Preliminary results of the monumental tree monitoring based on terrestrial laser scanning - a case study of the Oak Bartek in Zagnańsk (Poland)

• Autorzy: Wężyk P. , Szostak M. , Zięba K. , Rysiak P. , Hawryło P. , Ratajczak M.

Identyfikatory

DOI

10.14681/afkit.2015.014

Warianty tytułu

PL

Wstępne wyniki monitorowania Dębu Bartek w Zagnańsku z wykorzystaniem chmur punktów naziemnego skanowania laserowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In April 2013, the Laboratory of Geomatics launched the project under the acronym “Bartek 3D” in cooperation with the Research Section of Students from the AGH in Krakow, Pedagogical University and the Jagiellonian University as well. The main aim of the project is to monitor the biggest and probably one of the oldest trees in Poland - Oak Bartek in Zagnańsk (N 50o59’14”; E 20o38’59”), based on multi-temporal Terrestrial Laser Scanning (TLS) technology. One of the results of the project should be a 3D model of Oak Bartek and detection of the changes in the shape of the tree. Terrestrial Laser Scanning and the traditional forest inventory measurements were performed during the Leaf-OFF season in April 2013 and April 2014 and repeated in Leaf-ON period in July 2013 and October 2014 with using scanners: FARO FOCUS 3D, RIEGL VZ-400, LEICA C10 and RevScan (HandyScan). The results based on TLS technology showed some differences comparing to existing data obtained by traditional measurements for forestry inventory: • Height (H) of the tree: altimeter Vertex (Haglöf) H = 29.31 m; HTLS = 28.49 m; • Trunk circumference (L) measured with stretched tape: LST = 9.80 m; adjacent along the shape of bark: LT = 13.70 m; TLS measurments: LTLS1/4 = 9.97 m oraz LRevScan = 13.54 m • The average diameter at breast height (DBH130cm) calculated on the basis of 3D basal area of stem DBHTLS1/4 = 3.03 m (DBHT = 3.12 m).

PL

W kwietniu 2013 roku w Laboratorium Geomatyki rozpoczęto projekt „Bartek 3D”, realizowany przy współudziale Sekcji Studenckich Kół Naukowych z Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie, Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, Uniwersytetu Pedagogicznego w Krakowie oraz Uniwersytetu Jagiellońskiego. Jako cel projektu przyjęto monitoring największego i jednego z najstarszych drzew w Polsce, tj. Dębu Bartek w Zagnańsku, (N:50o59’14”; E: 20o38’59”), prowadzony na drodze cyklicznego naziemnego skanowania laserowego. Jednym z efektów projektu ma być model 3D Bartka oraz opracowanie archiwalnych materiałów kartograficznych wraz z integracją wieloźródłowych danych w środowisku GIS. Skanowanie wykonano w okresie bezlistnym (kwiecień 2013 i 2014) i powtórzono w ulistnionym (lipiec 2013, październik 2014). Wykorzystano nowoczesne skanery naziemne: FARO FOCUS 3D (dzięki uprzejmości AGH w Krakowie, IBL oraz firmy TPI sp. z o.o.), LEICA C10 (AGH), VZ-400 (RIEGL; Laser-3D) a także RevScan HandyScan firmy Creaform (Casp System). Pierwsze wyniki pomiarów Dębu Bartek technologią TLS wykazały pewne różnice w stosunku do istniejących danych pozyskanych metodami tradycyjnymi: • wysokość drzewa - wysokościomierz Haglöf Vertex: H = 29.31 m; analiza chmury punktów: HTLS = 28.49 m; • obwód pnia pomierzony naciągniętą taśmą mierniczą: LST = 9.80 m; przylegającą wzdłuż załamań i szczelin kory: LT = 13.70 m; wyznaczony z pomiarów TLS: LTLS1/4 = 9.97 m oraz LRevScan = 13.54 m; • średnia pierśnica (DBH130cm drzewa obliczona na podstawie pola przekroju DBHTLS1/4 = 3.03 m (DBHT = 3.12 m).

Słowa kluczowe

EN

lidar; TLS; 3D modelling; RevScan

PL

LiDAR; TLS; modelowanie 3D; RevScan

• Wydawca: Zarząd Główny Stowarzyszenia Geodetów Polskich
• Czasopismo: Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 27
• Strony: 185--200
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz.

Twórcy

autor

Wężyk P.

• University of Agriculture in Krakow, Faculty of Forestry Institute of Forest Resources Management Department of Forest Management Geomatics and Forest Economics

autor

Szostak M.

• University of Agriculture in Krakow, Faculty of Forestry Institute of Forest Resources Management Department of Forest Management Geomatics and Forest Economics

autor

Zięba K.

• University of Agriculture in Krakow, Faculty of Forestry Institute of Forest Resources Management Department of Forest Management Geomatics and Forest Economics

autor

Rysiak P.

• University of Agriculture in Krakow, Faculty of Forestry Institute of Forest Resources Management Department of Forest Management Geomatics and Forest Economics

autor

Hawryło P.

• University of Agriculture in Krakow, Faculty of Forestry Institute of Forest Resources Management Department of Forest Management Geomatics and Forest Economics

autor

Ratajczak M.

• University of Agriculture in Krakow, Faculty of Forestry Institute of Forest Resources Management Department of Forest Management Geomatics and Forest Economics

Bibliografia

• Andersen H. E., Reutebuch S. E., Mcgaughey R. J., 2006. A rigorous assessment of tree height measurements obtained using airborne lidar and conventional field methods. Canadian Journal of Remote Sensing. 32 (5), 355-366.
• Avery T. E., Burkhart, H. E., 2002. Forest Measurements. McGraw Hill.
• Bienert A., Scheller S., Keane E., Mullooly G., Mohan F., 2006. Application of Terrestrial Laserscanners for the Determination of Forest Inventory Parameters. W: Maas H.-G. i Schneider D.: Image Engineering and Vision Metrology. International Archives of Photogrametry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. XXXVI, part 5. Dresden. 25-27.09.2006.
• Drzewiecki W., Wężyk P., Pierzchalski M., Szafrańska B., 2014. Quantitative and Qualitative Assessment of Soil Erosion Risk in Małopolska (Poland), Supported by an Object-Based Analysis of High-Resolution Satellite Images. Pure Applied Geophysics. Vol. 171, No.6, pp. 867-895
• Fernández-Sarría A., Velázquez-Martí B., Sajdak M., Martínez L. i J. Estornell, 2013. Residual biomass calculation from individual tree architecture using terrestrial laser scanner and ground-level measurements. Computers and Electronics in Agriculture, 93, pp. 90-97
• Henning J. G. i Radtke P. J., 2006. Detailed Stem Measurements of Standing Trees from Ground Based Scanning Lidar. Forest Science, 52 (1), pp. 67-80.
• Holmgren, J. i Jonsson T., 2004. Large Scale Airborne Laser Scanning of Forest Resources in Sweden. Proc. of the ISPRS working group VII/2 “Laser-Scanners for Forest and Landscape Assessment”. Freiburg, Germany. International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. XXXVI, 8/W2, pp.157-160.
• Hyyppä J., Hyyppä H., Litkey P., Yu X., Haggrén H., Rönnholm P., Pyysalo U., Pitkanen J., Maltamo, M., 2004. Algorithms and methods of airborne laser-scanning for forest measurements. International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing, and Spatial Information Sciences. 36, 8, pp.1682-1750.
• Janicki S. 1987. Oak Bartek. Polish Tourist Association. Kielce, Poland (manuscript)
• Lichti D. D., Gordon S. J., Stewart M. P., 2002. Ground-Based Laser Scanners: Operation, Systems and Applications. Geomatica, 56 (1), pp. 21-33.
• McGaughey R. J., Carson W., Reutebuch S., Andersen H.E., 2004. Direct measurement of individual tree characteristics from lidar data. Proceedings of the Annual ASPRS Conference. Denver. American Society of Photogrammetry and Remote Sensing.
• Pfeifer N., Winterhalder D., 2004. Modelling of Tree Cross Sections from Terrestrial Laser-Scanning Data with Free-Form Curves. W: M. Thies, B. Koch, H. Spiecker i Weinacker H.: Laser-Scanners for Forest and Landscape Assessment. International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. XXXVI - 8/W2 Freiburg, Germany. 03-06.10.2004, pp.76-81.
• Pueschel P., 2013.The influence of scanner parameters on the extraction of tree metrics from FARO Photon 120 terrestrial laser scans. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 78, p. 58-68.
• Szostak M., Wężyk P., Tompalski P., 2014. Aerial Orthophoto and Airborne Laser Scanning as Monitoring Tools for Land Cover Dynamics: A Case Study from the Milicz Forest District (Poland). Pure and Applied Geophysics, Vol. 171, No. 6, pp. 857-866, DOI: 10.1007/s00024-013-0668-8.
• Watt P. J., Donoghue D. N. M., 2005. Measuring Forest Structure with Terrestrial Laser Scanning. International Journal of Remote Sensing, Vol: 26 (7), p.1437-1446.
• Wencel A., Wężyk P., Zasada M., 2008. The possibility of using terrestrial laser scanning in forestry In: Zawiła-Niedźwiecki T., Geomatics techniques in forest inventory - needs and opportunities. SGGW. pp.77-89.
• Wężyk P., 2008. Modelowanie chmury punktów ze skaningu laserowego w obszarze koron drzew. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji. Vol.18b, pp. 685-695.
• Wężyk P., Kozioł K., Glista M. i Pierzchalski M., 2007. Terrestrial Laser Scanning Versus Traditional Forest Inventory. First Results from the Polish Forests. W: Rönnholm P., Hyyppä H. i Hyyppä J.: ISPRS Workshop on Laser Scanning 2007 and SilviLaser 2007. International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. XXXVI, Part 3 / W52. Espoo, Finland. 12-14.09.2007. pp. 424-429.
• Wężyk P., Sroga R., Szwed P., Szostak M., Tompalski P., Kozioł K., 2009. Wykorzystanie technologii naziemnego skaningu laserowego w określaniu wybranych cech drzew i drzewostanów. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, 19, p. 447-457.
• Wężyk P., Szostak M., Tompalski P., 2013. Use of Airborne Laser Scanning Data for a Revision and Update of a Digital Forest Map and its Descriptive Database: A Case Study from the Tatra National Park. The Carpathians: Integrating Nature and Society Towards Sustainability, Part IV, pp 615-627, Springer Berlin Heidelberg, DOI: 10.1007/978-3-642-12725-0_43.
• Wężyk P., Tompalski P., Szostak M., Glista M., Pierzchalski M., 2008. Describing the selected canopy layer parameters of the Scots pine stands using ALS data. Proceedings of 8th international conference on LiDAR applications in forest assessment and inventory. SiliviLaser 2008. Sept. 17-19. 2008 – Edinburgh, UK. p. 636-645.