[发明专利]一种树木多态性三维建模方法及系统

权利要求书

1.一种树木多态性三维建模方法，其特征在于，包括：

获取目标树木的基础性参数；所述基础性参数包括树高、胸径、东西南北四个方向的冠幅、东西南北四个方向的枝下高和东西南北四个方向的最大冠幅处高度；

根据所述目标树木的树高和胸径构建所述目标树木的主干模型；

以所述目标树木的顶点、东西南北四个方向的枝下高和东西南北四个方向的最大冠幅处高度作为基础型值点，采用B样条插值算法在所述主干模型上构建所述目标树木的第一冠形曲线；

在所述第一冠形曲线的约束下，利用分枝三维模型分别在所述主干模型的所述东西南北四个方向的枝下高位置处构建第一分枝，得到所述目标树木的自然整枝模拟模型；

在所述第一冠形曲线的约束下，利用所述分枝三维模型分别在所述主干模型的所述基础型值点位置处构建第二分枝，得到所述目标树木的偏冠模拟模型。

2.根据权利要求1所述的树木多态性三维建模方法，其特征在于，在所述根据所述目标树木的树高和胸径构建所述目标树木的主干模型之后，还包括：

获取所述目标树木的若干个树冠形态突变点；所述树冠形态突变点表征所述目标树木在环境影响下出现的不规则凹凸点；

以所述目标树木的所述树冠形态突变点和所述基础型值点作为具体形态特征点，采用B样条插值算法在所述主干模型上构建所述目标树木的第二冠形曲线；

在所述第二冠形曲线的约束下，利用所述分枝三维模型分别在所述主干模型的所述具体形态特征点位置处构建第三分枝，得到所述目标树木的冠形差异模拟模型。

3.根据权利要求1所述的树木多态性三维建模方法，其特征在于，所述获取所述目标树木的基础性参数，具体包括：

获取所述目标树木的第一树高、第一胸径、东西南北四个方向的第一冠幅和第一相对位置坐标；所述第一相对位置坐标为所述目标树木相对于参考点的相对位置坐标；所述参考点为距离所述目标树木预设距离的空旷处一点；

获取每一参考树木的第二树高、第二胸径、与所述目标树木相邻方向的第二冠幅和第二相对位置坐标；所述参考树木为位于所述目标树木参考方向的若干个相邻树木；所述参考方向为东西南北四个方向；

对于任一所述参考方向，根据所述第一相对位置坐标、位于所述参考方向的各所述参考树木的第二相对位置坐标得到所述目标树木的第一相对树高、位于所述参考方向的每一所述参考树木的第二相对树高以及所述目标树木与位于所述参考方向的每一所述参考树木的水平相对距离；

根据所述第一相对树高、位于所述参考方向的所述参考树木的数量、位于所述参考方向的每一所述参考树木的所述第二相对树高和位于所述参考方向的每一所述参考树木的所述水平相对距离，计算得到所述参考方向的垂直空间结构参数；

根据所述第一胸径、所述参考方向的第一冠幅、第二胸径、位于所述参考方向的每一所述参考树木的第二冠幅、位于所述参考方向的所述参考树木的数量和位于所述参考方向的每一所述参考树木的所述水平相对距离，计算得到所述参考方向的水平空间结构参数；

根据所述第一树高、所述参考方向的垂直空间结构参数、所述参考方向的水平空间结构参数，利用枝下高模型计算所述参考方向的枝下高；

根据所述第一树高和所述参考方向的垂直空间结构参数，利用最大冠幅处高度模型计算所述参考方向的最大冠幅处高度；所述第一树高、第一胸径、东西南北四个方向的第一冠幅、所述参考方向的枝下高和所述参考方向的最大冠幅处高度构成所述基础性参数。

4.根据权利要求3所述的树木多态性三维建模方法，其特征在于，选取东西南北任一方向测量所述目标树木的实际枝下高和实际最大冠幅处高度，利用枝下高模型计算除选取方向外的三个参考方向的枝下高，利用最大冠幅处高度模型计算除选取方向外的三个参考方向的最大冠幅处高度。

5.根据权利要求3所述的树木多态性三维建模方法，其特征在于，所述枝下高模型的公式为：

dirHb＝H/(1+e^{a+b*DBH-c*dirPH-d*dirPV})

其中，dirHb为参考方向的枝下高；H为第一树高；DBH为第一胸径；e为以自然常数e为底的指数函数；dirPH为参考方向的水平空间结构参数；dirPV为参考方向的垂直空间结构参数；a、b、c、d为枝下高模型参数。