[发明专利]一种立木胸高截面的超椭圆参数提取方法及系统

说明书

本发明提出了一种立木胸高截面的超椭圆参数提取方法及系统，涉及立木参数测量技术领域，所述超椭圆参数提取方法包括步骤：获取预定区域内同一树种m棵的立木的截面参数的测量值；截面参数包括：周长P、南北方向上的胸径d_ns、东西方向上的胸径d_ew；利用胸径d_ns和胸径d_ew计算出每一棵立木的椭圆周长L；根据椭圆周长L和周长P，计算偏差值BIAS；若BIAS＜0，立木胸高截面的超椭圆曲线方程的超椭圆参数n的评估值域选用为n＝2+0.01k；反之选用为n＝2‑0.01k；在n的每个取值下，计算每棵立木的超椭圆曲线的周长S，并根据周长S和周长P，确定超椭圆参数n的取值；本发明使用的胸高截面形状模型精确度高，且方便测量。

技术领域

本发明涉及立木参数测量技术领域，尤其涉及一种立木胸高截面的超椭圆参数提取方法及系统。

背景技术

森林资源调查包括蓄积量、生物量和碳储量等多种指标，对于森林规划、经营、管理和保护有着重要的意义。森林资源调查中，胸径是立木调查中最重要的参数，与树木的年轮、树高和冠幅有着高度的相关性，并可用于估计立木的蓄积、生物量等信息。胸径是评价立地质量与林木生长状况的重要依据，需要有简便、精准的测量方法。

目前的测量方法和测量装置都是都将树干截面当作标准圆模型来估测胸径，也没有对不同方向的胸径大小差异做分析，不够精准。例如，中国专利CN201711182956.8公开了一种立木胸径的自动测量装置及系统，其中，自动测量装置包括尺身和活动设置于所述尺身上方的测量爪模块；所述尺身包含容栅传感器的定栅模块，所述测量爪模块包含控制模块和所述容栅传感器的动栅模块；所述动栅模块与所述定栅模块电连接，所述定栅模块和所述动栅模块，用于测量所述测量爪模块相对于所述尺身的位移，并将所述位移转换为数字脉冲；其中，所述测量爪模块相对于所述尺身的位移为被测立木的胸径；所述控制模块，用于根据所述数字脉冲，获取所述被测立木的胸径。在该专利文献提供的技术方案只在单一方向上测量了立木的胸径。再例如，中国专利CN201410076483.3公开了一种利用定点角距法测量立木胸径的方法，以能测量角距的仪器工具，通过仪器观察所测立木胸径左右侧的夹角、仪器至胸径中心的斜距、仪器观测时的倾角来计算出胸径。在该专利文献所提供的测量方法中，仅将树干截面当作标准圆模型来估测胸径，不能够精确的反映出立木胸高截面形状信息。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种立木胸高截面的超椭圆参数提取方法及系统，以提供一种精确的胸高截面形状模型，且方便测量。

该立木胸高截面的超椭圆参数提取方法包括：

获取预定区域内同一树种m棵的立木的截面参数的测量值；所述截面参数包括：周长P、南北方向上的胸径d_ns、东西方向上的胸径d_ew；

利用测量的南北方向上的胸径d_ns和东西方向上的胸径d_ew计算出每一棵立木的椭圆周长L；

根据椭圆周长L和周长P，计算偏差值BIAS；若BIAS＜0，立木胸高截面的超椭圆曲线方程的超椭圆参数n的评估值域选用为n＝2+0.01k(k＝1，2，3……30)；反之选用为n＝2-0.01k(k＝1，2，3……30)；

在超椭圆参数n的每个取值下，计算每棵立木的超椭圆曲线的周长S，并根据周长S和测量获得的周长P，确定超椭圆参数n的取值；

其中，a为胸径d_ew和胸径d_ns中较大值的1/2，b为胸径d_ew和胸径d_ns中较小值的1/2；偏差值BIAS的计算式为：式中，L_i为第i棵立木的椭圆周长L，P_i为第i棵立木测量获得的周长P。

进一步地，立木的椭圆周长L的计算式为：