Точність вимірювання висоти дерев різними способами



DOI: http://dx.doi.org/10.31548/forest2021.01.001

A. M. Bilous, P. P. Diachuk, R. M. Zadorozhniuk, M. S. Matsala, M. M. Burianchuk

Анотація


Дослідження присвячено перевірці точності вимірювання висоти дерев різними способами. В роботі оцінено можливості використання стереофотограмметричного методу для визначення показників висоти дерев за допомогою знімання з безпілотних літальних апаратів (БПЛА) в умовах стиглого соснового деревостану. Проведено порівняння результатів вимірювання висоти дерев сосни звичайної висотомірами та показників висоти, визначених за даними дистанційного зондування, отриманих за допомогою БПЛА. Загалом у дослідженні було розглянуто шість різних способів вимірювання висоти ростучих дерев. Дослідні дані про висоту модельних дерев збирали трьома різними висотомірами (ручними наземними приладами) та БПЛА Phantom 4 Pro. Застосування БПЛА полягало в оптичному зніманні та збиранні даних за допомогою бортового обладнання. Використано способи визначення висоти дерев, які спираються на результати оброблення даних, зібраних навісним обладнанням квадрокоптера. Зокрема, застосовано  вимірювання висоти дерев із хмари точок, побудованої на основі одностороннього вертикального знімання модельних дерев, та розрахунок цифрової моделі висоти крон (СНМ) за даними аерофотознімання горизонтальних прольотів над деревостаном. Результати математичного аналізу проведених досліджень демонструють найвищу точність способу з використанням СНМ для визначення висоти ростучих дерев. Значення середньої випадкової помилки вимірювання висоти модельних дерев для CHM становило менше ніж 2 %. Наступним за точністю визначення висоти дерев був спосіб вимірювання за допомогою лазерно-оптичного приладу TruPulse 360B, застосування якого продемонструвало найвищу точність з-поміж висотомірів. Використання TruPulse 360B для наземних вимірювань та способу CHM (за даними оптичної зйомки з БПЛА) показало кращі результати, які відповідають нормативам точності визначення висоти для виробничої таксації. Способи визначення висоти дерев за даними оптичної зйомки з БПЛА можуть використовуватися для проведення обстежувальних, інвентаризаційних, лісовпорядних та інших робіт, які пов’язані із веденням лісового господарства та моніторингом змін у лісових екосистемах.

Ключові слова: безпілотний літальний апарат, аерофотознімання, стереофотограмметрія, модель висоти крон, висотомір.


Повний текст:

PDF

Посилання


Agisoft Metashape, A. M. U. (2019). Agisoft Metashape User Manual - Professional Edition, Version 1.5, 145.

Bidolakh, D. I., Bilous, A. M., & Kuzyovych, V. S. (2018). Measurement of the tree and shrub height with the help of unmanned aerial vehicles. Scientific Bulletin of UNFU, 28 (1), 24-27 [in Ukrainian].

https://doi.org/10.15421/40280104

Bidolakh, D. I., Bilous, А. М., & Kuziovych, V. S. (2019). The accuracy of measuring the height of trees with the use of a quadrocopter. Ukrainian Journal of Forest and Wood Science, 10 (3), 19-26 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.31548/forest2019.03.019

Bragg, D. C. (2008). An improved tree height measurement technique tested on mature southern pines. Southern Journal of Applied Forestry, 32 (1), 38-43. https://doi.org/10.1093/sjaf/32.1.38

Eskandari, R., Mahdianpari, M., Mohammadimanesh, F., Salehi, B., Brisco, B., & Homayouni, S. (2020). Meta-analysis of Unmanned Aerial Vehicle Imagery for Agro-environmental Monitoring Using Machine Learning and Statistical Models. Remote Sensing, 12 (21), 3511.

https://doi.org/10.3390/rs12213511

Forsman, M., Börlin, N., & Holmgren, J. (2016). Estimation of Tree Stem Attributes Using Terrestrial Photogrammetry with a Camera Rig. Forests, 7 (12), 61. https://doi.org/10.3390/f7030061

Guimarães, N., Pádua, L., Marques, P., Silva, N., Peres, E., & Sousa, J. J. (2020). Forestry Remote Sensing from Unmanned Aerial Vehicles: A Review Focusing on the Data, Processing and Potentialities. Remote Sensing, 12 (6), 1046. https://doi.org/10.3390/rs12061046

Holiaka, D., Kato, H., Yoschenko, V. І., Igarashi, Yа., Onda, Yu., Avramchuk, O. O., Holiaka, M. A., Humenyuk, V. V., & Lesnyk, O. M. (2018). Identification and estimation of heights of scots pine trees in forest stands in the Chernobyl exclusion zone using stereophotogrammetry method. Scientific Bulletin of UNFU, 28 (10), 18-21 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15421/40281003

Instructions for arranging the forest fund of Ukraine, (2014) [in Ukrainian]. Avalaible at http://dklg.kmu.gov.ua/forest/control/uk/publish/article?art_id=119314.

Laser Technology Inc. (2017). LTI TruPulse 360/360B User's Manual. 57.

Magnussen, S., Næsset, E., Kändler, G., Adler, P., Renaud, J. P., & Gobakken, T. (2016). A functional regression model for inventories supported by aerial laser scanner data or photogrammetric point clouds. Remote Sensing of Environment, 184, 496-505. https://doi.org/10.1016/j.rse.2016.07.035

Maselli, F., Chiesi, M., Mura, M., Marchetti, M., Corona, P., & Chirici, G. (2014). Combination of optical and LiDAR satellite imagery with forest inventory data to improve wall-to-wall assessment of growing stock in Italy. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 26, 377-386. https://doi.org/10.1016/j.jag.2013.09.001

Mulla, D. J. (2013). Twenty-five years of remote sensing in precision agriculture: Key advances and remaining knowledge gaps. Biosystems Engineering, 114 (4), 358-371. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2012.08.009

Myroniuk, V., Bilous, A., Diachuk, P., & Fedyna, K. (2018). Accuracy of sample-based forest inventory obtained from different plot configurations. Biological Resourses and Nature Management, 10 (5-6) [in Ukrainian]. https://doi.org/10.31548/bio2018.05.018

Myroniuk, V. V., Svynchyk, V. A., Bilous, A. M., & Vasylyshyn, R. D. (2019). Forest mensuration: Tutorial. Kyiv, NUBiP of Ukraine [in Ukrainian]

Myroniuk, V., Bilous, А., & Diachuk, P. (2019). Predicting forest stand parameters using the k-NN approach. Ukrainian Journal of Forest and Wood Science, 10 (2), 51-63 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.31548/forest2019.02.051

Sadeghi, S., & Sohrabi, H. (2019). The effect of UAV flight altitude on the accuracy of individual tree height extraction in a broad-leaved forest. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Volume XLII-4/W18, GeoSpatial Conference 2019 - Joint Conferences of SMPR and GI Research, 12-14 October 2019, Karaj, Iran. https://doi.org/10.5194/isprs-archives-xlii-4-w18-1168-2019

Williams, M. S., Bechtold, W. A., & LaBau, V. J. (1994). Five Instruments for Measuring Tree Height: An Evaluation. Southern Journal of Applied Forestry, 18 (2), 76-82. https://doi.org/10.1093/sjaf/18.2.76


Метрики статей

Завантаження метрик ...

Metrics powered by PLOS ALM

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.