Opracowanie metody zautomatyzowanego określania wysokości drzewostanów na podstawie danych lotniczego skanowania laserowego oraz jej weryfikacja w Nadleśnictwie Milicz

• Autorzy: Wężyk P. , Szostak M. , Tompalski P.

Warianty tytułu

EN

Development of a method for automated standheigth determination based on airborne laser scanning data and its evaluation in Milicz forest disctrict

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem prezentowanej pracy było opracowanie zautomatyzowanych procedur weryfikacji atrybutu wysokości drzewostanów zapisanych w bazie danych SILP/LAS dla zasięgu całego obrębu nadleśnictwa, w oparciu o dane pozyskane technologią lotniczego skaningu laserowego. Badania miały potwierdzić przydatność stosowania w praktyce leśnej nowoczesnych technologii teledetekcyjnych, które poza możliwością pomiaru wysokości wszystkich drzewostanów, w szybkim czasie dają wyniki weryfikowalne i obiektywne w odniesieniu nie tylko do wybranych cech taksacyjnych drzew, ale również zasięgu (granic) i przestrzennej zmienności cechy w obrębie pododdziału. W ramach prowadzonych badań opracowano i przetestowano metodykę automatycznego procesu przetwarzania chmur punktów ALS, którą zintegrowano z analizami przestrzennymi GIS, w celu korekcji błędów geometrii obiektów podstawowych tworzących LMN, a także detekcji: luk, polan, obszarów nowych zrębów, wiatrołomów czy obszarów o niskim zwarciu drzewostanu (halizny). Wyniki automatycznego procesu weryfikacji i aktualizacji baz danych geometrycznych i atrybutowych (wysokość) w oparciu o technologię ALS porównano do danych referencyjnych opracowanych metodami tradycyjnymi na drodze ekranowej wektoryzacji ortofotomapy lotniczej, wzmocnionej informacją o wysokości drzewostanu (zNMPT). Dane referencyjne dotyczące wysokości drzewostanu pochodziły z baz SILP/LAS, które były aktualizowane w oparciu o informacje zebrane w terenie metodami tradycyjnymi w roku 2006, tj. w roku poprzedzaj?cym nalot ALS.

EN

The aim of the research was implementation of airborne laser scanning (ALS) data for automated updating of compartment borders (LMN . forest digital map) and height attribute (SILP . descriptive database). The Milicz forest district was chosen as the test area. New fields in the database were filled with the mean stand height value and the difference to existing height value from the last inventory (2006). The updated compartment height values were calculated without gaps and without the 5 m border buffer belt of the stand as 95th percentile of normalized height point cloud values. In order to compare these results with tree height values from the forest inventory, raster layers (GRID) representing both heights were generated and map algebra was used to calculate the differences (HDiff). The study area consisted of 1,434 compartments with total area equal to 5,353.82 ha, from which 1084 compartments were pine stands (4,393.43 ha; 82.06%). The height values from the descriptive SILP/ LAS database were on average lower with regard to all analyzed tree species and stands than the heights from ALS data. The difference was equal to +2,3m (3.2m for absolute values). It was found that numerous pine young stands significantly contributed to the height difference value due to their outdated height parameter, which sometimes even reached the value by 3.13m lower then ALS data. The research confirmed that the use of modern remote sensing technologies like ALS in forest practice opens a new space in the quick and precise forest inventory. The proposed automated procedures of stand height verification based on airborne laser scanning data allow for fast assessment of geometric and descriptive data update status.

Słowa kluczowe

PL

wysokość drzewostanu; lotniczy skaning laserowy; SILP; NMT; NMPT

EN

stand height; airborne laser scanning (ALS); SILP; DTM; DSM

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Informacji Przestrzennej
• Czasopismo: Roczniki Geomatyki
• Rocznik: 2010
• Tom: T. 8, z. 7
• Strony: 73--81
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz.

Twórcy

autor

Wężyk P.

autor

Szostak M.

autor

Tompalski P.

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

Bibliografia

• 1. Abraham J., Adolt R., 2006: Stand height estimations using aerial images and laser scanning data. International Workshop .3D Remote Sensing in Forestry.. Wien, 24-31.
• 2. 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, Vol. 32 (5), 355-366.
• 3. Andersen H.-E., Breidenbach J., 2007: Statistical Properties of Mean Stand Biomass Estimators in a Lidar-Based Double Sampling Forest Survey Design. [In:] Rönnholm P., Hyyppä H., Hyyppä J., (eds.), ISPRS Workshop on Laser Scanning 2007 and SilviLaser 2007. International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Espoo, Finland.
• 4. Axelsson P., 2000: DEM generation from laser scanner data using adaptive TIN models. International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing, Vol. XXXIII/4B, Amsterdam, 203-210.
• 5. Będkowski K., Stereńczak K., 2008: Przestrzenny rozkład punktów odbić impulsów skanera laserowego a wybrane cechy drzewostanu. Roczniki Geomatyki t.6, z.8, PTIP, Warszawa, 55-60.
• 6. Gołuch P., Borkowski A., Jóźków G., Tymków P., Mokwa M., 2009: Application of Digital Terrain Model generated from Airborne Laser Scanning data in Hydrodynamic Modelling. Studia Geotechnica et Mechanica, Vol. XXXI No. 3, 61-72.
• 7. Hollaus M., Wagner W., Schadauer K., Maier B., Gabler K., 2009: Growing stock estimation for alpine forests in Austria: A robust lidar-based approach. Canadian Journal of Forest Research, 39(7): 1387-1400.
• 8. Hyyppä J., Inkinen M., 1999: Detecting and estimating attributes for single trees using laser scanner. The Photogrammetric Journal of Finland, vol. 16, No. 2, 27-42.
• 9. IUL, 2003: Instrukcja Urządzania Lasu . załącznik do Zarządzenia nr 43 Dyrektora Generalnego Lasów Państwowych z dnia 18 kwietnia 2003 r. http://www.lasy.gov.pl/dokumenty/gospodarka-lesna/urzadzanie/iul
• 10. Maltamo M., Mustonen K., Hyyppä J., Pitkänen J., Yu X., 2004: The accuracy of estimating individual tree variables with airborne laser scanning in boreal nature reserve. Absract. Canadian Journal of Forest Research, 1791.1801.
• 11. Maltamo M., Peuhkurinen J., Malinen J., Vauhkonen J., Packalén P., Tokola, T., 2009: Predicting tree attributes and quality characteristics of scots pine using airborne laser scanning data. Silva Fennica, 43(3): 507-521.
• 12. McGaughey R.J., 2007: Fusion/ldv: Software for lidar data analysis and visualization. Software manaul. USDA Forest Service. Pacific Northwest Research Station.
• 13. McGaughey R., Carson W., Reutebuch S., Andersen H.-E., 2004 Direct measurement of individual tree characteristics from LIDAR data. Proceedings of the Annual ASPRS Conference, 23.28 May 2004. Denver: American Society of Photogrammetry and Remote Sensing (ASPRS).
• 14. Naesset E., 2002: Predicting forest stand characteristics with airborne scanning laser using a practical twostage procedure and field data. Remote Sensing of Environment, 80(1): 88-99.
• 15. Persson A., Holmgren J., Söderman U., 2002: Detecting and measuring individual trees using an airborne laser scanner. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, Vol. 68, No. 9, 925.932.
• 16. Stereńczak K., 2009: Single tree detection based on airborne LIDAR (ALS) data. Annals of Geomatics, Vol. VII, 2 (32), 121-126. PTIP, Warszawa.
• 17. Tompalski P., Wężyk P., de Kok R., Kukawski M., 2009: Determining the number of trees using airborne laser scanning and true orthoimagery. Annals of Geomatics, Vol. VII, 2 (32), 133-141. PTIP, Warszawa.
• 18. Wężyk P., Borowiec N., Szombara S., Wańczyk R., 2008a: Generowanie numerycznych modeli powierzchni oraz terenu w Tatrach na podstawie chmury punktów z lotniczego skaningu laserowego (ALS). Geoinformacja obrazowa w świetle aktualnych potrzeb. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji. Vol. 18, 651-661.
• 19. Wężyk P., Solecki K., 2008: Określanie wysokości drzewostanów Nadleśnictwa Chojna w oparciu o lotniczy skaning laserowy (ALS). [In:] Geoinformacja obrazowa w świetle aktualnych potrzeb. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji. Vol. 18, 663-672.
• 20. Wężyk P., Tompalski P., Szostak M., Glista M., Pierzchalski M., 2008b: Describing the selected canopy layer parameters of the Scots pine stands using ALS data. 8th International Conference on LiDAR Applications in Forest Assessment and Inventory. Sept. 17-19. Edinburgh, UK. (CD), 636-645.
• 21. Wężyk P., Szostak M., Tompalski P., Zajączkowski G., 2010: The role of Airborne Laser Scanning in updating and revision of GIS databases . a case study in the Polish State Forest (Chojna District). Proceedings of SilviLaser 2010, the 10th International Conference on LiDAR Applications for Assessing Forest Ecosystems, 14-17.09.2010, Freiburg, Germany.