CN101750616B - 植被风阻的测量方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种植被风阻的测量方法及系统，所述方法包括：建立植被三维影像；对所述植被三维影像进行数据处理，获得植被形状参数，所述植被形状参数包括植被的最小包围盒、叶面积密度和树干当量直径，将所述植被形状参数存储于参数数据库；模拟植被风阻效应的初始准备操作，包括设置空气流场模拟的边界条件和初始流场数据，划分流场网格；根据所述植被形状参数建立包含植被风阻模型的计算流体动力学模拟模式，并进行模拟处理；将所述模拟结果进行输出和显示。所述系统包括遥感影像获取子系统、计算机单元、与计算机模块进行实时交互操作的输入输出终端。本发明采用包含植被形状参数的植被风阻模型及流场模拟测量植被风阻，提高了测量的精确度。

Description

植被风阻的测量方法及系统

【技术领域】

本发明涉及植被风阻领域，特别涉及一种植被风阻的测量方法及系统。 

【背景技术】

植被风阻是由于地面植物的存在而引起的对于空气运动的阻力。因地球自传和热对流形成的风，吹过地面植物时，在植物下游形成紊乱漩涡，受到漩涡影响的区域成为尾迹区。尾迹区压强下降，使得植物迎风面压强高于背风面，这一压差就是植被风阻。植被风阻越大，对植物的冲击力越大，同时对空气运动的阻力越高。 

植物风阻在气象、环境等领域具有不可忽视的意义。由于植物风阻可以显著降低植物附近区域的风速，荒漠地区防治风沙危害的措施离不开植物；城市绿化植物滞留尘埃，降低空气中悬浮微粒数量的作用也与植被风阻性质有关。植物防风抗倒伏的能力受到植被风阻的影响，很多时候需要预测植被高度以下空间内的风速大小。精确的植物风阻测量方法能够提高气象模式，特别是微尺度气象模式的精度。另一方面，由于植被风阻降低了地面附近的风速，对风力发电存在间接负面影响，需要科学的计算和评估，早期的风能评估软件对地面植被采用的计算模型比较简单，目前一些先进的风场评估和选址软件已经开始逐步利用更好的植被风阻模式来提高评估精度，并取得改进效果，有助于更加充分合理的利用绿色能源。 

植被风阻主要是一种外形阻力，植物的形状是植被风阻的决定性因素，对植被形状特征参数的确定有不少方法。植物形状的多样性、复杂性和变化性使得植被风阻的精确测量非常困难。植被风阻的测量方法与计算流体力学(CFD)的 结合，为模拟均匀和非均匀植被层的影响效果带来了跨越式发展。早期考虑植被因素对近地层空气风速的影响是利用风速的对数垂直分布规律，通过零位移厚度和地面摩擦速度来表征的，简单方便，至今仍在气象等领域被广泛应用。这种方法的参数依靠实地测量拟合获得，数据获取不易。 

传统的植被风阻的测量方法，大多将植被风阻表示为动量守恒方程中的阻力源项，阻力源项是植被形状参数的函数，因此植物形状的数学模型是一个重要基础。植被形状参数以叶面积密度具有一定优势，但在树干导致的风阻明显的情况下，例如落叶乔木，单纯以叶面积密度为形状参数的模型不能获得令人满意的模拟结果。已有的植被风阻测量中，部分以叶面积密度为植物形状参数，或者利用植被所占的体积比例为植物形状参数，或者简化为由多个长方体构成的柱体群模型，这些测量方法测量的精度都不高。 

【发明内容】

基于此，有必要提供一种获得较高精度的植被风阻的测量方法。 

此外，还有必要提供一种获得较高精度的植被风阻的测量系统。 

一种植被风阻的测量方法，包括以下步骤： 

步骤S10，建立植被三维影像； 

步骤S20，对所述植被三维影像进行数据处理，获得植被形状参数，所述植被形状参数包括植被的最小包围盒、叶面积密度和树干当量直径，并将所述植被形状参数存储于参数数据库； 

步骤S30，模拟植被风阻效应的初始准备操作，包括设置空气流场模拟的边界条件和初始流场数据，划分流场网格； 

步骤S40，根据所述植被形状参数建立包含植被风阻模型的计算流体动力学模拟模式，并进行模拟处理； 

步骤S50，将所述模拟结果进行输出和显示。 

优选地，所述步骤S10具体包括以下步骤： 

利用遥感影像设备，对植被进行多角度拍摄，建立植被三维影像； 

对各个单株植被进行定位，确定植被的位置坐标。 

优选地，所述多角度拍摄的拍摄角度为4～8个。 

优选地，所述步骤S20具体包括以下步骤： 

根据所述植被三维影像，确定植被的最小包围盒； 

将所述植被三维影像分离为树叶和树干两部分影像； 

根据分离的植被树叶影像获取叶面积密度随高度的分布； 

根据分离的植被树干影像获取树干当量直径随高度的分布。 

优选地，所述步骤S20中采用图像处理方法计算所述叶面积密度和树干当量直径。 

优选地，所述步骤S40具体包括以下步骤： 

建立以植被风阻为阻力源项的基本方程组模型； 

根据所述植被形状参数分别计算得到树叶风阻和树干风阻，并根据所述树叶风阻和树干风阻获取植被风阻阻力源项； 

对所述基本方程组进行离散和并行化或串行化处理。 

优选地，获取植被风阻阻力源项的步骤具体是：计算所述植被风阻阻力源项为所述树叶风阻和树干风阻的和。 

优选地，所述树叶风阻的计算公式为： 

M_i＝-c_dα(z)(u_ju_j)^1/2u_i

其中，M_i为树叶风阻，c_d为阻力系数，α(z)为叶面积密度，u_j为第j个方向的速度分量，u_i为第i个方向的速度分量。 

优选地，所述树干风阻的计算公式为： 

N_i＝-c_td(z)(u_ju_j)^1/2u_i

其中，N_i为树干风阻，u_i为第i个方向的速度分量，u_j为第j个方向的速度分量，d(z)为树干当量直径，c_t为阻力系数。 

一种植被风阻的测量系统，包括： 

遥感影像获取子系统，用于建立植被三维影像； 

计算机单元，用于对所述植被三维影像进行数据处理，获得植被形状参数，所述植被形状参数包括植被的最小包围盒、叶面积密度和树干当量直径，以及模拟植被风阻效应的初始准备操作，根据所述植被形状参数建立包含植被风阻模型的计算流体动力学模拟模式，并进行模拟处理； 

与所述计算机单元进行实时交互操作的输入输出终端，用于将所述模拟结果进行输出和显示。 

优选地，所述遥感影像获取子系统进一步用于对植被进行多角度拍摄，建立植被三维影像和对各个单株植被进行定位，确定植被的位置坐标。 

优选地，所述多角度拍摄的角度为4～8个。 

优选地，所述计算机单元进一步用于根据所述植被三维影像，确定植被的最小包围盒；将所述植被三维影像分离为树叶和树干两部分影像；根据分离的植被树叶影像获取叶面积密度随高度的分布；根据分离的植被树干影像获取树干当量直径随高度的分布。 

优选地，所述叶面积密度和树干当量直径采用图像处理方法计算。 

优选地，所述计算机单元进一步用于根据所述植被形状参数建立包含植被风阻模型的计算流体动力学模拟模式包括：建立以植被风阻为阻力源项的基本方程组模型；根据所述植被形状参数分别计算得到树叶风阻和树干风阻，并根据所述树叶风阻和树干风阻获取植被风阻阻力源项；对所述基本方程组进行离散和并行化或串行化处理。 

优选地，所述计算机单元用于获取植被风阻阻力源项的具体过程是：计算所述植被风阻阻力源项为所述树叶风阻和树干风阻的和。 

优选地，所述树叶风阻的计算公式为： 

M_i＝-c_dα(z)(u_ju_j)^1/2u_i

其中，M_i为树叶风阻，c_d为阻力系数，α(z)为叶面积密度，u_j为第j个方向的速度分量，u_i为第i个方向的速度分量。 

优选地，所述树干风阻的计算公式为： 

N_i＝-c_td(z)(u_ju_j)^1/2u_i

其中，N_i为树干风阻，u_i为第i个方向的速度分量，u_j为第j个方向的速度分量，d(z)为树干当量直径，c_t为阻力系数。 

上述植被风阻的测量方法及系统，根据建立的植被三维影像获取植被形状参数，并根据多个植被形状参数及模拟流场的初始条件建立包含植被风阻模型的计算流体动力学模拟模式进行模拟处理，这样建立包含多个植被形状参数的植被风阻模型模拟测量的植被风阻值，提高了测量的精确度，减小了测量误差。 

另外，采用叶面积密度和树干当量直径这两个植物形状参数，建立含两个植物参数的植被风阻模型模拟测量的值比单一参数测量的值精度要高，误差更小，具有更好的适应性。 

【附图说明】

图1为一个实施例中植被风阻的测量方法的流程图； 

图2为一个实施例中建立植被三维影像的方法流程图； 

图3为一个实施例中获取植被形状参数的方法流程图； 

图4为一个实施例中建立植被风阻模型并进行模拟处理的方法流程图； 

图5为一个实施例中植被风阻的测量系统的结构示意图。 

【具体实施方式】

图1为一个实施例中植被风阻的测量方法的流程，具体过程如下： 

在步骤S10中，建立植被三维影像。在一个实施方式中，如图2所示，建立植被三维影像的过程具体是： 

在步骤S100中，利用遥感影像设备，对植被进行多角度拍摄，建立植被三维影像。其中遥感影像设备可采用激光雷达等。在一个实施例中，对植被进行多角度拍摄时，单株植被的拍摄角度至少应该达到4～8个，这样能更有效的重建植被的三维精细影像。 

在步骤S102中，对各个单株植被进行定位，确定植被的位置坐标。在一个实施例中，可通过卫星地图等图像，对单株植被进行定位。 

在步骤S20中，对植被三维影像进行数据处理，获得植被形状参数，并将植被形状参数存储于参数数据库。植被形状参数包括植被的最小包围盒、叶面积密度和树干当量直径。如图3所示，步骤S20的具体过程是： 

在步骤S200中，根据所述植被三维影像，确定植被的最小包围盒。所谓植被的最小包围盒，即包围该株植被的最小长方体，根据最小包围盒则可获取植被的高度和水平覆盖区域大小。 

在步骤S202中，将植被三维影像分离为树叶和树干两部分影像。 

在步骤S204中，根据分离的植被树叶影像获取叶面积密度随高度的分布。 

在一实施例中，测定树叶面积是根据植被三维精细影像采用图像处理方法进行处理后获得的。 

根据分离的植被树叶影像测量叶面积密度(LAD)随高度的分布，叶面积密度是单位体积内树叶表面的总面积。对于单株植被，在该植被的最小包围盒内，在植被高度方向上等分为若干层，将每一层内的树叶面积进行测定，于是获得不同高度的层内的叶面积密度数据，若叶面积密度随高度连续变化，则依次连接各个测量高度的叶面积密度值，获得叶面积密度随高度的分布图。 

在步骤206中，根据分离的植被树干影像获取树干当量直径随高度的分布。 

在一实施例中，测定树干当量直径是根据植被三维精细影像采用图像处理方法进行处理后获得的。 

测量树干当量直径时，将在植被高度方向上等分为若干层，当层内树干无分支时，树干当量直径即为树干直径；当层内树干出现分支时，以所有分支树干截面积之和相等的虚拟圆形的直径为树干当量直径；当分支树干直径远远小于主树干直径，或者分支树干直径减小到接近树叶大小后，这部分过于细小的分支树干被忽略。由于树干当量直径变化缓慢，也可以利用根据植被种类、植被高度和植被主树干直径等相关参数数据构成的经验数据库，根据经验数据库获得此类植被的树干当量直径。 

将所研究区域内的所有植被的位置、单株植被的最小包围盒、叶面积密度随高度的分布，以及树干当量直径随高度的分布等植被形状参数，整理后将这些植被形状参数存储于参数数据库。 

在步骤S30中，模拟植被风阻效应的初始准备操作：包括设置空气流场模拟的边界条件和初始流场数据，划分流场网格。这些设置操作通过计算机来实现。 

在步骤S40中，根据多个植被形状参数建立包含植被风阻模型的计算流体动力学(CFD)模拟模式，并进行模拟处理。 

将完整的植被位置、植被形状参数数据输入高性能计算机，建立包含植被风阻数学模型的计算流体动力学(CFD)模拟模式。 

如图4所示，步骤S40的具体过程是： 

在步骤S400中，建立以植被风阻为阻力源项的基本方程组模型。 

对于近地面的低速风场，采用笛卡尔坐标系下三维不可压缩流体运动基本方程组。依据质量守恒定律推导获得的连续方程可写为： 

$\frac{\∂u_i}{{\∂x}_i}=0$

依据动量守恒定律获得的动量方程可写为： 

$\frac{{\∂u}_i}{\∂t}+u_j\frac{{\∂u}_i}{{\∂x}_j}+\frac{1}{\mathrm{\ρ}}\frac{\∂p}{{\∂x}_i}=\frac{\∂{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{ij}}}{{\∂x}_j}+S_i$

上述两式中，u_i为第i个方向的速度分量，t为时间，p为压力，ρ为参考密度，τ_ij为切应力，S_i为植被风阻阻力源项。采用不同湍流模式时，切应力τ_ij的计算方法有不同，可以采用k-ε标准湍流模式，或者Smagorinsky大涡模拟模式。 

在步骤S402中，根据植被形状参数分别计算得到树叶风阻和树干风阻，并根据树叶风阻和树干风阻获取植被风阻阻力源项。 

植被树叶所引起的植被风阻，采用如下公式计算： 

M_i＝-c_dα(z)(u_ju_j)^1/2u_i

式中：M_i为树叶风阻； 

c_d为阻力系数，不同种类的植物的阻力系数不同，依靠实验测定； 

α(z)为高度z的位置上的叶面积密度(LAD)，由步骤S204确定； 

u_i为第i个方向的速度分量。 

植被树干所引起的植被风阻，采用如下公式计算： 

N_i＝-c_td(z)(u_ju_j)^1/2u_i

式中：N_i为树干风阻； 

c_t为树干阻力系数，是雷诺数的函数； 

d(z)为高度z的位置上的树干当量直径，由步骤S206确定。 

植被风阻的阻力源项S_i植被树叶风阻与植被树干风阻之和。采用如下公式计算： 

S_i＝M_i+N_i＝-c_d α(z)(u_ju_j)^1/2u_i-c_td(z)(u_ju_j)^1/2u_i

在步骤S404中，对基本方程组进行离散和并行化或串行化处理。 

对基本方程组的离散和并行化处理的过程包括：将步骤S400中的动量方程和步骤S402中的植被风阻的阻力源项计算公式采用有限体积法在同位网格上进行空间离散，空间离散采用二阶中心格式，时间步采用有限差分法(Crank-Nicholson)格式；然后采用区域分解法，将整个网格划分为若干子区域，子区域数量等于中央处理器(CPU)数量，利用消息传递标准模型(MPICH2)所提供的并行库实现并行通信。当总体计算量较小时，整个计算过程也可以采用通用的微型计算机通过串行或者并行计算来实现。 

在步骤S50中，将模拟结果进行输出和显示。 

通过与计算机进行实时交互操作的输入输出终端将模拟出的流场进行输出和显示。确定植被的存在对流场的影响程度，然后将模拟结果输出，获得直观的植被风阻效应的图形结果。还可以根据输出的模拟结果进行分析。 

图5为一个实施例中的植被风阻的测量系统，包括遥感影像获取子系统60、计算机单元70和输入输出终端80。其中： 

遥感影像获取子系统60，可以为激光雷达等遥感影像设备，用于对植被进行多角度拍摄，建立植被的三维影像。对单株植被的拍摄角度至少应该达到4到8个，才能有效重建植被的三维精细影像。 

计算机单元70，用于根据对植被三维影像进行数据处理，获得植被形状参数，以及模拟植被风阻效应的初始准备操作，根据植被形状参数建立包含植被风阻模型的计算流体动力学模拟模式，并进行模拟处理。 

在一个实施方式中，植被形状参数包括植被的最小包围盒、叶面积密度和树干当量直径。计算机单元70根据植被三维影像进行数据处理，其具体工作过程是： 

(1)对单株植被的三维影像，确定植被的最小包围盒，即包围该植被的最小长方体，由此获得植被的高度和水平覆盖区域大小。 

(2)将植被三维影像分离为树干和树叶影像两部分，并采用图像处理的计算方法计算叶面积密度随高度的分布和树干当量直径随高度的分布。其中： 

叶面积密度随高度的分布计算过程为：对于单株植被，在该植被的最小包围盒内，在植被高度方向上等分为若干层，将每一层内的树叶面积进行测定，于是获得不同高度的层内的叶面积密度数据，若叶面积密度随高度连续变化，则依次连接各个测量高度的叶面积密度值，获得叶面积密度随高度的分布图。 

树干当量直径随高度的分布计算过程为：在植被高度方向上等分为若干层，当层内树干无分支时，树干当量直径即为树干直径；当层内树干出现分支时，以所有分支树干截面积之和相等的虚拟圆形的直径为树干当量直径；当分支树干直径远远小于主树干直径，或者分支树干直径减小到接近树叶大小后，这部分过于细小的分支树干被忽略。由于树干当量直径变化缓慢，也可以利用根据植被种类、植被高度和植被主树干直径等相关参数数据构成的经验数据库，根据经验数据库获得此类植被的树干当量直径。 

获得完整的植被形状参数后，可将植被形状参数存储于参数数据库。 

在一个实施例中，计算机单元70进一步模拟植被风阻效应的初始准备操作，包括设置空气流出模拟的边界条件和初始流场数据，划分流场网格。 

在一个实施例中，计算机单元70接收植被形状参数数据，根据模拟流场的初始条件，建立包含植被风阻模型的计算机流体动力学模拟模式，并进行处理，处理过程包括： 

(1)建立基本方程阻模型，对于近地面的低速风场，采用笛卡尔坐标系下三维不可压缩流体运动基本方程组。依据质量守恒定律推导获得的连续方程可写为： 

$\frac{\∂u_i}{{\∂x}_i}=0$

依据动量守恒定律获得的动量方程可写为： 

$\frac{{\∂u}_i}{\∂t}+u_j\frac{{\∂u}_i}{{\∂x}_j}+\frac{1}{\mathrm{\ρ}}\frac{\∂p}{{\∂x}_i}=\frac{\∂{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{ij}}}{{\∂x}_j}+S_i$

上述两式中，u_i为第i个方向的速度分量，t为时间，p为压力，ρ为参考密度，τ_ij为切应力，S_i为植被风阻阻力源项。采用不同湍流模式时，切应力τ_ij的计算方法有不同，可以采用k-ε标准湍流模式，或者Smagorinsky大涡模拟模式。 

(2)根据植被形状参数分别计算得到树叶风阻和树干风阻，并根据树叶风阻和树干风阻获取植被风阻阻力源项。 

植被树叶所引起的植被风阻，采用如下公式计算： 

M_i＝-c_dα(z)(u_ju_j)^1/2u_i

式中：M_i为树叶风阻； 

c_d为阻力系数，不同种类的植物的阻力系数不同，依靠实验测定； 

α(z)为高度z的位置上的叶面积密度(LAD)； 

u_i为第i个方向的速度分量。 

植被树干所引起的植被风阻N_i，采用如下公式计算： 

N_i＝-c_td(z)(u_ju_j)^1/2u_i

式中：N_i为树干风阻； 

c_t为树干阻力系数，是雷诺数的函数； 

d(z)为高度z的位置上的树干当量直径，由步骤S206确定。 

植被风阻的阻力源项S_i为植被树叶风阻与植被树干风阻之和。采用如下公式计算： 

S_i＝M_i+N_i＝-c_dα(z)(u_ju_j)^1/2u_i-c_td(z)(u_ju_j)^1/2u_i

(3)对基本方程组进行离散和并行化或串行化处理。具体是：将动量方程和植被风阻的阻力源项计算公式采用有限体积法在同位网格上进行空间离散，空间离散采用二阶中心格式，时间步采用有限差分法(Crank-Nicholson)格式。然后采用区域分解法，将整个网格划分为若干子区域，子区域数量等于中央处理器(CPU)数量，利用消息传递标准模型(MPICH2)所提供的并行库实现并行通信。当总体计算量较小时，整个计算过程也可以采用通用的微型计算机通过串行或者并行计算来实现。 

输入输出终端80与计算机单元70进行实时交互操作，用户将所述模拟结果进行输出和显示。确定植被的存在对流场的影响程度，然后将模拟结果输出，获得直观的植被风阻效应的图形结果。另外，还可以根据输出的模拟结果进行分析。 

上述植被风阻的测量方法及系统，以叶面积密度和树干当量直径这两个植被形状参数建立包含植被风阻模型的计算流体动力学模拟模式进行模拟处理，提高了植被风阻模型的精度，适用于不同季节的树木，可应用于气象、植被抗倒伏、风力发电的风场评估等领域。由于其采用叶面积密度和树干当量直径这 两个植物形状参数，建立含两个植物参数的植被风阻模型模拟测量的值比单一参数测量的值精度要高，误差更小，具有更好的适应性。 

另外，采用根据建立的植被三维影像获取植被形状参数，并根据多个植被形状参数及模拟流场的初始条件建立包含植被风阻模型的计算流体动力学模拟模式进行模拟处理，这样建立包含多个植被形状参数的植被风阻模型模拟测量的植被风阻值，提高了测量的精确度，减小了测量误差。 

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。 

Claims (18)

1.一种植被风阻的测量方法，包括以下步骤：

步骤S10，建立植被三维影像；

步骤S20，对所述植被三维影像进行数据处理，获得植被形状参数，所述植被形状参数包括植被的最小包围盒、叶面积密度和树干当量直径，并将所述植被形状参数存储于参数数据库；

步骤S30，模拟植被风阻效应的初始准备操作，包括设置空气流场模拟的边界条件和初始流场数据，划分流场网格；

步骤S40，根据所述植被形状参数建立包含植被风阻模型的计算流体动力学模拟模式，并进行模拟处理；

步骤S50，将所述模拟结果进行输出和显示。

2.根据权利要求1所述的植被风阻的测量方法，其特征在于，所述步骤S10具体包括以下步骤：

利用遥感影像设备，对植被进行多角度拍摄，建立植被三维影像；

对各个单株植被进行定位，确定植被的位置坐标。

3.根据权利要求2所述的植被风阻的测量方法，其特征在于：所述多角度拍摄的拍摄角度为4～8个。

4.根据权利要求1所述的植被风阻的测量方法，其特征在于，所述步骤S20具体包括以下步骤：

根据所述植被三维影像，确定植被的最小包围盒；

将所述植被三维影像分离为树叶和树干两部分影像；

根据分离的植被树叶影像获取叶面积密度随高度的分布；

根据分离的植被树干影像获取树干当量直径随高度的分布。

5.根据权利要求4所述的植被风阻的测量方法，其特征在于，所述步骤S20中采用图像处理方法计算所述叶面积密度和树干当量直径。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的植被风阻的测量方法，其特征在于，所述步骤S40具体包括以下步骤：

建立以植被风阻为阻力源项的基本方程组模型；

根据所述植被形状参数分别计算得到树叶风阻和树干风阻，并根据所述树 叶风阻和树干风阻获取植被风阻阻力源项；

对所述基本方程组进行离散和并行化或串行化处理。

7.根据权利要求6所述的植被风阻的测量方法，其特征在于，获取植被风阻阻力源项的步骤具体是：计算所述植被风阻阻力源项为所述树叶风阻和树干风阻的和。

8.根据权利要求6所述的植被风阻的测量方法，其特征在于，所述树叶风阻的计算公式为：

M_i＝-c_dα(z)(u_ju_j)^1/2u_i

其中，M_i为树叶风阻，c_d为阻力系数，α(z)为叶面积密度，u_j为第j个方向的速度分量，u_i为第i个方向的速度分量。

9.根据权利要求6所述的植被风阻的测量方法，其特征在于，所述树干风阻的计算公式为：

N_i＝-c_td(z)(u_ju_j)^1/2u_i

其中，N_i为树干风阻，u_i为第i个方向的速度分量，u_j为第j个方向的速度分量，d(z)为树干当量直径，c_t为阻力系数。

10.一种植被风阻的测量系统，其特征在于，所述系统包括：

遥感影像获取子系统，用于建立植被三维影像；

计算机单元，用于对所述植被三维影像进行数据处理，获得植被形状参数，所述植被形状参数包括植被的最小包围盒、叶面积密度和树干当量直径，以及模拟植被风阻效应的初始准备操作，根据所述植被形状参数建立包含植被风阻模型的计算流体动力学模拟模式，并进行模拟处理；

与所述计算机单元进行实时交互操作的输入输出终端，用于将所述模拟结果进行输出和显示。 

11.根据权利要求10所述的植被风阻的测量系统，其特征在于，所述遥感影像获取子系统进一步用于对植被进行多角度拍摄，建立植被三维影像和对各个单株植被进行定位，确定植被的位置坐标。

12.根据权利要求11所述的植被风阻的测量系统，其特征在于：所述多角度拍摄的角度为4～8个。

13.根据权利要求10所述的植被风阻的测量系统，其特征在于，所述计算机单元进一步用于根据所述植被三维影像，确定植被的最小包围盒；将所述植被三维影像分离为树叶和树干两部分影像；根据分离的植被树叶影像获取叶面积密度随高度的分布；根据分离的植被树干影像获取树干当量直径随高度的分布。

14.根据权利要求13所述的植被风阻的测量系统，其特征在于：所述叶面积密度和树干当量直径采用图像处理方法计算。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的植被风阻的测量系统，其特征在于，所述计算机单元进一步用于根据所述植被形状参数建立包含植被风阻模型的计算流体动力学模拟模式包括：建立以植被风阻为阻力源项的基本方程组模型；根据所述植被形状参数分别计算得到树叶风阻和树干风阻，并根据所述树叶风阻和树干风阻获取植被风阻阻力源项；对所述基本方程组进行离散和并行化或串行化处理。

16.根据权利要求15所述的植被风阻的测量系统，其特征在于，所述计算机单元用于获取植被风阻阻力源项的具体过程是：计算所述植被风阻阻力源项为所述树叶风阻和树干风阻的和。

17.根据权利要求16所述的植被风阻的测量系统，其特征在于，所述树叶风阻的计算公式为：

M_i＝-c_dα(z)(u_ju_j)^1/2u_i

其中，M_i为树叶风阻，c_d为阻力系数，α(z)为叶面积密度，u_j为第j个方向的速度分量，u_i为第i个方向的速度分量。

18.根据权利要求16所述的植被风阻的测量系统，其特征在于，所述树干风阻的计算公式为：

N_i＝-c_td(z)(u_ju_j)^1/2u_i

其中，N_i为树干风阻，u_i为第i个方向的速度分量，u_j为第j个方向的速度分量，d(z)为树干当量直径，c_t为阻力系数。 

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