[发明专利]一种基于高光谱遥感技术的输电线路树障砍伐规划方法

权利要求书

1.一种基于高光谱遥感技术的输电线路树障砍伐规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过无人机航拍采集输电线路走廊的高光谱图像，并对采集的高光谱图像进行校正处理；

S2、根据校正后的高光谱图像，确定输电线路的位置及每个种类的树木冠层相对于输电线路的位置；

S3、根据树木冠层相对于输电线路的位置，将设定的安全距离以内的每棵树木均数学化为待分类物品；

S4、根据待分类物品，基于背包算法建立树障砍伐规划模型，进而实现树障砍伐规划；

所述步骤S4中的树障砍伐规划模型中，以年为树障砍伐规划的周期，将四个季节设为4个背包，用于装入当季需要砍伐的树木对应的若干个待分类物品，即每个季节中均有对应的当季需要砍伐的树木；

其中，每个背包的最大可负重为当季电力部门计划用于输电线路树障维护的总成本；

待分类物品的重量为每个待分类物品对应的树木的维护成本；

待分类物品的价值为每个待分类物品对应的树木进入安全距离以内的百分比，且每棵进入安全区域内的树木均会有对应的属性，该树木的种类及对应的生长率，与输电线路之间的具体距离及对应的输电线路能量损失均作为树障砍伐规划模型进行砍伐规划时的考虑因素；

所述步骤S4中，所述树障砍伐规划模型以当年树障砍伐造成的可靠性最大或当年用于树障维护的总成本最低为目标函数；

其中，最大可靠性是由往年输电线路下树木的生长率、树木与输电线路最大安全距离和是否砍伐该树木共同确定，且树木的生长率与最大可靠性成反比；

所述每棵树木的维护成本为：

v(i,t)＝c(i,t)·γ(i,t)

式中，v(i,t)为单株树木i在第t季节时的维护成本；

c(i,t)为单株树木i被砍伐的成本，包括砍伐该树木的人工费用和需要支付的赔偿费用；

γ(i,t)为单株树木i是否被砍伐，

2.根据权利要求1所述的基于高光谱遥感技术的输电线路树障砍伐规划方法，其特征在于，所述步骤S1中，通过黑白校正方法对采集的高光谱图像进行校正；

其中，校正公式为：

式中，R(％)为校正后的高光谱图像；

R₀为原始反射谱线图像；

D为标准黑板反射图像；

W为标准白板反射图像。

3.根据权利要求1所述的基于高光谱遥感技术的输电线路树障砍伐规划方法，其特征在于，所述步骤S2中确定输电线路的位置的方法具体为：

A1、通过光谱角法，加强输电线路在高光谱图像中的显示；

A2、识别出输电线路加强后的高光谱图像中所有连续的输电线路，并通过图像空间信息补全方法对识别出的连续输电线路中的断点进行补全，进而提取出输电线路的边缘，完成输电线路位置的确定。

4.根据权利要求3所述的基于高光谱遥感技术的输电线路树障砍伐规划方法，其特征在于，所述步骤A2中通过图像空间信息补全方法对识别出的连续输电线路中的断点进行补全的方法具体为：

B1、将识别出输电线路的高光谱图像进行灰度处理；

其中，灰度处理后的图像中的灰色像素为识别出的输电线路，黑色像素为输电线路断点补全时可能的延伸方向；

B2、以灰色像素的端点为中心点，在其周围建立空间网格；

其中，灰色像素的端点即为输电线路的断点；

B3、使用八连通算法对断点向黑色像素方向进行扩充延伸，直到在网格范围内找到另一断点，并通过角度控制，确定两个断点的连接通路中最接近直线的那条路径，完成对连续输电线路中断点的补全。

5.根据权利要求3所述的基于高光谱遥感技术的输电线路树障砍伐规划方法，其特征在于，所述步骤S2中确定树木冠层相对于输电线路的位置的方法具体为：

C1、通过设置黄绿波段阈值对高光谱图像中的波段进行滤波，去除高光谱图像中除树木以外的其他物品；

C2、通过SVM分类方法，对仅包含树木的高光谱图像进行树木种类的分类；

C3、依次提取仅包含树木的高光谱图像中每个种类的树木冠层的边缘，完成每个种类的树木冠层位置的确定，进而得到树木冠层相对于输电线路的位置。

6.根据权利要求5所述的基于高光谱遥感技术的输电线路树障砍伐规划方法，其特征在于，所述步骤B3中提取仅包含树木的高光谱图像中每个种类的树木冠层的边缘的方法具体为：

通过canny边缘检测算法第一次提取每个树木冠层的边缘，然后通过设置光谱阈值将高光谱图像中同一种类的树木冠层外的其他种类的树木冠层滤除，得到第二次提取的同一种类的树木冠层边缘，将两次提取的树木冠层边缘叠加，得到每个种类的树木冠层的边缘。