公式W1u＝|PHSYu-8|×c1+ZDSYu×c2-RJSYu×c3+LHSYu×c4计算得到种植区域内水源样本的污染值W1u；步骤三：采集林木种植区域内的气体样本，并将气体样本标记QTu，QTu＝1，2，……，v；获取种植区域内气体样本的有害气体分子量信息，并将有害气体分子量标记为FZQTu；获取种植区域内气体样本的有害气体温度信息，将有害气体温度标记为WDQTu；获取种植区域内气体样本的有害气体压强信息，并将有害气体压强标记为YQQTu；获取种植区域内气体样本的有害气体体积浓度信息，并将有害气体体积浓度标记为TNQTu；步骤四：根据气体质量浓度的计算式将有害气体体积浓度转化成有害气体的质量浓度，利用公式计算得到种植区域内气体样本的污染值W2u，气体样本的污染值W2u的计算公式具体如下：W2u＝(FZQTu/22.4)×[273/(273+WDQTu)]×[YQQTu/101325]×TNQTu；步骤五：将计算得到的种植区域内水源样本的污染值W1u、气体样本的污染值W2u与服务器中存储的气体允许阈值和水源允许阈值进行比对，判定气体样本的污染值和水源样本的污染值是否超标，比对判断具体如下：K1：分别获取水源允许阈值SYSYu和气体允许阈值QYQTu；水源样本的污染值W1u与水源允许阈值SYSYu一一对应，气体样本的污染值W2u与气体允许阈值QYQTu一一对应；K2：当W2u≤QYQTu时，则判定种植区域的气体样本污染值没有超标，进入步骤六；当W2u＞QYQTu时，则判定种植区域的气体样本污染值超标，生成警报指令；当W1u≤SYSYu时，则判定种植区域的水源样本污染值没有超标，进入步骤六；当W1u＞SYSYu时，则判定种植区域的水源样本污染值超标，生成警报指令；K3：警报指令发送至服务器中；步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于卫星技术的林木生长监测系统，其特征在于，包括注册登录模块、污染监测模块、环境监测模块、等级划分模块、大数据单元、数据采集模块和定位单元；/n所述环境监测模块用于对林木生长地的环境进行监测，监测过程具体如下：/nS1：将林木生长地划分为若干个种植区域，并将种植区域标记为u，u＝1，2，……，z；/nS2：获取种植区域的树木Su，并得到对应树木的垂直高度GD

【技术特征摘要】
1.一种基于卫星技术的林木生长监测系统，其特征在于，包括注册登录模块、污染监测模块、环境监测模块、等级划分模块、大数据单元、数据采集模块和定位单元；
所述环境监测模块用于对林木生长地的环境进行监测，监测过程具体如下：
S1：将林木生长地划分为若干个种植区域，并将种植区域标记为u，u＝1，2，……，z；
S2：获取种植区域的树木Su，并得到对应树木的垂直高度GDSu、年轮圈数NLSu、树干直径ZJSu和树木胸径XJSu，Su＝1，2，……，n；利用公式SZu＝GDSu×a1+NLSu×a2+ZJSu×a3+XJSu×a4计算得出种植区域内树木的生长值SZu；式中a1、a2、a3和a4均为比例系数固定数值，且a1、a2、a3和a4的取值均大于零；
S3：获取对应树木的树木冠幅，并将树木冠幅标记为GFSu；在树木Su上随意选取若干个树叶，并测量得到若干个树叶的长度和宽度，计算树叶长度与树叶宽度的比值；同时获取若干个树叶的轮廓图，通过计算得到若干个树叶轮廓图的长度，若干个树叶轮廓图的长度叠加取平均值后得到树木的平均轮廓长度LKPSu；
S4：采集树木Su上若干个树叶的图片，树叶图片放置在背景为全黑的区域，将树叶图片进行二进制处理得到二进制图像，将二进制图像记为树叶轮廓图，而后通过计算得到树叶图片的面积，去除树叶图片中的杂点，获取得到树叶图片中每个颜色的像素点；
S5：统计步骤S4中若干个树叶图片的绿色像素点占比，求和取平均值得到树木上树叶平均绿色像素点占比LSPSu；利用公式MSu＝(LKPSu+GFSuLSPSu+a5)×a6计算得出种植区域内树木的茂盛值MSu，式中a5和a6均为比例系数固定数值，且a5和a6的取值均大于零；
S6：获取种植区域的人员走动数Ru、动物出没数Du、土壤酸碱度SJu、土壤养分贮量YFu、土壤含氧量HYu和人工施肥次数SFu，利用公式计算得出种植区域的土壤肥沃度Tu，公式具体如下：

式中b1、b2、b3和b4预设比例系数固定数值，且b1、b2、b3和b4的取值均大于零；
S7：种植区域的土壤肥沃度Tu、种植区域内树木生长值SZu、树木茂盛值MSu结合公式计算得出种植区域的生长环境值SHu，式中b5和b6均为比例系数，且b5、b6分别与种植区域的树木的生长值SZu、树木茂盛值MSu、土壤肥沃度Tu一一对应，α为修正因子，且α＞0，e为自然常数；
S8：依据生长环境值SHu将林木的种植区域进行等级划分：
若Hu＜X1，判定林木的种植区域为劣质种植区域；
若X1≤Hu＜X2，判定林木的种植区域为普通种植区域；
若X2≤Hu＜X3，判定林木的种植区域为中等种植区域；
若X3≤Hu，判定林木的种植区域为优质种植区域；式中，X1、X2和X3均为固定值，且X1＜X2＜X3。


2.根据权利要求1所述的一种基于卫星技术的林木生长监测系统，其特征在于，所述污染监测模块用于对林木的种植区域的环境污染进行监测，检测步骤具体如下：
步骤一：采集林木种植区域内的水源样本，并将种植区域内的水源样本标记为SYu，SYu＝1，2，……，x；获取种植区域内对应水源样本的PH值信息，将PH值标记为PHSYu；获取种植区域内对应水源样本的浊度信息，并将浊度值标记为ZDSYu；获取种植区域内对应水源样本的溶解氧信息，并将溶解氧值标记为RJSYu；获取种植区域内对应水源样本的硫化物信息，并将硫化物值标记为LHSYu；
步骤二：将PH值、浊度值、溶解氧值以及硫化物值分配权重，依次分配权重为c1、c2、c3和c4，且c1+c2+c3+c4＝1；利用公式W1u＝|PHSYu-8|×c1+ZDSYu×c2-RJSYu×c3+LHSYu×c4计算得到种植区域内水源样本的污染值W1u；
步骤三：采集林木种植区域内的气体样本，并将气体样本标记QTu，QTu＝1，2，……，v；获取种植区域内气体样本的有害气体分子量信息，并将有害气体分子量标记为FZQTu；获取种植区域内气体样本的有害气体温度信息，将有害气体温度标记为WDQTu；获取种植区域内气体样本的有害气体压强信息，并将有害气体压强标记为YQQTu；获取种植区域内气体样本的有害气体体积浓度信息，并将有害气体体积浓度标记为TNQTu；
步骤四：根据气体质量浓度的计算式将有害气体体积浓度转化成有害气体的质量浓度，利用公式计算得到种植区域内气体样本的污染值W2u，气体样本的污染值W2u的计算公式具体如下：
W2u＝(FZQTu/22.4)×[273/(273+WDQTu)]×[YQQTu/101325]×TNQTu；
步骤五：将计算得到的种植区域内水源样本的污染值W1u、气体样本的污染值W2u与服务器中存储的气...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘妙燕，田元，陈建英，
申请(专利权)人：浙江弄潮儿智慧科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33