[发明专利]一种基于双向选择判断原理进行遥感手段提取单木与实际单木信息匹配的方法

说明书

本发明公开一种基于双向选择判断原理进行遥感手段提取单木与实际单木信息匹配的方法，属林业遥感数据处理与信息提取范畴，其技术特点是以树高差、距离为判定条件，先在遥感手段提取到的林木邻域内筛选最合适的实测木作为匹配木，再以该实测木为中心，通过判断其邻域内遥感手段提取到的单木信息，决定是否成功匹配。解决的关键性问题包括：①可甄别和去除欠分割、过分割等分割误差，避免误差的积累；②在密度高、空间异质性高的林分中匹配精度较高，相比传统方法，解决了树冠相互遮挡林木间匹配不合理的问题。该发明可应用于林业遥感技术反演信息的领域，在评价遥感产品质量、推广遥感产品应用等方面起到巨大推进作用。

一、技术领域

本发明涉及一种将遥感手段提取的单木与地面实测单木进行匹配的方法，特别适用于具有复杂垂直结构或树冠遮挡严重的林分，适用于单木尺度信息的遥感反演与精度评价，属于林业遥感数据处理技术领域。

二、技术背景

随着遥感技术的迅猛发展，航空航天遥感数据分辨率大幅度提升，激光雷达、微波雷达等主动遥感技术的出现和普及，使用遥感手段获取单木尺度信息成为当前林业遥感工作的热门内容。遥感手段提取单木与实际单木进行匹配的工作是衡量和判断单木分割效果的重要步骤，其具体作用包括：①判断遥感手段提取单木信息的精度是否满足阈值，通过比较成功匹配的林木数量所占比例，衡量和比较遥感手段提取单木方法的优劣性；②通过判断成功匹配的林木数量所占比例是否满足阈值，判断遥感手段提取结果的可用性；③计算单木树高、胸径、冠幅等信息的精度；④是进一步实现遥感手段进行森林可视化经营管理的基础。因此，将遥感手段提取到的单木与实际单木进行匹配的工作具有重要意义。

目前已有的匹配方法有邻域最高匹配法、最邻近匹配法、双因素匹配法等，这些方法均是在遥感提取到的单木的邻域内设置一定阈值和规则，进行单向的匹配，在光学高分影像提取单木的工作中应用广泛，适用于单层林或密度较低的林分，如单层纯林、人工林等。然而，随着激光雷达技术在单木信息反演方面的优势不断突出，从复杂林分中提取包括下层林木在内的所有林木已成为可能；在林分密度高、树冠相互遮挡严重的林分条件下，已有的匹配方法缺陷十分突出：只有围绕遥感提取所得单木进行的单向匹配，缺少从实际单木角度出发进行的逆向确认过程，因此匹配的顺序很容易影响匹配的质量，如遇到欠分割、过分割等分割误差，也不能很好的鉴别和剔除，反而影响之后的匹配工作，这个问题在密度高、空间异质性高的林分单木遥感反演工作中尤为明显。如何更合理地将遥感手段获取的单木与实际单木进行匹配，是当前很有挑战性的主题。

当前单木匹配面临的挑战主要是：

(1)单向匹配，无法甄别并剔除欠分割、过分割产生的误差，并在匹配过程中不断积累误差，影响后续匹配效果；

(2)在密度高、空间异质性高的林分中匹配效果不佳，尤其是平均最邻近体间距离小于平均冠幅的林分，准确匹配的难度较大。

三、发明内容

针对现有匹配方法在密度高、冠幅遮挡严重的林分条件下表现不佳的问题，提出一种基于双向选择判断原理的单木匹配方法，适用于各种林型，尤其对复杂结构的林分在单木提取的方面具有较大的优势。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：先以遥感手段提取到的单木为中心寻找合适的实测木，再以该实测木为中心判断是否合理匹配，其特征是，具有双向判断的过程；所述方法包括以下步骤：

①树高排序：对遥感手段提取所得单木(简称遥感木)按照树高由大到小排序，匹配工作从最高的遥感木开始进行，设待匹配的遥感木为A；

②确定候选实测木：以遥感木A位置为中心，m倍冠幅为半径，划分邻域范围，该邻域范围内，与A树高不超过n倍树高的实测木被确定为候选；其中参数m、n根据林分平均冠幅、最邻近体间平均距离等信息进行调整，默认值m＝3,n＝0.5；