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专利号: 202011231747X
申请人: 东北林业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种林木碳汇量的测定方法,其特征在于,包括以下步骤:s1、利用航空器在林木碳汇量待测区块上空采集图像,并基于航摄图像确定林木碳汇量待测区块的边界;包括以下步骤:s1.1、利用航空器在林木碳汇量待测区块上空采集图像,在采集图像的过程中,存储每幅图像对应的路径信息和姿态信息;路径信息为实际行驶路径的三维空间信息,包括水平面位置信息和高度信息;

s1.2、将采集的图像按照各自对应的高度信息进行采集图像调整,将不同高度采集的图像调整为同一高度下的采集视野对应的图像,实际上这个过程也实现了将采集的图像统一到同一比例尺下,根据高度信息能够确定对应的比例尺,记做航摄比例尺;

同时根据姿态信息对采集图像进行仿射变换;将调整的图像拼接成包括测定待测区块在内的航摄图像;

s1.3、获取包括测定待测区块在内的标准地形图,标准地形图的比例尺记做标准地形图比例尺;

s1.4、基于航摄比例尺和标准地形图比例尺,将标准地形图和航摄图像调整到某一比例尺尺度下的图像;

提取标准地形图中若干个标识物信息,并在航摄图像中提取若干个相同的标识物信息,根据标识物信息将标准地形图与航摄图像进行空间位置对应,进一步将标准地形图和航摄图像调整到相同比例尺度上;

s1.5、根据林木碳汇量待测区块的实际物理空间位置信息,在调整比例尺后的标准地形图中标出待测区块;并按照标准地形图中待测区块的边界线投射到调整比例尺后航摄图像上;

s2、在航摄图像中确定待测区块的最小外接矩形,并截取出最小外接矩形图像;

s3、利用分水岭算法对最小外接矩形图像进行图像分割,将最小外接矩形图像的分割结果的每个区域记为最小外接矩形图像分割区域;

s4、对最小外接矩形图像进行网格划分;

s5、将最小外接矩形图像分成RGB三个通道对应的图像,提取G通道图像并将像素对应的G数值作为灰度值,将步骤s4中最小外接矩形图像的网格映射到G通道图像上,即G通道图像的网格划分与最小外接矩形图像网格划分是一致的;

计算G通道图像中每个网格内的平均灰度值并将其作为每个网格的灰度值,统计每个网格内的灰度值,将所有网格灰度值从小到大进行排序,最小的网格灰度值记为Gmin,最大网格灰度值记为Gmax,将灰度值小于(Gmax‑Gmin)/10的网格作为拟定种子网格,如果拟定种子网格数量小于等于n/10,n为网格数量,则将拟定种子网格作为种子网格;如果拟定种子网格数量大于n/10,则选取从小到大进行排序中的前n/10个网格作为种子网格;

将种子网格作为中心网格并记录该种子网格坐标,计算种子网格四周网格中灰度值,将四周网格中灰度值最小两个网格作为拟定候选网格,如果拟定候选网格的灰度值小于等于K=k(Gmax‑Gmin)/10,则将其作为搜索到的种子网格,即下一代种子网格,否则停止种子网格的搜索;k为调整系数;

将搜索到的种子网格作为当前代种子网格,将种子网格作为中心网格并记录该种子网格坐标,再计算种子网格四周网格中灰度值,确定四周网格中灰度值最小两个网格,并判断两个网格是否包括上一代种子网格,如果不包括上一代种子网格则将两个网格作为拟定候选网格,如果包括上一代种子网格则将除上一代种子网格以外的一个网格作为拟定候选网格;如果拟定候选网格的灰度值小于等于K,则将其作为搜索到的种子网格,即下一代种子网格,否则停止种子网格的搜索;重复该过程直至完成搜索;

将搜索到的网格记为搜索网格,搜索网格连接成若干条搜索网格线;

s6、针对每条搜索网格线,确定搜索网格线中的抽样网格数量n′s,并按照n′s在该条网格线中均匀的提取搜索网格作为抽样网格;

s7、将s3的图像分割结果映射到G通道图像上,将G通道图像的分割结果的每个区域记为G通道图像分割区域;

统计每个G通道图像分割区域中网格的数量,G通道图像分割区域含有网格的数量记为ni′;

统计每个G通道图像分割区域中搜索网格的数量,G通道图像分割区域含有搜索网格的数量记为ni′s;

计算每个G通道图像分割区域中的补充抽样网格数 N为总的抽样网格数;按照补充抽样网格的数量n′i′s在每个G通道图像分割区域中除搜索网格以外其他网格内均匀确定补充抽样网格;

s8、将所有确定的补充抽样网格和抽样网格作为抽样调查单元,在抽样调查单元对应的实际林木空间范围进行林木数据调查;

根据树种对应的生物量方程确定补充抽样网格和抽样网格中每个网格对应树种α的生物量BTREE‑i,j,t;

s9、基于已经进行了网格划分的最小外接矩形图像,利用第j行网格中已经确定了树种生物量的网格对应的树种α的生物量拟合第j行网格对应的树种α的生物量曲线,进而确定第j行网格每个树种的生物量;

根据每行网格每个树种的生物量确定最小外接矩形图像中每个树种的生物量,然后根据航摄图像中确定的待测区块占最小外接矩形的面积比确定待测区块中每个树种的生物量BTREE‑BSL,i,j,t;

s10、根据待测区块中每个树种的生物量BTREE‑BSL,i,j,t得到待测区块中林木碳汇量ΔCBSL,t。

2.根据权利要求1所述一种林木碳汇量的测定方法,其特征在于,s4所述对最小外接矩形图像进行网格划分,网格大小对应的实际空间的边长分别记为L1和W1,L1为35m‑80m,W1为35m‑80m。

3.根据权利要求2所述一种林木碳汇量的测定方法,其特征在于,所述调整系数k为

2.1。

4.根据权利要求3所述一种林木碳汇量的测定方法,其特征在于,所述搜索网格线中的抽样网格数量n′s如下:

其中, 表示向上取整,ns为某条搜索网格线中搜索网格的数量。

5.根据权利要求1至4之一所述一种林木碳汇量的测定方法,其特征在于,所述根据树种对应的生物量方程确定补充抽样网格和抽样网格中每个网格对应树种α的生物量BTREE‑i,j,t如下:

BTREE‑i,j,t=B×(1+Rj)×NTREE‑i,j,t×ATREE‑i其中,B为林木单株生物量,Rj为树种j的林木地下生物量与地上生物量之比,NTREE‑i,j,t为补充抽样网格或抽样网格内树种j的株数,ATREE‑i为补充抽样网格或抽样网格对应的实际空间的面积,i表示碳层序号,t表示时间。

6.根据权利要求5所述一种林木碳汇量的测定方法,其特征在于,s10所述根据待测区块中每个树种的生物量BTREE‑BSL,i,j,t得到待测区块中林木碳汇量ΔCBSL,t的过程如下:其中,t1,t2表示不同的时间,CTREE‑BSL,i,t为林木生物量的碳储量;CFj为树种j的生物量含碳率。

7.一种林木碳汇量的测定系统,其特征在于,所述系统用于执行权利要求1至权利要求

6之一所述的一种林木碳汇量的测定方法。

8.一种林木碳汇量的测定装置,其特征在于,所述装置用于存储和/或运行权利要求7所述的一种林木碳汇量的测定系统。