[发明专利]一种基于消费级无人机的植被多样性探测方法

说明书

本发明公开了一种基于消费级无人机的植被多样性探测方法，适用于地表覆盖检测领域使用。通过消费级无人机获取研究区域的数字正射影像、数字地面表面模型影像以及数字地形模型影像，通过数字正射影像计算得到区域的植被绿度指数分布图，依据颜色对植被类型进行划分，使用数字表面模型影像以及数字地形模型影像计算得到植被高度，依据高度对植被类型进行划分，最后综合植被颜色和高度对植被类型进行划分，并将研究区域划分为若干单元，通过每个单元内存在的植被类型及其覆盖度，计算得到区域内植被多样性分布情况，实现对植被多样性的探测。其步骤简单，使用方便，能够快速获取大范围区域内的植被多样性，满足植被群落监测和评价。

技术领域

本发明涉及一种植被多样性探测方法，尤其适用于地表覆盖检测领域使用的一种基于消费级无人机的植被多样性探测方法。

背景技术

植被多样性是反映植被群落功能和结构的重要结构参数，常常被用于反映生态系统的等级和稳定性。一直以来，通过现场调查植被类型、数量、密度，是获取区域植被多样性的主要方法。然而，这种传统的野外调查法存在成本高、耗时久、可达性差、覆盖范围小的缺点，已经难以满足目前对大范围区域的植被监测和评价工作要求。但随着近年来无人机技术的进步和批量化生产，消费级无人机的应用也愈加广泛。基于消费级无人机进行植被多样性的探测，不仅能满足大范围植被群落调查的要求，同时也为降低了地方监管单位应用无人机进行植被监测的门槛。

近年来，已有一些研究尝试使用无人机对植被多样性进行探测。专利“一种非破坏性监测草地植物物种多样性的方法”(申请号：202010052846.5)使用无人机拍摄植被照片，通过人工识别植被物种的方法计算植被多样性；专利“一种基于无人机立体摄影测量点云的次生林结构参数反演的方法”(201910857028.X)使用无人机搭载激光雷达获取植被高度，通过划分不同高度的植被类型的方法计算植被多样性；专利“一种基于无人机激光雷达反演人工森林结构参数的方法”(201810903690.X)结构地面调查数据与遥感反演数据，建立k-NN模型以计算植被多样性。然而，这些专利大多依靠搭载激光雷达的专业无人机，在仪器设备和操作技术都有着较高的要求，或者难以实现植被多样性的自动化计算，均无法在基层单位实施的植被监测得到应用。

发明内容

针对上述技术的不足之处，提供一种步骤简单，使用方便，以快速获取大范围区域内的植被多样性，能够满足植被群落监测和评价的需要的基于消费级无人机的植被多样性探测方法。

为解决上述问题，本发明的基于消费级无人机的植被多样性探测方法，包括以下步骤：

S1.使用消费级无人机获取待测试区域的数字正射影像DOM、数字地面表面模型影像DSM以及数字地形模型影像DTM：

S2.通过数字正射影像计算待测试区域的绿度指数GLI，根据绿度指数GLI将待测试区域内的植被划分为不同颜色的植被类型；

S3.计算数字地面表面模型的影像以及数字地形模型的影像之间的差值，将差值作为待测试区域的植被高度，根据植被高度将待测试区域内的植被划分为不同高度的植被类型；

S4.将待测试区域的植被影像划分为大小相同的单元格，综合植被颜色与高度将测试区域植被划分为不同的植被类型，然后根据每个单元格内的植被类型和覆盖度计算每个单元格内的植被多样性。

所述步骤S1具体方法为：设置无人机飞行路径和拍摄参数后得到航摄照片，并通过GPS RTK确定控制点坐标，然后通过Agisoft PhotoScan软件对航摄照片经过照片对齐、格网生成、密集点云等步骤得到研究区域的数字正射影像、数字地面表面模型影像以及数字地形模型影像。

所述步骤S2的具体方法为：基于数字正射影像计算植被绿度指数GLI利用下式计算：