Zastosowanie lotniczego skaningu laserowego w określaniu zwarcia koron drzew na Plantach Krakowskich

• Autorzy: Wężyk P. , Wawrzeczko E.

Warianty tytułu

EN

Describing canopy closure in Krakow’s Planty Park using airborne laser scanning

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zieleń w aglomeracjach miejskich odgrywa bardzo ważną rolę spełniając wiele funkcji mikroklimatycznych (produkcja tlenu, ocienienie) estetycznych czy ochronnych (np. przed hałasem, emisjami gazowymi i pyłowymi). Struktura pionowa i pozioma roślinności krzewiastej i drzewiastej, definiowanej jako podstawowy element zieleni miejskiej, decyduje o jej funkcjach. Waloryzacja przestrzeni miejskiej pod kątem zieleni polega na pozyskiwaniu wybranych parametrów dla dużych obszarów miejskich przy użyciu technologii teledetekcyjnych, przykładem których jest lotniczy skaning laserowy (ALS). Praca stanowi próbę automatycznego określenia parametru zwarcia klasy „drzew wysokich” (powyżej 15 m wysokości) oraz zwarcia całej klasy „warstwa wegetacji” (powyżej 5 m wysokości), na podstawie analiz chmury punktów ALS oraz ortofotografii lotniczych. Obszar testowy (3.47 ha) obejmował fragment parku miejskiego „Planty” w Krakowie. Dane ALS pozyskano w 2004 roku z pułapu śmigłowca, używając skanera TopEye oraz kamery cyfrowej średniego formatu. Analizy zwarcia „drzew wysokich” prowadzono bezpośrednio na chmurze punktów ALS (w oprogramowaniu Terrasolid Ltd). W celu określenia zwarcia klasy „warstwa wegetacji” przeprowadzono wektoryzację ekranową lotniczej ortofotomapy oraz analizowano NMPT (ang. DSM) w oprogramowaniu TreesVis (LAU, Freiburg). Dokładność określania zwarcia „drzew wysokich” jak i warstwy wegetacji przy użyciu Terrasolid okazała się niezadowalająca. Bardzo wysoką dokładność zwarcia „warstwy wegetacji” uzyskano natomiast stosując wektoryzację ekranową ortofotomapy (błędy na poziomie 0-3% w stosunku do danych referencyjnych jakimi były pomiary terenowe). Zadowalające wyniki uzyskano metodami automatycznymi bazującymi na NMPT (ALS) w wariantach rozdzielczości: 1.0 m, 0.5 m lub 0.25 m (z filtrem Gaussa 3x3 piksele) oraz 1.0 m (z filtrem Gaussa 5x5 pikseli). Praca dowiodła wysokiej przydatności technologii ALS oraz cyfrowej fotogrametrii w aspekcie oceny zwarcia klasy „warstwa wegetacji” oraz procesu automatyzacji przy zachowaniu jego obiektywizmu.

EN

Urban green areas play a significant role in built-up areas as they have important microclimatic functions (oxygen production, shading), as well as aesthetic or protective functions (reducing noise pollution and also gas and dust imissions). The horizontal and vertical structure of trees and bushes, considered as the basic element of urban green, determines these functions. Getting the best from urban space, in relation to green areas, involves gathering particular parameters for large surfaces using remote sensing technologies, i.e. Airborne Laser Scanning (ALS). The article presents a trial of a method for automatic determination of crown closure for “high trees” (above 15 m high) and manual and automatic determination of closure of the whole vegetation layer (above 5 m height) using ALS point clouds and airborne orthophotographs. The test area (3.47 ha.) was situated in Krakow’s Planty Park. ALS data were collected in 2004 from a helicopter with a TopEye scanner and a medium format digital airborne camera. Analyses of crown closure for “high trees” were conducted directly on the ALS point cloud (Terrasolid Ltd.). In order to determine the vegetation layer’s closure, digitalization of the airborne orthophotomap and analyses of DSM using TreesVis Software (LAU, Freiburg) were carried out. The results of the estimation of the „high trees”’ crown closure were not satisfactory. In contrast, the accuracy of determining the closure of the vegetation layer proved to be very high. The range of differences between the results from the digitalization method compared to the reference data, was 0-3%. Satisfactory results, which means results differing in the 1-10% range, were also reached by automatic methods based on DSM of diverse resolutions: 1.0 m, 0.5 m or 0.25 m (with Gauss filter of 3x3 pixel) and 1.0 m (with Gauss filter of 5x5 pixel). The work proved the great utility of ALS technology combined with digital photogrammetry for determining the closure of the vegetation layer in an automatic and objective way.

Słowa kluczowe

PL

lotniczy skaning laserowy (ALS); zieleń miejska; zwarcie koron drzew

EN

airborne laser scanning (ALS); urban green; crown closures

• Wydawca: Zarząd Główny Stowarzyszenia Geodetów Polskich
• Czasopismo: Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 20
• Strony: 457--467
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz.

Twórcy

autor

Wężyk P.

• Laboratorium GIS i Teledetekcji, Wydział Leśny, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie

autor

Wawrzeczko E.

• Laboratorium GIS i Teledetekcji, Wydział Leśny, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie

Bibliografia

• 1.Czerwieniec M., Lewińska J., 1996. Zieleń w mieście. Instytut Gospodarki Przestrzennej i Komunalnej. Warszawa.
• 2.Imai Y., Setojima M., Yamagischi Y., Fujiwara N., 2004. Tree-height Measuring Characteristics of Urban Forests by Lidar Data Different In Resolution. Geo-Imagery Bridging Continents. XXth ISPRS Congress Istanbul, Turkey 12-23.07.04, s. 513-516.
• 3.Lim K., Treitz P., Baldwin K., Morrison I., Green J., 2003. Lidar remote sensing of biophysical properties of tolerant northern hardwood forests. Canadian Journal of Remote Sensing, Vol. 29 (5), s. 658-678.
• 4.McPherson E. G., Nowak D. J., Rowntree R. A., 1994. Atmospheric Carbon Dioxide Reduction by Chicago’s Urban Forest. Chicago’s Urban Forest Ecosystem: Results of the Chicago Urban Forest Climate Project. Gen. Tech Rep. NE-186. Radnor, PA: USDA Forest Service, NEFES.
• 5.Meinel G., Hecht R., Socher W., 2006. Städtisches Grünvolumen – neuer Basisindikator für die Stadtökologie? Bestimmungsmethodik und Ergebnisbewertung. Sustainable Solutions for the Information Society - 11th International Conference on Urban Planning and Spatial Development for the Information Society Competence Center of Urban and Regional Planning, Vienna.
• 6.Miller R. W., 1997. Urban Forestry: Planning and Managing Urban Greenspaces-2nd Edition. Upper Saddle River NJ: Prentice Hall, Inc.
• 7.Weidner U., 2006. Analysis and comparison of different high-resolution data sets for urban applications. Remote Sensing: From Pixels to Processes. ISPRS Commission VII Mid-term Symposium. Enschede. 8-11.05.06.
• 8.Wężyk P., 2006. Wprowadzenie do technologii skaningu laserowego w leśnictwie. Roczniki Geomatyki, Vol. IV (4), s. 119-132.
• 9.Wężyk P., 2008. Modelowanie chmury punktów ze skaningu laserowego w obszarze koron drzew. Geoinformacja obrazowa w świetle aktualnych potrzeb. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji. Vol. 18, s. 685-695.