CN114216445A - 一种野外快速测定植被覆盖度的水土保持监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水土保持监测技术领域，其公开了一种野外快速测定植被覆盖度的水土保持监测方法，解决现有水土保持监测方案中存在的人为估测误差大，野外工作费时费力，以及照片获取植被覆盖度时间长、自动化程度低等问题。本发明首先拍摄获取待检测区域的照片；然后，系统对获取的照片进行图像像素点数据和图片外方位元素提取；接着，系统根据图像像素点数据初次判断并勾选出植被范围线；最后，系统根据人工选取的参考像素值和容差值再次判断勾选出植被范围线，同时结合图片的外方位元素计算出植被覆盖度。本发明的应用可以填补水土保持监测工作中对定量监测内容无常规监测方法和手段的技术空白，并大幅度提高了外业监测工作的自动化程度。

Description

一种野外快速测定植被覆盖度的水土保持监测方法

技术领域

本发明涉及水土保持监测技术领域，特别涉及一种野外快速测定植被覆盖度的水土保持监测方法。

背景技术

近年来，随着我国水土保持事业的不断发展，水土保持监管形势越来越严峻，水土保持监测工作作为水土保持监管的重要手段，为行政主管部门水土保持预防、监督、治理等决策提供了依据，为建设单位及时掌握项目建设过程中水土流失情况发挥了重要作用，对水土保持监测技术也提出了更高的要求。

目前水土保持监测工作中测定植被覆盖度的方法主要有目测法、针刺法、网格法和照相法，但这些方法均存在一定的缺陷：

目测法虽简易、快捷，但是估测的结果不仅精度低，而且因人而异，受监测人员专业经验影响较大；针刺法和网格法野外工作量大，统计工作任务重，耗时耗力；照相法需要在现场采集照片后，在室内进行信息提取，自动化程度不够高，且数据获取滞后。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种野外快速测定植被覆盖度的水土保持监测方法，解决现有水土保持监测方案中存在的人为估测误差大，野外工作费时费力，以及照片获取植被覆盖度时间长、自动化程度低等问题。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：

一种野外快速测定植被覆盖度的水土保持监测方法，应用于水土保持监测系统中，该方法包括以下步骤：

S1、拍摄获取待检测区域的照片；

S2、系统对获取的照片进行图像像素点数据和图片外方位元素提取；

S3、系统根据图像像素点数据初次判断并勾选出植被范围线；

S4、系统根据人工选取的参考像素值和容差值再次判断勾选出植被范围线，同时结合图片的外方位元素计算出植被覆盖度。

作为进一步优化，步骤S1中，若待检测区域较小(小于预设面积阈值)，则拍摄获取待检测区域的单张照片；若待检测区域较大(大于或等于预设面积阈值)，则采用不同角度拍摄获取多张待检测区域的照片。

作为进一步优化，步骤S1中，在采用不同角度拍摄获取多张待检测区域的照片时，相邻两张照片的重叠度要大于20％。

作为进一步优化，步骤S1中还包括：对于采用不同角度拍摄获取的多张待检测区域的照片进行自动拼接处理。

作为进一步优化，所述自动拼接处理具体为基于相邻照片重叠区域进行配准拼接。

作为进一步优化，步骤S4具体包括：

S41、在系统初次勾选出植被范围线后，找出系统判断有误差的位置进行人工点选，把选取位置的像素值添加到植被参考像素值中，并设置容差值；

S42、系统根据图片外方位元素值计算出图片的拍摄角度进行正射投影计算；

S43、系统计算出待检测区域的植被覆盖度。

本发明的有益效果是：

(1)不需要对样地进行规划，省时省力；

(2)以野外获取的植被照片为输入，自动提取植被信息，输出植被覆盖度的计算结果，而实现了植被覆盖度的自动化获取及输出；

(3)可以仅通过智能手机的摄影，即可实时地测量样地植被覆盖度，设备简单，便于携带，方便快捷；

(4)适用范围广，在平地或坡地都可方便地进行垂直拍摄。

因此，本发明方案具有可操作性强，设备成本较低，采样速率快、精度和分辨率均较高、实时获取数据等优势，在野外水土保持监测中具有明显的优势。本发明的应用可以填补水土保持监测工作中对定量监测内容无常规监测方法和手段的技术空白，并大幅度提高了外业监测工作的自动化程度。

附图说明

图1为本发明实施例中的野外快速测定植被覆盖度的水土保持监测方法的流程图。

具体实施方式

本发明旨在提出一种野外快速测定植被覆盖度的水土保持监测方法，解决现有水土保持监测方案中存在的人为估测误差大，野外工作费时费力，以及照片获取植被覆盖度时间长、自动化程度低等问题。

本发明中，首先拍摄获取待检测区域的照片；然后，系统对获取的照片进行图像像素点数据和图片外方位元素提取；接着，系统根据图像像素点数据初次判断并勾选出植被范围线；最后，系统根据人工选取的参考像素值和容差值再次判断勾选出植被范围线，同时结合图片的外方位元素计算出植被覆盖度。

以下结合实施例对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。

实施例：

如图1所示，本实施例中的野外快速测定植被覆盖度的水土保持监测方法包括以下步骤：

1、拍摄获取待检测区域的照片；

本步骤中，首先在监测目标区域内设置控制点并测量记录控制点信息，其次利用图像采集工具对监测目标进行定期、定点和不同角度的拍摄，获取初始照片。

对于较小检测区域，可以仅拍摄一张照片即可，当然，出于图像处理精度的考虑，也可以在同一角度拍摄多张，筛选出最清晰的照片。

对于较大检测区域，需要在不同角度拍摄多张照片，并且拍摄时相邻两张照片要有重叠度，以便后续进行拼接，优选的，重叠度大于20％。

图像采集工具可以采用相机、手机、无人机等，只要能够满足图像处理的要求的图像采集设备都可作为图像采集工具用。出于便携性和成本考虑，此外目前的智能手机像素均较高，可以采用手机作为图像采集工具。

拍摄时采取平行拍摄覆盖全部待计算坡面，可以稍微多些照片，便于后期筛选。

然后，利用现有软件程序或者自编程序对多幅初始照片进行自动拼接处理(对于较小检测区域拍摄的单张照片，无需此处理过程)。

2、系统对获取的照片进行图像像素点数据和图片外方位元素提取；

本步骤中，系统利用自编程序提取图片外方位元素和图片中每个像素点的RGB值。

3、系统根据图像像素点数据初次判断并勾选出植被范围线；

本步骤中，系统利用自编程序根据图像像素点数据初次判断并勾选出植被范围线。

4、系统根据人工选取的参考像素值和容差值再次判断勾选出植被范围线，同时结合图片的外方位元素计算出植被覆盖度；

本步骤中，在系统第一次自动勾选出植被范围线后，可以直观的找出系统判断有误差的位置，进行人工点选，把选取位置的像素值添加到植被参考像素值里面，同时设置容差值为5(建议容差值不大于10)，完成上述操作后，系统根据修改的参数信息再次判断勾选出植被覆盖范围线，同时结合图片的外方位元素计算出植被覆盖度。

上述野外快速测定植被覆盖度的水土保持监测方法是一种操作性强，成本低，精度较高的计算机图像处理技术。它可通过图像处理程序直接从对实物拍摄的照片中进行拼接、投影等计算出植物覆盖度，也可以多期数据比较，从而完整地、高精度地得到不同时期待计算目标区域的变化情况，具有计算速度快、精度和分辨率高、无接触测量等优势。

因此，本发明在水土保持坡面监测中拥有较好的应用前景，可以为建设项目水土流失动态状况展示快速地提供直观准确的植被覆盖度信息，为水土保持设计等提供较为详实的资料。

Claims (6)

1.一种野外快速测定植被覆盖度的水土保持监测方法，应用于水土保持监测系统中，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、拍摄获取待检测区域的照片；

S2、系统对获取的照片进行图像像素点数据和图片外方位元素提取；

S3、系统根据图像像素点数据初次判断并勾选出植被范围线；

S4、系统根据人工选取的参考像素值和容差值再次判断勾选出植被范围线，同时结合图片的外方位元素计算出植被覆盖度。

2.如权利要求1所述的一种野外快速测定植被覆盖度的水土保持监测方法，其特征在于，

步骤S1中，若待检测区域较小，则拍摄获取待检测区域的单张照片；若待检测区域较大，则采用不同角度拍摄获取多张待检测区域的照片。

3.如权利要求2所述的一种野外快速测定植被覆盖度的水土保持监测方法，其特征在于，

步骤S1中，在采用不同角度拍摄获取多张待检测区域的照片时，相邻两张照片的重叠度要大于20％。

4.如权利要求3所述的一种野外快速测定植被覆盖度的水土保持监测方法，其特征在于，

步骤S1中，还包括：对于采用不同角度拍摄获取的多张待检测区域的照片进行自动拼接处理。

5.如权利要求4所述的一种野外快速测定植被覆盖度的水土保持监测方法，其特征在于，

所述自动拼接处理具体为基于相邻照片重叠区域进行配准拼接。

6.如权利要求1-5任意一项所述的一种野外快速测定植被覆盖度的水土保持监测方法，其特征在于，步骤S4具体包括：

S41、在系统初次勾选出植被范围线后，找出系统判断有误差的位置进行人工点选，把选取位置的像素值添加到植被参考像素值中，并设置容差值；

S42、系统根据图片外方位元素值计算出图片的拍摄角度进行正射投影计算；

S43、系统计算出待检测区域的植被覆盖度。

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