Zamiast niebezpiecznych operacji, LiDAR sprawia, że ​​badania zasobów leśnych są bezpieczniejsze i wydajniejsze

Tło aplikacji

Badanie zasobów leśnych, jako główny sposób opanowania aktualnej sytuacji i rozwoju zasobów leśnych, ma ogromne znaczenie dla zarządzania i ochrony zrównoważonych zasobów leśnych.

Tradycyjna technologia badań lasów jest stosunkowo zacofana i rozległa.Badacze muszą wejść w głąb lasu, z dużą pracochłonnością i nieprzewidywalnym ryzykiem.Uzyskanie parametrów leśnych jest uzależnione od poboru prób terenowych i pomiarów terenowych przez pracowników terenowych.Stosowane środki ograniczają się jedynie do stosunkowo oryginalnych przyrządów pomiarowych, takich jak ręczny wysokościomierz, linijka DBH i taśma miernicza.Jest to nie tylko czasochłonne i pracochłonne, ale także pozwala na uzyskanie informacji jedynie o małej powierzchni leśnej, a zakres badań nie jest wyczerpujący.

Szybki rozwój technologii teledetekcyjnych daje nadzieję na realizację skutecznego i wielkopowierzchniowego badania zasobów leśnych.Jednak ze względu na fakt, że obrazy teledetekcji optycznej nie mogą „przeniknąć” do okapu lasu i uzyskać informacji o pionowej strukturze lasu, dostępne parametry efektywne drzewostanu są ograniczone.

Kierunek aplikacji

Technologia LiDAR różni się od tradycyjnej teledetekcji optycznej, która w dużej mierze opiera się na zewnętrznych źródłach światła, takich jak słońce.Ma zdolność działania w każdych warunkach pogodowych, aktywnie emitując wiązki laserowe w celu wykrywania celów.Przy wsparciu technologii multiecho, impulsowa wiązka laserowa emitowana przez lidar może dotrzeć do pnia drzewa, a nawet gruntu przez szczelinę leśną, aby uzyskać trójwymiarowe dane chmury punktów, aby w pełni uzyskać informacje o pionowej strukturze lasu, a na koniec wyodrębnij informacje o parametrach lasu, takie jak wysokość drzewa, DBH i objętość.

Obecnie badanie i monitorowanie wielkopowierzchniowych zasobów leśnych odbywa się głównie w postaci lotniczych LiDAR, uzupełnionych o laserowe skanery naziemne i SLAM 3D.Technologia LiDAR stosowana jest głównie do ekstrakcji podstawowych parametrów drzewostanu, takich jak liczba roślin, wysokość drzew, pierśnica i zagęszczenie korony, a także szacowanie miąższości drzewostanu.

01 Numer stoiska

Liczba drzew to informacja ilościowa drzew na danym terenie, będąca ważnym wskaźnikiem opisującym zagęszczenie drzewostanu.Algorytm wyodrębniania liczby drzew opiera się na modelu wysokości korony drzew (CHM) wytworzonym na podstawie danych chmury punktów w celu lokalnego wykrywania maksimum.Po przejściu CHM, aby uzyskać maksymalną wartość w oknie, można uzyskać wierzchołek korony, aby uzyskać informacje o numerze rośliny.

02 Wysokość drzewostanu

Wysokość drzewostanu jest nie tylko odzwierciedleniem wzrostu drzew, ale także ważnym parametrem szacowania miąższości lasu.Technologia LiDAR pozwala uzyskać nie tylko leśną chmurę punktów, ale także terenową chmurę punktów pod okapem lasu.W oparciu o CHM uzyskany w dwóch procesach, parametry wysokości pojedynczego drzewa można wyodrębnić za pomocą wierzchołków korony.

03 pierśnica drzew

DBH jest jednym z ważnych parametrów oceny stanu wzrostu drzew.

Metoda pomiaru ręcznego polega na użyciu linijki DBH do pomiaru średnicy drzewa w odległości 1,3m od korzenia drzewa jako parametru DBH.Metodą wyodrębniania informacji DBH drzewa na podstawie danych z chmury punktów naziemnych lub SLAM LiDAR jest metoda Hough fiting circle.Ta metoda służy do segmentacji chmury punktów pojedynczego drzewa.Na tej podstawie przechwytuje się dane chmury punktów na wysokości 1,3m DBH w celu wygenerowania odpowiedniego dwuwymiarowego obrazu siatki.Następnie do dopasowania kołowego wykorzystywany jest algorytm dopasowania transformaty Hougha, a uzyskaną średnicę kołową można uznać za drzewo DBH.

04Gęstość baldachimu stojaka

Gęstość baldachimu jest makroodbiciem wzrostu lasu i kluczowym czynnikiem określającym intensywność cięcia.Gęstość korony to odsetek rzutu korony i powierzchni gruntów leśnych.

Tradycyjne metody teledetekcji muszą wykorzystywać złożone algorytmy przetwarzania obrazu do segmentacji okapu lasu na podstawie obrazu ortofotomapy (DOM), a następnie obliczać gęstość okapu, licząc stosunek powierzchni okapu do powierzchni lasu.LiDAR oparty na technologii multi-echo uzyskuje gęstość czaszy poprzez bezpośrednie zliczanie stosunku punktów wegetacji pierwszego echa do sumy punktów pierwszego echa, co jest proste i wydajne.

Zalety LiDAR

LiDAR ma oczywiste zalety w badaniu i monitorowaniu zasobów leśnych:

1. Wysoka wydajność operacyjna w celu zaspokojenia potrzeb badania zasobów leśnych na dużą skalę

Na przykładzie powietrznego LiDAR PM-1500 Hi-Cloud, ma on cztery echa i prędkość skanowania do 2 milionów punktów/s, dzięki czemu może skutecznie pozyskiwać kompleksowe trójwymiarowe informacje, takie jak gałęzie, pień i powierzchnia, aby dokładnie wyodrębnij parametry stoiska.Ponadto, dzięki 1500-metrowemu zasięgowi, nie tylko nie boi się górskiego terenu z dużym spadkiem, ale także ma duży zasięg pojedynczej operacji, a efektywność działań śledczych została znacznie poprawiona.

2.Mniej ręcznej interwencji, bezpieczeństwo personelu

Zasięg działania powietrznego LiDAR-a PM-1500 może sięgać 30 km, a po zaplanowaniu trasy zadanie może być wykonywane automatycznie, bez ręcznej interwencji.Operatorzy nie muszą wchodzić w głąb obszaru leśnego, aby zapewnić bezpieczeństwo dochodzenia personelu i uniknąć wypadków.

3.Bogate wyniki badań zasobów leśnych

Oprócz konwencjonalnych parametrów, takich jak liczba drzewostanów, szerokość korony i zagęszczenie korony, które można uzyskać za pomocą konwencjonalnych środków teledetekcyjnych, technologia LiDAR może również bezpośrednio uzyskać parametry wysokości drzew i pierśnicy oraz dokładnie oszacować miąższość drzewostanu, tak aby zapewnić dokładniejsze i bardziej wyczerpujące informacje o parametrach do badania zasobów leśnych.

4.Dane są obiektywne, dokładne i możliwe do prześledzenia

Opierając się na ręcznym badaniu terenowym, wybór zakresu badania i obiektów jest często przypadkowy i subiektywny, a badanie może być przeprowadzone tylko raz bez możliwości śledzenia, co może prowadzić do trudności w zapewnieniu obiektywności i dokładności wyników badania.

W oparciu o technologię LiDAR z jednej strony można pozyskiwać dane leśnej chmury punktów obejmujące cały zasięg, z drugiej strony w oparciu o algorytm przetwarzania danych chmury punktów można realizować automatyczne wydobycie ogólnych parametrów drzewostanu w tym zakresie .

Ponadto, dzięki przetwarzaniu fuzji danych lotniczych, naziemnych, SLAM i innych wieloźródłowych danych LiDAR, może nawet spełnić wymagania bardziej szczegółowej ekstrakcji parametrów pojedynczego drzewostanu.Technologia LiDAR charakteryzuje się nieporównywalną obiektywnością i skutecznością w wyodrębnianiu parametrów stanowiska.