Dokładność określenia wysokości drzew na podstawie numerycznego modelu koron drzew opracowanego z wykorzystaniem danych lotniczego skanowania laserowego
Dokładność określenia wysokości drzew na podstawie numerycznego modelu koron drzew opracowanego z wykorzystaniem danych lotniczego skanowania laserowego Accuracy of tree height estimation using lidar data-derived DEM
Wysokość drzew i drzewostanu jest ważnym elementem opisującym przestrzeń
leśną. W artykule przedstawiono wyniki badań nad zastosowaniem danych skanowania
laserowego do wyznaczania wysokości pojedynczych drzew. Badania prowadzono na
powierzchniach próbnych rozmieszczonych w uroczysku leśnym Głuchów, należącym do Szkoły
Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie. Dla obszaru badawczego zostały wykonane
dwa naloty – w okresie wiosennym i letnim, z wykorzystaniem systemu FALCON II (TopoSys,
2008). Numeryczny model pokrycia terenu (DSM) interpolowano z wykorzystaniem pierwszego
echa impulsu lasera. Istotnym elementem badań było także opracowanie numerycznego modelu
terenu (DTM). W tym celu konieczne było wyodrębnienie w zbiorze punktów ostatniego echa,
punktów położonych na powierzchni topograficznej. Wykorzystano dwie metody filtracji:
algorytm częstotliwościowy oparty na transformacji FFT (Marmol, 2005) i algorytm aktywnego
modelu TIN (Axelsson, 2000). Stwierdzono, że zastosowane algorytmy dla znacznej części
badanego obszaru we właściwy sposób przeprowadziły selekcję na punkty stanowiące elementy
pokrycia i punkty terenowe. Największe błędy pojawiły się na terenach porośniętych niską, gęstą
roślinnością, gdyż zostały one w całości zaklasyfikowane do powierzchni topograficznej.
Konieczna stała się ręczna korekta uzyskanych rezultatów i usuwanie błędnie zaklasyfikowanych
punktów. Prace badawcze zostały przeprowadzone na dwóch polach testowych. Wyznaczono
wysokość pojedynczych drzew, z wykorzystaniem wyłącznie danych laserowych, a następnie
porównano je z wynikami kontrolnych pomiarów terenowych. Dla pierwszego pola testowego
satysfakcjonujące wyniki otrzymano na podstawie numerycznego modelu koron drzew (DCM),
który utworzono jako różnicę modeli DSM i DTM. Wartość średnia odchyłek wyniosła –0,623 m.
Na drugim polu testowym model DCM wygładzono z wykorzystaniem filtru Gaussa, po czym
zastosowano segmentację wododziałową, co umożliwiło wydzielenie zasięgu koron pojedynczych
drzew. Wysokość każdego drzewa określono jako wartość maksymalną w granicach wyznaczonej
korony. Wartość tą traktowano jako wysokość drzewa z pomiaru laserowego i porównano
z niezależnym pomiarem terenowym. Uzyskano wartość średnią odchyłek równą –0,273 m.
The tree height of a forest stand is a crucial parameter determining a forest space. In this
paper, results of a study aimed at extracting the height of individual trees using only LIDAR data
are presented. The study focused on the Gluchow forest owned by the Warsaw University of Life
Sciences (SGGW). Laser data were acquired twice – in spring and in summer. The laser-sampling
density was approximately 6 points/m².
An unsophisticated algorithm for DSM generation, using the first laser impulse, was
developed. DTM generation, i.e., extraction of points belonging to the topographic surface from
point clouds formed an important part of the study. Two filtering methods: the FFT-based
frequency analysis and the adaptive TIN model were used.
The accuracy analysis of DTM and DSM was performed at two test sites. The filtering
algorithms were found to have some limitations. The largest errors were detected for areas with
low, dense vegetation, which were completely classified to topographic surface. It was necessary
to correct the results and eliminate the incorrectly classified points.
Heights of individual trees were determined using only laser data. At the first test site
satisfying results were produced by using the simple method of subtracting DTM from DSM. The
calculated tree heights were compared with check point data collected during a high-accuracy
topographic survey. The mean deviation of -0.456 m was completely sufficient.
The other test site was more complex and required more advanced methods of analysis. At
the first step, a digital crown model (DCM) was calculated by subtracting DTM from DSM. DCM
was smoothed by a Gaussian filter. The following step involved segmentation of the watershed to
estimate crown areas. The heights of individual trees was determined as the local maxima. These
values were compared with the check point data, whereby a mean deviation equal to –0.273 m was
obtained. To conclude, the results of this study demonstrated lidar data to have a high potential for
use in tree height estimation.
Ta witryna wykorzystuje pliki cookies do przechowywania informacji na Twoim komputerze. Pliki cookies stosujemy w celu świadczenia usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Twoim komputerze. W każdym momencie możesz dokonać zmiany ustawień dotyczących cookies
Informacja
SZANOWNI CZYTELNICY!
UPRZEJMIE INFORMUJEMY, ŻE W OKRESIE WAKACYJNYM BIBLIOTEKA BĘDZIE FUNKCJONOWAŁA W ZMIENIONYCH GODZINACH::
od 15 do 31 lipca:
Wypożyczalnia i Czytelnia Główna:
9.00 - 15.00
(poniedziałek-piątek)
Czytelnia Działu Zbiorów Specjalnych:
9.00 - 15.00
(poniedziałek-piątek)
od 1 do 31 sierpnia:
BIBLIOTEKA BĘDZIE NIECZYNNA
UWAGA:
Zwrotu wypożyczonych materiałów można dokonać u dyżurującego bibliotekarza w Wypożyczalni Głównej od 9.00 do 15.00.
Na pozycje, których termin zwrotu przypadnie od 1 do 31 sierpnia, wprowadzona zostanie prolongata (nowy termin zwrotu – 6 września).