CN114777703B - 基于距离匹配的林业样地精准定位方法及装置 - Google Patents

基于距离匹配的林业样地精准定位方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于距离匹配的林业样地精准定位方法及装置，所述方法包括获取森林树冠的真实顶点坐标，按照一定半径根据顶点坐标确定树冠间的距离；将所有树冠对应的距离数组存储至树冠数据库；对调查样地的树干进行编号，预设自由坐标系并确定树干在自由坐标系中的坐标和相互距离生成数组存储至树干数据库；逐一对样地树干数据库中的数组在树冠数据库中进行遍历匹配，求得最佳匹配阈值条件下的预设个数的匹配数组，利用求得的树干自由坐标与对应的树冠真实坐标计算转换参数，通过转换模型将所有样地树干坐标转换为真实坐标。本发明可通过测定树冠真实坐标确定调查样地的树干坐标，实现对高郁闭度森林样地中每棵树的精准定位。

Description

基于距离匹配的林业样地精准定位方法及装置
技术领域
本发明属于定位技术领域，具体涉及一种基于距离匹配的林业样地精准定位方法及装置。
背景技术
准确地掌握森林资源动态变化信息是林业部门分析决策的一项重要的基础性工作。在林业调查中，常会布置一些样地来调查林地因子，如森林资源规划调查(简称二类调查)、森林资源连续清查(简称一类调查)、林业工程的调查及验收、林业基地的开发调查和日常林地的征用、占用调查等，都会被要求去找样地和相应林地小班，若不能成功的找到或找错样地，将难以进行林地因子的调查。因此，如何快速定位样地是林业调查的关键。
近几年全球导航卫星系统(GNSS)逐渐使用到森林资源调查中，但对于高郁闭度的森林，由于受高大树冠遮挡GNSS接收机信号弱，在林下无法实现林下精确定位。随着遥感技术的发展，通过航空摄影、激光雷达等手段可以提取森林树冠，并获取树冠顶点位置信息，从而实现林木的精确定位，但仍然难以实现高郁闭度林下样地的精准定位。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于距离匹配的林业样地精准定位方法及装置，以解决现有技术中无法实现采用GNSS技术实现对林业样地的精准定位的问题。
为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：一种基于距离匹配的林业样地精准定位方法，包括：
获取森林中所有树冠的数据，所述数据包括所有树冠编号和树冠点信息，所述树冠点信息包括树冠顶点对应的位置坐标，所述位置坐标为真实坐标，根据所述真实坐标确定树冠顶点间的距离；以一个树冠顶点为中心，以预设距离为半径，计算所述树冠顶点与其周围树冠顶点之间的距离，将该树冠的编号和真实坐标、周围树冠的编号和真实坐标，以及该树冠顶点与所述周围树冠顶点之间的距离组成所述树冠的数组，将所有树冠对应的数组存储至树冠数据库；
确定森林调查样地，预设样地自由坐标系，对所述森林调查样地中的树干进行编号，样地中所有树干在自由坐标系中的位置坐标为树干自由坐标，以一个树干为中心，以预设距离为半径，计算所述树干与其周围树干之间的距离，将该树干的编号和自由坐标系中的位置坐标、周围树干的编号和自由坐标系中的位置坐标，以及该树干与所述周围树干之间的距离组成所述树干的数组，将所有树干对应的数组存储至树干数据库；
以所述预设距离，逐一对所述森林调查样地的树干数据库中的数组在树冠数据库中进行遍历匹配，确定最佳匹配阈值；其中，所述最佳匹配阈值为在预设距离长度内，所述树干数据库中数组的树干个数及相互距离值与树冠数据库中对应数组的树冠个数及相互距离值相一致，且匹配成功的树干数组个数高于预设个数。
选取所述最佳匹配阈值条件下匹配成功的数组，将所述数组中的森林调查样地中的树干自由坐标与对应的树冠顶点真实坐标，输入至预构建的待定四参数模型，计算得到所述四参数模型的转换参数，以得到四参数转换模型；
将所述森林调查样地的所有树干自由坐标输入至所述四参数转换模型中，得到样地所有树干的真实坐标。
进一步的，所述逐一对所述森林调查样地的树干数据库中的数组在树冠数据库中进行遍历匹配，确定最佳匹配阈值，包括：
以预设距离为第一范围，在第一范围内对所述树冠数据库和树干数据库中的数组进行遍历匹配，确定匹配数组个数；
当所述匹配个数小于预设个数时，以预设步数距离对所述第一范围进行缩小得到第二范围，在第二范围内再次确定匹配数组个数，直至匹配数组的个数大于等于预设个数。
进一步的，将森林中每一树冠的编号、对应周围树冠的编号以及与所述周围树冠的编号对应的顶点距离以距离从小到大的顺序进行排列，组成所述树冠的数组；
将样地中每一树干的编号、对应周围树干的编号以及与所述周围树干的编号对应的距离以距离从小到大的顺序进行排列，组成所述树干的数组。
进一步的，所述预设自由坐标系为
以所述林业样地的西南角为坐标原点，正北方向为横轴，正东方向为纵轴建立。
进一步的，选取所述最佳匹配阈值条件下匹配成功的数组，将所述数组中的森林调查样地中的树干自由坐标与对应的树冠顶点真实坐标，输入至预构建的待定四参数模型，包括：
将匹配成功的数组中样地树干自由坐标确定为对应森林树冠顶点真实坐标；
将匹配成功的样地树干自由坐标和对应森林树冠顶点真实坐标输入至待定四参数模型。
进一步的，所述计算得到所述四参数模型的转换参数，以得到四参数模型的转换参数，包括：
采用如下方式计算得到所述四参数模型的平移、旋转和尺度转换参数，
式中，xa，ya为样地树干的自由坐标；xb，yb为树干新的真实坐标；Δx，Δy为平移参数；α为旋转参数，单位为米；m为尺度参数。
进一步的，所述预设个数为3个以上。
本申请实施例提供一种基于距离匹配的林业样地精准定位装置，包括：
获取模块，用于获取森林中所有树冠的数据，所述数据包括所有树冠编号和树冠点信息，所述树冠点信息包括树冠顶点对应的位置坐标，所述位置坐标为真实坐标，根据所述真实坐标确定树冠顶点间的距离；以一个树冠顶点为中心，以预设距离为半径，计算所述树冠顶点与其周围树冠顶点之间的距离，将该树冠的编号和真实坐标、周围树冠的编号和真实坐标，以及该树冠顶点与所述周围树冠顶点之间的距离组成所述树冠的数组，将所有树冠对应的数组存储至树冠数据库；
确定模块，用于确定森林调查样地，预设样地自由坐标系，对所述森林调查样地中的树干进行编号，样地中所有树干在自由坐标系中的位置坐标为树干自由坐标，以一个树干为中心，以预设距离为半径，计算所述树干与其周围树干之间的距离，将该树干的编号和自由坐标系中的位置坐标、周围树干的编号和自由坐标系中的位置坐标，以及该树干与所述周围树干之间的距离组成所述树干的数组，将所有树干对应的数组存储至树干数据库；
匹配模块，用于以所述预设距离，逐一对所述森林调查样地的树干数据库中的数组在树冠数据库中进行遍历匹配，确定最佳匹配阈值；其中，所述最佳匹配阈值为在预设距离长度内，所述树干数据库中数组的树干个数及相互距离值与树冠数据库中对应数组的树冠个数及相互距离值相一致，且匹配成功的树干数组个数高于预设个数；
转换模块，用于选取所述最佳匹配阈值条件下匹配成功的数组，将所述数组中的森林调查样地中的树干自由坐标与对应的树冠顶点真实坐标，输入至预构建的待定四参数模型，计算得到所述四参数模型的转换参数，以得到四参数转换模型；
输出模块，将所述森林调查样地的所有树干自由坐标输入至所述四参数转换模型中，得到样地所有树干的真实坐标。
本申请实施例提供一种计算机设备，包括：存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行上述任一项基于距离匹配的林业样地精准定位方法的步骤。
本发明采用以上技术方案，能够达到的有益效果包括：
本发明提供一种基于距离匹配的林业样地精准定位方法及装置，采用本申请提供的技术方案可在郁闭度高、空间结构复杂的难以实现林下定位的林区先采集树冠真实坐标，然后根据树冠真实坐标确定调查样地的树干坐标，实现对调查样地中每棵树的精准定位，缩短调查周期，降低调查成本，保证了森林资源变化监测的精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明基于距离匹配的林业样地精准定位方法的步骤示意图；
图2为本发明基于距离匹配的林业样地精准定位装置的结构示意图；
图3为本发明基于距离匹配的林业样地精准定位方法硬件环境实施的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
下面结合附图介绍本申请实施例中提供的一个具体的基于距离匹配的林业样地精准定位方法及装置。
如图1所示，本申请实施例中提供的基于距离匹配的林业样地精准定位方法，包括：
S101，获取森林中所有树冠的数据，所述数据包括所有树冠编号和树冠点信息，所述树冠点信息包括树冠顶点对应的位置坐标，所述位置坐标为真实坐标，根据所述真实坐标确定树冠顶点间的距离；以一个树冠顶点为中心，以预设距离为半径，计算所述树冠顶点与其周围树冠顶点之间的距离，将该树冠的编号和真实坐标、周围树冠的编号和真实坐标，以及该树冠顶点与所述周围树冠顶点之间的距离组成所述树冠的数组，将所有树冠对应的数组存储至树冠数据库；
S102，确定森林调查样地，预设样地自由坐标系，对所述森林调查样地中的树干进行编号，样地中所有树干在自由坐标系中的位置坐标为树干自由坐标，以一个树干为中心，以预设距离为半径，计算所述树干与其周围树干之间的距离，将该树干的编号和自由坐标系中的位置坐标、周围树干的编号和自由坐标系中的位置坐标，以及该树干与所述周围树干之间的距离组成所述树干的数组，将所有树干对应的数组存储至树干数据库；
一些实施例中，以所述林业样地的西南角为坐标原点，正北方向为横轴，正东方向为纵轴建立。
S103，以所述预设距离，逐一对所述森林调查样地的树干数据库中的数组在树冠数据库中进行遍历匹配，确定最佳匹配阈值；其中，所述最佳匹配阈值为在预设距离长度内，所述树干数据库中数组的树干个数及相互距离值与树冠数据库中对应数组的树冠个数及相互距离值相一致，且匹配成功的树干数组个数高于预设个数；
一些实施例中，所述逐一对所述森林调查样地的树干数据库中的数组在树冠数据库中进行遍历匹配，确定最佳匹配阈值，包括：
以预设距离为第一范围，在第一范围内对所述树冠数据库和树干数据库中的数组进行遍历匹配，确定匹配数组个数；
当所述匹配个数小于预设个数时，以预设步数距离对所述第一范围进行缩小得到第二范围，在第二范围内再次确定匹配数组个数，直至匹配数组的个数大于等于预设个数。
S104，选取所述最佳匹配阈值条件下匹配成功的数组，将所述数组中的森林调查样地中的树干自由坐标与对应的树冠顶点真实坐标，输入至预构建的待定四参数模型，计算得到所述四参数模型的转换参数，以得到四参数转换模型；
S105，当所述匹配个数小于预设个数时，以预设步数距离对所述第一范围进行缩小得到第二范围，在第二范围内再次确定匹配数组个数，直至匹配数组的个数大于等于预设个数。
基于距离匹配的林业样地精准定位方法的工作原理为：本申请中可以采用航拍的方法获取森林中所有树冠数据，对每个树冠进行编号，例如编号为P001，P002……。然后需要以每个树冠为中心，以预设距离为半径，其中预设距离可以根据需要进行设置，例如20米，然后计算在20米以内，这个树冠与周围树冠之间的距离，这个距离以预先采集的树冠的空间位置坐标也就是树冠真实坐标进行计算，例如中心的树冠真实坐标为(X，Y)。例如以编号P001的树冠为中心，P001在20m以内，只有树冠P002、P003、P004，则利用树冠真实坐标分别计算P001与P002、P003、P004之间的距离，然后将P001与P002、P003、P004之间的距离以及对应的编号放入数组，需要说明的是，每个数组中的第一个元素是为中心的树冠的编号，后面为最相近的树冠的编号，以及编号对应的与中心树冠的距离。可以理解的是，树林越茂密，树木之间距离越短，那么一定范围内的树木越多，也就使得数组越长。其中，本申请中采用但并不限于遥感手段获取森林中所有树冠的数据。
然后，选定林业样地，以上述同样的方法对树干进行编号，例如编号为Q001、Q002……，然后以样地西南角为坐标系原点，北方向为X轴，东方向为Y轴，赋予树干自由坐标系(x1，y1；x2，y2……)，然后同样的以每个树干为中心，以预设距离为半径，然后计算在预设距离以内，这个树干与周围树干之间的距离，然后将该树干的编号和自由坐标系中的位置坐标、周围树干的编号和自由坐标系中的位置坐标，以及该树干与所述周围树干之间的距离组成所述树干的数组，将所有树干对应的数组存储至树干数据库。
通过上述两个步骤，可以得到存储树冠间距的树冠数据库，和存储树干间距的树干数据库，将树干数据库中的数据与树冠数据库中的数组进行匹配，确定最佳匹配阈值，进一步说明，例如，选取30米范围时，发现树干数据库中只有一个数组与树冠数据库中的数组能够匹配上，则进一步提高距离精度，将距离减小到25米，如果此时发现有3个数组能够匹配，再次将距离减小到20米，此时发现有4个数组能够匹配，再次将距离减小到15米，此时发现有8个数组能够匹配，但是8个数组中有4个匹配并不标准，间距误差较大；假设我们需要4个匹配数组，则确定20米时为最佳阈值。选取在20米内的4个匹配数组。
将4个匹配数组输入至预构建的四参数模型，得到四个方程，计算得到所述四参数模型的4个参数，得到四参数转换模型；可以理解的是，根据匹配数组，可以将树冠真实坐标作为树干的真实坐标。也就是根据匹配数组，可以得到树干自由坐标和真实坐标。
将其他未确定的树干自由坐标输入至所述四参数转换模型中，得到树冠的真实坐标。
其中，需要说明的是，本申请中距离测量的的精度和数组的长度根据树冠顶点间距是否规则确定。如树干树冠顶点间距相对规则，测量的精度应适当提高，数组长度也应适当增加，确保数组间有明显区分。全部数组构成树冠间距数据库。同样的，测量样地的树干间距离，按距离从小到大构建数组，距离精度和数组长度与树冠距离构建的数组一致。全部数组构成样地树干间距数据库。
一些实施例中，在最佳匹配阈值条件下，匹配数组中的树冠真实坐标对应的树干自由坐标为多个时，将树冠真实坐标与对应的多个树干自由坐标输入至所述四参数模型；
一些实施例中，将森林中每一树冠的编号、对应周围树冠的编号以及与所述周围树冠的编号对应的顶点距离以距离从小到大的顺序进行排列，组成所述树冠的数组；
将样地中每一树干的编号、对应周围树干的编号以及与所述周围树干的编号对应的距离以距离从小到大的顺序进行排列，组成所述树干的数组。
一些实施例中，选取所述最佳匹配阈值条件下匹配成功的数组，将所述数组中的森林调查样地中的树干自由坐标与对应的树冠顶点真实坐标，输入至预构建的待定四参数模型，包括：
将匹配成功的数组中样地树干自由坐标确定为对应森林树冠顶点真实坐标；
将匹配成功的样地树干自由坐标和对应森林树冠顶点真实坐标输入至待定四参数模型。
优选的，所述计算得到所述四参数模型的转换参数，以得到四参数模型的转换参数，包括：
采用如下方式计算得到所述四参数模型的平移、旋转和尺度转换参数，
式中，xa，ya为样地树干的自由坐标；xb，yb为树干新的真实坐标；Δx，Δy为平移参数；α为旋转参数，单位为米；m为尺度参数。
优选的，所述预设个数为3个以上。
具体的，利用匹配数组中的树干自由坐标和树干真实坐标，得到四参数模型的Δx，Δy，α以及m，就可以得到四参数转换模型，然后将其他树干自由坐标输入到四参数模型中就能转换得到树干的真实坐标，从而确定树干的实际位置了。
如图2所示，本申请实施例提供一种基于距离匹配的林业样地精准定位装置，包括：
获取模块201，用于获取森林中所有树冠的数据，所述数据包括所有树冠编号和树冠点信息，所述树冠点信息包括树冠顶点对应的位置坐标，所述位置坐标为真实坐标，根据所述真实坐标确定树冠顶点间的距离；以一个树冠顶点为中心，以预设距离为半径，计算所述树冠顶点与其周围树冠顶点之间的距离，将该树冠的编号和真实坐标、周围树冠的编号和真实坐标，以及该树冠顶点与所述周围树冠顶点之间的距离组成所述树冠的数组，将所有树冠对应的数组存储至树冠数据库；
确定模块202，用于用于确定森林调查样地，预设样地自由坐标系，对所述森林调查样地中的树干进行编号，样地中所有树干在自由坐标系中的位置坐标为树干自由坐标，以一个树干为中心，以预设距离为半径，计算所述树干与其周围树干之间的距离，将该树干的编号和自由坐标系中的位置坐标、周围树干的编号和自由坐标系中的位置坐标，以及该树干与所述周围树干之间的距离组成所述树干的数组，将所有树干对应的数组存储至树干数据库；
匹配模块203，用于以所述预设距离，逐一对所述森林调查样地的树干数据库中的数组在树冠数据库中进行遍历匹配，确定最佳匹配阈值；其中，所述最佳匹配阈值为在预设距离长度内，所述树干数据库中数组的树干个数及相互距离值与树冠数据库中对应数组的树冠个数及相互距离值相一致，且匹配成功的树干数组个数高于预设个数；
转换模块204，用于选取所述最佳匹配阈值条件下匹配成功的数组，将所述数组中的森林调查样地中的树干自由坐标与对应的树冠顶点真实坐标，输入至预构建的待定四参数模型，计算得到所述四参数模型的转换参数，以得到四参数转换模型；
输出模块205，将所述森林调查样地的所有树干自由坐标输入至所述四参数转换模型中，得到样地所有树干的真实坐标。
本申请提供一种计算机设备，包括：存储器和处理器，还可以包括网络接口，所述存储器存储有计算机程序，存储器可以包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。该计算机设备存储有操作系统，存储器是计算机可读介质的示例。所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行基于距离匹配的林业样地精准定位方法，图3中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，本申请提供的基于距离匹配的林业样地精准定位方法可以实现为一种计算机程序的形式，计算机程序可在如图3所示的计算机设备上运行。
综上所述，本发明提供一种基于距离匹配的林业样地精准定位方法及装置，所述方法包括获取森林中所有树冠的数据，所述数据包括所有树冠编号和树冠点信息，所述树冠点信息包括树冠顶点对应的位置坐标，所述位置坐标为真实坐标，根据所述真实坐标确定树冠顶点间的距离；以一个树冠顶点为中心，以预设距离为半径，计算所述树冠顶点与其周围树冠顶点之间的距离，将该树冠的编号和真实坐标、周围树冠的编号和真实坐标，以及该树冠顶点与所述周围树冠顶点之间的距离组成所述树冠的数组，将所有树冠对应的数组存储至树冠数据库；确定森林调查样地，预设样地自由坐标系，对所述森林调查样地中的树干进行编号，样地中所有树干在自由坐标系中的位置坐标为树干自由坐标，以一个树干为中心，以预设距离为半径，计算所述树干与其周围树干之间的距离，将该树干的编号和自由坐标系中的位置坐标、周围树干的编号和自由坐标系中的位置坐标，以及该树干与所述周围树干之间的距离组成所述树干的数组，将所有树干对应的数组存储至树干数据库；以所述预设距离，逐一对所述森林调查样地的树干数据库中的数组在树冠数据库中进行遍历匹配，确定最佳匹配阈值；其中，所述最佳匹配阈值为在预设距离长度内，所述树干数据库中数组的树干个数及相互距离值与树冠数据库中对应数组的树冠个数及相互距离值相一致，且匹配成功的树干数组个数高于预设个数；选取所述最佳匹配阈值条件下匹配成功的数组，将所述数组中的森林调查样地中的树干自由坐标与对应的树冠顶点真实坐标，输入至预构建的待定四参数模型，计算得到所述四参数模型的转换参数，以得到四参数转换模型；将所述森林调查样地的所有树干自由坐标输入至所述四参数转换模型中，得到样地所有树干的真实坐标。本申请可在郁闭度高、空间结构复杂的难以实现林下定位的林区先采集树冠真实坐标，然后根据树冠真实坐标确定调查样地的树干坐标，实现对调查样地中每棵树的精准定位，缩短调查周期，降低调查成本，保证了森林资源变化监测的精度。
可以理解的是，上述提供的方法实施例与上述的装置实施例对应，相应的具体内容可以相互参考，在此不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令方法的制造品，该指令方法实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种基于距离匹配的林业样地精准定位方法，其特征在于，包括：
获取森林中所有树冠的数据，所述数据包括所有树冠编号和树冠点信息，所述树冠点信息包括树冠顶点对应的位置坐标，所述位置坐标为真实坐标，根据所述真实坐标确定树冠顶点间的距离；以一个树冠顶点为中心，以预设距离为半径，计算所述树冠顶点与其周围树冠顶点之间的距离，将该树冠的编号和真实坐标、周围树冠的编号和真实坐标，以及该树冠顶点与所述周围树冠顶点之间的距离组成所述树冠的数组，将所有树冠对应的数组存储至树冠数据库；
确定森林调查样地，预设样地自由坐标系，对所述森林调查样地中的树干进行编号，样地中所有树干在自由坐标系中的位置坐标为树干自由坐标，以一个树干为中心，以预设距离为半径，计算所述树干与其周围树干之间的距离，将该树干的编号和自由坐标系中的位置坐标、周围树干的编号和自由坐标系中的位置坐标，以及该树干与所述周围树干之间的距离组成所述树干的数组，将所有树干对应的数组存储至树干数据库；
以所述预设距离，逐一对所述森林调查样地的树干数据库中的数组在树冠数据库中进行遍历匹配，确定最佳匹配阈值；其中，所述最佳匹配阈值为在预设距离长度内，所述树干数据库中数组的树干个数及相互距离值与树冠数据库中对应数组的树冠个数及相互距离值相一致，且匹配成功的树干数组个数高于预设个数；
选取所述最佳匹配阈值条件下匹配成功的数组，将所述数组中的森林调查样地中的树干自由坐标与对应的树冠顶点真实坐标，输入至预构建的待定四参数模型，计算得到所述四参数模型的转换参数，以得到四参数转换模型；
将所述森林调查样地的所有树干自由坐标输入至所述四参数转换模型中，得到样地所有树干的真实坐标。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述逐一对所述森林调查样地的树干数据库中的数组在树冠数据库中进行遍历匹配，确定最佳匹配阈值，包括：
以预设距离为第一范围，在第一范围内对所述树冠数据库和树干数据库中的数组进行遍历匹配，确定匹配数组个数；
当所述匹配数组个数小于预设个数时，以预设步数距离对所述第一范围进行缩小得到第二范围，在第二范围内再次确定匹配数组个数，直至匹配数组的个数大于等于预设个数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
将森林中每一树冠的编号、对应周围树冠的编号以及与所述周围树冠的编号对应的顶点距离以距离从小到大的顺序进行排列，组成所述树冠的数组；
将样地中每一树干的编号、对应周围树干的编号以及与所述周围树干的编号对应的距离以距离从小到大的顺序进行排列，组成所述树干的数组。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自由坐标系为
以所述林业样地的西南角为坐标原点，正北方向为横轴，正东方向为纵轴建立。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选取所述最佳匹配阈值条件下匹配成功的数组，将所述数组中的森林调查样地中的树干自由坐标与对应的树冠顶点真实坐标，输入至预构建的待定四参数模型，包括：
将匹配成功的数组中样地树干自由坐标确定为对应森林树冠顶点真实坐标；
将匹配成功的样地树干自由坐标和对应森林树冠顶点真实坐标输入至待定四参数模型。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述计算得到所述四参数模型的转换参数，以得到四参数模型的转换参数，包括：
采用如下方式计算得到所述四参数模型的平移、旋转和尺度转换参数，
(1)
式中，为样地树干的自由坐标；/>为树干新的真实坐标；/>为平移参数；/>为旋转参数，单位为米；/>为尺度参数。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述预设个数为3个以上。
8.一种基于距离匹配的林业样地精准定位装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取森林中所有树冠的数据，所述数据包括所有树冠编号和树冠点信息，所述树冠点信息包括树冠顶点对应的位置坐标，所述位置坐标为真实坐标，根据所述真实坐标确定树冠顶点间的距离；以一个树冠顶点为中心，以预设距离为半径，计算所述树冠顶点与其周围树冠顶点之间的距离，将该树冠的编号和真实坐标、周围树冠的编号和真实坐标，以及该树冠顶点与所述周围树冠顶点之间的距离组成所述树冠的数组，将所有树冠对应的数组存储至树冠数据库；
确定模块，用于确定森林调查样地，预设样地自由坐标系，对所述森林调查样地中的树干进行编号，样地中所有树干在自由坐标系中的位置坐标为树干自由坐标，以一个树干为中心，以预设距离为半径，计算所述树干与其周围树干之间的距离，将该树干的编号和自由坐标系中的位置坐标、周围树干的编号和自由坐标系中的位置坐标，以及该树干与所述周围树干之间的距离组成所述树干的数组，将所有树干对应的数组存储至树干数据库；
匹配模块，用于以所述预设距离，逐一对所述森林调查样地的树干数据库中的数组在树冠数据库中进行遍历匹配，确定最佳匹配阈值；其中，所述最佳匹配阈值为在预设距离长度内，所述树干数据库中数组的树干个数及相互距离值与树冠数据库中对应数组的树冠个数及相互距离值相一致，且匹配成功的树干数组个数高于预设个数；
转换模块，用于选取所述最佳匹配阈值条件下匹配成功的数组，将所述数组中的森林调查样地中的树干自由坐标与对应的树冠顶点真实坐标，输入至预构建的待定四参数模型，计算得到所述四参数模型的转换参数，以得到四参数转换模型；
输出模块，将所述森林调查样地的所有树干自由坐标输入至所述四参数转换模型中，得到样地所有树干的真实坐标。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至7中任一项所述的基于距离匹配的林业样地精准定位方法的步骤。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010032495A1 (ja) * 2008-09-16 2010-03-25 株式会社アドイン研究所 樹木情報計測方法、樹木情報計測装置、プログラム
CN109816779A (zh) * 2019-01-30 2019-05-28 北京林业大学 一种使用智能手机重建人工林森林模型获取单木参数的方法
CN110033484A (zh) * 2019-04-22 2019-07-19 福州大学 一种结合uav影像和tls点云的高郁闭森林样地树高提取方法
FI20186029A1 (en) * 2018-11-30 2020-05-31 Prefor Oy Procedure and system for creating forest data
CN113157826A (zh) * 2020-01-07 2021-07-23 北京林业大学 一种智能手机测定树木中心坐标的方法
JPWO2021020569A1 (ja) * 2019-07-31 2021-10-28 ヤマハ発動機株式会社 森林計測を行う方法、森林計測システム、無人航空機の飛行経路を決定する方法、撮影方法、散布方法およびコンピュータプログラム
CN114342627A (zh) * 2022-01-05 2022-04-15 山东农业大学 一种智能果园有机肥化肥混合精量施肥方法和系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010032495A1 (ja) * 2008-09-16 2010-03-25 株式会社アドイン研究所 樹木情報計測方法、樹木情報計測装置、プログラム
FI20186029A1 (en) * 2018-11-30 2020-05-31 Prefor Oy Procedure and system for creating forest data
CN109816779A (zh) * 2019-01-30 2019-05-28 北京林业大学 一种使用智能手机重建人工林森林模型获取单木参数的方法
CN110033484A (zh) * 2019-04-22 2019-07-19 福州大学 一种结合uav影像和tls点云的高郁闭森林样地树高提取方法
JPWO2021020569A1 (ja) * 2019-07-31 2021-10-28 ヤマハ発動機株式会社 森林計測を行う方法、森林計測システム、無人航空機の飛行経路を決定する方法、撮影方法、散布方法およびコンピュータプログラム
CN113157826A (zh) * 2020-01-07 2021-07-23 北京林业大学 一种智能手机测定树木中心坐标的方法
CN114342627A (zh) * 2022-01-05 2022-04-15 山东农业大学 一种智能果园有机肥化肥混合精量施肥方法和系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A trunk-based SLAM backend for smartphones with online SLAM in largescale forest inventories;Yongxiang Fan;Photogrammetry and Remote Sensing;全文 *
基于三维点云数据的苹果树冠层几何参数获取;郭彩玲;宗泽;张雪;刘刚;;农业工程学报(第03期);全文 *

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