Selection of optimal tree top detection parameters in a context of effective forest management

• Autorzy: Kolendo Łukasz , Ksepko Marek

Identyfikatory

DOI

10.34659/pjxd-gh10

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the process of tree stand parameter estimation based on data from airborne laser scanning ALS, the detection of a single tree is an important starting point. The aim of this work is to develop optimal values of parameters in the process of detection of tops and segmentation of stands on the basis of ALS data analysis. The research was carried out on the basis of ALS data from raids carried out in 2007 and 2017 on a fragment of the Zajma forest district in the Zednia forest inspectorate (north-eastern Poland). Parameters analyzed included: Ground Sampling Distance [m], the level of smoothing of the Canopy Height Model (CHM) with the Gaussian filter (the size of the moving window, the value of standard deviation), the filtration of the output point cloud, as well as the application of the additional interpolation algorithm CHM based on the analysis of raster cells neighborhood. The research has shown that it is possible to indicate detection parameters that ensure a very high correlation between the number of automatically detected treetops and the number of trunks found during fieldwork. Importantly, the optimal detection parameters developed for remote-sensing materials from the years 2007 and 2017 differ slightly, which ensures generally high accuracy of ALS data and the possibility of implementing the values of these parameters in other research objects.

Słowa kluczowe

EN

ALS; forest inventory; treetop detections; crown segmentation parameters

PL

ALS; inwentaryzacja lasu; wykrywanie wierzchołków drzew; parametry segmentacji korony

• Wydawca: Polskie Stowarzyszenie Ekonomistów Środowiska i Zasobów Naturalnych
• Czasopismo: Ekonomia i Środowisko
• Rocznik: 2019
• Tom: nr 1
• Strony: 67--85
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., il., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kolendo Łukasz

• Faculty of Civil Engineering and Environmental Engineering, Bialystok University of Technology Wiejska Street 45A, Białystok, 15-351, Poland

autor

Ksepko Marek

• Bureau for Forest Management and Geodesy BfFMaG, Department in Bialystok

Bibliografia

• ASPRS, The Imaging & Geospatial Information Society, Standards Committee, https://www.asprs.org/committees/standards-committee
• Dawidziuk J., Zajączkowski S. (2013), Znaczenie urządzania lasu w budowie systemu planistyczno-prognostycznego w leśnictwie, in: Arkuszewska A., Lotz D., Szujecka G. (eds), Zimowa Szkoła Leśna przy Instytucie Badawczym Leśnictwa, V Sesja, Planowanie w gospodarstwie leśnym XXI wieku, Sękocin Stary, p. 32-47
• Hayashi R., Kershaw J.A., Weiskittel A.R. (2015), Evaluation of alternative methods for using LiDAR to predict aboveground biomass in mixed species and structurally complex forests in northeastern North America, “Mathematical and Computational Forestry and Natural-Resource Sciences” No. 7(2), p. 49-62
• Hyyppä J. et al. (2001), A Segmentation−Based Method to Retrieve Stem Volume Estimates from 3−D Tree Height Models Produced by Laser Scanners, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing 39(5), p. 969-975
• Hyyppä J. et al. (2006), Methods of airborne laser scanning for forest information extraction” in: Koukal T., Schneider W. (eds), 3−D Remote Sensing in Forestry, Vienna, EARSeL SIG Forestry, ISPRS WG VIII/11, p. 63-78
• Inan M., Bilicib E., Akay A.E. (2017), Using airborne lidar data for assessment of forest fire fuel load potential, ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol. IV-4/W4, p. 255-258
• Koch B., Heyder U., Weinecker H. (2006), Detection of Individual Tree Crowns in Airborne Lidar Data, „Photogrammetric Engineering and Remote Sensing” No. 72(4), p. 357-363
• Kaartinen H., Hyyppä J. (2008), EuroSDR/ISPRS Project, Commission II „Tree Extraction”, Final Report, EuroSDR, European Spatial Data Research 53
• IT System of the Country’s Protection against extreme hazards (ISOK), http://www.isok.gov.pl/en/
• Molenda T. (ed.) (1980), Mała Encyklopedia Leśna, Warszawa
• Instrukcja Urządzania Lasu (2012), PGL LP, Warszawa
• Myszkowski M., Ksepko M., Gajko K. (2009), Detekcja liczby drzew na podstawie danych lotniczego skanowania laserowego, „Archiwum Instytutu Inżynierii Lądowej” No. 6, p. 63-72
• Myszkowski M., Ksepko M. (2010), Budowa pionowa drzewostanu w świetle przestrzennego rozkładu punktów lotniczego skanowania laserowego, Polskie Towarzystwo Informacji Przestrzennej, „Roczniki Geomatyki”, t. VIII, No. 7(43), p. 39-47
• Persson A., Holmgren J., Soderman U. (2002), Detecting and measuring individual trees using airborne laser scanning, „Photogrammetric Engineering and Remote Sensing” No. 68(9), p. 925-932
• Stereńczak K. (2013), Określenie zagęszczenia drzewostanów z wykorzystaniem danych z lotniczego skanowania laserowego, “Sylwan” No. 157(8), p. 607-617
• Stereńczak K. et al. (2018), The influence of number and size of sample plots on modelling growing stock volume based on airborne laser scanning, “Drewno” Vol. 61
• Tompalski P. et al. (2009), Determining tree number in pine stands using airborne laser scanning data and orthophotos, “Annals of Geomatics” No. 2(32), p. 133-14
• Wang Y. et al. (2008), LIDAR point cloud based fully automatic 3D single tree modeling in forest and evaluations of the procedure, The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences 38 B6b, p. 45-53
• Wężyk P. et al. (2010), Metoda określania liczby drzew w drzewostanie z wykorzystaniem danych ALS oraz ortoobrazów, “Sylwan” No. 154(11), p. 773-782
• Yao W., Krzystek P., Heurich M. (2012), Tree species classification and estimation of stem volume and DBH based on single tree extraction by exploiting airborne fullwaveform LiDAR data, „Remote Sensing of Environment” No. 123, p. 368-380
• Vastaranta M. et al. (2011), Individual tree detection and area-based approach in retrieval of forest inventory characteristics from low-pulse airborne laser scanning data, “The Photogrammetric Journal of Finland” Vol. 22, No. 2, p. 1-13
• Zawiła-Niedźwiecki T. (2008), LIDAR w leśnictwie, „Teledetekcja Środowiska” No. 39, Warszawa
• Zasada M., Stereńczak K., Brach M. (2011), Zależność między pierśnicą a cechami koron uzyskanymi z lotniczego skanowania laserowego, „Sylwan” No. 155(11), p. 725-735

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).