CN120217737A 森林生物量评估分析方法及系统

(19)国家知识产权局(71)申请人安徽农业大学地址230036安徽省合肥市长江西路130号(72)发明人江柯润郝泷雷雨(74)专利代理机构合肥科泽知识产权代理事务所(普通合伙)34289专利代理师杨志胜(54)发明名称森林生物量评估分析方法及系统本发明适用于森林生物量评估技术领域，提供了森林生物量评估分析方法及系统。本发明通过构建基础评估模型，对基础评估模型进行解评估样区进行气象监测；选择两个遥感无人机，在多个评估样区，进行固定安全监测和活动遥感监测的交替转换；对多个气象监测数据和多个遥感监测数据进行处理，评估目标森林生物量。能够构建生物量评估模型，对多个评估样区进行气象监测和遥感监测，再通过生物量评估模型，评估目标森林区域的目标森林生物量，无需砍伐植物，且无需针对不同的植物类型和植物年龄进行构建基础评估模型，获取目标森林区域的历史实际数构建基础评估模型，获取目标森林区域的历史实际数据，对所述基础评估模型进行解算，获取评估模型参数对目标森林区域进行评估规划，选择多个评估样区，并根据所述评估模型参数，构建生物量评估模型对多个所述评估样区进行气象监测，获取多个气象监测数据选择两个遥感无人机，在多个所述评估样区，进行固定安全监测和活动遥感监测的交替转换，采集多个遥基于所述生物量评估模型，对多个所述气象监测数据和多个所述遥感监测数据进行处理，评估所述目标森林区域的目标森林生物量2构建基础评估模型，获取目标森林区域的历史实际数据，对所述基础评估模型进行解选择两个遥感无人机，在多个所述评估样区，进行固定安全监基于所述生物量评估模型，对多个所述气象监测数据和多个所述遥感监测数据进行处根据所述评估模型参数和多个所述代表比例，对所述基础评3区的代表比例，Sxi为第i个评估样区的X向坡度，Syi为第i个评估样区的Y向坡度，VIi为第i个评估样区的植被指数，Qi为第i个评估样区的太阳辐射量，Fi为第个评估样区的有效辐射吸收比例，Pi为第个评估样区的降水量，E为第个评估样区的辐射吸收反照比例。6.根据权利要求1所述的森林生物量评估分析方法，其特征在于，所述对多个所述评估样区进行气象监测，获取多个气象监测数据具体包括以下步骤：获取多个所述评估样区的样区地点；规划监测时间段；按照所述监测时间段和多个所述样区地点，进行气象监测，获取多个气象监测数据。7.根据权利要求1所述的森林生物量评估分析方法，其特征在于，所述选择两个遥感无人机，在多个所述评估样区，进行固定安全监测和活动遥感监测的交替转换，采集多个遥感监测数据具体包括以下步骤：选择两个遥感无人机；在多个所述评估样区，进行固定安全监测和活动遥感监测的交替转换规划，选择安全监测无人机和遥感监测无人机；规划所述安全监测无人机的安全监测位置；控制所述安全监测无人机在所述安全监测位置进行安全监测拍摄控制，获取安全监测对所述安全监测数据进行分析，规划遥感监测路径；按照所述遥感监测路径，对所述遥感监测无人机进行遥感监测控制，获取遥感监测数8.根据权利要求1所述的森林生物量评估分析方法，其特征在于，所述基于所述生物量评估模型，对多个所述气象监测数据和多个所述遥感监测数据进行处理，评估所述目标森林区域的目标森林生物量具体包括以下步骤：从多个气象监测数据和多个遥感监测数据中，提取有效评估数据；将所述有效评估数据导入至所述生物量评估模型，获取所述目标森林区域的目标森林生物量；创建可视化展示窗口；在所述可视化展示窗口中，对所述目标森林生物量进行可视化展示。9.森林生物量评估分析系统，其特征在于，所述系统包括模型参数解算模块、评估模型模型参数解算模块，用于构建基础评估模型，获取目标森林区域的历史实际数据，对所述基础评估模型进行解算，获取评估模型参数；评估模型构建模块，用于对目标森林区域进行评估规划，选择多个评估样区，并根据所述评估模型参数，构建生物量评估模型；4气象监测处理模块，用于对多个所述评估样区进行气象监测，获取多个气象监测数据；遥感监测控制模块，用于选择两个遥感无人机，在多个所述评估样区，进行固定安全监测和活动遥感监测的交替转换，采集多个遥感监测数据；森林生物量评估模块，用于基于所述生物量评估模型，对多个所述气象监测数据和多个所述遥感监测数据进行处理，评估所述目标森林区域的目标森林生物量。10.根据权利要求9所述的森林生物量评估分析系统，其特征在于，所述遥感监测控制模块具体包括：无人机选择单元，用于选择两个遥感无人机；转换规划单元，用于在多个所述评估样区，进行固定安全监测和活动遥感监测的交替转换规划，选择安全监测无人机和遥感监测无人机；位置规划单元，用于规划所述安全监测无人机的安全监测位置；安全监测拍摄控制单元，用于控制所述安全监测无人机在所述安全监测位置进行安全路径规划单元，用于对所述安全监测数据进行分析，规划遥感监测路径；遥感监测控制单元，用于按照所述遥感监测路径，对所述遥感监测无人机进行遥感监5森林生物量评估分析方法及系统技术领域[0001]本发明属于森林生物量评估技术领域，尤其涉及森林生物量评估分析方法及系统。背景技术[0002]森林生物量评估，是通过定量测定森林生态系统中所有生物有机体(包括树木、灌木、草本植物、林下植被、凋落物及土壤有机质等)的干物质总量，[0003]现有技术中，为了提高森林生物量评估的精度，传统的方法往往依赖于实地取样，因此需要砍伐植物进行生物量分析，且需要针对不同的植物类型和植物年龄，进行不同的分析，过程繁琐复杂，不仅增加了森林生物量评估的时间成本和劳动强度，且容易对森林生态造成破坏。发明内容[0004]本发明实施例的目的在于提供森林生物量评估分析方法及系统，旨在解决背景技术中所提及的现有技术所存在的技术问题。[0005]本发明实施例是这样实现的：森林生物量评估分析方法，所述方法包括以下步骤：构建基础评估模型，获取目标森林区域的历史实际数据，对所述基础评估模型进对目标森林区域进行评估规划，选择多个评估样区，并根据所述评估模型参数，构建生物量评估模型；对多个所述评估样区进行气象监测，获取多个气象监测数据；选择两个遥感无人机，在多个所述评估样区，进行固定安全监测和活动遥感监测基于所述生物量评估模型，对多个所述气象监测数据和多个所述遥感监测数据进行处理，评估所述目标森林区域的目标森林生物量。[0006]作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述构建基础评估模型，获取目标森林区域的历史实际数据，对所述基础评估模型进行解算，获取评估模型参数具体包括以下构建基础评估模型；获取目标森林区域的历史实际数据；对所述历史实际数据进行完整性分析，从所述历史实际数据中，提取有效实际数通过所述有效实际数据，对所述基础评估模型进行参数解算，获取评估模型参数。[0007]作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述基础评估模型的表达式为：6[0008]作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述对目标森林区域进行评估规根据所述评估请求信息，对所述目标森林区域进行评估根据所述评估模型参数和多个所述代表比例，对所述基为第个评估样区的植被指数，Qi为第i个评估样区的太阳辐射量，Fi为第个评估样区的有按照所述监测时间段和多个所述样区地点，进行气象7监测数据；对所述安全监测数据进行分析，规划遥感监测路径；按照所述遥感监测路径，对所述遥感监测无人机进行遥感监测控制，获取遥感监测数据。[0012]作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述基于所述生物量评估模型，对多个所述气象监测数据和多个所述遥感监测数据进行处理，评估所述目标森林区域的目标森林生物量具体包括以下步骤：从多个气象监测数据和多个遥感监测数据中，提取有效评估数据；将所述有效评估数据导入至所述生物量评估模型，获取所述目标森林区域的目标森林生物量；创建可视化展示窗口；在所述可视化展示窗口中，对所述目标森林生物量进行可视化展示。[0013]森林生物量评估分析系统，所述系统包括模型参数解算模块、评估模型构建模块、气象监测处理模块、遥感监测控制模块和森林生物量评估模块，其中：模型参数解算模块，用于构建基础评估模型，获取目标森林区域的历史实际数据，对所述基础评估模型进行解算，获取评估模型参数；评估模型构建模块，用于对目标森林区域进行评估规划，选择多个评估样区，并根据所述评估模型参数，构建生物量评估模型；气象监测处理模块，用于对多个所述评估样区进行气象监测，获取多个气象监测遥感监测控制模块，用于选择两个遥感无人机，在多个所述评估样区，进行固定安全监测和活动遥感监测的交替转换，采集多个遥感监测数据；森林生物量评估模块，用于基于所述生物量评估模型，对多个所述气象监测数据和多个所述遥感监测数据进行处理，评估所述目标森林区域的目标森林生物量。[0014]作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述遥感监测控制模块具体包括：无人机选择单元，用于选择两个遥感无人机；转换规划单元，用于在多个所述评估样区，进行固定安全监测和活动遥感监测的交替转换规划，选择安全监测无人机和遥感监测无人机；位置规划单元，用于规划所述安全监测无人机的安全监测位置；安全监测拍摄控制单元，用于控制所述安全监测无人机在所述安全监测位置进行安全监测拍摄控制，获取安全监测数据；路径规划单元，用于对所述安全监测数据进行分析，规划遥感监测路径；遥感监测控制单元，用于按照所述遥感监测路径，对所述遥感监测无人机进行遥感监测控制，获取遥感监测数据。本发明实施例通过构建基础评估模型，对基础评估模型进行解算；进行评估规划，构建生物量评估模型；对多个评估样区进行气象监测；选择两个遥感无人机，在多个评估样区，进行固定安全监测和活动遥感监测的交替转换；对多个气象监测数据和多个遥感监测数据进行处理，评估目标森林区域的目标森林生物量。能够构建生物量评估模型，对多个评8估样区进行气象监测和遥感监测，再通过生物量评估模型，评估目标森林区域的目标森林生物量，无需砍伐植物，且无需针对不同的植物类型和植物年龄进行分析，能够有效减少森林生物量评估的时间成本和劳动强度，且避免对森林生态造成破坏。附图说明[0016]图1示出了本发明实施例提供的森林生物量评估分析方法的流程图；图2示出了本发明实施例提供的方法中解算评估模型参数的流程图；图3示出了本发明实施例提供的方法中构建生物量评估模型的流程图；图4示出了本发明实施例提供的方法中获取气象监测数据的流程图；图5示出了本发明实施例提供的方法中进行固定安全监测和活动遥感监测的交替转换的流程图；图6示出了本发明实施例提供的方法中评估目标森林生物量的流程图；图7示出了本发明实施例提供的森林生物量评估分析系统的应用架构图；图8示出了本发明实施例提供的系统中遥感监测控制模块的结构框图。具体实施方式[0017]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。[0018]可以理解的是，现有技术中，为了提高森林生物量评估的精度，传统的方法往往依赖于实地取样，因此需要砍伐植物进行生物量分析，且需要针对不同的植物类型和植物年龄，进行不同的分析，过程繁琐复杂，不仅增加了森林生物量评估的时间成本和劳动强度，且容易对森林生态造成破坏。[0019]为解决上述问题，本发明实施例公开的森林生物量评估分析方法及系统，通过构建基础评估模型，获取目标森林区域的历史实际数据，对基础评估模型进行解算，获取评估模型参数；对目标森林区域进行评估规划，选择多个评估样区，并根据评估模型参数，构建生物量评估模型；对多个评估样区进行气象监测，获取多个气象监测数据；选择两个遥感无人机，在多个评估样区，进行固定安全监测和活动遥感监测的交替转换，采集多个遥感监测数据；基于生物量评估模型，对多个气象监测数据和多个遥感监测数据进行处理，评估目标森林区域的目标森林生物量。能够构建生物量评估模型，对多个评估样区进行气象监测和遥感监测，再通过生物量评估模型，评估目标森林区域的目标森林生物量，无需砍伐植物，且无需针对不同的植物类型和植物年龄进行分析，能够有效减少森林生物量评估的时间成本和劳动强度，且避免对森林生态造成破坏。[0020]具体的，图1示出了本发明实施例提供的森林生物量评估分析方法的流程图。[0021]在本发明提供的一个优选实施方式中，森林生物量评估分析方法，所述方法具体包括以下步骤：步骤S101、构建基础评估模型，获取目标森林区域的历史实际数据，对所述基础评估模型进行解算，获取评估模型参数。[0022]在本发明实施例中，通过构建基础评估模型，并获取目标森林区域的历史实际数9据，再对历史实际数据进行完整性分析，识别并剔除历史实际数据中的不完整数据，保留并提取有效实际数据，进而通过有效实际数据，对基础评估模型进行参数解算，获取评估模型照比例。被指数、太阳辐射量、有效辐射吸收比例、降水量和辐射吸收反照比例等因素，对历史实际数据进行分析的过程，具体的，若历史实际数据中的实际样点数据中涉及评估量、X向坡度、Y向坡度、植被指数、太阳辐射量、有效辐射吸收比例、降水量和辐射吸收反照比例等因素，则判定对应的实际样点数据完整；否则，判定对应的实际样点数据不完整。[0025]具体的，图2示出了本发明实施例提供的方法中解算评估模型参数的流程图。[0026]其中，在本发明提供的又一个优选实施方式中，所述构建基础评估模型，获取目标森林区域的历史实际数据，对所述基础评估模型进行解算，获取评估模型参数具体包括以下步骤：步骤S1012、获取目标森林区域的历史实际数据；步骤S1013、对所述历史实际数据进行完整性分析，从所述历史实际数据中，提取有效实际数据；步骤S1014、通过所述有效实际数据，对所述基础评估模型进行参数解算，获取评估模型参数。[0027]进一步的，所述森林生物量评估分析方法还包括以下步骤：步骤S102、对目标森林区域进行评估规划，选择多个评估样区，并根据所述评估模[0028]在本发明实施例中，通过接收评估请求信息，按照评估请求信息中的评估精度要求，对目标森林区域进行评估规划，从目标森林区域中，选择多个评估样区，且按照评估样区的数量、评估样区的样区面积和目标森林区域的总面积，确定多个评估样区的代表比例，进而根据评估模型参数和多个代表比例，对基础评估模型进行处理，构建生物量评估模型，具体的，生物量评估模型的表达式为：估样区的代表比例，Sxi为第个评估样区的X向坡度，Syi为第i个评估样区的Y向坡度，VIi为第i个评估样区的植被指数，Qi为第i个评估样区的太阳辐射量，Fi为第i个评估样区的有效辐射吸收比例，Pi为第个评估样区的降水量，Ei为第i个评估样区的辐射吸收反照比例。[0029]可以理解的是，评估请求信息中的评估精度要求越高，选择的评估样区越多，评估样区的面积越大；评估请求信息中的评估精度要求越低，选择的评估样区越少，评估样区的面积越小。[0030]具体的，图3示出了本发明实施例提供的方法中构建生物量评估模型的流程图。[0031]其中，在本发明提供的又一个优选实施方式中，所述对目标森林区域进行评估规划，选择多个评估样区，并根据所述评估模型参数，构建生物量评估模型具体包括以下步步骤S1022、根据所述评估请求信息，对所述目标森林区域进行评估规划，从所述步骤S1023、确定多个所述评估样区的代表比例；步骤S1024、根据所述评估模型参数和多个所述代表比例，对所述基础评估模型进[0032]进一步的，所述森林生物量评估分析方法还包括以下步骤：步骤S103、对多个所述评估样区进行气象监测，获取多个气象监测数据。[0033]在本发明实施例中，通过获取多个评估样区的样区地点，且规划监测时间段，进而按照监测时间段和多个样区地点，对多个评估样区进行气象监测，获取多个气象监测数据。[0034]可以理解的是，气象监测，可以通过现场布置的传感器进行气象监测，也可以按照样区地点，从气象网站上获取数据。[0035]具体的，图4示出了本发明实施例提供的方法中获取气象监测数据的流程图。[0036]其中，在本发明提供的又一个优选实施方式中，所述对多个所述评估样区进行气象监测，获取多个气象监测数据具体包括以下步骤：步骤S1031、获取多个所述评估样区的样区地点；步骤S1033、按照所述监测时间段和多个所述样区地点，进行气象监测，获取多个气象监测数据。[0037]进一步的，所述森林生物量评估分析方法还包括以下步骤：步骤S104、选择两个遥感无人机，在多个所述评估样区，进行固定安全监测和活动遥感监测的交替转换，采集多个遥感监测数据。[0038]在本发明实施例中，通过选择两个遥感无人机，在多个评估样区处，对两个遥感无人机进行固定安全监测和活动遥感监测的交替转换规划，从两个遥感无人机中，交替选择安全监测无人机和遥感监测无人机，使得选择的安全监测无人机，在相应的评估样区处选择安全监测位置，进而飞行至安全监测位置处，对相应的评估样区内进行安全监测拍摄控制，获取安全监测无人机传输的安全监测数据，再对安全监测数据进行分析，规划进行遥感11监测并能够避免碰撞危险的遥感监测路径，进而按照遥感监测路径，对遥感监测无人机进行遥感监测控制，使得遥感监测无人机能够在相应的评估样区中，按照遥感监测路径进行避障飞行与遥感监测，进而获取遥感监测无人机传输的遥感监测数据。[0039]可以理解的是，对两个遥感无人机进行固定安全监测和活动遥感监测的交替转换规划，是通过对多个评估样区处进行监测排序，记录监测顺序，进而按照监测顺序，以固定安全监测和活动遥感监测的功能身份，对两个遥感无人机进行交替转换，能够在森林的复杂环境中，提高无人机遥感监测的安全性，且延长无人机的工作续航，例如：在第一个评估样区，将遥感无人机A规划为固定安全监测，将遥感无人机B规划为活动遥感监测，则在第二个评估样区，将遥感无人机A规划为活动遥感监测，将遥感无人机B规划为固定安全监测。[0040]可以理解的是，需要按照预设的安全监测时段，控制安全监测无人机对相应的评估样区内进行安全监测拍摄，使得拍摄的安全监测数据为动态视频数据，从而在对安全监测数据进行分析，规划遥感监测路径的过程中，既需要规避与固定物体(如树干、电线杆、信号塔等)的碰撞，又需要规避与运动物体(随风摆动的树叶、树枝等)的碰撞。[0041]具体的，图5示出了本发明实施例提供的方法中进行固定安全监测和活动遥感监测的交替转换的流程图。[0042]其中，在本发明提供的又一个优选实施方式中，所述选择两个遥感无人机，在多个所述评估样区，进行固定安全监测和活动遥感监测的交替转换，采集多个遥感监测数据具体包括以下步骤：步骤S1042、在多个所述评估样区，进行固定安全监测和活动遥感监测的交替转换规划，选择安全监测无人机和遥感监测无人机；步骤S1043、规划所述安全监测无人机的安全监测位置；步骤S1044、控制所述安全监测无人机在所述安全监测位置进行安全监测拍摄控步骤S1046、按照所述遥感监测路径，对所述遥感监测无人机进行遥感监测控制，获取遥感监测数据。[0043]进一步的，所述森林生物量评估分析方法还包括以下步骤：步骤S105、基于所述生物量评估模型，对多个所述气象监测数据和多个所述遥感监测数据进行处理，评估所述目标森林区域的目标森林生物量。比例、降水量和辐射吸收反照比例等因素，从多个气象监测数据和多个遥感监测数据中，提取有效评估数据，再将有效评估数据导入至生物量评估模型中，通过生物量评估模型进行处理，获取导出的目标森林生物量，且创建可视化展示窗口，在可视化展示窗口中，对目标森林区域的目标森林生物量进行可视化展示。[0045]具体的，图6示出了本发明实施例提供的方法中评估目标森林生物量的流程图。[0046]其中，在本发明提供的又一个优选实施方式中，所述基于所述生物量评估模型，对多个所述气象监测数据和多个所述遥感监测数据进行处理，评估所述目标森林区域的目标森林生物量具体包括以下步骤：[0047]进一步的，图7示出了本发明实施例提供的森林生物量评估分析系统的应用架构[0048]具体的，在本发明提供的又一个优选实施方式中，森林生物量评估分析系统，包[0050]评估模型构建模块102,用于对目标森林区域进行评估规划，选择多个评估样效辐射吸收比例，Pi为第个评估样区的降水测数据。[0053]在本发明实施例中，气象监测处理模块103通过获取多个评估样区的样区地点，且规划监测时间段，进而按照监测时间段和多个样区地点，对多个评估样区进行气象监测，获取多个气象监测数据。[0054]遥感监测控制模块104,用于选择两个遥感无人机，在多个所述评估样区，进行固定安全监测和活动遥感监测的交替转换，采集多个遥感监测数据。[0055]在本发明实施例中，遥感监测控制模块104通过选择两个遥感无人机，在多个评估样区处，对两个遥感无人机进行固定安全监测和活动遥感监测的交替转换规划，从两个遥感无人机中，交替选择安全监测无人机和遥感监测无人机，使得选择的安全监测无人机，在相应的评估样区处选择安全监测位置，进而飞行至安全监测位置处，对相应的评估样区内进行安全监测拍摄控制，获取安全监测无人机传输的安全监测数据，再对安全监测数据进行分析，规划进行遥感监测并能够避免碰撞危险的遥感监测路径，进而按照遥感监测路径，对遥感监测无人机进行遥感监测控制，使得遥感监测无人机能够在相应的评估样区中，按照遥感监测路径进行避障飞行与遥感监测，进而获取遥感监测无人机传输的遥感监测数[0056]具体的，图8示出了本发明实施例提供的系统中遥感监测控制模块104的结构框[0057]其中，在本发明提供的又一个优选实施方式中，所述遥感监测控制模块104具体包无人机选择单元1041,用于选择两个遥感无人机；转换规划单元1042,用于在多个所述评估样区，进行固定安全监测和活动遥感监测的交替转换规划，选择安全监测无人机和遥感监测无人机；位置规划单元1043,用于规划所述安全监测无人机的安全监测位置；安全监测拍摄控制单元1044,用于控制所述安全监测无人机在所述安全监测位置进行安全监测拍摄控制，获取安全监测数据；路径规划单元1045,用于对所述安全监测数据进行分析，规划遥感监测路径；遥感监测控制单元1046,用于按照所述遥感监测路径，对所述遥感监测无人机进行遥感监测控制，获取遥感监测数据。森林生物量评估模块105,用于基于所述生物量评估模型，对多个所述气象监测数据和多个所述遥感监测数据进行处理，评估所述目标森林区域的目标森林生物量。阳辐射量、有效辐射吸收比例、降水量和辐射吸收反照比例等因素，从多个气象监测数据和多个遥感监测数据中，提取有效评估数据，再将有效评估数据导入至生物量评估模型中，通过生物量评估模型进行处理，获取导出的目标森林生物量，且创建可视化展示窗口，在可视化展示窗口中，对目标森林区域的目标森林生物量进行可视化展示。[0060]应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。[0061]本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明[0062]以上所述实施例仅表达了本发明