[发明专利]植被风阻的测量方法及系统

权利要求书

1.一种植被风阻的测量方法，包括以下步骤：

步骤S10，建立植被三维影像；

步骤S20，对所述植被三维影像进行数据处理，获得植被形状参数，所述植被形状参数包括植被的最小包围盒、叶面积密度和树干当量直径，并将所述植被形状参数存储于参数数据库；

步骤S30，模拟植被风阻效应的初始准备操作，包括设置空气流场模拟的边界条件和初始流场数据，划分流场网格；

步骤S40，根据所述植被形状参数建立包含植被风阻模型的计算流体动力学模拟模式，并进行模拟处理；

步骤S50，将所述模拟结果进行输出和显示。

2.根据权利要求1所述的植被风阻的测量方法，其特征在于，所述步骤S10具体包括以下步骤：

利用遥感影像设备，对植被进行多角度拍摄，建立植被三维影像；

对各个单株植被进行定位，确定植被的位置坐标。

3.根据权利要求2所述的植被风阻的测量方法，其特征在于：所述多角度拍摄的拍摄角度为4～8个。

4.根据权利要求1所述的植被风阻的测量方法，其特征在于，所述步骤S20具体包括以下步骤：

根据所述植被三维影像，确定植被的最小包围盒；

将所述植被三维影像分离为树叶和树干两部分影像；

根据分离的植被树叶影像获取叶面积密度随高度的分布；

根据分离的植被树干影像获取树干当量直径随高度的分布。

5.根据权利要求4所述的植被风阻的测量方法，其特征在于，所述步骤S20中采用图像处理方法计算所述叶面积密度和树干当量直径。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的植被风阻的测量方法，其特征在于，所述步骤S40具体包括以下步骤：

建立以植被风阻为阻力源项的基本方程组模型；

根据所述植被形状参数分别计算得到树叶风阻和树干风阻，并根据所述树 叶风阻和树干风阻获取植被风阻阻力源项；

对所述基本方程组进行离散和并行化或串行化处理。

7.根据权利要求6所述的植被风阻的测量方法，其特征在于，获取植被风阻阻力源项的步骤具体是：计算所述植被风阻阻力源项为所述树叶风阻和树干风阻的和。

8.根据权利要求6所述的植被风阻的测量方法，其特征在于，所述树叶风阻的计算公式为：

M_i＝-c_dα(z)(u_ju_j)^1/2u_i

其中，M_i为树叶风阻，c_d为阻力系数，α(z)为叶面积密度，u_j为第j个方向的速度分量，u_i为第i个方向的速度分量。

9.根据权利要求6所述的植被风阻的测量方法，其特征在于，所述树干风阻的计算公式为：

N_i＝-c_td(z)(u_ju_j)^1/2u_i

其中，N_i为树干风阻，u_i为第i个方向的速度分量，u_j为第j个方向的速度分量，d(z)为树干当量直径，c_t为阻力系数。

10.一种植被风阻的测量系统，其特征在于，所述系统包括：

遥感影像获取子系统，用于建立植被三维影像；

计算机单元，用于对所述植被三维影像进行数据处理，获得植被形状参数，所述植被形状参数包括植被的最小包围盒、叶面积密度和树干当量直径，以及模拟植被风阻效应的初始准备操作，根据所述植被形状参数建立包含植被风阻模型的计算流体动力学模拟模式，并进行模拟处理；

与所述计算机单元进行实时交互操作的输入输出终端，用于将所述模拟结果进行输出和显示。 

11.根据权利要求10所述的植被风阻的测量系统，其特征在于，所述遥感影像获取子系统进一步用于对植被进行多角度拍摄，建立植被三维影像和对各个单株植被进行定位，确定植被的位置坐标。