基于3S技术的园林绿化调查方法与分析——以北京市通州区为例

针对传统的园林绿化调查人力财力消耗大且效率低下的问题,设计了一个全新的园林绿化调查方法。该方法利用遥感影像解译获取目标区域植被覆盖范围底图,借助底图利用GPS技术结合外业调查获取园林绿化数据,再利用ArcGIS进行内业矢量化处理,通过空间分析获得绿化相关指标,分析目标地区的绿化情况。在2017年北京市通州区绿化调查中使用该方法,调查时间缩短了近2个月,并得出可视化的绿化指标图。说明该方法可以很大程度减少传统绿化调查所消耗的人力,提高调查效率,高效全面准确地把握目标区域城市园林绿化发展状况,综合评价园林绿化发展水平,为政府及有关部门制定实施区域国民经济发展规划和园林绿化发展规划提供科学、翔实的依据。     

便携式森林资源调查仪研制与试验

以数字图像处理技术、摄影测量技术、测树学为理论基础,研制可用于森林资源调查的多功能调查仪。该仪器主要由Cortex-M3中央处理芯片、激光测距模块、倾角传感器、蓝牙模块、LED彩屏、CCD镜头等电子元件组成,测量时获取距离、倾角、图像等信息,并使用C语言在Keil uVision4开发平台下构建一套集单木测胸径、单木测树高、单木测材积、圆形样地观测4个主要功能模块于一体的软件系统嵌入到测树仪中。结果表明,单木测量功能的平均精度高达96.98%,方差为0.023 3,其中单木因子测量中的胸径测量精度高达97.85%,树高测量精度高达97.46%,材积测量精度高达95.64%;圆形样地观测功能林分参数获取,林分平均胸径测量精度高达97.92%,林分平均高测量精度高达97.97%,株数密度测量精度高达96.54%,蓄积量测量精度高达95.79%,符合国家森林资源二类调查中的精度要求,该仪器可在林业调查工作中进行推广和应用。     

手持式树径自动识别测树仪的研制与应用

在森林资源调查中需要调查林分因子,从而了解森林资源的数量与质量,以进行森林资源的规划、设计和经营。森林资源调查是一项费时费力的工作,使用传统测量工具需要不同仪器来进行测量,同时还受地形条件的限制。为快速精确地进行林木测量,开发设计了便携式数字化智能测树仪。仪器由STM32F103VET6单片机、ov9655传感器、LIS331DLTR倾角传感器、键盘等及其相关电路模块构成。采用相位原理测距,具有±1.5 mm的测距精度。在径高同测模式下,利用摄像头和互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器对图像进行处理,能够实现树径的自动识别,再利用所测距离和倾角,实现高度、直径同步测量。仪器还有测径模式,测高模式,测距模式,倾角测量模式,面积计算模式。经实验验证,测径模式下,胸径的平均误差为-0.05 cm,误差在0.50 cm之内的占97.6%。在不同距离下,对不同高度的直径进行测量表明,在最佳距离内可使误差在0.50 cm内。该便携式数字化智能测树仪可满足森林资源调查需求,实现林业数字化。     

基于Mitscherlich模型的华北落叶松人工林地位级表研究

以196块样地460株华北落叶松为素材,分析研究内蒙古赤峰市旺业甸林场的落叶松人工林地位级导向曲线模型。通过林业统计分析软件SPSS18.0对华北落叶松人工林数据进行拟合、分析比较,结果表明:从拟合精度、曲线走向与散点分布趋势、残差分布等综合考虑,Mitstcherlich导向曲线函数比较适合落叶松人工林地位指数级导向曲线模型的拟合。以回归的Mitstcherlich模型为基础,选用基础树龄为30年的落叶松人工林,按经营水平确定指数级距为2m,确定12个地位级,并绘制地位级曲线簇,编制形成内蒙古赤峰市旺业甸林场华北落叶松人工林的12级地位级表。     

树干直径自动识别与测量技术研究

在森林资源调查中为实现树干直径快速、精确测量,使用电子元件进行了树干影像自动识别与测量。通过摄像头和CMOS传感器获得图像,经灰度转换后,使用窗口大小为5行5列的高斯滤波器,利用Canny边缘检测算法提取边缘,包括平滑、非极大值剔除、双阈值的边缘连接等,在提取的边缘图像基础上,设计了树木直径自动提取算法。以4列的窗口为模板,自上而下,对经过Canny算法后的图像进行竖直线段的提取。在提取所有竖线后,将最大宽度的2条竖线当作树干轮廓线,通过焦距、物距、像距与像素宽度之间的关系计算出树干直径。最后选择了不同树种共计16棵树木进行了验证,实验结果表明树干直径识别的精度为96.9%,绝大部分测量数据符合森林资源调查要求。     

基于信息熵的森林立地离散空间场相关性研究

为了获取立地空间信息间隐含的相关性,对其进行定量计算和表达,研究选取森林资源小班调查数据中7项典型的离散数据,结合小班空间位置属性构成森林立地离散空间场,采用信息熵的理论方法,通过计算局部空间内离散场的信息量以及局部空间与整体的协调性,定量分析并提取多项离散型因子与立地森林健康等级间的相关指数。结果表明,在7项因子中不同的立地类型和小班内的优势树种与森林健康相关程度最高,森林起源则与森林健康等级表现出相互独立的关系。研究克服了以往使用统计学原理以及灰色系统理论均无法计算立地离散空间场相关性的缺陷,实现了对立地因子中的离散型属性间关系的定量计算和表达。     

基于全站仪和GIS技术的林业定位信息研究与应用

该文在实践中利用电子全站仪采集树木坐标、树高、胸径等野外数据 ,并将树种作为一种属性自动记录 ,所有数据自动传输给计算机形成信息数据库的信息采集方法 .将林木数字图与现有地形图进行叠加 ,既检验测树精度又提供现有地形图的变化情况 ,在林业工程规划设计中提供树种、直径、树高、小班面积等信息 .由GIS进行信息处理及成果输出 ,实现信息的可视化 .通过对北京西四环外 5 87棵单株树木及 15个小班的实测并经现状地形图检核证明 ,由于全站仪的自动化程度很高 ,利用其采集测树信息具有高精度、高效率的特点 .     

林地面积量算方法的比较研究

为解决林地面积测量计算的难题 ,作者通过对各种面积量算方法的比较研究 ,总结了各种量算方法的优缺点和适应性 ,比较了仪器实测与图上量测林地面积精度之间的关系 ,得知图上量测林地面积的精度因存在不可避免的系统误差而比仪器实测林地面积的精度低 .最后 ,该文着重推导了利用三次样条法测定林地面积的数学原理 ,并对梯形公式法、辛普生法、等距三次样条法和三次样条法对于林地面积边界不规则曲线的拟合原理进行了分析比较 .结合对中国科协北京绿化基地地块同精度的GPS测量试验结果 ,与运用上述 4种方法量算面积的精度结果进行比较 ,得知三次样条法量算林地面积的精度最高 ,且便于实时差分GPS(RTDGPS)作业 .     

基于3S技术的山东省森林蓄积量估测

借助SPSS统计软件和ERDAS IMAGINE9.0/ArcGIS9.2的建模及空间分析工具,采用TM影像和1∶100 000地形图作为数据源,从TM影像提取野外GPS采样点缓冲区内6个波段的灰度值及其线性和非线性组合等遥感因子,从地形图提取海拔、坡度、坡向等GIS因子,以各遥感因子和GIS因子作为自变量,以GPS野外调查样点缓冲区内的蓄积量作为因变量建立多元线性回归模型.样本数据筛选采用标准差法,因子变量筛选采用主成分因子分析法、多元线性回归的逐步回归和强行进入法等方法,建立的多元回归模型预测总体精度达到87.35%.用2006年山东省TM影像提取的有林地掩膜模型中各因子变量灰度图,得到各因子变量的掩膜图层.将各因子变量的掩膜图层代入多元回归模型进行复合运算,得到有林地蓄积量灰度图像.经蓄积量灰度图像属性表统计得到山东省的有林地总蓄积量为6 203.53万m3,为快速、准确地对大面积的森林蓄积量估测提供一种有效的途径和方法.     

单木材积内外业一体化测量系统的研究与探索

以测树学、图像处理技术和传感器技术原理为理论基础,研发了一种单木材积内外业一体化测量系统。系统由便携式测树超站仪和内置自主开发的数据后处理程序组成,测量时通过获取方位角、倾角及单木影像信息等参数,结合数据后处理程序进行单木材积计算生成结果,实现了便携式测树超站仪内外业一体化的构想。对系统的测量精度进行了验证,结果显示,该系统平均精度高达94.4%,能较好地满足单木材积测量的要求,可以解决部分林区因调查难度高无法测量材积的问题。此外,该系统便捷且高效,是单木材积测量精准化与智能化的有益尝试。