[发明专利]一种利用无人机准确快速测量树木冠幅的系统

说明书

本公开提供了一种利用无人机准确快速测量树木冠幅的系统，包括无人机、高空参照杆、地面水平参照杆以及处理器，无人机上搭载有摄像头，高空参照杆通过连接绳挂接在无人机的底部，所述地面水平参照杆设置在待测树木冠幅下方的地面上；利用计算得到的任意树冠边缘两点间的实际长度、高空参照杆的长度以及第一图像或者第二图像中的高空参照杆的长度与任意树冠边缘两点的长度比，得到第一比例系数和第二比例系数，通过第一系数将图像中测量得到的冠幅尺度转换为实际冠幅尺度，通过第二系数将图像中测量得到的冠幅面积转换为实际冠幅面积；本公开能够准确高效的测出冠幅尺度和面积，提高了冠幅测量的智能化、自动化和高效化，降低了人力成本。

技术领域

本公开涉及树木冠幅测量计算领域，特别涉及一种利用无人机准确快速测量树木冠幅的系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

在林业调查以及园林规划中，通常需要测量树木的冠幅，精确的冠幅测量，对于森林资源的调查，森林生产力估测，园林规划评估具有重要意义。传统冠幅测量需要多人配合，利用皮尺分别测量东西向和南北向的冠幅长度，然后通过椭圆面积或矩形面积的计算方法计算冠幅面积，人力成本较高，测量结果不够准确。现有的各类冠幅测量工具，不利于复杂地形的野外调查，且人力成本较高测量结果不够准确。随着无人机航拍技术的普及，拍摄大面积森林冠层、园林绿化已不是难事。

本公开发明人发现，现有的利用无人机测量冠幅的方法中多依靠无人机自身所具有测距能力开展冠幅测量工作，测距质量受外界因素干扰严重，在复杂地形条件中，测量的地形高度不具有整体代表性，使利用无人机测距的冠幅测量方法准确性有待提高；激光测量的方法较为快速，但是其准确性仍有待提高。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种利用无人机准确快速测量树木冠幅的系统，能够快速获得树木冠幅尺度和面积，提高了野外调查的工作效率。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一种利用无人机准确快速测量树木冠幅的系统，包括无人机、高空参照杆、地面水平参照杆以及至少一台与无人机通信连接的处理器，所述无人机上搭载有摄像头，所述高空参照杆通过连接绳挂接在无人机的底部，所述地面水平参照杆设置在待测树木冠幅下方；

测量时，高空参照杆保持水平，无人机越过树冠直至相机视角内出现树冠全貌，连接绳拉直，待高空参照杆稳定后，机载摄像头垂直向下拍摄得到第一图像，保持无人机水平方向不动，竖直方向升高第一距离后，机载摄像头垂直向下拍摄得到第二图像；

处理器分别根据第一图像和第二图像中的高空参照杆的长度与地面水平参照杆的长度比计算第一距离，根据第一图像和第二图像中的高空参照杆的长度与任意树冠边缘两点的长度比以及高空参照杆的长度、地面水平参照杆的长度和第一距离得到上述任意树冠边缘两点间的实际长度；

通过计算得到的任意树冠边缘两点间的实际长度、高空参照杆的长度以及第一图像或者第二图像中的高空参照杆的长度与任意树冠边缘两点的长度比，得到第一比例系数和第二比例系数，通过第一系数将第一图像或者第二图像中测量得到的冠幅尺度转换为实际冠幅尺度，通过第二系数将第一图像或者第二图像中测量得到的冠幅面积转换为实际冠幅面积。

作为可能的一些实现方式，所述第一距离，具体计算方式为：

其中，α₁为第一图像中高空参照杆的长度与地面水平参照杆的长度比，α₂为第二图像中高空参照杆的长度与地面水平参照杆的长度比，l为高空参照杆的长度，C_L为地面水平参照杆的长度，L为连接绳的长度。

作为进一步的限定，所述α₁的计算方法，具体为：