Określanie wysokości drzewostanów Nadleśnictwa Chojna w oparciu o lotniczy skaning laserowy (ALS)

• Autorzy: Wężyk P. , Solecki K.

Warianty tytułu

EN

Airborne laser scanning (ALS)-based determination of the chojna forest disrtict tree stand heights

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca omawia nowe możliwości określania wysokości drzew i drzewostanów w oparciu o techniki lotniczego skaningu laserowego (LiDAR) porównując uzyskane wyniki do tradycyjnych metod inwentaryzacji lasu. Obiekt badawczy stanowił Obręb Piasek (Nadleśnictwo Chojna) o powierzchni 6.380,26 ha. Zestaw danych referencyjnych stanowiło 276 powierzchni próbnych (zwane TEREN) założone w 2006 roku oraz zaktualizowana baza danych opisowych (SILP) z roku 2005. Do analiz wysokości drzew na powierzchniach kołowych oraz całych wydzieleń wykonywanych w oparciu o ALS, posłużył zNMPT (nDSM; 90 percentyl). Badania wykazały, iż na podstawie ALS uzyskano wyższe wartości wysokości drzewostanów w porównaniu do wyników urządzania lasu (SILP 2005). Największą zgodność wyników z danymi referencyjnymi zaobserwowano w przypadku całych drzewostanów liściastych, dla których średnie różnice wynosiły: +1.07 m (LIDAR - SILP) ÷ -1.72 m (TEREN – LIDAR). Inaczej było w przypadku drzewostanów iglastych +3.58 m (LIDAR - SILP)÷ -3.01 m (TEREN – LIDAR). W przypadku niektórych powierzchni kołowych stwierdzono tendencję zaniżania wysokości określanej na podstawie ALS (drzewostany iglaste: -0.02m (LIDAR - SILP) ÷ +0.76 m (TEREN – LIDAR); d-stany liściaste -0.41 m (LIDAR - SILP), co potwierdzają w zasadzie wyniki innych prac naukowych. Otrzymane wyniki pozwalają wnioskować, iż technologia ALS wspomagana ortofotomapami doskonale nadaje się do obiektywnego i precyzyjnego określania wysokości całych drzewostanów i rewizji wektora LMN.

EN

The paper describes the most recent development in using the airborne laser scanning technology (ALS; LiDAR) to determine heights of individual trees and tree stands and compares the results to data derived from the traditional forest inventory. The Piasek Forest of 6,380.26 ha (the Chojna forest district managed by the Regional State Forest Administration in Szczeci) was chosen as a test site. The first reference data set for the forest stand height was obtained from the SILP data base (LAS tables) updated a year (2005) before the ALS was performed. The other reference data set (called TERRAIN) was assembled during the ground-truthing campaign in 2006, which resulted in establishing 276 circular inventory plots (148 plots in 67 deciduous stands and 128 plots in 66 coniferous forest stands). The nDSM (90th percentile) was selected as the input data for the height analysis. The results showed that the ALS-based tree heights were higher than those recorded in the official SILP database for the Chojna district. In the deciduous forest stand, differences between the LiDAR and SILP data were not particularly large and amounted to as little as about 1.07 m (R² = 0.92). Differences between the LIDAR and TERRAIN data sets were about 1.72 m (R²=0.77), higher values being obtained using ALS. In the coniferous stands, differences between the LIDAR and SILP were considerably higher, up to +3.58 m (R² = 0.93), whereas the other TERRAIN set, when compared to the LIDAR data, showed that the traditional forest inventory underestimated the Scots pine height by about -3.01 m. A detailed analyses revealed that, in some inventory plots, the LIDAR data underestimated the tree stand height (LIDAR vs SILP; coniferous: -0.02m; deciduous: -0.41 m). Such underestimation may be explained by the lack of signals coming back from warming tops of the trees. The results obtained allow to conclude that the LIDAR technology supported by the digital orthophotomaps can objectively and precisely supply height data not only for single trees, but it makes it possible to measure the whole stand (whole trees). Therefore, the existing inventory methods need to be changed to make forest planning and monitoring more precise, faster, comparable, cheaper, and not dependable on subjective measurements.

Słowa kluczowe

PL

lotniczy skaning laserowy; ALS; wysokość drzew; wysokość drzewostanu; powierzchnia próbna

EN

airborne laser scanning (ALS); ALS; tree height; stand height; inventory plot

• Wydawca: Zarząd Główny Stowarzyszenia Geodetów Polskich
• Czasopismo: Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 18b
• Strony: 663--672
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz.

Twórcy

autor

Wężyk P.

• Laboratorium GIS i Teledetekcji, Wydział Leśny, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie, tel. [phone] fax: [phone]

autor

Solecki K.

• Laboratorium GIS i Teledetekcji, Wydział Leśny, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie, tel. [phone] fax: [phone]

Bibliografia

• 1. Abraham, J., Adolt, R. 2006. Stand height estimations using aerial images and laser scanning data. In: International Workshop "3D Remote Sensing in Forestry”. Wien, ss. 24-31.
• 2. Heurich, M., Persson, A., Holmgren, J., Kennel, E. 2004. Detecting and Measuring Individual Trees with Laser Scanning in Mixed Mountain Forest of Central Europe Using an Algorithm Developed for Swedish Boreal Forests Conditions. Proc. of the ISPRS working group VII/2 “Laser-Scanners for Forest and Landscape Assessment” In: International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences XXXVI, part 8/W2. ss. 307-312
• 3. Holmgren, J., 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, part 8/W2. s. 157-160
• 4. Hyyppä, J., Inkinen, M. 1999. Detecting and estimating attributes for single trees using laser scanner. The Photogrammetric Journal of Finland, vol. 16, No. 2, s. 27-42.
• 5. 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,. s. 925–932
• 6. Næsset, E., Okland, T. 2002. Estimating tree height and tree crown properties using airborne scanning laser in a boreal nature reserve. Remote Sensing of Environment, Vol. 79, s. 105–115.
• 7. 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. s. 1791–1801.
• 8. 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).
• 9. Yu, X., Hyyppä, J., Hyyppä, H., Maltamo, M. 2004. Effects of flight altitude on tree height estimation using airborne laser-scanning. Laser-Scanners for Forest and Landscape Assessment: Proceedings of the ISPRS Working Group VIII/2, 3–6 October 2004. Edited by M.Thies, B. Koch, H. Spiecker, and H. Weinacker. Freiburg, Germany: International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing, and the Spatial Information Sciences, Vol. XXXVI-8/W2.
• 10. Zajączkowski, G., Wężyk, P. 2007. Ocena przydatności skaningu laserowego oraz cyfrowych obrazów multi- i hiperspektralnych do określania miąższości drzewostanów. Sękocin Stary, Raport z tematu BLP 302. Instytut Badawczy Leśnictwa, Sękocin Stary.