[发明专利]一种测量林窗面积和形状的方法

权利要求书

1.一种测量林窗面积和形状的方法，其特征在于具有以下步骤：在林窗中某一位置用装配鱼眼镜头的数码相机垂直向上拍摄半球面影像；测量林窗参数；对上述半球面影像进行处理，记录相片中林窗边缘木最高点的坐标；根据鱼眼镜头的投影原理和各坐标点及林窗参数计算林窗的面积和形状；

所述计算林窗面积包括以下步骤：把林窗近似成多边形，通过以下公式计算林窗面积A：

其中，n为林窗边缘木的数量，最后一个点i＝n+1也是起始点i＝1，γ为边缘木的方位角，D_γ为γ方位的边缘木最高点到鱼眼镜头光轴的垂直距离；

所述计算林窗形状具体为：

采用周长/面积比值P/A或形状指数SI计算林窗形状，其中 式中P为林窗周长，A为林窗面积；

所述林窗周长P通过以下公式计算：

其中，n为林窗边缘木的数量，最后一个点i＝n+1也是起始点i＝1，γ为边缘木的方位角，D_γ(i)为γ方位的林窗边缘木最高点到鱼眼镜头光轴的垂直距离；

林窗边缘木最高点到鱼眼镜头光轴的垂直距离(D_γ)的计算方法如下：

式中，H为林窗边缘木平均高度，α为坡度，β为坡向，h为镜头距地面的高度，z为边缘木最高点到鱼眼镜头垂直光轴的天顶角；

所述天顶角(z)通过以下方法得到：

根据林窗边缘木最高点在相片中投影点的坐标值计算每个坐标点的方位角(γ)及其到相片中心点的距离(r)，根据鱼眼镜头的极坐标投影原理公式求边缘木最高点到鱼眼镜头垂直光轴的天顶角(z)：

z/90＝r/R 

式中，R为z＝90时投影点在半球面影像中的半径距离。

2.按照权利要求1所述测量林窗面积和形状的方法，其特征在于所述半球面影像的拍摄要求为：在林窗内某一点，将装配有鱼眼镜头的数码相机垂直安置在三角架上；相机光圈调至最小，焦距调至无穷远；选择全阴天、日出前或日落后拍摄；半球面影像的正上方为罗盘正北方向。

3.按照权利要求1所述测量林窗面积和形状的方法，其特征在于：所述林窗参数包括林窗边缘木平均高度、坡度与坡向。

4.按照权利要求1所述测量林窗面积和形状的方法，其特征在于：通过图像处理软件对半球面影像进行处理，得到所有林窗边缘木最高点坐标，求得各坐标点到影像中心点的距离。