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基于分水岭算法的无人机不同飞行高度下林木冠幅提取研究

2021-06-07徐永胜刘浩然范伟伟林文树

西北林学院学报 2021年3期

徐永胜,刘浩然,范伟伟,林文树

(东北林业大学 工程技术学院,黑龙江 哈尔滨 150040)

林木冠幅信息的精确提取是获取森林结构参数的重要基础,也是高分辨率遥感影像在林业应用领域的技术难题[1-2],传统树木冠幅信息获取通过样地内树木的每木检尺,这种方法存在成本高、效率低、数据实时性差等弊端,难以满足现代林业发展的需要[3]。遥感影像提取森林结构参数时,影像清晰度受云层影响较大[4];无人机激光雷达和地面激光雷达成本高昂,因此限制了激光雷达在树木结构参数提取中的广泛应用与推广[5];无人机影像具有操作成本低、可在云下飞行、耗能少和实时观测的优势[6],且影像中树种区别明显,各种地物的特征显示清楚,容易判读[7]。

目前针对无人机影像的树冠提取有很多种方法,传统的方法有目视解译法[8-9],其总体像元精度可达到72.57%~80.17%,提取效果与人们主观性有关,无法准确提取出树冠特征,针对大面积解译时效率低且边界易产生错位现象。L.Vincentetal[10]提出了一种基于浸没模型的分水岭算法。由于分水岭分割算法依据像素点可以对树木冠幅进行有效提取,分割结果具有客观性。因此,分水岭算法被广泛应用于无人机影像树木冠幅提取中。C.Xuetal[11]提出一种特征区域提取的分水岭分割方法,与其相关区域进行计算匹配,建立了林分的三维模型;郭昱杉等[12]基于高空间率遥感影像为数据源,采用标记控制的分水岭分割的方法对疏林区和密林区进行树冠提取,结果表明疏林区提取精度可达87.8%,密林区提取精度可达65.5%;……

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