一种草地生态监测方法及系统与流程

本发明涉及远程监控领域，尤其涉及一种草地生态监测方法及系统。

背景技术：

1、草地生态监测是指对草地生态系统进行系统的观察、测量和评估，以了解和掌握草地生态系统的健康状况、结构和功能、生物多样性、生态系统服务。

2、目前草地生态监测主要是通过分析采集的草地生态数据来分析草地生态的异常来实现，由于草地的气象环境容易发生改变，这种方法只能对当前的生态异常进行预警，无法有效的预防干旱、暴雨等特殊天气的生态异常，从而导致草地生态在特殊天气的检测响应不够及时。

技术实现思路

1、本发明提供一种草地生态监测方法及系统，其主要目的在于提高对草地生态的监测效果。

2、为实现上述目的，本发明提供的一种草地生态监测方法，包括：

3、获取草地生态场景的生态指标，分析所述生态指标对所述草地生态场景的生态权重，基于所述生态权重，提取所述生态指标中的关键生态指标；

4、基于所述关键生态指标，构建所述草地生态场景的传感数据采集系统和遥感数据采集系统，基于所述传感数据采集系统和所述遥感数据采集系统采集所述草地生态场景的关键生态指标数据和草地图像；

5、将所述草地图像进行辐射定标，得到定标草地图像，对所述定标草地图像执行大气校正，得到大气校正草地图像，对所述大气校正草地图像进行地理校正，得到地理校正草地图像；

6、确定所述地理校正草地图像的植被波段，基于所述植被波段，计算所述草地生态场景的植被指数，利用所述草地生态场景预设的历史气象数据和历史生态数据，训练所述草地生态场景的气象草地生态监测模型；

7、基于所述生态特征、所述植被指数以及关键生态指标数据，利用所述气象草地生态监测模型分析所述草地生态场景的生态值，基于所述生态值，构建所述草地生态场景的生态检测报告。

8、进一步地，所述分析所述生态指标对所述草地生态场景的生态权重，包括：

9、获取所述生态指标的实验数据；

10、基于所述实验数据，分析所述草地生态场景的生态表现；

11、构建所述生态指标和所述生态表现的成对比较矩阵；

12、基于所述成对比较矩阵，分析所述生态指标对所述草地生态场景的生态权重。

13、进一步地，所述基于所述成对比较矩阵，分析所述生态指标对所述草地生态场景的生态权重，包括：

14、计算所述成对比较矩阵的最大特征值和对应特征向量；

15、基于所述最大特征值，利用下述公式计算所述成对比较矩阵的矩阵一致性：

16、

17、其中，θ表示成对比较矩阵的矩阵一致性，cma表示成对比较矩阵的最大特征值，n表示成对比较矩阵的阶数；

18、基于所述矩阵一致性和所述对应特征向量，分析所述生态指标对所述草地生态场景的生态权重。

19、进一步地，所述基于所述矩阵一致性和所述对应特征向量，分析所述生态指标对所述草地生态场景的生态权重，包括：

20、基于所述矩阵一致性，计算所述生态指标对应成对比较矩阵的一致性比率；

21、当所述一致性比率符合预设的一致标准时，利用下述公式对所述对应特征向量进行归一化，得到向量归一化值：

22、

23、其中，ggyh表示对应特征向量的向量归一化值，gr表示特征向量第r个分量，n表示生态指标对应成对比较矩阵的阶数；

24、基于所述向量归一化值，确定所述生态指标对所述草地生态场景的生态权重。

25、进一步地，所述基于所述关键生态指标，构建所述草地生态场景的传感数据采集系统和遥感数据采集系统，包括：

26、基于所述关键生态指标，配置所述草地生态场景的数据采集传感设备；

27、构建所述草地生态场景的三维坐标系；

28、基于所述三维坐标系，配置所述数据采集传感设备的设备坐标；

29、基于所述设备坐标，计算所述数据采集传感设备对所述草地生态场景的草地覆盖率；

30、当所述草地覆盖率符合预设的草地覆盖标准时，构建所述草地生态场景的传感数据采集系统；

31、获取所述草地生态场景的遥感平台接口；

32、基于所述遥感平台接口，构建所述草地生态场景的遥感数据采集系统。

33、进一步地，所述基于所述设备坐标，计算所述数据采集传感设备对所述草地生态场景的草地覆盖率，包括：

34、基于所述设备坐标，确定所述草地生态场景的场景边界；

35、基于所述场景边界，计算所述述草地生态场景的生态场景面积；

36、确定所述数据采集传感设备的监测特征；

37、基于所述生态场景面积和所述监测特征，计算所述数据采集传感设备对所述草地生态场景的草地覆盖率。

38、进一步地，所述基于所述生态场景面积和所述监测特征，计算所述数据采集传感设备对所述草地生态场景的草地覆盖率，包括：

39、基于所述监测特征，确定所述数据采集传感设备的最大监测距离和监测角度；

40、基于所述最大监测距离和所述监测角度利用下述公式计算所述监测设备的监测面积：

41、ωv＝(av×lv×d)+(hv×lv×k)

42、其中，ωv表示第v个监测设备的监测面积，av表示第v个监测设备水平方向的监测角度，lv表示第v个监测设备的最大监测距离，d表示第v个监测设备水平方向的监测角度在草地生态场景的最大长度，hv表示第v个监测设备垂直方向的监测角度，k表示第v个监测设备水平方向的监测角度在草地生态场景的最大宽度；

43、基于所述监测面积和所述生态场景面积，计算所述数据采集传感设备对所述草地生态场景的草地覆盖率。

44、进一步地，所述对所述定标草地图像执行大气校正，得到大气校正草地图像，包括：

45、获取所述定标草地图像的大气校正参数；

46、识别所述定标草地图像的暗目标区域；

47、基于所述大气校正参数，计算所述暗目标区域的地表反射率；

48、基于所述地表反射率，对所述定标草地图像执行大气校正，得到所述大气校正草地图像。

49、进一步地，所述基于所述大气校正参数，计算所述暗目标区域的地表反射率，包括：

50、识别所述暗目标区域的光谱反射率；

51、基于所述光谱反射率和所述大气校正参数，利用下述公式计算所述暗目标区域的地表反射率：

52、

53、其中，bi表示暗目标区域的地表反射率，bdark，i表示暗目标区域的光谱反射率，pi表示暗目标区域的原始地表反射率，pdark，i表示暗目标区域的原始光谱反射率，表示大气校正参数对应太阳天顶角。

54、为了解决上述问题，本发明还提供一种草地生态监测系统，所述系统包括：

55、生态指标确定模块，用于获取草地生态场景的生态指标，分析所述生态指标对所述草地生态场景的生态权重，基于所述生态权重，提取所述生态指标中的关键生态指标；

56、草地数据采集模块，用于基于所述关键生态指标，构建所述草地生态场景的传感数据采集系统和遥感数据采集系统，基于所述传感数据采集系统和所述遥感数据采集系统采集所述草地生态场景的关键生态指标数据和草地图像；

57、草地图像处理模块，用于将所述草地图像进行辐射定标，得到定标草地图像，对所述定标草地图像执行大气校正，得到大气校正草地图像，对所述大气校正草地图像进行地理校正，得到地理校正草地图像；

58、生态监测模型构建模块，用于确定所述地理校正草地图像的植被波段，基于所述植被波段，计算所述草地生态场景的植被指数，利用所述草地生态场景预设的历史气象数据和历史生态数据，训练所述草地生态场景的气象草地生态监测模型；

59、生态检测报告构建模块，用于基于所述生态特征、所述植被指数以及关键生态指标数据，利用所述气象草地生态监测模型分析所述草地生态场景的生态值，基于所述生态值，构建所述草地生态场景的生态检测报告。

60、本发明实施例分析所述生态指标对所述草地生态场景的生态权重可以作为筛选生态指标的依据；本发明实施例基于所述关键生态指标，构建所述草地生态场景的传感数据采集系统和遥感数据采集系统可以全面的采集所述草地生态场景的生态数据，从而提高了后期生态分析的准确性；本发明实施例通过将所述草地图像进行辐射定标，得到定标草地图像可以更准确地评估草地的真实反射特性；进一步地，本发明实施例对所述定标草地图像执行大气校正，得到大气校正草地图像可以纠正由于大气散射和吸收作用而产生的辐射误差，从而更准确地估计地表反射率，本发明实施例基于所述植被波段，计算所述草地生态场景的植被指数用来评估植被覆盖、生长状况和健康程度，最后，本发明实施例基于所述生态特征、所述植被指数以及关键生态指标数据，利用所述气象草地生态监测模型分析所述草地生态场景的生态值为草地生态系统的保护和可持续管理提供科学依据，本发明实施例基于所述生态值，构建所述草地生态场景的生态检测报告可以实现草地生态场景的生态检测。因此本发明提出的草地生态监测方法及系统，可以提高对草地生态的监测效果。