Określanie parametru zagęszczenia drzew w drzewostanach sosnowych na podstawie analizy chmury punktów naziemnego skaningu laserowego

• Autorzy: Wężyk P , Tompalski P.

Warianty tytułu

EN

Determining stem density parameter in pine stands based on terrestrial laser scanning point cloud analysis

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Pomimo, iż zasięg skanera FARO LS 880 wynosił aż 76 m (Faro, 2007), to w warunkach analizowanego drzewostanu sosnowego, w strefie powyżej 19,54 m (analizowana powierzchnia ok. 1200 m2), różnica w określaniu zagęszczenia drzew przekroczyła 5% w stosunku do danych referencyjnych. Wynika to przede wszystkim z faktu wzajemnego przesłaniania się pni drzew oraz obecności podszytu, który również jest barierą dla promieni lasera. Należy podkreślić, iż parametr zagęszczenia drzew określany na większej powierzchni (> 500 m2) powinien lepiej reprezentować całe wydzielenie, jednak sposób rozmieszenia stanowisk skanera nie był dla tego celu zoptymalizowany. Pozycje skanera mogłyby być oddalone bardziej od siebie i należałoby zwiększyć liczbę sfer referencyjnych (np. do 10÷15 szt.), jak i rozdzielczość samego skanowania, którą obniżono do 1/4 możliwości modelu FARO LS880. Lokalizacje stanowisk skanera były dobierane jedynie pod kątem standardowych procedur związanych z inwentaryzacją lasu na kołowych powierzchniach próbnych (500 m2). Można sądzić, iż czynnikiem który miał decydujący wpływ na dokładność określenia liczby drzew (tym samym zagęszczenia) było rozmieszczenie stanowisk skanera w drzewostanie, których lokalizacja była determinowana przez rozmieszczenie pni drzew na powierzchni kołowej. Rozszerzenie analiz poza standardową kołową powierzchnię próbną wskazuje, iż można wykorzystać pozyskane dane TLS w celu zwiększenia próby, co zapewnia większa powierzchnia pozyskania danych. Im większa powierzchnia próbna tym lepiej odzwierciedla ona charakter drzewostanu, jednak parametr zagęszczenia nie powinien być określany powyżej progowej wartości (oko?o 19,5 m). Uzyskanie odpowiedzi na pytanie - czy skanować więcej mniejszych powierzchni czy też mniejszą liczbę większych obszarów - wciąż wydaje się niemożliwe bez odpowiednich danych referencyjnych i integracji wielu źródeł informacji, takich jak lotniczy skaning laserowy czy pomiar DGPS.

EN

Modern multifunctional forestry model requires accurate knowledge of the amount of wood stock, which is controlled by means of forest inventory. One of many important forest parameters is density understood as the number of trees per area unit (1ha). This paper presents a method for defining this parameter with the use of terrestrial laser scanning data (TLS), based on data from one or a couple of scans (circular plot). The analysis was performed on 5 plots located in 107 year old pine stand (Milicz Forest District), on which TLS data was collected with the use of FARO LS 880. The results are highly correlated with ground-truth data from forest inventory. Increasing the radius of the analysis outside the borders of study plot leads to lowering of the density parameter, which is mainly caused by the shadowing effect. The maximum measurement distance of the FARO scanner is equal to 76m but stems and understory are limiting this value. Over 20m (r=19,54m; 1200m2) the errors of the TLS method exceed 5%. Further work of the authors is directed at selecting statistically representative TLS plots based on Airborne Laser Scanning.

Słowa kluczowe

PL

liczba drzew; inwentaryzacja leśna; naziemny skaning laserowy (TLS)

EN

number of trees; forest inventory; terrestrial laser scanning; TLS

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Informacji Przestrzennej
• Czasopismo: Roczniki Geomatyki
• Rocznik: 2010
• Tom: T. 8, z. 7
• Strony: 83--90
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz.

Twórcy

autor

Wężyk P

autor

Tompalski P.

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

Bibliografia

• 1. Axelsson P., 2000: DEM generation from laser scanner data using adaptive TIN models. International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Vol. XXXIII/4B, Amsterdam. p. 203-210.
• 2. Będkowski, K., Stereńczak, K. 2008. Przestrzenny rozkład punktów odbić impulsów skanera laserowego a wybrane cechy drzewostanu. Roczniki Geomatyki t.6, z.8, 55-60. PTIP, Warszawa.
• 3. Bienert, A., Scheller, S., Keane, E., Mullooly, G., Mohan, F., 2006: Application of terrestrial laserscanners for the determination of forest inventory parameters. [In:] Maas H.-G., Schneider D. (eds.), Image Engineering and Vision Metrology. International Archives of Photogrametry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Dresden.
• 4. Faro, 2007: FARO Laser Scanner LS . Brochure.
• 5. Hopkinson, C., Chasmer, L., Young-Pow, C. i Treitz, P., 2004: Assessing forest metrics with a ground-based scanning lidar. Canadian Journal of Forest Research, 34(3): 573-583.
• 6. Király, G., Brolly, G., 2010: Volume calculations of single trees based on terrestrial laser scanning, Silvilaser 2010, Freiburg, Germany.
• 7. Kozioł K., Wężyk P., 2007: Zastosowanie algorytmu Delanuay’a w eliminacji i klasyfikacji chmury punktów z naziemnego skaningu laserowego. Roczniki Geomatyki. t. 5, z. 5, 33-41. PTIP, Warszawa.
• 8. Lefsky, M.A., Cohen, W.B., Parker, G.G., Harding, D.J., 2002: Lidar Remote Sensing for Ecosystem Studies. BioScience, 52/1: 19-30.
• 9. Maas, H.G., Bienert, A., Scheller, S., Keane, E., 2008: Automatic forest inventory parameter determination from terrestrial laser scanner data. International Journal of Remote Sensing, 29(5): 1579-1593.
• 10. Mozgawa J., 2007: Potrzeby inwentaryzacyjne lennictwa a możliwości ich realizacji wybranymi technikami geomatycznymi. [W:] Zawiła-Niedźwiecki T., Zasada M. (red.) Techniki geomatyczne w inwentaryzacji lasu - potrzeby i możliwości. Wydawnictwo SGGW. 7-30.
• 11. Thies, M., Pfeifer, N., Winterhalder, D. i Gorte, B.G.H., 2004: Three-dimensional reconstruction of stems for assessment of taper, sweep and lean based on laser scanning of standing trees. Scandinavian Journal of Forest Research, 19(6): 571-581.
• 12. Tompalski, P., Kozioł, K., 2008: Określanie wybranych cech drzew za pomocą naziemnego skaningu laserowego, Krakowska Konferencja Młodych Uczonych, Kraków.
• 13. Tompalski P., Wężyk P., 2009: Wady i zalety automatycznego określania liczby drzew oraz pierśnicowego pola przekroju sosny zwyczajnej jednostanowiskową metodą naziemnego skanowania laserowego. [W:] Wielokierunkowość badań w rolnictwie i leśnictwie. Monografia 2009. Tom 1. Wydawnictwo Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie, 313-322.
• 14. Watt, P.J., Donoghue, D.N.M., 2005: Measuring forest structure with terrestrial laser scanning. International Journal of Remote Sensing, 26(7): 1437-1446.
• 15. Wehr, A., Lohr, U., 1999: Airborne laser scanning an introduction and overview. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 54(2-3): 68-82.
• 16. Wężyk, P., 2006. Wprowadzenie do technologii skaningu laserowego w leśnictwie. Roczniki Geomatyki, t. 4, z. 4, 119-132. PTIP, Warszawa.
• 17. Wężyk, P., Kozioł, K., Glista, M., Pierzchalski, M., 2007. Terrestrial laser scanning versus traditional forest inventory. First results from the polish forests. In: P. Rönnholm, H. Hyyppä i J. Hyyppä (Editors), ISPRS Workshop on Laser Scanning 2007 and SilviLaser 2007. International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Espoo, Finland, pp. 424-429.
• 18. 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. [In:] 8th international conference on LiDAR applications in forest assessment and inventory. SiliviLaser 2008. Sept. 17-19. 2008 - Edinburgh, UK. pp. 636-645.