[发明专利]一种草地生态监测方法及监测系统

说明书

一种草地生态监测方法及监测系统，本发明涉及草地生态监测方法及监测系统。本发明的目的是为了解决传统的草地生态监测方法需要的人力、物力大，更新速度慢且无法实现大范围的动态监测的问题。过程为：组成样本训练集；得到最优网络模型A；获取带类别标签的高光谱图像数据；得到最优网络模型B；向最优网络模型A中输入可见光图像，获得可见光图像中草地的草种名称、草种所属城市、草种所属月份；向最优网络模型B中输入高光谱图像，获得高光谱图像中草地位置；对可见光图像和高光谱图像进行配准获得最佳匹配结果；获得可见光图像中草种的覆盖率以及含水量并进行监测。本发明用于草地生态监测领域。

技术领域

本发明涉及草地生态监测方法及监测系统。

背景技术

草地生态系统是陆地生态系统中面积最大、分布最广的生态系统之一，约占地球表面积的40％，在全球气候变化中占重要地位。草地品种有很多，比如：

沙打旺：这种牧草是西北地区沙漠化土壤中的常见牧草品种，它的根系非常的发达，它的叶片很鲜嫩，所以这种植物天然是一种优质的牧草，因为发达的根系能够固定住土壤，而鲜嫩的叶片则可以为西北地区动物提供充足的青饲料。

紫云英：这种牧草在西北地区以及北方非常常见，它作为豆科类的植物根系可以固氮，能够提升土壤的肥力，还能够让发达的根系抓住足够多的土壤，固定土壤提升肥力，也能让自身的生长得到有效保证。

紫花苜蓿：这种牧草的生命力非常强盛，西北地区干旱非常的气候环境下，它能够用发达的根系深入沙漠土壤深处，吸收微薄的水分，维持自身生长，而且它的生长速度很快，一般放牧过后很快就可以恢复原状。

高羊茅：是种生存能力很强的草坪植物，它能耐寒耐旱，对于土壤一点也不挑剔，可以在各地进行种植，在沙地也能存活，生性强健，是种非常好的绿化草坪。高羊茅草坪十分优质，它的植株生长密集，叶片繁茂，草坪整齐，覆盖效果好，能很好的美化环境，对于环境的改善能起到重要作用。并且高羊茅的根系发达，能防风固沙，保护环境，所以被用于各地的环境建设中。

结缕草：是暖季型草坪，这种草坪植物很耐干旱，可以在沙地种植，并且它还能耐贫瘠、耐盐碱，生命力顽强，对环境的适应性非常好，在我国分布广泛。结缕草的根茎匍匐生长，根系结构完整，侵占性强，生长速度快，成坪后很少有杂草和病虫害，非常容易养护管理。同时，结缕草种子价格便宜，不需要太多的人工养护，种植成本低，用途多，不仅能做绿化草坪，还可以做防护草坪，防风固沙，保持水土，对环境建设很有好处。

植被作为草地生态系统的主要组成部分，是生态系统存在的基础，在陆地表面能量交换、生物地球化学和水文循环过程中扮演着重要的角色。草地植被覆盖度是反映草地生长状况和衡量生态系统的重要参量，在受荒漠化影响的干旱和半干旱地区，更是指示土地退化和沙漠化的一个敏感指标，对区域生态系统稳定及环境变化具有重要的影响。因此及时准确监测草地植被覆盖度，对当地草地资源的可持续利用、经济的可持续发展及生态系统的恢复与重建具有重要意义。植被覆盖度的监测方法主要包括地面测量和遥感监测两种。地面测量方法易受时间、天气和交通等状况的影响，很难在大范围内开展。遥感监测方法还存在遥感数据时空分辨率低与地面数据匹配性差等问题，影响植被覆盖度的估算精度。无人机具有灵活性高、成本低廉且不受大气因素影响的优点，弥补了卫星光学遥感易受天气影响、重访周期长等的缺陷，为植被遥感研究提供了新的技术。

各地草地植物具有多样性不同草地草种植物含水量不同，含水量是植物生长状况的一个重要评价标准；为保证各地草种植物具有多样性，各种草种植物的覆盖率也要均衡分布；

高光谱图像包括红外遥感图像，在彩色红外像片上，植物的叶子因反射红外线而呈现为红色。但各种植被类型或植物处在不同的生长阶段或受不同环境的影响，其光谱特性不同，因而在彩色红外像片上红色的深浅程度不同，如正常生长的针叶林颜色为红色到品红色，枯萎的植被呈现暗红色，即将枯死的植被呈现青色。