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

作     者：徐永胜 刘浩然 范伟伟 林文树 XU Yong-sheng;LIU Hao-ran;FAN Wei-wei;LIN Wen-shu

作者机构：东北林业大学工程技术学院黑龙江哈尔滨150040 

出 版 物：《西北林学院学报》 (Journal of Northwest Forestry University)

年 卷 期：2021年第36卷第3期

页      面：197-202,259页

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

基　　金：中央高校基本科研业务费专项资金(2572019BL03) 国家自然科学基金(31971574) 黑龙江省博士后基金(LBH-Z15007) 

主　　题：无人机影像 分水岭算法 飞行高度 树冠提取 林隙 

摘      要：树冠是林木重要的组成部分之一,林木冠幅信息精确提取对森林资源调查和树木生长动态监测有着重要的意义。通过设置不同的无人机飞行高度,以哈尔滨市城市林业示范基地中的樟子松样地为对象,分别利用传统分水岭算法和改进分水岭算法对单木树冠和林隙进行提取,并对树冠冠幅和树冠投影面积进行估算,最后与实测数据进行对比分析。结果表明:1)基于传统分水岭算法平均单木冠幅识别率为51.11%,平均欠分割率为25.18%,平均过分割率为11.11%;树冠冠幅和树冠投影面积平均提取精度分别为69.72%和53.59%,说明传统分水岭算法对单木冠幅提取效果一般。2)改进分水岭算法平均单木冠幅识别率为80.74%,平均欠分割率为8.15%,平均过分割率为6.67%;树冠冠幅和树冠投影面积平均提取精度约分别为79.84%和76.04%,表明改进的分水岭算法对林木单木冠幅提取精度较高。3)50 m飞行高度下样地中林隙面积在0~5 m^(2)和5~10 m^(2)各占57.89%和31.58%;林隙形状指数分布在1.14~1.85,平均值为1.36;研究表明,利用改进分水岭算法在50 m无人机飞行高度获取的林木影像可以有效提取林木树冠和林隙面积信息,研究结果可为森林资源调查提供有效参考。