【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及圖形屬性的分析，特別是涉及一種高郁閉森林碳儲量變化量遙感計量方法。
技術介紹
1、由于涉及到大量不常見且含義復雜的術語，為便于理解，這里先進行名詞解釋：
2、點云：由無數坐標點組成的數據集，這些坐標點對應著被測量物體的表面的點，每個點通常還包含顏色等信息，這些點組成的圖形類似于沙畫，密集的、沙子一樣的點組成圖像；
3、點云分割：對點云中的點進行分類，判斷哪些點屬于某個物體，比如，判斷哪些點屬于某一棵樹，點云分割后就可以獲得機器能夠識別的物體外形（在分類前，這些“沙畫”人眼能看出來輪廓，但機器不能識別）；
4、點云高程歸一化：森林的地表是不平整的，采集的林冠點云數據不能反映樹的真實高度，因此需要用林冠上的點的高程減去相應位置地面點的高程。點云高程歸一化后，相當于森林種在了一塊平地上。
5、郁閉度：指森林中喬木樹冠在陽光直射下在地面的總投影面積（冠幅）與此林地（林分）總面積的比，它反映林分的密度。
6、森林碳儲量：森林中碳素的留存量，若森林碳儲量在一段時間內增加且增加的碳儲量不再釋放出來，那么這個過程即形成碳匯。
7、森林碳儲量衡量森林的生態價值以及計算碳匯的重要依據，可采用樣地調查法、生物量法、或遙感估測法進行計算。其中，遙感估測法測量森林碳儲量是重要甚至不可替代的方法，因為現場實測的工作量巨大，甚至還有很多地區因為地形的原因完全無法現場實測。
8、但無論對于哪種方法而言，樹高都是一個不可或缺的值。因為對于一棵樹而言，樹冠的尺寸、樹的
9、在高郁閉度的森林中，由于上層林冠的遮擋，難以通過遙感的手段獲得地面點，從而難以通過遙感的手段獲取樹木高度以及林下植被的生長狀況。這些缺失的數據，就只能通過地面調查的方式獲取，遙感估測法工作量小且不挑地形的優勢不復存在。
技術實現思路
1、本專利技術提供一種高郁閉森林碳儲量變化量遙感計量方法。
2、解決的技術問題是：在高郁閉度的森林中，由于上層林冠的遮擋，難以通過遙感的手段獲得地面點，從而難以通過遙感的手段獲取樹木高度以及林下植被的生長狀況，給遙感法測量碳儲量帶來困難。
3、為解決上述技術問題，本專利技術采用如下技術方案：一種高郁閉森林碳儲量變化量遙感計量方法，用于測量因郁閉而難以通過遙感手段采集地面點云數據的林地的碳儲量變化量，計量過程中，林下灌木以及草本植物的碳儲量變化量記為0，不納入計量；
4、所述計量方法包括以下步驟：
5、步驟一：采集變化前后林地的遙感數據，變化前采集數據的時刻記作前時相，變化前采集數據的時刻記作后時相，所述前時相與后時相為不同日期的同一時間，且采集數據時的天氣均為森林生長旺盛期的晴天；
6、步驟二：利用步驟一采集的數據分別建立前時相和后時相的非高程歸一化點云，并對對點云平滑去噪；
7、步驟三：基于非高程歸一化點云分別進行單木樹冠分割，然后對前時相與后時相中的樹進行匹配，將前時相與后時相中的同一棵樹匹配到一起；
8、步驟四：判斷分割出的樹的樹種以及存活狀態，并將分割出的樹分為以下幾類：
9、正常樹：同一棵樹同時存在與前時相和后時相中，且在前時相和后時相中均存活的樹；
10、早夭樹：同一棵樹同時存在與前時相和后時相中，且在前時相和后時相中均死亡的樹；
11、后夭樹：同一棵樹同時存在與前時相和后時相中，且在前時相中存活，在后時相中死亡的樹；
12、已伐樹：僅存在于前時相中的樹；
13、新生樹：僅存在于后時相中的樹；
14、步驟五：建立以樹種、樹冠特征值、以及樹高值為自變量，以碳儲量為因變量的數學模型，并記作新生模型；
15、建立以樹種、樹冠特征差值、以及樹高差值為自變量，以碳儲量變化量為因變量的數學模型，并記作增量模型，其中樹冠特征差值和樹高差值為變化后的樹冠特征值和樹高值減去變化前的樹冠特征值和樹高值；
16、步驟六：針對不同類型的樹分別計算碳儲量變化量，然后求和，其中：
17、正常樹的碳儲量變化量：將樹種、樹冠特征差值、以及樹高差值代入增量模型，計算碳儲量變化量；
18、早夭樹的碳儲量變化量：碳儲量變化量記為0；
19、后夭樹的碳儲量變化量：將樹種、樹冠特征值、以及樹高值代入新生模型，計算碳儲量，然后取相反數；
20、已伐樹的碳儲量變化量：將樹種、樹冠特征值、以及樹高值代入新生模型，計算碳儲量，然后取相反數；
21、新生樹的碳儲量變化量：將樹種、樹冠特征值、以及樹高值代入新生模型，計算碳儲量。
22、進一步，步驟一中，采用無人機傾斜攝影測量法采集影像數據。
23、進一步，步驟三中，采用以下方法判斷前時相與后時相中的樹是否為同一棵樹：
24、在排除假樹頂點后，若后時相中b樹的樹頂點落在前時項中a樹的樹冠范圍內，且b樹有且只有一棵，則a樹與b樹視作同一棵樹；
25、在排除假樹頂點后，若后時相中b樹的樹頂點落在前時項中a樹的樹冠范圍內，且b樹不止一棵，則將樹頂點與a樹的樹頂點的水平距離最近的b樹視作與a樹為同一顆樹，其余的b樹視作新生樹。
26、進一步，步驟四中，采用以下方法判斷樹的存活狀態：
27、統計同一棵樹在前時相與后時相中的點云的點的數量；
28、若數量變多，則前時相與后時相中該樹均存活；
29、若數量不變，則前時相與后時相中該樹均死亡；
30、若數量變少，則前時相中該樹存活，后時相中該樹死亡。
31、進一步，步驟四中，樹冠特征值包括冠幅、冠面積、以及冠體積；并以現場測量的樹的數據構件樣本庫，基于樣本庫擬合出新生模型和增量模型；
32、新生模型的樣本庫中，以多株現場測量的樹的樹種、樹冠特征值、以及樹高值為自變量，以生物量法測量的碳儲量為因變量；
33、增量模型的樣本庫中，以多株現場測量的樹的樹種、樹冠特征差值、以及樹高差值為自變量，以生物量法測量的碳儲量變化量為因變量。
34、進一步，步驟四中，采用隨機森林法、支持向量機法、或深度學習法擬合出新生模型和增量模型。
35、進一步，后夭樹的樹高采用以下方法計算：
36、在后時相中，采集后夭樹位于前時相的樹冠范圍內的地面點，并與后夭樹在前時相中的樹頂點比較，計算后夭樹的樹高；
37、已伐樹的樹高采用以下方法計算：
38、在后時相中，采集已伐樹位于前時相的樹冠范圍內的地面點，并與已伐樹在前時相中的樹頂點比較，計算已伐樹的樹高；本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種高郁閉森林碳儲量變化量遙感計量方法，用于測量因郁閉而難以通過遙感手段采集地面點云數據的林地的碳儲量變化量，其特征在于：計量過程中，林下灌木以及草本植物的碳儲量變化量記為0，不納入計量；
2.根據權利要求1所述的一種高郁閉森林碳儲量變化量遙感計量方法，其特征在于：步驟一中，采用無人機傾斜攝影測量法采集影像數據。
3.根據權利要求1所述的一種高郁閉森林碳儲量變化量遙感計量方法，其特征在于：步驟三中，采用以下方法判斷前時相與后時相中的樹是否為同一棵樹：
4.根據權利要求1所述的一種高郁閉森林碳儲量變化量遙感計量方法，其特征在于：步驟四中，采用以下方法判斷樹的存活狀態：
5.根據權利要求1所述的一種高郁閉森林碳儲量變化量遙感計量方法，其特征在于：步驟四中，樹冠特征值包括冠幅、冠面積、以及冠體積；并以現場測量的樹的數據構件樣本庫，基于樣本庫擬合出新生模型和增量模型；
6.根據權利要求1所述的一種高郁閉森林碳儲量變化量遙感計量方法，其特征在于：步驟四中，采用隨機森林法、支持向量機法、或深度學習法擬合出新生模型和增量模型。p>
7.根據權利要求1所述的一種高郁閉森林碳儲量變化量遙感計量方法，其特征在于：后夭樹的樹高采用以下方法計算：
...【技術特征摘要】
1.一種高郁閉森林碳儲量變化量遙感計量方法，用于測量因郁閉而難以通過遙感手段采集地面點云數據的林地的碳儲量變化量，其特征在于：計量過程中，林下灌木以及草本植物的碳儲量變化量記為0，不納入計量；
2.根據權利要求1所述的一種高郁閉森林碳儲量變化量遙感計量方法，其特征在于：步驟一中，采用無人機傾斜攝影測量法采集影像數據。
3.根據權利要求1所述的一種高郁閉森林碳儲量變化量遙感計量方法，其特征在于：步驟三中，采用以下方法判斷前時相與后時相中的樹是否為同一棵樹：
4.根據權利要求1所述的一種高郁閉森林碳儲量變化量遙感計量方...
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱若檸，梅曉麗，王冬，張曉麗，柴國奇，姚宗琦，張曉霞，張振鵬，雷令婷，夏寅欣，李國冰，
申請(專利權)人：中建一局集團第三建筑有限公司，
類型：發明
國別省市：
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