[发明专利]一种无人机航空摄影估测入侵植物生物量的方法

说明书

本发明公开了一种无人机航空摄影估测入侵植物生物量的方法，通过无人机连续拍摄待估测区域的影像，同时对待估测区域入侵植物生物量样本进行实地采集并计算生物量；对待估测区域影像进行处理，获取高分辨率的待估测区域地面正射影像，进而建立待估测区域地表植物群落高度变化模型影像和可见光植被指数模型影像；对待估测区域地面正射影像进行分类，确认入侵植物的空间分布；建立植物生物量与植物群落高度、可见光植被指数的回归模型，通过回归模型对已确认空间分布的入侵植物生物量进行估测；本发明方法能快速估测出入侵植物的生物量及空间分布，大大提高了工作效率和质量，并且更准确，成本更低。

技术领域

本发明涉及一种自然资源调查中的入侵植物生物量估测技术，具体为一种无人机航空摄影估测入侵植物生物量的方法。

背景技术

生物入侵被认为是导致全球生物多样性丧失的第二大原因，对当地的生态环境、经济、人类健康造成了严重危害。如何有效的防控入侵种，是目前备受关注的重大问题。入侵种在新地点的种群扩展可能表现为指数型扩张，根据“早发现、早根除”的原则，入侵种的早期预警是防控工作的关键步骤。其具体内容包括：针对潜在入侵种或者已经入侵但局部分布的入侵种进行快速识别，结合其生态和生物学特性以及环境特征，评估其发生危害的可能性、危害的范围和程度，据此制定可行的预防和控制措施。因此，目前急需开发一种技术对正在扩张中的外来种种群进行快速识别，同时快速评估其分布面积、危害程度和发生比例等。

目前对入侵植物的分布格局进行监测的传统方法主要包括两种：(1)人工实地样方监测法；(2)卫星影像监测法。两种方法各有优缺点，第一种方法能清楚地分辨入侵植物与其他植物的区别，调查结果比较准确，但费时费力，人工成本高；第二种方法调查较为简便，所需时间短，人工成本低，但对入侵植物的监测的影像分辨度较差，调查结果误差较大。

本发明中UAV航测技术属于低空遥感技术，其在获取影像过程中不受大气因素的干扰，可以获得不同季节的航拍数据。具有使用成本低、操作简单、获取影像速度快、地面分辨率高、可获得地表植物群落高度等传统遥感技术所无法比拟的优势。它可以获得具有丰富的纹理特征和高空间分辨率的航拍影像。通过运用影像处理平台，遥感图像处理平台等软件处理后得到地表植物群落高度。并且在可见光通道中，绿色植被在绿光通道反射率高，在红光、蓝光通道反射率低，通过绿光通道与红光、蓝光通道间的运算能够增强植被与周围地物的差异，故可以基于可见光通道建立可见光植被指数。该项技术对入侵植物生物量的估测有更高的准确性和可行性。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种利用无人机航空摄影估测入侵植物生物量的方法；该方法采用无人机作为遥感摄影平台，通过无人机连续拍摄待估测区域的影像，同时对待估测区域入侵植物生物量样本进行实地采集并计算采样点入侵植物生物量，测量采样点GPS位置；

利用数字摄影测量技术对待估测区域影像进行处理，获取高分辨率的待估测区域地面正射影像，进而建立待估测区域地表植物群落高度变化模型影像和可见光植被指数模型影像；对待估测区域地面正射影像进行分类，确认入侵植物的空间分布，获得入侵植物分类影像模型；

利用地理信息系统软件的影像处理功能，使地表植物群落高度变化模型影像和可见光植被指数模型影像分辨率相同，把入侵植物生物量样本的采样点位置对应到待估测区域地表植物群落高度变化模型影像和可见光植被指数模型影像中，提取每一个采样点在模型影像中的地表植物群落高度值和可见光植被指数值；根据采样点入侵植物生物量、地表植物群落高度值和可见光植被指数值，建立入侵植物生物量与植物群落高度、可见光植被指数的回归模型，通过回归模型对已确认空间分布的入侵植物生物量进行估测。

所选入侵植物图像采集的时间为花期，因为处于花期的植物在影像分类上特征较为明显，易于和同一影像上的其他地类进行区分。