[发明专利]一种基于无人机影像点云的人工林单木提取及立地质量评价的方法

权利要求书

1.一种基于无人机影像点云的人工林单木提取及立地质量评价的方法，其特征在于，首先借助无人机搭载多光谱相机采集多光谱相片，应用SFM技术对带有坐标信息的无人机相片进行匹配生成摄影测量点云数据，对摄影测量点云数据进行处理获得归一化的点云数据；然后采用基于归一化点云的PCS方法对人工林进行单木提取并进行精度验证；最后，通过优势木平均高，并结合样地所在小班的基准年龄信息，编制地位级指数表，对人工林进行立地质量评价；具体包括以下步骤：

(1)借助无人机搭载高分辨率相机采集高分辨率影像数据，并进行遥感数据预处理：通过SFM技术对带有坐标信息的无人机相片进行匹配生成摄影测量点云，对摄影测量点云数据进行处理获得归一化点云数据；

(2)单木冠幅提取：采用基于点云的距离判断分割方法对单木冠幅进行提取，该方法为使点云从高到底有序的进行分割，归一化过后的点云中每个点的高程值就代表该点距离地表面的高度，冠幅内的最高点将被认为是树顶点，由于树顶的间距大于树冠底部的间距，按照从高到底的顺序利用点云中的点与树顶的相对水平距离把一棵树的点云聚集到一起而区别于与其相邻的其它树的点云，从而完成单木提取；

(3)地位指数表编制：先通过对地位级指数导向预选模型进行拟合，确定地位级指数导向曲线，再将树种基准年龄带入所述导向曲线，得到导向曲线上的优势树高值，以这个值为准，按地位级指数距展开，求得各级地位级指数曲线，从而编制地位级指数表进行人工林立地质量评价。

2.根据权利要求1所述的基于无人机影像点云的人工林单木提取及立地质量评价的方法，其特征在于，所述人工林为水杉和杨树。

3.根据权利要求1所述的基于无人机影像点云的人工林单木提取及立地质量评价的方法，其特征在于，在采集的高分辨率影像时，选择在每个不同年龄的人工林正射影像条带内设置样地，对样地进行每木检尺，计算样地平均高，并在每块样地选择5株优势木，优势木树高的平均值作为优势木的平均高；所述样地为圆形样地，圆形样地的半径为15m。

4.根据权利要求1所述的基于无人机影像点云的人工林单木提取及立地质量评价的方法，其特征在于，对影像点云数据进行处理获得归一化的点云数据的过程为：获得航空摄影测量点云数据后；再通过地面控制点，利用自动匹配技术为影像点云赋予空间坐标，然后将点云转换到实际的地理坐标系中，利用LiDAR数据对无人机影像点云进行二次坐标校正，得到校正好的无人机摄影测量点云；再结合校正好的无人机摄影测量点云，利用LiDAR数据的地面点，实现无人机摄影测量点云来的归一化，归一化过后的点云中每个点的高程值就代表该点距离地表面的高度，冠幅内的最高点将被认为是树顶点。

5.根据权利要求1所述的基于无人机影像点云的人工林单木提取及立地质量评价的方法，其特征在于，基准年龄为树木在生长的过程中，在某一个年龄时树木的生长速度趋于平缓，且能够灵敏的反映立地质量差异，将这一个年龄作为本树种的基准年龄。

6.根据权利要求1所述的基于无人机影像点云的人工林单木提取及立地质量评价的方法，其特征在于，归一化后的点云中每个点的高程值就代表该点距离地表面的高度，一定阈值内的最高点将被认为是树顶点。

7.根据权利要求1所述的基于无人机影像点云的人工林单木提取及立地质量评价的方法，其特征在于，地位指数级距根据树种在基准年龄时树高绝对变动幅度(ΔH)、与林场经营水平来确定，计算公式如下：

C＝ΔH/k

式中，C为地位指数级距，ΔH为基准年龄时树高绝对变动幅度，k为指数级个数，地位指数级距为1-4m，指数级个数为10个。

8.根据权利要求1所述的基于无人机影像点云的人工林单木提取及立地质量评价的方法，其特征在于，地位级指数导向曲线如下：

ln(H)＝ln(a)+bA

式中，A为林分平均林龄，a，b为模型系数。