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基于无人机影像的银杏单木胸径预估方法

浙江农林大学学报 2019年第4期36卷 757-763页

作者：贾鹏刚夏凯董晨冯海林杨垠晖浙江农林大学信息工程学院浙江杭州311300 浙江农林大学浙江省林业智能监测与信息技术研究重点实验室浙江杭州311300

胸径是立木测定的基本因子,自动获取胸径数据是准确高效计算森林蓄积量和生物量的关键。以银杏Ginkgobiloba为研究对象,通过无人机获得影像数据,利用运动恢复结构(SFM)方法生成数字表面模型和正射影像图,进而提取单株银杏的树冠面积(Ac)... 详细信息

胸径是立木测定的基本因子,自动获取胸径数据是准确高效计算森林蓄积量和生物量的关键。以银杏Ginkgobiloba为研究对象,通过无人机获得影像数据,利用运动恢复结构(SFM)方法生成数字表面模型和正射影像图,进而提取单株银杏的树冠面积(Ac),冠幅(Wc)及树高(H)。3个参数分别与胸径(DBH)建立一元回归模型(Ac-DBH,Wc-DBH,H-DBH),二元回归模型(Ac&Wc-DBH,Ac&H-DBH,Wc&H-DBH)和三元回归模型(Ac&Wc&H-DBH)。52组拟合样本的结果显示:Ac&Wc&H-DBH模型的决定系数(R^2)最高为0.8250,均方根误差(ERMS)最小为0.9591。19组检测样本的结果显示:Ac&Wc&H-DBH模型反演的胸径值误差率为4.20%,小于A类森林资源胸径因子允许的误差值(5%)。研究结果表明:通过无人机采集树冠面积、冠幅和树高3个参数,可计算得到较高精度的胸径值。

关键词：森林测计学无人机胸径树冠面积冠幅树高反演模型

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影响锥栗产量主要因素的研究

福建林学院学报 2004年第2期24卷 132-135页

作者：杨华梁一池景芸宋绪忠中国林业科学研究院热带林业研究所广东广州510520 福建农林大学林学院福建福州350002 中国林业科学研究院林业科学研究所北京100091

以60株表型优良的锥栗为材料,对14个调查性状进行分析结果表明:树冠面积是影响单株产量的最主要因子,树高、发枝力、土壤肥力、感炭疽病、枝果比例等性状与单株产量也存在着显著相关;树冠面积、土壤肥力、感炭疽病、平均果重、枝果比... 详细信息

以60株表型优良的锥栗为材料,对14个调查性状进行分析结果表明:树冠面积是影响单株产量的最主要因子,树高、发枝力、土壤肥力、感炭疽病、枝果比例等性状与单株产量也存在着显著相关;树冠面积、土壤肥力、感炭疽病、平均果重、枝果比例可用作高产植株选择的指标;

关键词：锥栗产量相关分析通径分析树冠面积土壤肥力

基于无人机影像与Mask R-CNN的城市单木检测与参数提取研究

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基于无人机影像与Mask R-CNN的城市单木检测与参数提取研究

作者：黄昕晰浙江农林大学

学位级别：硕士

树木作为最重要的陆地表面资源之一,在生态系统中充当着净化空气、防风固沙和气候调节等重要的角色,及时有效地对树木进行检测以及获取树木各项参数信息对于监测树木生长状况起着至关重要的作用。单棵树木的各项参数包括树冠面积、冠幅... 详细信息

树木作为最重要的陆地表面资源之一,在生态系统中充当着净化空气、防风固沙和气候调节等重要的角色,及时有效地对树木进行检测以及获取树木各项参数信息对于监测树木生长状况起着至关重要的作用。单棵树木的各项参数包括树冠面积、冠幅、树高和胸径等,传统的树木参数信息获取方法通常耗时费力,而无人机平台的出现与发展,为城市中树木参数提取提供了新的数据来源渠道。本研究以无人机银杏树木遥感影像为数据基础,通过深度学习中的Mask R-CNN算法结合数字正射影像图对城市中不同场景下的银杏树冠进行检测与分割并自动获取树冠冠幅、树冠面积以及胸径等参数。本研究主要进行了以下几个方面的工作:(1)使用无人机获取银杏树木遥感影像并生成数字正射影像图与三维点云数据,基于数字正射影像图使用目视解译方法提取银杏树冠冠幅与树冠面积的实测值,基于三维点云数据提取树高参数。(2)本研究对无人机树冠遥感影像进行预处理与数据标注,通过迁移学习的方式对Mask R-CNN网络模型进行训练,使得网络模型适用于城市中不同场景下的银杏树冠检测与分割,并且为了探究不同图像类型与数量的数据集训练模型对树冠检测与分割效果的影响,本研究制作了七种不同的训练数据集,研究结果表明,OBL-90数据集训练模型拥有最佳的检测效果,总体F1-score达到了91.66%。根据检测与分割结果提取树冠冠幅与树冠面积参数,并将提取的树冠参数与上述通过目视解译获取的实测值进行对比分析,得到冠幅与树冠面积的平均相对误差分别为7.5%与11.15%,表明结合无人机影像与Mask R-CNN算法可以对城市中不同场景的银杏树冠参数进行有效地自动提取。(3)将通过上述方法提取得到的树冠冠幅与树冠面积参数代入由训练区域树木参数制作的三种二元胸径反演模型(冠幅&树冠面积--胸径)中预测树木胸径,并与对应实测胸径做对比分析,其中二元线性模型U2拥有最佳胸径预测精度,平均相对误差为9.37%,综合误差为0.107,达到了良好的胸径预测效果。将通过三维点云数据提取的树高参数加入制作三元胸径反演模型(冠幅&树冠面积&树高--胸径),并将树冠参数代入反演模型预测树木胸径并做对比分析,其中三元幂函数模型P3拥有最佳胸径预测效果,平均相对误差为8.24%,综合误差为0.092,且三元反演模型相较于二元反演模型普遍拥有更高的预测精度,可以预测得到更高精度的胸径参数。研究结果表明,基于自动提取的树冠参数与胸径反演模型可以进一步对银杏树木胸径参数进行准确获取。

关键词：无人机 Mask R-CNN 树冠检测树冠分割冠幅树冠面积胸径反演

基于无人机影像的单木参数提取与胸径反演研究

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基于无人机影像的单木参数提取与胸径反演研究

作者：贾鹏刚浙江农林大学

学位级别：硕士

森林可以调节气候、涵养水源、保持水土,为地球生态系统平衡的保持提供了重要支撑。保护森林资源是人类实现可持续发展的必然要求,目前,我国不断加大对森林的保护和监管力度。森林单株树木(单木)的结构参数包括:胸径、树高、冠幅等,它... 详细信息

森林可以调节气候、涵养水源、保持水土,为地球生态系统平衡的保持提供了重要支撑。保护森林资源是人类实现可持续发展的必然要求,目前,我国不断加大对森林的保护和监管力度。森林单株树木(单木)的结构参数包括:胸径、树高、冠幅等,它们的测定是森林资源调查的基础工作,其中胸径参数尤为重要,是准确计算森林蓄积量和生物量的关键。传统的单木结构参数获取主要依靠胸径尺、皮带尺等工具通过人工测量来进行,随着时代的发展,这些方法逐渐暴露出人力成本高、测量误差大、数据滞后等问题。因此,如何快速精确地获取单木的基本参数成为当前森林资源管理的一个重要课题。与此同时,机载激光雷达、无人机等新技术的出现与普及为研究人员提供了新的思路。本研究以银杏为研究对象,基于无人机影像数据提取单木的树冠面积、冠幅和树高三个参数,并以这三个参数为自变量建立一元胸径反演模型、二元胸径反演模型和三元胸径反演模型。主要工作有:(1)通过无人机进行样地单木银杏影像数据的获取,通过Pix4D软件利用运动恢复结构(SFM)方法生成研究区的正射影像图和点云数据集;(2)基于样地二维正射影像图通过e Cognition软件运用多尺度分割算法进行单木银杏树冠的有效分割,并提取单木的树冠面积(CA)、冠幅(CW)值;基于样地三维点云数据通过ENVI Li DAR插件进行三维重建后运用滑动盒子算法提取单木银杏的树高(H)值;(3)在获得了树冠面积(CA)、冠幅(CW)、树高(H)基本参数后,与胸径(DBH)分别建立一元胸径反演模型(CA--DBH、CW--DBH、H--DBH)、二元胸径反演模型(CA&CW--DBH、CA&H--DBH、CW&H--DBH)和三元胸径反演模型(CA&CW&H--DBH)。通过决定系数(R2)和均方根误差(RMSE)两个指标衡量各个模型的拟合程度,通过平均误差值进行模型精度检验。研究结果表明:52组拟合样本中,CA&CW&H--DBH三元胸径反演模型的决定系数(R2)最高,达到0.825;均方根误差(RMSE)最小,仅为0.9591;19组检测样本中,CA&CW&H--DBH二元胸径反演模型反演的胸径值平均误差为0.75cm,误差率为4.20%,小于A类森林资源胸径因子允许的误差值(5%)。综合来看,三元胸径反演模型是本研究中最优的胸径反演模型,也证明了通过无人机数据可以提取树冠面积、冠幅和树高三个参数,进而可计算得到较高精度的胸径值,为自动化的森林资源调查和监测提供了新思路。

关键词：无人机胸径预测多元线性回归树冠面积冠幅

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苹果树矮化密植栽培的优点及技术要点

现代化农业 2012年第2期 26-27页

作者：张玉红黑龙江农业职业技术学院黑龙江佳木斯154007

苹果树的矮化密植是指通过各种生产技术措施降低树体高度、缩小树冠面积、提高单位面积的栽植密度和产量,是果树生产的发展趋势。1苹果树矮化密植栽培技术的优点苹果树矮化密植是采用人为的农艺措施,使树体变矮、树冠缩小,以达到早结果... 详细信息

苹果树的矮化密植是指通过各种生产技术措施降低树体高度、缩小树冠面积、提高单位面积的栽植密度和产量,是果树生产的发展趋势。1苹果树矮化密植栽培技术的优点苹果树矮化密植是采用人为的农艺措施,使树体变矮、树冠缩小,以达到早结果、早丰产的目的。

关键词：矮化密植栽培生产技术苹果树密植栽培技术树冠面积栽植密度单位面积发展趋势

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老龄柱柑嫁接矮化复壮技术

丽水农业科技 2006年第2期 53-54页

作者：胡宝林王献真丽水市莲都区城区农业技术服务中心站 323000

椪柑是丽水尤其是莲都的第一大水果品种，大多发展于上世纪八九十年代，有的树龄超过二十五年，树冠高度达4-5m以上，树冠枝叶交叉重叠，荫蔽严重，中下层内膛空虚，结果部位上移，有效结果体积减少，管理成本增加，而产量、品质日趋下... 详细信息

椪柑是丽水尤其是莲都的第一大水果品种，大多发展于上世纪八九十年代，有的树龄超过二十五年，树冠高度达4-5m以上，树冠枝叶交叉重叠，荫蔽严重，中下层内膛空虚，结果部位上移，有效结果体积减少，管理成本增加，而产量、品质日趋下降，经济效益低下.面对这种情况，笔者根据椪柑具有自生根系和树冠恢复能力较强的特性，于2001年开始在莲都区紫金街道塔下村山地，对20～25年树龄枳砧椪柑实施重回缩嫁接、复壮、矮化栽培（俗称柑橘“返老还童”栽培）技术。通过该项技术运用，使树龄25年左右，树冠高度4～5m以上，树冠面积8-10cm^2的老龄椪柑树，改造成树冠高度在2．5m以下，枝叶分布合理的丰产树型，果品质量、产量和经济效益全面提高。如1978年种植的21株椪柑高接瓯柑，于2001年早秋嫁接，2002年春重回缩，当年抽梢3～4次，2003年株产10余kg，2004年株产40余kg，2005年株产50多kg。目前该村已重回缩嫁接100余亩，共高接瓯柑、椪柑7000多株，均取得良好的效果。因此，该技术是一项改造老桔园，重振莲都柑桔，促进农业增效、农民增收的有效措施。现将该项技术总结如下：

关键词：复壮技术矮化栽培椪柑嫁接老龄树冠面积经济效益果品质量莲都区水果品种

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林分标准密度确定方法的研究

中南林业调查规划 1998年第1期17卷 4-5,8页

作者：熊奎山秦万象赵纯烈张龙生张伟明史万琼甘肃省林勘院兰州市730020

根据现实人工同龄纯林为正方形和品字形排列方式，通过数学原理推导及举例计算，对不同的林木排列方式需采用不同的树冠面积比例系数，避免在确定林分标准密度时造成偏差。

关键词：树冠面积比例系数林分密度计算

基于无人机影像与Mask R-CNN的单木树冠检测与分割

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林业工程学报 2021年第2期6卷 133-140页

作者：黄昕晰夏凯冯海林杨垠晖杜晓晨浙江农林大学信息工程学院浙江省林业智能监测与信息技术研究重点实验室林业感知技术与智能装备国家林业局重点实验室杭州311300

对无人机遥感影像中单木树冠进行检测与分割并获取树冠冠幅与树冠面积参数,可以为城市中不同场景下的林业资源调查提供高效快捷的途径。以银杏树为研究对象,创建基于无人机遥感影像的银杏单木树冠数据集,并使用卷积神经网络Mask R-CNN... 详细信息

对无人机遥感影像中单木树冠进行检测与分割并获取树冠冠幅与树冠面积参数,可以为城市中不同场景下的林业资源调查提供高效快捷的途径。以银杏树为研究对象,创建基于无人机遥感影像的银杏单木树冠数据集,并使用卷积神经网络Mask R-CNN算法结合正射影像图对城市中不同场景下的树冠进行检测和树冠边界勾绘以获取相关树冠参数。结果表明,加入无人机银杏树冠影像数据集训练后的网络模型,可以较好地适用于城市不同场景下的银杏单木树冠检测与分割。在4个测试场景下的86棵银杏单木树冠目标总体查准率达到93.90%,召回率达到89.53%,F1-score为91.66%,平均精度均值为90.86%,且可以提取到较为准确的银杏单木树冠的冠幅值与树冠面积,预测冠幅的平均相对误差与均方根误差分别为7.50%和0.55,预测树冠面积的平均相对误差与均方根误差分别为11.15%和2.48。将无人机影像与深度学习算法结合应用到城市林业资源调查中,可以得到较为准确的树冠检测与轮廓分割结果,有效地提高城市林业资源调查效率。

关键词：无人机 Mask R-CNN 树冠检测树冠分割冠幅树冠面积

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九江森防专家为受伤古樟“把脉”

国土绿化 2013年第7期 34-34页

作者：徐红波曹景云

江西省九江市湖口县周浑初自然村，有一株树龄约130多年的古樟，树冠面积约500平方米，树高15米，属于国家三级古树。近期以来，古樟的枯枝败叶明显增多，其“病情”让当地百姓十分焦急。

关键词：九江市古樟受伤专家树冠面积自然村湖口县江西省