一種快速高效測量樣方內植物蓋度的方法與流程

2023-04-28 08:37:41

本發明涉及植物學領域，涉及到測量植被蓋度的方法，適用於各種地貌植被蓋度的測量。

背景技術：

植被蓋度是指樣地中全部植物個體地上部分（包括葉、莖、枝等）的垂直投影面積佔樣地總面積的百分比。植被蓋度是表徵生態系統植被群落生長狀況及生態環境質量的重要指標。植被蓋度對於分析和評估植物生長態勢、土壤侵蝕強度及生態系統服務功能等有著重要作用，是評估土地退化、鹽漬化和沙漠化的有效指數。

在植物群落野外調查中，傳統的植被蓋度測定方法有目測法、方格法、點測法、儀器測量法、遙感解譯法等多種方法。目測法簡單快捷，但受個人主觀因素影響較大，章文波等的研究指出其最大絕對誤差可達40%。方格法有較高的精度，但是手工工作量大，效率較低。點測法是用應用概率統計學原理而形成的蓋度估算技術，但實踐表明這種方法依然費時費力，精度也並不理想。儀器法需使用購置專門設備儀器，如空間定量計（spatialquantumsensor）和移動光亮計（traversingquantumsell）等，經濟成本較高，且野外攜帶和操作均不方便。衛星遙感反演算法僅能估算出大尺度區域上的植被蓋度，需要尺度轉換後才能與小尺度樣地上的植被蓋度測量成果進行比對分析。鑑於以上因素，我們迫切需要一種方法，能夠大大縮短植被蓋度測量時間，提高工作效率。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題：傳統植被蓋度測量方法誤差較大，工作量大；難以有較高的效率。

本發明的技術方案路線：本發明較傳統測量方法在大大減少工作量的同時保證了精度。傳統測量方法的主要缺點就是誤差較大，工作量大，操作不方便。故我們在現代數位相機及圖像處理技術高速發展的前提下，通過植被蓋度測量與信息化和自動化結合起來，達到提高工作效率的目的。本發明根據大量實驗及文獻證明其可行性和高效性，同時本發明具有成本低、易操作等優點。

具體的，本發明採用了如下實施方案：一種快速高效測量樣方內植物蓋度的方法，其特徵及操作步驟如下：

（1）拍取植物樣方照片：利用數位相機等具有拍攝功能的設備拍攝植被樣方圖片。

（2）導入圖像：將拍攝的圖像讀入數位相機的內存並顯示在用戶界面的固定位置上。

（3）計算植被蓋度：將內存中的植被圖像句柄根據顏色判定決策樹判別種類並寫入二值圖像（圖1）。

（4）結果顯示：依據植被rgb三原色的判決決策樹計算出蓋度數值並將結果顯示給用戶（圖2）。

（5）計算下一圖片：完成一張圖像計算之後迅速計算下一張圖片。

本發明的有益效果：

1.本發明極大的提高植被蓋度測量的精度，相比於傳統的目測法不存在主觀意識上的誤差。

2.本發明極大的減少了植被蓋度測量的工作量，提高了植被蓋度測量的工作效率，節省了大量的人力物力。

3.本發明可以應用在多種地貌植被的蓋度測量上，具有廣泛的使用範圍。

4.本發明所得結果可在更好的模型處理下得出更精確的結果，具有一定的提升潛力。

附圖說明

圖1為rgb模式下植被蓋度判別決策樹圖。

圖2為植被蓋度計算流程圖。

具體實施方式

如圖1所示，首先初始化一個新的等大矩陣，用來存儲分類後的二值圖像。然後，從內存中獲取植被圖像句柄，利用雙循環語句遍歷整個圖像矩陣，依次逐個像素根據顏色判定決策樹判別地物種類，然後將結果寫入二值圖像。

如圖2所示，依據植被rgb三原色的判別決策樹計算出植被蓋度數值，將計算結果和圖片劃分結果顯示給用戶，並進行分類圖片和原始圖片的對照。

具體實施流程：（1）拍取植物樣方照片：利用數位相機等具有拍攝功能的設備拍攝植被樣方圖片；

（2）導入圖像：將拍攝的圖像讀入數位相機的內存並顯示在用戶界面的固定位置上。草地蓋度的計算程序是在matlab平臺下編寫完成，通過調用圖形句柄系統的子系統一gui來實現用戶圖形界面的顯示、操作；

（3）計算植被蓋度：將內存中的植被圖像句柄根據顏色判定決策樹判別種類並寫入二值圖像。在實際的植被蓋度測量中誤差主要來源於二又判別決策樹對植被與非植被判斷的精度。如果植被與非植被色彩比較相近，例如枯黃枝葉與黃色土壤的顏色比較接近，則會影響程序的判別準確度。所以，可選擇植被與土壤背景顏色差異明顯時期進行測定；

（4）結果顯示：依據植被rgb三原色的判決決策樹計算出蓋度數值並將結果顯示給用戶。在使用java語言開發並比較了rgb決策法、rgb閾值法和hsv判別法之後，我們選定rgb決策法作為本程序計算方法；

（5）計算下一圖片：完成一張圖像計算之後迅速計算下一張圖片。