[发明专利]一种基于无人机LIDAR航测技术的非生长季草畜平衡评估方法

权利要求书

1.一种基于无人机LIDAR航测技术的非生长季草畜平衡评估方法，其特征在于，包括：

步骤1、基于坡度-角度-距离限制的地形提取法，对预设区的无人机LIDAR点云数据进行监督分类，将点云分类为地面点、植被点、其他点，进而计算非生长季的草地植被覆盖度和冠层高度，并结合地面实测数据，构建生物量反演模型，以反演非生长季草地地上生物量；

步骤2基于面向对象和监督分类法，根据颜色、纹理、尺寸、隶属关系，结合专家知识，对预设区的无人机航拍影像进行分割与解译，提取食草动物种类和数量，并对解译精度精细评估；

步骤3、根据得到的地上生物量数据，结合无人机遥感、文献或实地调查方法获得的可利用牧草比例、草地合理利用率，以及草场确权数据，生成可利用牧草数据，计算理论载畜量；

步骤4、根据食草动物种类、数量、采食范围、月数和每种动物的羊单位换算公式，推算食草动物羊单位，计算实际载畜量；

步骤5、根据理论载畜量和实际载畜量，计算超载率、剩余牧草可利用天数及需补饲牧草量，完成非生长季草畜平衡状况评估。

2.根据权利要求1所述的一种基于无人机LIDAR航测技术的非生长季草畜平衡评估方法，其特征在于，所述步骤1中的草地冠层高度、覆盖度、生物量通过以下方法获取：

根据公式(1)计算位于(i,j)点的草地冠层高度；

CHM(i,j)＝DVSM(i,j)-DEM(i,j) (1)

其中，DVSM(i,j)代表由植被点拟合生成的数字植被表面模型中(i,j)点的海拔高度；DEM(i,j)代表由地面点拟合生成的数字地形模型中(i,j)点的海拔高度；

根据公式(2)计算植被覆盖度，所述植被覆盖度为求解点窗口W_d内植被点个数占全部点的比例：

其中，N_veg(u,v)为窗口W_d内植被点个数，N_all(u,v)为窗口W_d内包括植被、地面、其他点在内的所有点个数，W_d为边长d的正方形窗口，d取值范围为0.5-1m；

根据公式(3)计算草地地上生物量，通过从LIDAR点云提取的草地冠层高度和/或植被覆盖度与实测生物量之间的拟合获得：

Bio(i,j)＝f(CHM(i,j)，FVC(i,j)，b) (3)

其中，b为待定参数；拟合函数f为线性函数Bio＝b₁x+b₀、对数型拟合函数Bio＝b₁lnx+b₀、指数函数或幂指数函数中表现最好的拟合函数,实测值与拟合值间的相关系数R²最大，均方根误差RMSE最小，x代表草地冠层高度CHM(i,j)、植被覆盖度FVC(i,j)。

3.根据权利要求1所述的一种基于无人机LIDAR航测技术的非生长季草畜平衡评估方法，其特征在于，所述步骤2中的食草动物遥感识别精度按下式(4)计算：

其中，N_right(C_q)为准确识别为C_q类食草动物的对象数，N_all(C_q)为C_q类食草动物的地面调查对象数；

食草动物遥感识别误识率按下式(5)计算：

式中，N_wrong(C_q)为遥感解译过程中错误识别为C_q类食草动物的对象数,

食草动物遥感识别漏识率按下式(6)计算：

式中，N_undetected(C_q)为遥感解译过程中漏识的C_q类食草动物的对象数。