特表 2025-503764 林分鬱閉度の測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2025-02-04

(54)【発明の名称】林分鬱閉度の測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01C 15/00 20060101AFI20250128BHJP

   G01C 7/04 20060101ALI20250128BHJP

【ＦＩ】

G01C15/00 104Z

G01C7/04

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024543042

(86)(22)【出願日】2023-02-23

(85)【翻訳文提出日】2024-07-18

(86)【国際出願番号】 CN2023077764

(87)【国際公開番号】W WO2024060509

(87)【国際公開日】2024-03-28

(31)【優先権主張番号】202211161893.9

(32)【優先日】2022-09-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522417786

【氏名又は名称】四川省林業和草原調査規劃院（四川省林業和草原生態環境監測中心）

【氏名又は名称原語表記】ＳＩＣＨＵＡＮ ＰＲＯＶＩＮＣＩＡＬ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＦＯＲＥＳＴＲＹ ＡＮＤ ＧＲＡＳＳＬＡＮＤ ＩＮＶＥＮＴＯＲＹ ＡＮＤ ＰＬＡＮＮＩＮＧ （ＳＩＣＨＵＡＮ ＦＯＲＥＳＴＲＹ ＡＮＤ ＧＲＡＳＳＬＡＮＤ ＥＣＯＬＯＧＩＣＡＬ ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴ ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ ＣＥＮＴＥＲ）

(71)【出願人】

【識別番号】507389842

【氏名又は名称】四川大学

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】高飛

(72)【発明者】

【氏名】田穎沢

(72)【発明者】

【氏名】李娜娜

(72)【発明者】

【氏名】李貝貝

(72)【発明者】

【氏名】李涛

(57)【要約】

本発明は林分鬱閉度の測定方法に関し、以下には、（1）測定エリアを確定し、測定エリアを通過する飛行ルートを鬱閉度測定サンプリングラインとするステップと、（2）飛行機に能動距離測定モジュールを搭載し、能動距離測定モジュールを起動し、飛行機は飛行ルートに従って飛行と測定を実行し、各サンプリングポイントでレーザー測定距離を測定し、同時に能動距離測定モジュールのサンプリングポイント座標を記憶するステップと、（3）能動距離測定モジュールのサンプリングポイント座標と離陸点座標を比較し、飛行機の高さ値を取得し、各サンプリングポイントのレーザー距離測定の距離と飛行機の高さの差を計算し、差が設定した閾値より大きいかどうかを判断し、もし超える場合、このサンプリングポイントは未鬱閉と認定し、超えていない場合、このサンプリングポイント鬱閉と認定し、すべてのサンプリングポイントの結果をまとめ、林分鬱閉度を計算するステップを含む。本発明の測定精度は信頼性があり、測定速度は迅速であり、測定過程は簡単であり、大量に迅速に林分鬱閉度の測定作業を完成することができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

林分鬱閉度測定方法は、以下には、
（1）測定エリアを確定し、飛行機の飛行ルートを確定し、測定エリアを通過する飛行ルートを鬱閉度測定サンプリングラインとする、ステップと、
（2）飛行機に能動距離測定モジュールを搭載し、能動距離測定モジュールを起動し、飛行機は飛行ルートに従って飛行と測定を実行し、複数のサンプリングポイントで能動距離測定モジュールから地上障害物までの距離、すなわちレーザー測定距離をそれぞれ垂直に測定し、同時に能動距離測定モジュールのサンプリングポイント座標

を記憶する、ステップと、
（3）飛行機の測定データを取得し、測定されるエリアの林分鬱閉度を解く、ステップと、
（3.1）能動距離測定モジュールのサンプリングポイント座標

と離陸点座標

を比較し、飛行機の高さ値を取得し、以下のように定義する：

式中、

は飛行機の高さであり、

はサンプリングポイント位置の標高値であり、

は離陸点位置の標高値である、ステップと、
（3.2）各サンプリングポイントのレーザー距離測定距離と飛行機の高さの差を計算し、差が設定される閾値より大きいかどうかを判断し、超える場合、このサンプリングポイントは未鬱閉と認定し、超えていない場合、このサンプリングポイントが鬱閉と認定する、ステップと、
（3.3）すべてのサンプリングポイントの結果をまとめ、鬱閉のサンプリングポイント数と総サンプリングポイント数を統計し、鬱閉サンプリングポイント数を総サンプリングポイント数で割ると測定エリアの林分鬱閉度となる、ステップを含む
ことを特徴とする林分鬱閉度の測定方法。

【請求項2】

前記ステップ（3.2）において、閾値の取値は測定目標に基づいて決定され、高木林鬱閉度のみを測定すると、閾値は最高潅木の高さであり、高木林及び潅木林被覆度を測定すると、閾値は最高の地被物の高さである
ことを特徴とする請求項1に記載の林分鬱閉度の測定方法。

【請求項3】

前記ステップ（2）の具体的なステップは、
（2.1）能動距離測定モジュールの測定離陸点座標を記録する、ステップと、
（2.2）飛行機を起動して飛行し、能動距離測定モジュールの現在の座標を測定し、測定されるエリアの範囲を比較し、測定エリアに入るかどうかを判断する、ステップと、
（2.3）測定エリアに入った後、設定される固定時間間隔で、機上能動距離測定モジュールから地上障害物までの距離を垂直に測定し、測定点はサンプリングポイントであり、同時に能動距離測定モジュールのサンプリングポイント座標を記憶する、ステップと、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の林分鬱閉度の測定方法。

【請求項4】

前記ステップ（3）における測定エリアの林分鬱閉度の計算式は以下の通りであり、

式中、

は林分鬱閉度であり、

は鬱閉されるサンプリングポイント数であり、

は総サンプリングポイント数であり、

は第

のサンプリングポイント鬱閉情況であり、1の場合が鬱閉を表し、0の場合が未鬱閉を表し、

は第

のサンプリングポイントのレーザー距離測定の距離であり、

は測定目標に基づいて決定される閾値である
ことを特徴とする請求項3に記載の林分鬱閉度の測定方法。

【請求項5】

前記能動距離測定モジュールのPCB回路基板には、マイクロプロセッサ、電源モジュール、RTKモジュール、記憶モジュール、データインタフェース、タイマ、レーザー距離測定モジュール及びランプが含まれ、前記マイクロプロセッサはデータ測定の計算、記憶及び制御を完了するために使用され、前記電源モジュールはマイクロプロセッサに電源を提供するために使用され、前記RTKモジュールは能動距離測定モジュールのリアルタイム空間位置座標を取得するために使用され、前記記憶モジュールはマイクロプロセッサ記録データを記憶するために使用され、前記データインタフェースは開発、テスト又は現場問題処理をするために使用され、前記タイマは高精度な計時を提供するために使用され、前記レーザー距離測定モジュールは障害物までの距離を測定するために使用される
ことを特徴とする請求項4に記載の林分鬱閉度の測定方法。

【請求項6】

前記飛行機はドローンである
ことを特徴とする請求項5に記載の林分鬱閉度の測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は測定機械と計器技術分野に属し、具体的には、林分鬱閉度の測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

林分鬱閉度は林分における樹冠投影面積と林地面積の比であり、林分が生長空間を利用する程度を反映し、森林資源調査活動における重要なファクタである。実際の調査では主に目視方法が使用し、実測の方法は樹冠投影法、測線法と統計法を含み、作業量が大きいため、測定速度が遅く、実際の作業中では一般的に目視方法を使用して代替し、この方法は速度が速いが、測定精度が低い。新しい技術の新しい方法は主にリモートセンシング画像分類、魚眼カメラ、レーザーレーダなどの方面に集中し、上記の方法はいずれも測定操作技術の要求が高く、測定後期の処理時間が長く、アルゴリズムが複雑であるという問題がある。

【0003】

以上より、測定精度が信頼でき、測定速度が速く、測定過程が簡単で、大量に迅速に林分鬱閉度の測定作業を完成できる林分鬱閉度の測定方法を提供することが急務となっている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、測定精度が信頼でき、測定速度が速く、測定過程が簡単で、大量に迅速に林分鬱閉度の測定作業を完成できる林分鬱閉度の測定方法を提供することを目的とする。

【0005】

上記目的は以下の技術方案によって実現され、林分鬱閉度の測定方法であって、以下には、
（1）測定エリアを確定し、飛行機の飛行ルートを確定し、測定エリアを通過する飛行ルートを鬱閉度測定サンプリングラインとする、ステップと、
（2）飛行機に能動距離測定モジュールを搭載し、能動距離測定モジュールを起動し、飛行機は飛行ルートに従って飛行と測定を実行し、複数のサンプリングポイントで能動距離測定モジュールから地上障害物までの距離、すなわちレーザー距離測定の距離を垂直に測定し、同時に能動距離測定モジュールのサンプリングポイント座標

を記憶する、ステップと、
（3）飛行機の測定データを取得し、測定されるエリアの林分鬱閉度を解く、ステップと、
（3.1）能動距離測定モジュールのサンプリングポイント座標

と離陸点座標

を比較し、飛行機の高さ値を取得し、以下のように定義する:

式中、

は飛行機の高さであり、

はサンプリングポイント位置の標高値であり、

は離陸点位置の標高値である、ステップと、
（3.2）各サンプリングポイントのレーザー距離測定の距離と飛行機の高さの差を計算し、差が設定される閾値より大きいかどうかを判断し、超える場合、このサンプリングポイントが未鬱閉と認定し、超えていない場合、このサンプリングポイントが鬱閉と認定する、ステップと、
（3.3）すべてのサンプリングポイントの結果をまとめ、鬱閉のサンプリングポイント数と総サンプリングポイント数を統計し、鬱閉サンプリングポイント数を総サンプリングポイント数で割ると測定エリアの林分鬱閉度となる、ステップを含む。

【0006】

本発明は飛行機に機上能動距離測定モジュールを搭載することにより、飛行機が測定されるサンプルプロットまたは測定されるエリアに対する飛行ルートを測定サンプリングラインとし、飛行機の能動距離測定モジュールから地上障害物までの高さを計算して測定することにより、飛行機の自体の高さと差を比較することにより、現在のサンプリングポイントの林分鬱閉状況を判断し、最終的にすべての測定サンプリングラインの中の各サンプリングポイントの数値を総合的に統計して林分鬱閉度を計算する。本発明の測定精度は信頼性があり、測定速度は迅速であり、測定過程は簡単であり、大量に迅速に林分鬱閉度の測定作業を完成することができる。

【0007】

さらなる技術案として、前記ステップ（3.2）において、閾値の取値は測定目標に基づいて決定され、高木林鬱閉度のみを測定すると、閾値は最高潅木の高さであり、高木林及び潅木林被覆度を測定すると、閾値は最高の地被物の高さである。

【0008】

さらなる技術案として、前記ステップ（2）の具体的なステップは、
（2.1）能動距離測定モジュールの測定離陸点座標を記録する、ステップと、
（2.2）飛行機を起動して飛行し、能動距離測定モジュールの現在の座標を測定し、測定されるエリアの範囲を比較し、測定エリアに入るかどうかを判断する、ステップと、
（2.3）測定エリアに入った後、設定される固定時間間隔で、機上能動距離測定モジュールから地上障害物までの距離を垂直に測定し、測定点はサンプリングポイントであり、同時に能動距離測定モジュールのサンプリングポイント座標を記憶する、ステップと。

【0009】

さらなる技術案として、 前記ステップ（3）における測定エリアの林分鬱閉度の計算式は以下の通りであり、

【0010】

式中、

は林分鬱閉度であり、

は鬱閉されるサンプリングポイント数であり、

は総サンプリングポイント数であり、

は第

のサンプリングポイント鬱閉情況であり、1の場合が鬱閉を表し、0の場合が未鬱閉を表し、

は第

のサンプリングポイントのレーザー距離測定の距離であり、

は測定目標に基づいて決定される閾値である。

【0011】

さらなる技術案として、前記能動距離測定モジュールのPCB回路基板には、マイクロプロセッサ、電源モジュール、RTKモジュール、記憶モジュール、データインタフェース、タイマ、レーザー距離測定モジュール及びランプが含まれ、前記マイクロプロセッサはデータ測定の計算、記憶及び制御を完了するために使用され、前記電源モジュールはマイクロプロセッサに電源を提供するために使用され、前記RTKモジュールは能動距離測定モジュールのリアルタイム空間位置座標を取得するために使用され、前記記憶モジュールはマイクロプロセッサ記録データを記憶するために使用され、前記データインタフェースは開発、テスト又は現場問題処理をするために使用され、前記タイマは高精度な計時を提供するために使用され、前記レーザー距離測定モジュールは障害物までの距離を測定するために使用される。

【0012】

さらなる技術案として、前記飛行機はドローンである。

【発明の効果】

【0013】

従来技術に比べて、本発明の技術方案は以下の利点を備える：
鬱閉度の測定精度は高いこと：本発明では各サンプリングラインとサンプリングポイントに対する実測であり、レーザー距離測定と高度比較の方式を使用して測定結果の信頼性を保証し、サンプリングされるサンプリングポイントとサンプリングラインが測定されるサンプルプロットまたは測定されるエリアの全体を覆っているため、林分鬱閉状況を真実に反応させ、特に高木林冠幅中のボイドポイントに対しても測定でき、測定精度は高い。

【0014】

測定フローは簡単で、迅速な測定を実現することができること：本発明は能動距離測定モジュールを搭載されるドローンを飛ばすだけで、測定データを得ることができ、他の測定プロセスは必要なく、測定フローが簡単である。各サンプリングポイントの測定周波数は能動距離測定モジュールの放射時間間隔に依存するため、レーザー距離測定モジュールの単回測定時間間隔は極めて短く（ミリ秒級に達することができる）、迅速な測定を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

本発明の一部を構成する添付図面は、本発明のさらなる理解を提供するために使用されるものであり、本発明の例示的な実施形態及びその説明は、本発明に対する不当な限定を構成するものではなく、本発明を説明するために使用される。

【図1】本発明の一実施形態に係る林分鬱閉度の測定方法の原理概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説明するが、この部分の説明は、例示的で解釈的なものに過ぎず、本発明の保護の範囲を限定するものではない。さらに、当業者は、本明細書の説明に基づいて、本明細書の実施例及び異なる実施例中の特徴をそれぞれ組み合わせることができる。

【0017】

本発明の実施例は以下の通りであり、図1を参照して、林分鬱閉度の測定方法であり、以下には、
（1）測定エリアを確定し、飛行機の飛行ルートを確定し、測定エリアを通過する飛行ルートを鬱閉度測定サンプリングラインとする、ステップと、
（2）飛行機に能動距離測定モジュールを搭載し、能動距離測定モジュールを起動し、飛行機は飛行ルートに従って飛行と測定を実行し、複数のサンプリングポイントで能動距離測定モジュールから地上障害物までの距離、すなわちレーザー距離測定の距離を垂直に測定し、同時に能動距離測定モジュールのサンプリングポイント座標

を記憶する、ステップと、
（3）飛行機の測定データを取得し、測定されるエリアの林分鬱閉度を解く、ステップと、
（3.1）能動距離測定モジュールのサンプリングポイント座標

と離陸点座標

を比較し、飛行機の高さ値を取得し、以下のように定義する：

式中、

は飛行機の高さであり、

はサンプリングポイント位置の標高値であり、

は離陸点位置の標高値である、ステップと、
（3.2）各サンプリングポイントのレーザー距離測定の距離と飛行機の高さの差を計算し、差が設定される閾値より大きいかどうかを判断し、超える場合、このサンプリングポイントは未鬱閉と認定し、超えていない場合、このサンプリングポイントは鬱閉と認定する、ステップと、
（3.3）すべてのサンプリングポイントの結果をまとめ、鬱閉のサンプリングポイント数と総サンプリングポイント数を統計し、鬱閉サンプリングポイント数を総サンプリングポイント数で割ると測定エリアの林分鬱閉度となる、ステップを含む。

【0018】

本発明は飛行機に機上能動距離測定モジュールを搭載することにより、飛行機が測定されるサンプリング地または測定されるエリアに対する飛行ルートを測定サンプリングラインとし、飛行機の能動距離測定モジュールから地上障害物までの高さを計算して測定することにより、飛行機の自体の高さと差を比較することにより、現在のサンプリングポイントの林分鬱閉状況を判断し、最終的にすべての測定サンプリングライン中の各サンプリングポイントの数値を総合的に統計して林分鬱閉度を計算する。本発明の測定精度は信頼性があり、測定速度は迅速であり、測定過程は簡単であり、大量に迅速に林分鬱閉度の測定作業を完成することができる。

【0019】

上記実施形態に加えて、本発明の他の実施形態において、前記ステップ（3.2）において、閾値の取値は測定目標に基づいて決定され、高木林の鬱閉度のみを測定する場合、閾値は最高潅木の高さであり、高木林及び潅木林の被覆度を測定する場合、閾値は最高の地被物の高さである。

【0020】

上記実施形態に加えて、本発明の他の実施形態において、前記ステップ（2）の具体的なステップは以下の通り、
（2.1）能動距離測定モジュールの測定離陸点座標を記録するステップ、
（2.2）飛行機を起動して飛行し、能動距離測定モジュールの現在の座標を測定し、測定されるエリアの範囲を比較し、測定エリアに入るかどうかを判断するステップ、
（2.3）測定エリアに入った後、設定される固定時間間隔で、機上能動距離測定モジュールから地上障害物までの距離を垂直に測定し、測定点はサンプリングポイントであり、同時に能動距離測定モジュールのサンプリングポイント座標を記憶するステップである。

【0021】

更なる技術的な方案は、前記ステップ（3）における測定エリアの林分鬱閉度の計算式は以下の通りであり、

【0022】

式中、

は林分鬱閉度であり、

は鬱閉されるサンプリングポイント数であり、

は総サンプリングポイント数であり、

は第

のサンプリングポイントの鬱閉情況であり、1の場合が鬱閉を表し、0の場合が未鬱閉を表し、

は第

のサンプリングポイントのレーザー距離測定の距離であり、

は測定目標に基づいて決定される閾値である。

【0023】

上記実施形態に加えて、本発明の他の実施形態では、前記能動距離測定モジュールのPCB回路基板には、マイクロプロセッサ、電源モジュール、RTKモジュール、記憶モジュール、データインタフェース、タイマ、レーザ距離測定モジュール、及びインジケータランプが含まれ、この中、前記マイクロプロセッサがデータ測定の計算、記憶、及び制御を完了するために使用され、前記電源モジュールがマイクロプロセッサに電源を供給するために使用され、前記RTKモジュールが能動距離測定モジュールのリアルタイム空間位置座標を取得するために使用され、前記記憶モジュールがマイクロプロセッサの記録データを格納するために使用され、前記データインタフェースが開発、テスト、または現場問題処理をするために使用され、前記タイマが高精度な計時を提供するために使用され、前記レーザー距離測定モジュールが障害物までの距離を測定するために使用される。

【0024】

能動距離測定モジュールが作業している場合、マイクロプロセッサはユーザーの設定時間間隔の要求に応じて、RTKモジュールから現在の空間位置座標を取得し、タイマから現在の時間を取得し、レーザー距離測定モジュールから現在の能動距離測定モジュールが障害物からの距離を取得する。

【0025】

上記実施形態に加えて、本発明の他の実施形態では、前記飛行機はドローンである。

【0026】

以上は、本発明の好ましい実施形態に過ぎず、当業者であれば、本発明の趣旨から逸脱することなく、様々な改良や変形を行うことができ、これらの改良や変形も本発明の保護範囲と見なされるべきであることを留意されたい。

【図1】

【国際調査報告】