一种基于遥感的森林林窗监测方法与流程

本发明涉及森林林窗监测，尤其涉及一种基于遥感的森林林窗监测方法。

背景技术：

1、林窗是由于自然或人为干扰导致的森林冠层空隙，广泛存在于森林生态系统中，林窗的形成和变化对森林的生物多样性、群落演替及生态功能具有重要影响；目前，林窗的监测主要依赖于地面调查和无人机监测，但这些方法覆盖范围有限，难以对大面积森林进行高效监测；遥感技术作为一种大范围、低成本的生态监测手段，具有时间和空间上的优势，能够实现对大规模森林林窗的快速、准确监测；

2、但是，在现有遥感监测技术中，无法对遥感影像采集和处理质量进行监管分析，进而导致遥感影像采集和处理质量对后续分析造成干扰，降低遥感监测分析结果的准确性，且无法对林窗数量变化趋势刚和面积变化趋势进行监管，进而不利于后续林窗管理提供数据支撑，同时导致森林管理和生态保护可靠性降低；

3、针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于遥感的森林林窗监测方法，去解决上述提出的技术缺陷，本发明通过从遥感影像采集和处理两个点进行分析，以确保遥感影像的可用性和遥感影像的处理质量可靠性，而基于遥感影像采集和处理合格前提下，通过信息反馈的方式从林窗变化趋势和林窗生态影响两个点进行分析，即对林窗数据进行林窗变化监管评估操作，以了解目标森林区域的林窗区域数量变化趋势和林窗区域面积变化趋势情况，进而依据预测的变化趋势进行合理化的管理，而对林窗影响数据进行生态影响监管评估分析，以便直观的了解到目标森林区域的林窗对区域生态的影响情况，有助于为森林管理和生态保护提供科学依据。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于遥感的森林林窗监测方法，包括以下步骤：

3、步骤一：采集目标森林区域的遥感影像数据和影像处理数据，并分别代入步骤二进行遥感采集可用性评估分析和代入步骤三进行影像处理质量评估分析；

4、步骤二：通过信息反馈的方式对遥感影像数据进行遥感采集可用性评估分析，对得到的采集可靠指数进行比对分析，若得到反馈指令，则进一步对得到的传输评估指数进行比对分析，若得到可用指令，则进入步骤三，若得到修复指令，则反馈预警管理；

5、步骤三：基于可用指令前提下，对影像处理数据进行影像处理质量评估分析，对得到的处理评估值和可靠评估指数进行比对分析，若得到合格指令，则进入步骤四和步骤五，若得到告警指令，则反馈预警管理；

6、步骤四：基于合格指令前提下，采集目标森林区域的林窗数据，并对林窗数据进行林窗变化监管评估操作，对得到的林窗评估系数进行比对分析，得到降指令和上升指令，同时对得到的林窗趋势指数进行比对分析，得到收缩指令和扩展指令；

7、步骤五：基于合格指令前提下，采集目标森林区域的林窗影响数据，并对林窗影响数据进行生态影响监管评估分析，对得到的生态影响评估系数s进行比对分析，立即显示生态影响指数曲线和对应生态影响指数st的数值。

8、优选的，所述遥感采集可用性评估分析过程如下：

9、设置监测周期，获取到监测周期内目标森林区域的遥感影像数据，遥感影像数据包括采集可靠指数和传输评估指数，采集可靠指数表示评估指标对应数值符合预设范围对应的个数，评估指标包括空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率和辐射分辨率，并将采集可靠指数与预设采集可靠指数阈值进行比对分析，若采集可靠指数大于等于预设采集可靠指数阈值，则生成反馈指令；

10、当生成反馈指令时，将传输评估指数与预设传输评估指数阈值进行比对分析，若传输评估指数等于预设传输评估指数阈值，则生成可用指令，若传输评估指数不等于预设传输评估指数阈值，则生成修复指令；

11、所述传输评估指数表示遥感影像传输前后的字节差异个数。

12、优选的，所述影像处理质量评估分析过程如下：

13、获取到监测周期内目标森林区域的影像处理数据，影像处理数据包括处理评估值和可靠评估指数，将处理评估值和可靠评估指数与预设处理评估值阈值和预设可靠评估指数阈值进行比对分析：

14、若处理评估值小于预设处理评估值阈值，且可靠评估指数大于等于预设可靠评估指数阈值，则生成合格指令；

15、若处理评估值大于等于预设处理评估值阈值，或可靠评估指数小于预设可靠评估指数阈值，则生成告警指令。

16、优选的，所述处理评估值表示遥感影像预处理后的地表真实反射率与预设反射率之间的差值，预处理包括大气校正、辐射校正；所述可靠评估指数表示遥感影像预处理后的画面质量指数，画面质量指数表示画面清晰度和画面分辨率经数据归一化处理后数值相乘得到的积值。

17、优选的，所述林窗变化监管评估操作过程如下：

18、从遥感影像数据中获取到存在林窗的区域，并将遥感影像数据中存在林窗的区域设定为林窗区域，将监测周期划分为i个子时间节点，i为大于零的自然数，获取到各个子时间节点内各个林窗区域的林窗数据，林窗数据表示林窗总面积和林窗区域的总个数；

19、获取到各个子时间节点内林窗区域的总个数，并将其设定为林窗变化指数，以子时间节点的个数为x轴，以林窗变化指数为y轴建立直角坐标系，通过描点的方式绘制林窗变化指数曲线，进而获取到林窗变化指数曲线的变化趋势值，并将林窗变化指数曲线的变化趋势值设定为林窗评估系数，将林窗评估系数与预设林窗评估系数阈值进行比对分析：

20、若林窗评估系数与预设林窗评估系数阈值之间的比值小于1，则生成下降指令；

21、若林窗评估系数与预设林窗评估系数阈值之间的比值大于等于1，则生成上升指令。

22、优选的，获取到各个子时间节点内目标森林区域中林窗区域的林窗总面积，以子时间节点的个数为x轴，以林窗总面积为y轴建立直角坐标系，通过描点的方式绘制林窗总面积曲线，进而获取到林窗总面积曲线的变化趋势值，并将林窗总面积曲线的变化趋势值设定为林窗趋势指数；

23、将林窗趋势指数与预设林窗趋势指数阈值进行比对分析，若林窗趋势指数大于等于预设林窗趋势指数阈值，则生成扩展指令，若林窗趋势指数小于预设林窗趋势指数阈值，则将对应林窗区域设定为收缩指令。

24、优选的，所述生态影响监管评估分析过程如下：

25、获取到监测周期内目标森林区域的林窗影响数据，林窗影响数据包括林窗面积和林窗水分蒸发量，进而实时获取到林窗面积的总和，并将实时获取到林窗面积的总和设定为林窗干扰面积，同时实时获取到各个林窗区域的林窗水分蒸发量，将林窗水分蒸发量的总和设定为蒸发影响指数，将林窗干扰面积和蒸发影响指数分别标号为cg和zg；

26、将林窗干扰面积cg和蒸发影响指数zg代入公式得到生态影响评估系数，其中，a1和a2分别为林窗干扰面积cg和蒸发影响指数zg的预设比例因子系数，a3为预设容错因子系数，a1、a2以及a3均大于零，s为生态影响评估系数。

27、优选的，将所述生态影响评估系数s与预设生态影响评估系数范围进行比对分析：

28、若生态影响评估系数s大于预设生态影响评估系数范围中的最大值，则判定为一级影响；

29、若生态影响评估系数s属于预设生态影响评估系数范围，则判定为二级影响；

30、若生态影响评估系数s小于预设生态影响评估系数范围中的最小值，则判定为三级影响，将一级影响、二级影响以及三级影响设定为生态影响指数st，st=1，2，3；

31、以时间为x轴，以实时的生态影响指数st为y轴建立直角坐标系，通过描点的方式绘制生态影响指数曲线，进而立即显示生态影响指数曲线和对应生态影响指数st的数值。

32、本发明的有益效果如下：

33、（1）本发明通过从遥感影像采集和处理两个点进行分析，以确保遥感影像的可用性和遥感影像的处理质量可靠性，即对遥感影像数据进行遥感采集可用性评估分析，有助于提高后续分析数据的有效性，而对影像处理数据进行影像处理质量评估分析，进而有助于消除由于传感器和大气条件带来的影响，确保遥感影像数据的一致性和精确性；

34、（2）本发明基于遥感影像采集和处理合格前提下，通过信息反馈的方式从林窗变化趋势和林窗生态影响两个点进行分析，即对林窗数据进行林窗变化监管评估操作，以了解目标森林区域的林窗区域数量变化趋势和林窗区域面积变化趋势情况，进而依据预测的变化趋势进行合理化的管理，而对林窗影响数据进行生态影响监管评估分析，以便直观的了解到目标森林区域的林窗对区域生态的影响情况，有助于为森林管理和生态保护提供科学依据。