專利名稱：用于識別大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及航拍測繪技術(shù)，具體涉及用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
大熊貓是熊科家族中最為珍稀，也是受到最大生存威脅的哺乳動物之一，被譽為“動物活化石”，中國把它譽為“國寶”?，F(xiàn)在已經(jīng)被列為中國國家一級重點保護動物。大熊貓的主要食物是竹子，偶爾食肉，主要棲息在高山地區(qū)。為了更好地保護大熊貓，了解棲息地的具體情況，需要對大熊貓的棲息地植被情況進行長期跟蹤拍攝。云杉、冷杉等樹種是構(gòu)成大熊貓棲息地的主要喬木樹種，要保護大熊貓首先要知道這些樹種的分布狀況以及林下大熊貓主食竹的分布狀況。 當前對大熊貓棲息地植被識別手段主要有遙感分析和地面調(diào)查，其中遙感分析又分為衛(wèi)星遙感拍攝分析和航空遙感拍攝分析。衛(wèi)星遙感拍攝分析分辨率低、受云層影響大、對陰坡植被識別能力低，而航空遙感拍攝分析對飛行場地要求高、飛行及維護成本高。此夕卜，地面調(diào)查效率低，且很多地區(qū)人工到達困難或根本無法到達。因此，對于大熊貓棲息地，如果能開發(fā)出有效識別其植被情況的識別系統(tǒng)，將會非常有助于分析其棲息地的植被尤其是作為主食的竹子的分布情況下，這將非常有助于大熊貓的保護。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人經(jīng)過銳意研究發(fā)現(xiàn)，為了充分利用航空遙感拍攝分析技術(shù)，在飛行平臺上設置影像獲取平臺，并且在影像獲取平臺上用快門控制裝置控制拍照相機的快門，而飛行平臺和影像獲取平臺均通過地面控制平臺進行控制，從而實現(xiàn)在地面控制航空拍攝，并且通過快門控制裝置自動控制相機快門而能實現(xiàn)連續(xù)拍照，從而獲得高清晰度、高分辨率的大熊貓棲息地照片，據(jù)此可獲得大熊貓棲息地植被的具體情況，進而完成本發(fā)明。本發(fā)明的目的在于提供用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)，包括地面控制平臺，地面控制平臺包括電腦；與電腦相連的遙控信號-數(shù)字信號轉(zhuǎn)接板；與遙控信號-數(shù)字信號轉(zhuǎn)接板相連的遙控接收機；與遙控接收機相連的數(shù)傳電臺；與地面控制平臺中的數(shù)傳電臺相連的飛行平臺，飛行平臺包括動力模塊、控制模塊、定時定位系統(tǒng)模塊和電源，其中控制模塊包括數(shù)傳電臺和與其相連的自動駕駛儀，動力模塊和定時定位系統(tǒng)模塊分別與控制模塊中的數(shù)傳電臺相連，電源與動力模塊相連；與飛行平臺中的數(shù)傳電臺相連的影像獲取平臺，影像獲取平臺包括快門控制裝置，其與飛行平臺中的數(shù)傳電臺相連；以及與快門控制裝置通過相機快門相連的相機。本發(fā)明提供的上述用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)飛行半徑大、飛行拍攝高度低、拍攝時間和頻率可控、拍攝所得照片分辨率高，在拍攝得到的清晰照片基礎上，能獲得大熊貓棲息地植被的具體信息。特別地，本發(fā)明提供的上述用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)，利用GOOGLEEARTH中的開源影像和全球定位系統(tǒng)實現(xiàn)超視距自主飛行，該系統(tǒng)可以在距地表10-500米高度內(nèi)對研究區(qū)域進行拍照，最低飛行速度(失速速度)為5米/秒，飛行半徑達10km，獲取的影像分辨率達到O. 05米，可以直接識別出構(gòu)成大熊貓棲息地的主要喬木建群種的種類、分布狀況，通過林窗來識別大熊貓主食竹的分布狀況。


圖I是根據(jù)本發(fā)明的用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標記說明I-地面控制平臺，11-電腦，12-遙控信號-數(shù)字信號轉(zhuǎn)接板，13-遙控接收機，14-數(shù)傳電臺，2-飛行平臺，21-動力模塊，22-控制模塊，221-數(shù)傳電臺，222-自動駕駛儀，·22211-慣性姿態(tài)平衡儀，2222-升降舵舵機，2223-副翼舵機，2224-方向舵機；23_定時定位系統(tǒng)模塊，24-電源,3-影像獲取平臺，31-快門控制裝置，32-相機
具體實施例方式下面通過具體實施方式
、參照附圖對發(fā)明進行詳細說明，本發(fā)明的特點和優(yōu)點將隨著這些說明而變得更為清楚、明確。參見圖1，本發(fā)明提供了用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)，包括地面控制平臺，地面控制平臺包括電腦；與電腦相連的遙控信號-數(shù)字信號轉(zhuǎn)接板；與遙控信號-數(shù)字信號轉(zhuǎn)接板相連的遙控接收機；與遙控接收機相連的數(shù)傳電臺；與地面控制平臺中的數(shù)傳電臺相連的飛行平臺，飛行平臺包括動力模塊、控制模塊、定時定位系統(tǒng)模塊和電源，其中控制模塊包括數(shù)傳電臺和與其相連的自動駕駛儀，動力模塊和定時定位系統(tǒng)模塊分別與控制模塊中的數(shù)傳電臺相連，電源與動力模塊相連；與飛行平臺中的數(shù)傳電臺相連的影像獲取平臺，影像獲取平臺包括快門控制裝置，其與飛行平臺中的數(shù)傳電臺相連；以及與快門控制裝置通過相機快門相連的相機。參見圖2，在根據(jù)的用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)的優(yōu)選實施方式中，飛行平臺包括動力模塊、控制模塊、定時定位系統(tǒng)模塊和電源，其中控制模塊包括數(shù)傳電臺和與其相連的自動駕駛儀，動力模塊和定時定位系統(tǒng)模塊分別與控制模塊中的數(shù)傳電臺相連，電源與動力模塊相連；自動駕駛儀包括與該數(shù)傳電臺相連的慣性姿態(tài)平衡儀以及與慣性姿態(tài)平衡儀分別相連的升降舵舵機、副翼舵機和方向舵舵機；動力模塊包括與該數(shù)傳電臺相連的電子調(diào)速器、與電子調(diào)速器相連的電機、以及通過電機與電子調(diào)速器相連的螺旋槳；電源與動力模塊中的電子調(diào)速器相連。在根據(jù)的用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)的優(yōu)選實施方式中，定時定位系統(tǒng)模塊為全球定位系統(tǒng)(GPS)。在根據(jù)的用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)的優(yōu)選實施方式中，在影像獲取平臺中，快門控制裝置由供電電路、紅外觸發(fā)器構(gòu)成，地面控制紅外觸發(fā)器通電工作，紅外觸發(fā)器發(fā)射紅外線觸發(fā)快門。在根據(jù)本發(fā)明的用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)中，地面控制平臺主要起到兩方面的作用一方面控制飛行平臺，即控制自動駕駛儀，使其能以期望的速度和高度飛行；另一方面控制影像獲取平臺，通過控制快門控制裝置，進而控制相機快門，具體控制其拍攝時間和拍攝頻率。在根據(jù)本發(fā)明的用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)的地面控制平臺中，電腦是地面控制中心，其發(fā)出控制指令，并且保存和分析影像獲取平臺拍到的照片。在根據(jù)本發(fā)明的用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)的地面控制平臺中，遙控信號-數(shù)字信號轉(zhuǎn)接板分別與電腦和遙控接收機相連，實現(xiàn)數(shù)字信號和遙控信號之間的轉(zhuǎn)換。在根據(jù)本發(fā)明的用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)的地面控制平臺中，遙控接收機負責接收遙控器發(fā)射的信號，并傳輸給地面數(shù)傳電臺。
在根據(jù)本發(fā)明的用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)的地面控制平臺中，數(shù)傳電臺用于接收遙控接收機接收的遙控信號，并將信號傳輸?shù)斤w行平臺中的數(shù)傳電臺。在根據(jù)本發(fā)明的用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)中，飛行平臺的作用主要在于兩方面一方面是承載影像獲取平臺；另一方面是根據(jù)指令進行自動分析。在根據(jù)本發(fā)明的用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)的飛行平臺中，動力模塊給飛機提供飛行所需要的動力，其中升降舵負責飛機的升降動作，副翼舵機負責飛機的轉(zhuǎn)彎和水平飛行，方向舵舵機負責保持飛機的航向。在根據(jù)本發(fā)明的用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)的飛行平臺中，控制模塊控制飛機的飛行姿態(tài)、飛行高度和飛行方向，電子調(diào)速器負責將電池所放出的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，供電機轉(zhuǎn)動所用，電機驅(qū)動螺旋槳產(chǎn)生推力，驅(qū)動飛機飛行。在根據(jù)本發(fā)明的用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)的飛行平臺中，定時定位系統(tǒng)模塊可以對飛行平臺進行即時定位，以便地面控制平臺獲知飛行平臺的位置，從而發(fā)出指令以控制飛行地點、飛行方向、飛行高度和飛行速度。在根據(jù)本發(fā)明的用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)的飛行平臺中，電源為飛行平臺提供飛行動力來源。在根據(jù)本發(fā)明的用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)中，影像獲取平臺的作用主要在于通過以下方面一方面通過相機拍攝大熊貓棲息地的照片；另一方面通過對快門控制裝置的遙控，進而控制相機拍攝作業(yè)的時間和頻率。在根據(jù)本發(fā)明的用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)的影像獲取平臺中，快門控制裝置由供電電路、紅外觸發(fā)器構(gòu)成。通過地面控制平臺控制紅外觸發(fā)器，再由紅外觸發(fā)器控制快門，進而控制相機拍攝，從而實現(xiàn)遙控控制。通過地面控制平臺發(fā)出指令，可以控制相機拍攝的頻率和拍攝時間。在根據(jù)本發(fā)明的用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)的影像獲取平臺中，相機快門可以是電子控制縱走式焦平面快門，例如使用單鏡頭電子取景數(shù)碼相機，如索尼NEX-5相機。通過圖2中所示的用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)，在四川王朗國家級自然保護區(qū)進行了 5個起降飛行拍攝拍攝高度距地面400米，飛行速度為30KM/小時，拍攝照片分辨率為O. 4米；拍攝高度距地面100米，飛行速度為30KM/小時，拍攝照片分辨率為O. I米；拍攝高度距地面50米，飛行速度為30KM/小時，拍攝照片分辨率為O. 05米。平均每個起降獲取照片550張，根據(jù)所拍攝的照片，確切了解云杉、冷杉等大熊貓棲息地建群種在該地區(qū)的分布情況，確定了分布的最高海拔以及陽坡陰坡的分布差別，通過分析林窗下的大熊貓主食竹，確定了竹叢分布的密度、蓋度以及與喬木層之間的關系。 以上通過優(yōu)選實施方式對本發(fā)明進行了詳細說明，不過這些實施方式僅是范例性 的，并不對本發(fā)明的保護范圍構(gòu)成任何限制。本領域技術(shù)人員應理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案及其實施方式進行各種替換、修飾或改進，這些均應落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)，包括 地面控制平臺，地面控制平臺包括電腦；與電腦相連的遙控信號-數(shù)字信號轉(zhuǎn)接板；與遙控信號-數(shù)字信號轉(zhuǎn)接板相連的遙控接收機；與遙控接收機相連的數(shù)傳電臺； 與地面控制平臺中的數(shù)傳電臺相連的飛行平臺，飛行平臺包括動力模塊、控制模塊、定時定位系統(tǒng)模塊和電源，其中控制模塊包括數(shù)傳電臺和與其相連的自動駕駛儀，動力模塊和定時定位系統(tǒng)模塊分別與控制模塊中的數(shù)傳電臺相連，電源與動力模塊相連； 與飛行平臺中的數(shù)傳電臺相連的影像獲取平臺，影像獲取平臺包括快門控制裝置，其與飛行平臺中的數(shù)傳電臺相連；以及與快門控制裝置通過相機快門相連的相機。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)，其特征在于，在飛行平臺中，所述自動駕駛儀包括與該數(shù)傳電臺相連的慣性姿態(tài)平衡儀以及與慣性姿態(tài)平衡儀分別相連的升降舵舵機、副翼舵機和方向舵舵機。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)，其特征在于，在飛行平臺中，所述動力模塊包括與該數(shù)傳電臺相連的電子調(diào)速器、與電子調(diào)速器相連的電機、以及通過電機與電子調(diào)速器相連的螺旋槳。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)，其特征在于，在飛行平臺中，電源與動力模塊中的電子調(diào)速器相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)，其特征在于，在飛行平臺中，定時定位系統(tǒng)模塊為GPS。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)，其特征在于，在影像獲取平臺中，快門控制裝置由供電電路和紅外觸發(fā)器構(gòu)成，地面控制紅外觸發(fā)器通電工作，紅外觸發(fā)器發(fā)射紅外線觸發(fā)快門。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)，其特征在于，在影像獲取平臺中，相機快門為電子控制縱走式焦平面快門。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)，其特征在于，在影像獲取平臺中，相機為單鏡頭電子取景數(shù)碼相機。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于大熊貓棲息地植被的識別系統(tǒng)，包括地面控制平臺；與地面控制平臺相連的飛行平臺，飛行平臺包括動力模塊、控制模塊、定時定位系統(tǒng)模塊和電源；與飛行平臺相連的影像獲取平臺，影像獲取平臺包括快門控制裝置，其與飛行平臺中的數(shù)傳電臺相連；以及與快門控制裝置通過相機快門相連的相機。該識別系統(tǒng)飛行半徑大、飛行拍攝高度低、拍攝時間和頻率可控、拍攝所得照片分辨率高，在拍攝得到的清晰照片基礎上，能獲得大熊貓棲息地植被的具體信息。
文檔編號G01C11/02GK102889881SQ20111024733
公開日2013年1月23日 申請日期2011年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者張玉波, 李俊清 申請人:北京林業(yè)大學