[发明专利]一种精准量测喀斯特地表裸露岩石占比的方法

说明书

本发明公开一种精准量测喀斯特地表裸露岩石占比的方法，包括在预采集的喀斯特地表样方内放置标尺，采集样方内的地表数字图像的图像采集步骤；用图像处理软件将上述得到的数字图像以样方中标尺定标，在像素和实际长度之间建立映射关系的尺寸标定步骤；将上述尺寸标定后的图像进行平滑、除燥、二值化处理的图像预处理步骤；将上述预处理后的二值化图像分割出岩石范围的岩石分割步骤；分别计数岩石分割步骤得到的图像中有效岩石像素和图像像素，根据尺寸映射关系得到图像中的岩石实际面积和样方实际面积，从而可计算得到预采集的测喀斯特地表裸露岩石占比的岩石占比计算步骤。本发明具有不受地形地貌限制、操作简单、拆装便捷、量测误差较小的特点。

技术领域

本发明属于生态研究技术领域，具体涉及一种不受地形地貌限制、操作简单、拆装便捷、量测误差较小的精准量测喀斯特地表裸露岩石占比的方法。

背景技术

喀斯特地貌是中国，乃至世界范围广泛分布的一种地貌类型，植被消失后的景观被定义为石漠化，是我国与黄土、荒漠、冻土并列的中国西部四大生态环境脆弱带。地表裸露岩石占比是判断喀斯特地貌是否石漠化的重要指标。现有技术中，针对诸如量测喀斯特地表裸露岩石占比一般采用网格法、遥感技术等方法。网格法适合于微域尺度的量测，但需要人工复杂布置和测量，而且易受地形地貌的限制，不仅量测过程繁复，且易受人为因素影响，量测精度相对较低。遥感技术虽然量测速度快，适合于区域尺度的量测，但由于影像质量易受到大气气溶胶和卫星轨道偏差等客观因素的影响，精度上很难准确判读微尺度上的露石占比，需要通过目视判读校准遥感影像，实现区域尺度的石漠化动态监测，而且在森林植被覆盖等高密度区域，林下裸岩由于无法被准确探测，量测范围也受到一定的制约。因此，精准量测微域尺度的喀斯特地表露石占比，是实现石漠化监测，特别是判定喀斯特林内露石占比的最重要技术关口。精准量测露石占比，也将为石漠化治理工程设计，喀斯特森林生态系统的研究与保护提供最基本的技术参数。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题及不足，提供了一种不受地形地貌限制、操作简单、拆装便捷、量测误差较小的精准量测喀斯特地表裸露岩石占比的方法。

本发明是这样实现的：包括图像采集、尺寸标定、图像预处理、岩石分割、岩石占比计算步骤，具体包括：

A、图像采集：在预采集的喀斯特地表样方内放置标尺，采集前述样方内的地表数字图像；

B、尺寸标定：用图像处理软件将A步骤得到的数字图像以样方中的标尺定标，在像素和实际长度之间建立映射关系；

C、图像预处理：将B步骤得到的图像进行平滑、除燥、二值化处理；

D、岩石分割：将C步骤预处理后的二值化图像分割出岩石范围；

E、岩石占比计算：分别计数D步骤的图像中有效岩石像素和图像像素，根据B步骤的映射关系得到图像中的岩石实际面积和样方实际面积，从而可计算得到预采集的测喀斯特地表裸露岩石占比。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明将数字图像处理技术应用于喀斯特地表裸露岩石占比分析，取代传统网格法的人工测量和遥感影像技术，相比网格法不仅不易受地形地貌的限制，能充分适应喀斯特山区地貌地势特征，而且量测过程简单，人为影像因素较小，还节省了人力成本，从而提高了量测工作效率和量测的精度；而相比遥感影像技术，不仅不易受环境等客观因素影响，而且还能实现微尺度上的露石占比的精确量测，更能准确量测诸如林下裸岩等遮挡类型。

2、本发明通过在样方中设置标尺，使得在数字图像处理时使图像像素与实际长度之间建立准确的映射关系，从而可以灵活的布置图像采集设备的高度以适应不同样方大小，避免传统图样采集过程需要限制样方大小以保证对应的图像尺寸比例关系，从而可以扩大本发明的适应性。