本发明涉及植物生境监测，具体为一种高原铁路工程扰动重点保护植物生境监测技术。
背景技术：
1、重点保护植物生境监测有助于掌握重点保护植物的生长状况、分布区域和变化趋势，及时发现和解决生态问题，为保护生态环境提供科学依据。高原铁路工程沿线分布有巨柏、金荞麦、桃儿七、黄牡丹、白花芍药、芒苞草等国家ⅰ级、ⅱ级保护植物，铁路工程建设涉及的工程占地以及施工过程对地表植被的破坏，会打破原有重点保护植物生态系统的稳定性和多样性。特别是高原铁路工程位于复杂艰险山区，地理特质复杂多变、生态环境敏感脆弱，是生态环境保护的重点地区和维系生态安全的关键地区，动态监测高原铁路工程区扰动重点保护植物生境具有重要意义。
2、目前植物生境监测技术中，针对位于复杂艰险山区这类地形地貌特殊区域的高原铁路工程建设对重点保护植物生境扰动的系统性监测较少。高原铁路工程建设区域跨度较长，沿线生态环境复杂多样，传统的植物生境调查多基于地面观测站和样方调查，难以满足大尺度生态脆弱区重点保护植物生境监测需求。
3、因此，需要提供一种高原铁路工程扰动重点保护植物生境监测技术，解决上述问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于弥补复杂地貌和生态环境敏感脆弱条件下高原铁路工程建设扰动重点保护植物生境影响的动态监测技术不足，通过发挥无人机和卫星遥感数据获取方便、时效性强的优势，提供一种多尺度立体组网重点保护植物生境动态监测技术，实现对高原铁路工程扰动重点保护植物生境的动态监测。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、步骤1：通过地面调查获得高原铁路工程沿线重点保护植物样方调查数据；
4、步骤2：通过无人机航空摄影获得高原铁路工程沿线航拍影像，建立用于提取植被特征的随机森林模型；
5、步骤3：通过卫星获得高原铁路工程沿线遥感数据，建立生境质量评价模型；
6、步骤4：根据步骤1-3建立高原铁路工程扰动重点保护植物生境监测模型，分析高原铁路工程建设前后重点保护植物的生境状况，获得高原铁路工程对重点保护植物生境的扰动情况。
7、优选的，所述重点保护植物生境样方调查数据具体包括立地条件、植物生长状况、生物多样性。所述植物生长状况包括树高、胸径、冠幅、林草综合植被盖度，所述生物多样性包括乔木、灌木、草本的种类、数量以及草本的均匀度，所述立地条件包括样方海拔、坡度、坡向、坡位以及土壤条件，所述土壤条件包括土壤类型、土壤质地、土壤含水率、有机质含量。
8、优选的，所述航拍影像具体包括无人机垂直近景拍摄照片、多光谱影像和高光谱影像。
9、优选的，所述遥感数据具体包括土地利用类型数据和多光谱数据。
10、优选的，所述建立高原铁路工程扰动重点保护植物生境监测模型具体包括：
11、对所述无人机垂直近景拍摄照片进行预处理，所述预处理包括分割、掩膜旋转增强。所述分割是对照片标记的样本进行包络矩形裁切，去除背景混杂噪声像元。所述掩膜旋转增强是将分割后照片标记的样本进行更精细化的边界裁剪，把样本大小和色度空间调整到统一范围。所述预处理后的垂直近景拍摄照片用于随机森林模型的训练样本。
12、对所述无人机多光谱影像和高光谱影像进行三维重建得到正射影像和数字表面模型，对所述正射影像和数字表面模型计算最优分割尺度，进行植物信息特征提取，并用地面样方调查数据做验证，建立随机森林模型。所述特征提取包括光谱特征、纹理特征、结构特征和高度特征，利用不同植被对光谱吸收的差异性获得高原铁路工程沿线重点保护植物波谱库。所述随机森林模型用于识别重点保护植物类型、空间分布和植物生物量，评估高原铁路工程沿线重点保护植物在工程扰动前后的变化，实现不同重点保护植物生境系统扰动相异性监测。
13、对所述卫星遥感土地利用类型数据进行生境质量指数计算，所述生境质量指数由生境适宜度和生境退化程度数据逐栅格计算得出。
14、优选的，所述生境适宜度通过专家打分的方法获得。
15、优选的，所述生境退化程度由威胁因子的个数、威胁因子的栅格总和、威胁源的权重、威胁源对生境的胁迫程度、土地利用类型对威胁源的敏感性之间加权计算得出。
16、所述威胁因子的个数由威胁源的种类合计得出。所述威胁因子的栅格总和由所有威胁因子占据的栅格数量合计得出。所述威胁源包括城镇建设用地、农村居民用地、耕地、交通用地等发生频繁生产生活活动用地，将提取后的威胁源重分类为背景值为1的栅格。所述威胁源的权重通过专家打分的方法获得。所述威胁源对生境的胁迫程度由威胁源的最大影响距离和任一栅格与威胁源所在栅格之间的距离通过线性衰减或指数衰减计算得出。所述土地利用类型对威胁源的敏感性通过专家打分的方法获得。
17、对所述卫星遥感多光谱数据，利用步骤2的随机森林模型，识别大尺度区域重点保护植物生境系统扰动相异性。
18、对所述卫星遥感多光谱数据，分别计算归一化植被指数、增强型植被指数和植被覆盖度，监测重点保护植物及其生境的季节性和年度变化以及植物群落演替过程，评估高原铁路工程建设对沿线重点保护植物生境的影响。
19、本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
20、1.针对位于复杂艰险山区的高原铁路工程建设扰动重点保护植物生境情况提供系统化的监测方案，对于准确评估高原铁路工程建设对复杂艰险山区重点保护植物所处脆弱生态环境的影响，科学修复因高原铁路工程建设导致的重点保护植物生态环境破碎化和生物多样性降低，合理规划工程建设区域，有效避让重点保护植物所处的生态脆弱难恢复区域具有重要意义。
21、2.高原铁路工程建设桥隧比较高，建设路线多横跨原始森林，通过地面调查的手段进行重点保护植物生境调查较为困难。本发明充分发挥“天空地”一体化优势，克服了地面调查短板，利用无人机和卫星遥感数据获取方便、时效性强的特点，实现多尺度立体组网重点保护植物生境动态监测。
1.一种高原铁路工程扰动重点保护植物生境监测技术，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种高原铁路工程扰动重点保护植物生境监测技术，其特征在于，所述重点保护植物生境样方调查数据具体包括立地条件、植物生长状况、生物多样性；所述植物生长状况包括树高、胸径、冠幅、林草综合植被盖度，所述生物多样性包括乔木、灌木、草本的种类、数量以及草本的均匀度，所述立地条件包括样方坐标、海拔、坡度、坡向、坡位以及土壤条件，所述土壤条件包括土壤类型、土壤质地、土壤含水率、有机质含量。
3.根据权利要求1所述的一种高原铁路工程扰动重点保护植物生境监测技术，其特征在于，所述航拍影像具体包括无人机垂直近景拍摄照片、多光谱影像和高光谱影像。
4.根据权利要求1所述的一种高原铁路工程扰动重点保护植物生境监测技术，其特征在于，所述遥感数据具体包括土地利用类型数据和多光谱数据。
5.根据权利要求1所述的一种高原铁路工程扰动重点保护植物生境监测技术，其特征在于，所述建立高原铁路工程重点保护植物生境监测模型具体包括：
