CN109596787A - 一种树木年轮确定方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

一种树木年轮确定方法、装置、电子设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种树木年轮确定方法、装置、电子设备及存储介质，用于解决现有技术中对于活古树的年龄使用常规检测方法测定结果的精确度不高的问题。该树木年轮确定方法包括：获得树木的侧枝的年轮宽度平均值；根据测量树木的主干胸径外周长，获得主干外周长；根据年轮宽度平均值和主干外周长，获得树木的年轮的数量。

Description

一种树木年轮确定方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本申请涉及林业技术领域，尤其涉及一种树木年轮确定方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
目前国际上流行的古树年龄测定方法主要有：
(1)年轮鉴定法：年轮鉴定法是指依据树木年轮的数目来推测树龄的方法。该方法必须将林木伐倒，才能查数树轮，因此属于破坏性检测方法。
(2)访谈估测法：通过实地考察、走访当地老人(长者)的方法来推测树木的大致年龄。访谈法是一种比较简单的社会调查研究方法，它具有较大的误差和局限性，只适合对那些树龄较小的树进行鉴定。
(3)文献追踪法：文献追踪调查法最大的优点就是方法简单，只需要通过一般的文献查找和简单的数字推算就能得到所需要的结果，
其准确程度有赖于当时文献记载的精度，也取决于个人分析处理文献数据的水平和能力。该方法的使用局限性主要表现在资料奇缺与古今地名的变更及自然环境的变迁，又增加了地理考证工作的难度，这种方法的精确度有待提高。
(4)碳-14树龄测定法：又称14C树龄测定法，但该方法有一个前提条件，即所测样本必须停止与大气中的14C交换，否则无法测定其衰减情况，也就是说，该法只能测定没有生命的物体，活体标本是不能用14C测定其年龄的。
因此通过以上分析，现有技术中存在着对于活古树的年龄使用常规检测方法测定结果的精确度不高的问题。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供一种树木年轮确定方法、装置、电子设备及存储介质，用于解决现有技术中对于活古树的年龄使用常规检测方法测定结果的精确度不高的问题。
本申请实施例提供了的一种树木年轮确定方法，所述方法包括：获得树木的侧枝的年轮宽度平均值；根据测量所述树木的主干胸径外周长，获得主干外周长；根据所述年轮宽度平均值和所述主干外周长，获得所述树木的年轮的数量。
可选地，在本申请实施例中，所述根据所述年轮宽度平均值和所述主干外周长，获得所述树木的年轮的数量，包括：根据测量所述树木的主干胸径的多处树皮厚度，计算获得树皮平均厚度；将所述年轮宽度平均值、所述主干外周长和所述树皮平均厚度进行计算，获得所述树木的年龄。
可选地，在本申请实施例中，所述将所述年轮宽度平均值、所述主干外周长和所述树皮平均厚度进行计算，获得所述树木的年龄，包括：将所述年轮宽度平均值、所述主干外周长和所述树皮平均厚度进行计算，获得
其中，A为所述树木的年龄，C为所述主干外周长，L为所述树皮平均厚度，d为所述年轮宽度平均值，π为圆周率即圆的周长与直径的比值。
可选地，在本申请实施例中，所述将所述年轮宽度平均值、所述主干外周长和所述树皮平均厚度进行计算，获得所述树木的年龄，包括：根据所述主干外周长代入周长公式计算，获得主干直径；将所述主干直径、所述年轮宽度平均值和所述树皮平均厚度代入预设公式计算，获得所述树木的年龄。
可选地，在本申请实施例中，所述将所述主干直径、所述年轮宽度平均值和所述树皮平均厚度代入预设公式计算，获得所述树木的年龄，包括：将所述主干直径、所述年轮宽度平均值和所述树皮平均厚度代入获得所述树木的年龄；
其中，A为所述树木的年龄，D为所述主干直径，L为所述树皮平均厚度，d为所述年轮宽度平均值。
可选地，在本申请实施例中，在所述获得树木的侧枝的年轮宽度平均值之前，还包括：根据所述树木的侧枝获取所述侧枝的横截面的图像，获得断面图像；对所述断面图像进行测量和计算，获得所述年轮宽度平均值。
可选地，在本申请实施例中，所述对所述断面图像进行测量和计算，获得所述年轮宽度平均值，包括：利用图像处理软件测量所述断面图像中的多个年轮宽度，获得多个年轮宽度，所述年轮宽度为所述断面图像中的相邻两个深色环带的半径之差的绝对值；将所述多个年轮宽度的值加起来，再除以所述多个年轮宽度的个数，获得所述年轮宽度平均值。
本申请实施例还提供了一种树木年轮确定装置，所述树木年轮确定装置包括：宽度平均值获得模块，用于获得树木的侧枝的年轮宽度平均值；主干外周长获得模块，用于根据测量所述树木的主干胸径外周长，获得主干外周长；年轮的数量获得模块，用于根据所述年轮宽度平均值和所述主干外周长，获得所述树木的年轮的数量。
本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器和通信接口，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，所述通信接口用于与外部设备进行通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如上所述的方法。
本申请实施例还提供了一种存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如上所述的方法。
本申请实施例提供了一种树木年轮确定方法、装置、电子设备及存储介质，获得树木的侧枝的年轮宽度平均值；根据测量树木的主干胸径外周长；根据年轮宽度平均值和主干胸径外周长，来确定该树木的年轮数量，从而在对该树木主干不破坏的情况下，测量和技术获得该树木的年轮。通过这种方式从而有效地解决了现有技术中对于活古树的年龄使用常规检测方法测定结果的精确度不高的问题。
为使本申请的上述目的和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本申请实施例提供的电子设备结构示意图；
图2示出了本申请实施例提供的树木年轮确定方法流程示意图；
图3示出了本申请实施例提供的树木年轮确定方法步骤S300的流程示意图；
图4示出了本申请实施例提供的树木年轮确定方法步骤S320的流程示意图；
图5示出了本申请实施例提供的树木年轮确定方法步骤S322的示意图；
图6示出了本申请实施例提供的树木年轮确定方法步骤S100之前的流程示意图；
图7示出了本申请实施例提供的树木年轮确定方法步骤S90的流程示意图；
图8示出了本申请实施例提供的树木年轮确定方法的可靠性示意图；
图9示出了本申请实施例提供的树木年轮确定装置结构示意图。
图标：100-树木年轮确定装置；101-处理器；102-存储器；103-存储介质；109-电子设备；110-宽度平均值获得模块；120-主干外周长获得模块；130-年轮的数量获得模块。
具体实施方式
本申请实施例提供一种树木年轮确定方法、装置、电子设备及存储介质，用于解决现有技术中对于活古树的年龄使用常规检测方法测定结果的精确度不高的问题。其中，应用于电子设备的方法和装置是基于同一创造构思的，由于方法及相应的装置和设备解决问题的原理相似，因此方法及相应的装置和设备的实施可以相互参见，重复之处不再赘述。
以下将对本申请实施例中的部分用语进行解释说明，以便于本领域技术人员理解。
回归分析(regression analysis)是确定两种或两种以上变量间相互依赖的定量关系的一种统计分析方法。运用十分广泛，回归分析按照涉及的变量的多少，分为一元回归和多元回归分析；按照因变量的多少，可分为简单回归分析和多重回归分析；按照自变量和因变量之间的关系类型，可分为线性回归分析和非线性回归分析。
另外，需要理解的是，在本申请实施例的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性，也不能理解为指示或者暗示顺序。
下面结合附图，对本申请实施例的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参见图1，图1示出了本申请实施例提供的电子设备结构示意图。本申请实施例提供了的一种电子设备109，包括：处理器101和存储器102，存储器102存储有处理器101可执行的机器可读指令，机器可读指令被处理器101执行时执行如下树木年轮确定方法。
在具体的实施过程中，对卷积神经网络(Convolutional Neural Network，CNN)的相关计算可以用图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)进行加速，因此，该电子设备还可以包括图形处理器。此外，在使用分布式计算框架时需要使用通信接口，该电子设备还可以包括通讯与网络扩展卡、光纤卡或者多串口通信卡等部件，在此不再赘述。
请参见图1，本申请实施例提供了的一种存储介质103，该存储介质103上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器101运行时执行如下树木年轮确定方法。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的电子设备的结构并不构成对该设备的限定，本申请实施例提供的设备可以包括比图示更多或者更少的部件，或者不同的部件布置。
第一实施例
请参见图2，图2示出了本申请实施例提供的树木年轮确定方法流程示意图。本申请实施例提供了的一种树木年轮确定方法，该方法包括：
步骤S100：获得树木的侧枝的年轮宽度平均值。
步骤S200：根据测量树木的主干胸径外周长，获得主干外周长。
步骤S300：根据年轮宽度平均值和主干外周长，获得树木的年轮的数量。
其中，请参见图3，图3示出了本申请实施例提供的树木年轮确定方法步骤S300的流程示意图。可选地，在本申请实施例中，根据年轮宽度平均值和主干外周长，获得树木的年轮的数量，包括：
步骤S310：根据测量树木的主干胸径的多处树皮厚度，计算获得树皮平均厚度。
步骤S320：将年轮宽度平均值、主干外周长和树皮平均厚度进行计算，获得树木的年龄。
下面介绍本申请实施例中步骤S320的两种实施方式：
第一种实施方式，可选地，在本申请实施例中，将年轮宽度平均值、主干外周长和树皮平均厚度进行计算，获得树木的年龄，包括：
将年轮宽度平均值、主干外周长和树皮平均厚度进行计算，获得
其中，A为树木的年龄，C为主干外周长，L为树皮平均厚度，d为年轮宽度平均值，π为圆周率即圆的周长与直径的比值。
第二种实施方式，请参见图4，图4示出了本申请实施例提供的树木年轮确定方法步骤S320的流程示意图。可选地，在本申请实施例中，将年轮宽度平均值、主干外周长和树皮平均厚度进行计算，获得树木的年龄，包括：
步骤S321：根据主干外周长代入周长公式计算，获得主干直径。
步骤S322：将主干直径、年轮宽度平均值和树皮平均厚度代入预设公式计算，获得树木的年龄。
请参见图5，图5示出了本申请实施例提供的树木年轮确定方法步骤S322的示意图。需要说明的是，在本申请实施例中，将主干直径、年轮宽度平均值和树皮平均厚度代入预设公式计算，获得树木的年龄，即步骤S322包括：
将主干直径、年轮宽度平均值和树皮平均厚度代入获得树木的年龄；
其中，A为树木的年龄，D为主干直径，L为树皮平均厚度，d为年轮宽度平均值。
请参见图6，图6示出了本申请实施例提供的树木年轮确定方法步骤S100之前的流程示意图。可选地，在本申请实施例中，在获得树木的侧枝的年轮宽度平均值之前，还包括：
步骤S80：根据树木的侧枝获取侧枝的横截面的图像，获得断面图像。
步骤S90：对断面图像进行测量和计算，获得年轮宽度平均值。
其中，请参见图7，图7示出了本申请实施例提供的树木年轮确定方法步骤S90的流程示意图。可选地，在本申请实施例中，对断面图像进行测量和计算，获得年轮宽度平均值，包括：
步骤S91：利用图像处理软件测量断面图像中的多个年轮宽度，获得多个年轮宽度，年轮宽度为断面图像中的相邻两个深色环带的半径之差的绝对值。
步骤S92：将多个年轮宽度的值加起来，再除以多个年轮宽度的个数，获得年轮宽度平均值。
为了便于理解，下面介绍本申请实施例提供的树木年轮确定方法的另一种实施方式，本申请实施例提供的树木年轮确定方法的另一种实施方式具体如下：
1、材料
检测对象：已枯倒死亡的古树。
设备与材料：抛光打磨的树木圆盘，标尺(0.5mm精度)，普通计算机，扫描仪或相机，CAD软件。
2、检测方法步骤
(1)选点取样：在需要测量的树龄的树木上，寻找一级或二级生长侧枝，且不影响树木的正常生长。根据植物学原理，同一树木生长具有同一性或相似性，因此一级或二级侧枝保证了树木生长速率与主干的一致性。
(2)制样：截取一小段段侧枝的树木圆盘，打磨加工断面；在已经打磨好的圆盘上放置比例尺；利用扫描仪或相机获取断面图像信息。
(3)加载：将获取的图像加载进CAD软件中，根据已放置的比例标尺，调整CAD软件系统的比例，利用CAD软件的标注功能进行测量，该测量可达10μm精度的级别。
(4)测量：在CAD软件内，通过树盘图像的中心，由内至外在四个方向尽可能多的量取树木年轮宽度，获得一定数量的树木年轮宽度值。
(5)计算：将所有测量的树木年轮宽度进行求平均值测量树木的主干胸径外周长为C，则计算树木的胸径为树龄则为：
3、验证树木年轮确定方法的可靠性
请参见图8，图8示出了本申请实施例提供的树木年轮确定方法的可靠性示意图。(1)标准值：由于供试样本已死亡，可获取其树木的主干的树木圆盘，可准确地知道树木的年龄，该年龄为标准值(107年)。(2)实验值：选取合适侧枝，然后获取平均年轮宽度为2.14mm；同时胸径为468.6mm，树皮厚度为9.3mm；则树龄约为105年。因此，实验预测值与标准值相差2年，误差为1.87％，相对与其他方法误差的10％左右有较高的提升与改进。
根据拟合方程反推，树龄为106年，与真实值也基本吻合；因此根据所测量值对树木年龄进行回归分析，曲线拟合情况良好，曲线拟合常数R2满足＞0.95。
4、验证树木年轮确定方法的重复性
请参见表1，表1示出了本申请实施例提供的树木年轮确定方法的重复性示意图。同一个实验中，由同一名实验人员对同一供试品按照上述方法步骤分别取树盘进行测量，实验重复5次，考察方法的重复性。实验结果如表1所示，同一名实验人员分别独立重复实验5次检测结果的误差≤±5％，满足方法重复性的验证要求。
表1极微损模式下的树龄测定方法的精密度(重复性)
5、验证树木年轮确定方法的人员误差
请参见表2，表2示出了本申请实施例提供的树木年轮确定方法的人员误差示意图。随机抽取5位与树木研究工作的相关人员，利用该方法对本案例中的树木进行树龄检测，其过程如上描述(全部步骤重复操作，包括选点、制样、加载、测量、计算等)，结果如表2所示：
表2不同操作人员重复实验结果
从表2结果可知，重复的树龄误差均控制在±5％范围之内，平均误差为3.36％，具有较好的重复性。
本申请实施例提供的树木年轮确定方法的另一种实施方式，采用了微损技术对树龄的鉴定,测试结果准确性高,测量方便,快捷，成本极低，且对树木的伤害最小化。该方法仅需要常见的计算机制图软件CAD，它代替了价格昂贵的密度分析仪,减轻了劳动量、降低了检测成本。此外，这种方法的优点在保证测量精确度不降低的前提下，做到了不伤树木主干就能较准确地测定树龄。
第二实施例
请参见图9，图9示出了本申请实施例提供的树木年轮确定装置结构示意图。本申请实施例提供了的一种树木年轮确定装置100，该树木年轮确定装置100包括：
宽度平均值获得模块110，用于获得树木的侧枝的年轮宽度平均值。
主干外周长获得模块120，用于根据测量树木的主干胸径外周长，获得主干外周长。
年轮的数量获得模块130，用于根据年轮宽度平均值和主干外周长，获得树木的年轮的数量。
本申请实施例提供了一种树木年轮确定方法、装置、电子设备及存储介质，获得树木的侧枝的年轮宽度平均值；根据测量树木的主干胸径外周长；根据年轮宽度平均值和主干胸径外周长，来确定该树木的年轮数量，从而在对该树木主干不破坏的情况下，测量和技术获得该树木的年轮。通过这种方式从而有效地解决了现有技术中对于活古树的年龄使用常规检测方法测定结果的精确度不高的问题。
以上仅为本申请实施例的优选实施例而已，并不用于限制本申请实施例，对于本领域的技术人员来说，本申请实施例可以有各种更改和变化。凡在本申请实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种树木年轮确定方法，其特征在于，所述方法包括：
获得树木的侧枝的年轮宽度平均值；
根据测量所述树木的主干胸径外周长，获得主干外周长；
根据所述年轮宽度平均值和所述主干外周长，获得所述树木的年轮的数量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述年轮宽度平均值和所述主干外周长，获得所述树木的年轮的数量，包括：
根据测量所述树木的主干胸径的多处树皮厚度，计算获得树皮平均厚度；
将所述年轮宽度平均值、所述主干外周长和所述树皮平均厚度进行计算，获得所述树木的年龄。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述年轮宽度平均值、所述主干外周长和所述树皮平均厚度进行计算，获得所述树木的年龄，包括：
将所述年轮宽度平均值、所述主干外周长和所述树皮平均厚度进行计算，获得
其中，A为所述树木的年龄，C为所述主干外周长，L为所述树皮平均厚度，d为所述年轮宽度平均值，π为圆周率即圆的周长与直径的比值。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述年轮宽度平均值、所述主干外周长和所述树皮平均厚度进行计算，获得所述树木的年龄，包括：
根据所述主干外周长代入周长公式计算，获得主干直径；
将所述主干直径、所述年轮宽度平均值和所述树皮平均厚度代入预设公式计算，获得所述树木的年龄。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述主干胸径、所述年轮宽度平均值和所述树皮平均厚度代入预设公式计算，获得所述树木的年龄，包括：
将所述主干直径、所述年轮宽度平均值和所述树皮平均厚度代入获得所述树木的年龄；
其中，A为所述树木的年龄，D为所述主干直径，L为所述树皮平均厚度，d为所述年轮宽度平均值。
6.如权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，在所述获得树木的侧枝的年轮宽度平均值之前，还包括：
根据所述树木的侧枝获取所述侧枝的横截面的图像，获得断面图像；
对所述断面图像进行测量和计算，获得所述年轮宽度平均值。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对所述断面图像进行测量和计算，获得所述年轮宽度平均值，包括：
利用图像处理软件测量所述断面图像中的多个年轮宽度，获得多个年轮宽度，所述年轮宽度为所述断面图像中的相邻两个深色环带的半径之差的绝对值；
将所述多个年轮宽度的值加起来，再除以所述多个年轮宽度的个数，获得所述年轮宽度平均值。
8.一种树木年轮确定装置，其特征在于，所述树木年轮确定装置包括：
宽度平均值获得模块，用于获得树木的侧枝的年轮宽度平均值；
主干外周长获得模块，用于根据测量所述树木的主干胸径外周长，获得主干外周长；
年轮的数量获得模块，用于根据所述年轮宽度平均值和所述主干外周长，获得所述树木的年轮的数量。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和通信接口，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，所述通信接口用于与外部设备进行通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如权利要求1至7任一项所述的方法。
10.一种存储介质，其特征在于，该存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至7任一项所述的方法。
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