一种潮间带资源量评估方法技术

本发明专利技术一种潮间带资源量评估方法，其特征在于：包括以下步骤：获取满足重叠度要求的潮间带的图像；基于获取满足重叠度要求的潮间带的图像，生成点云数据，对像点使用噪波过滤和平滑表面，再利用反距离加权插值算法获取地面点的三维坐标，由地面点三维坐标，生成潮间带数字高程模型；在潮间带数字高程模型基础上利用拟合曲面法，得到潮间带坡度；利用潮间带曲面、曲面的投影面和坡度之间的关系，得到潮间带曲面表面积；将潮间带面积与潮间带单位面积生物量进行叠加，获得潮间带生物资源量分布，该方法准确评估了潮间带表面覆被生态系统储量和生物资源量，为准确、客观和合理的评估潮间带资源储量和生态价值提供数据基础和理论依据。依据。依据。

【技术实现步骤摘要】
一种潮间带资源量评估方法


[0001]本专利技术属于遥感信息技术和资源评估领域，涉及一种潮间带资源量评估方法。

技术介绍

[0002]评估潮间带所覆被生态系统储量和生物资源量需要建立在准确测量潮间带地形基础之上，传统的潮间带测量方法主要有水下地形测量和上滩测量两种：在于高水位时，采用测深仪进行水下地形测量；在低水位时，利用测量仪器上滩测量。然而实际操作中，有时即使大潮高潮位，载有测深仪的船只也很难通行；低水位滩面露出时，上滩测量尤其是泥滩，不仅危险性高，而且工作效率低。近年来，无人机摄影测量技术发展迅猛，利用无人机获取数据不仅灵活方便，而且成本低廉，这大大提高了数据采集效率，减少了采集过程对环境的依赖。DEM(数字高程模型)是定义在X、Y域离散点上以高程数据实现对地面地形的数字化模拟，DEM包括平面位置和高程两种信息，它通过有效的高程采集数据，来逼真准确的记录反映地形表面。
[0003]潮间带是介于平均大潮高低潮位之间的地带，具体指海岸线与水深零米等深线(理论最低潮面)之间的区域。潮间带是海陆交错的地带，是海洋和陆地的联结纽带。潮间带受海水高潮和低潮交替变化的影响，环境的变化非常大，形成特有的栖息环境，养育了大量的潮间带生物，这些生物具有重要的资源价值和生态意义，关系着海洋生物的食物链和能量流。潮间带生物资源是覆被在潮间带地形表面之上的，准确评估表面覆被生态系统储量和生物资源量，对于潮间带的开发与保护具有重要意义。
[0004]综上，需要针对潮间带生境的特点和开展调查的限制性因素，研究利用无人机在潮间带低潮时进行航空摄影测量并生成DEM的方法，以判读潮间带地形起伏、评估潮间带所覆被生态系统储量和生物资源量，为准确、客观和合理的评估潮间带资源储量和生态价值提供数据基础和理论依据。

技术实现思路

[0005]为了解决针对现有潮间带资源调查的限制性因素和潮间带地形起伏的特点，本专利技术提供的技术方案是：一种潮间带资源量评估方法，包括以下步骤：
[0006]获取满足重叠度要求的潮间带的图像；
[0007]基于获取满足重叠度要求的潮间带的图像，生成点云数据，对像点使用噪波过滤和平滑表面，再利用反距离加权插值算法获取地面点的三维坐标，由地面点三维坐标，生成潮间带数字高程模型；
[0008]在潮间带数字高程模型基础上利用拟合曲面法，得到潮间带坡度；
[0009]利用潮间带曲面、曲面的投影面和坡度之间的关系，得到潮间带曲面表面积；
[0010]将潮间带面积与潮间带单位面积生物量进行叠加，获得潮间带生物资源量分布。
[0011]进一步地：所述潮间带的图像采用无人机进行航空摄影测量。
[0012]进一步地：所述中误差的计算公式如下：
[0013][0014]式中：M为中误差，n为检测点个数，Δ
i
为检测点误差。
[0015]进一步地：所述潮间带坡度是以e为中心点的3
×
3个栅格高程模型格网窗口中进行的，中心点e的坡度θ计算公式如下：
[0016][0017]式中，第一个平方值为X方向上的坡度，第二个平方值为Y方向上的坡度，最终计算的坡度值范围为0—90
°
，θ为中心点e的坡度值，e1‑
e8分别代表中心点周边8个栅格的高程值，cellsize为DEM栅格的分辨率。
[0018]进一步地：所述潮间带曲面表面积表达式如下：
[0019][0020]其中：θ即为单个栅格的坡度；S
潮
为潮间带区域面积，S
投
为平面投影面，即潮间带面积等于其平面投影面积与所有栅格倾斜面坡度正割值平均值的乘积，将投影面与潮间带曲面划分为无数个栅格，每个栅格内曲面可看成一倾斜面，倾斜面与投影面之间的关系式可表示为：
[0021]S1＝S2/cosθ＝S2×
secθ (6)
[0022]这里S1为倾斜面积；S2为投影面积；θ为倾斜面和投影面之间的夹角，即倾斜面的坡度；cosθ和secθ分别为该夹角的余弦和正割。
[0023]进一步地：所述潮间带单位面积生物量的采样通过区域内均匀布设多个站位，每个站位用25cm
×
25cm的定量框取2个样方，用0.5mm孔径的套筛过滤，所获生物用5％的甲醛溶液保存并带回实验室，在实验室进行种类鉴定、计数、称量质量，将每个站位潮间带生物生物量进行换算求出该站位单位面积生物量，再求取多个站位的平均值，即为该区域单位面积生物量值。
[0024]进一步地：所述潮间带的图像的拍摄需要的条件如下：
[0025]时间条件为：在潮间带大潮低潮潮位；
[0026]天气条件为：航飞作业时天气晴朗，风力、云量及光照条件适宜；
[0027]飞行要求为：根据成图精度要求来确定飞行高度、航向重叠度、旁向重叠度参数；
[0028]控制点的布设：均匀分布于整个潮间带调查区域。
[0029]一种潮间带资源量评估装置，包括：
[0030]获取模块：用于获取满足重叠度要求的潮间带的图像；
[0031]生成模块：用于基于获取满足重叠度要求的潮间带的图像，生成点云数据，对像点使用噪波过滤和平滑表面，再利用反距离加权插值算法获取地面点的三维坐标，由地面点三维坐标，生成潮间带数字高程模型；
[0032]得到模块I：用于在潮间带数字高程模型基础上利用拟合曲面法，得到潮间带坡度；
[0033]得到模块II：用于利用潮间带曲面、曲面的投影面和坡度之间的关系，得到潮间带
曲面表面积；
[0034]获得模块：用于将潮间带面积与潮间带单位面积生物量进行叠加，获得潮间带生物资源量分布。
[0035]本专利技术提供的一种潮间带资源量评估方法，克服了现有潮间带地形测量方法的不足，准确评估了潮间带表面覆被生态系统储量和生物资源量，为准确、客观和合理的评估潮间带资源储量和生态价值提供数据基础和理论依据。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1是该方法的过程流程图；
[0038]图2是坡度示意图；
[0039]图3为栅格倾斜面和投影面图；
[0040]图4为坡面与投影面图；
[0041]图5为黑石礁区域潮间带图；
[0042]图6为像控点布设图；
[0043]图7(a)为标靶图，(b)为标靶设定图；
[0044]图8为航线规划图；
[0045]图9为影像重叠度图；
[0046]图10为点云数据图；
[0047]图11(a)为潮间带DEM图；(b)为影像叠加图；
[0048]图12为高程误差分布图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种潮间带资源量评估方法，其特征在于：包括以下步骤：获取满足重叠度要求的潮间带的图像；基于获取满足重叠度要求的潮间带的图像，生成点云数据，对像点使用噪波过滤和平滑表面，再利用反距离加权插值算法获取地面点的三维坐标，由地面点三维坐标，生成潮间带数字高程模型；在潮间带数字高程模型基础上利用拟合曲面法，得到潮间带坡度；利用潮间带曲面、曲面的投影面和坡度之间的关系，得到潮间带曲面表面积；将潮间带面积与潮间带单位面积生物量进行叠加，获得潮间带生物资源量分布。2.根据权利要求1所述的一种潮间带资源量评估方法，其特征在于：所述潮间带的图像采用无人机进行航空摄影测量。3.根据权利要求1所述的一种潮间带资源量评估方法，其特征在于：所述中误差的计算公式如下：式中：M为中误差，n为检测点个数，Δ
i
为检测点误差。4.根据权利要求1所述的一种潮间带资源量评估方法，其特征在于：所述潮间带坡度是以e为中心点的3
×
3个栅格高程模型格网窗口中进行的，中心点e的坡度θ计算公式如下：式中，第一个平方值为X方向上的坡度，第二个平方值为Y方向上的坡度，最终计算的坡度值范围为0—90
°
，θ为中心点e的坡度值，e1‑
e8分别代表中心点周边8个栅格的高程值，cellsize为DEM栅格的分辨率。5.根据权利要求1所述的一种潮间带资源量评估方法，其特征在于：所述潮间带曲面表面积表达式如下：其中：θ即为单个栅格的坡度；S
潮
为潮间带区域面积，S
投
为平面投影面，即潮间带面积等于其平面投影面积与所有栅格倾斜面坡度正割值平均值的乘积，将投影面与潮间带曲面划分为无数个栅格，每个栅格内曲面可...

【专利技术属性】
技术研发人员：李轶平，赵东洋，吴英超，尤广然，孔重人，席小慧，雷利元，
申请(专利权)人：辽宁省海洋水产科学研究院，
类型：发明
国别省市：