Aktuális lézeres letapogatások az NYME EMK GEVI Földmérési és Távérzékelési Tanszéken Király Géza, Brolly Gábor NYME Erdőmérnöki Kar GEVI Földmérési és Távérzékelési Tanszék 9400 SOPRON Bajcsy-Zs. u. 4.
Lézeres letapogatás LiDAR (Laser Scanning) Optikai tartományban Távmérések sorozata Letapogatás -> „képalkotás”
Távmérések Szögek GPS/INS
3D pontfelhő 2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
2
Teljes visszavert jel digitalizálása Full waveform - FWF 1 visszaverődés 2 visszaverődés First/Last 4-6 visszaverődés Teljes visszavert jel digitalizálása Több információ Információ az objektumról
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
3
Hordozóeszközök Platform Földi Műszerállvány Mobil térképező rendszerek
Légi Repülőgép Helikopter UAV
Űr ICESat/GLAS
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
4
Fontosabb felmérések Sarród (2004) Hidegvíz-völgy Erdőrezervátum (2006) Sopron és környéke (2007) Pilisi Pro Silva bemutató erdő (2009) Fertő tó – Hansági-főcsatorna (2011) Soproni-hegység (2011-12) Szigetköz (2013) 2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
5
PHARE CBC 2004 – Digitális geoadatállomány előállítása légi lézerszkenner-adatokból Légi lézeres letapogatás a Sarródi élőhely-rekonstrukció területén Első magyarországi légi lézeres letapogatás! 17 km2 6 p/m2 Több, mint 100 millió mérés GPS referenciamérések biztosítása Felmérés tájékozása illesztőpontok (felületek) pontosság Domborzatmodell, felületmodell Hidrológiai szimuláció Földhasználati elemzés 2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
6
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
7
Sopron és környéke A felmérés előzményei ISPRS Congress 2008 Peking Geoservice GmBH (Ausztria) ODD informatikai Kft 2007.11.28. Felmért területek Sopron belváros Sopron GYSEV állomás Ágfalva Bevezető út, távvezeték Várhely
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
8
A felmérés előzményei als.nyme.hu
www.geoservice.at
als.nyme.hu 2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
www.odd.hu 9
A felmérés Az adatnyerés A Lézerszkenner
Riegl LMS-Q560 Közeli infravörös Rögzítési órajel: 1ns Adattárolás: 16 bit Megvilágított terület Ø 20 cm
Pontonkénti adatok:
Koordináták Amplitúdó Jelszélesség Visszaverődés sorszáma Visszaverődések száma
Kamera
Rollei Metric AIC Modular 22MP
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
10
A felmérés A repülés 2007.11.28. 75 ha 5 sáv 1250 m hosszú 80 m távolság
EC-135 70 km/h 270 m
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
11
~ 5 cm-es ortofotó
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
12
A domborzatmodell előállítása A vegetáció – domborzat A tereppontok
mindig az utolsó de nem mindig éri el a talajt
A tereppontok elkülönítésére számos, ún. szűrési eljárást dolgoztak ki Módszer: Aktív felületek
Az eljárás csak a koordinátákat használja Szűrés és domborzatmodell létrehozása egy lépésben Fizikai reprezentációja: Rugalmas felületek energiaminimalizálása Jellemzője: Lokálisan legalacsonyabb pontokat mindig tartalmazza a modell
Szoftver: TreesVis (FELIS, AlbertLudwigs-Universität, Freiburg)
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
13
Halomsírok térképe Automatikus felismerés ~40%
Vizuális interpretáció ~150 halomsír Helyzetek pontosítása max 15 m eltérés
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
14
Munkafolyamat – GENESEE ALS Felmérés tervezése Felmérés megvalósulása Előfeldolgozás Szűrés Relatív tájékozás Abszolút tájékozás
Feldolgozás Borított FelszínModell (BFM – DSM) Digitális DomborzatModell (DDM – DTM) Objektumok magasságmodellje (… – nDSM ) 2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
15
GENESEE ALS Tervezés
t k e j o r P E E S E N E G m i e t e i b e G S L A e t n n a l p e G 0 0 0 0 5 1 : 1
e t e i b e G e t n n a l p e G
e e S r e l d e i s u e N l a n a K r e s n i E
e t e i b e G S L A e g i r o V
s e e S r e l d e i s u e N s e d e z n e r G e v i t a r t s i n i m d A
~30.1 km2
~92.6 km2
16 Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös 2013.09.19
GENESEE ALS Megvalósulás
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
17
GENESEE ALS Pászták relatív tájékozása – Előtte
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
18
GENESEE ALS Pászták relatív tájékozása – Utána
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
19
GENESEE ALS Pászták relatív tájékozása Előtte
2013.09.19
Utána
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
20
GENESEE ALS Abszolút tájékozás – Illesztőfelületek
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
21
GENESEE ALS Borított felszínmodell (DSM)
Leggyakoribb módszerek: • nearest neighbour; • moving average; • moving planes; • matching paraboloide; • spline.
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
22
GENESEE ALS Digitális Domborzatmodell (DDM) 160 m HAE 157 m HAE 30 km
Leggyakoribb módszerek: • Robust filtering (SCOP++) • Progressive TIN (TerraSolid) • Adaptive filtering • Active shape model (TreesVis)
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
23
Erdők vizsgálata Terület alapú módszerek Hanság Várhely
Egyesfa alapú módszerek ER-46, Hidegvíz-völgy Pilisi Pro Silva bemutató terület
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
24
Borított FelszínModell (DSM – CHM)
V = Fk ⋅ Gk ⋅ H ahol: V: faállomány térfogata (m3) Fk: faállomány koronavetületi alakszáma Gk: faállomány össz-koronavetülete (m2) H: átlagos faállomány-magasság (m) 2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
25
Pontmérések magassági eloszlása
Pontok magassági eloszlása
Magasság [m]
22,25 17,25 12,25 6,25 0 0 2013.09.19
100
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
200
300
Pontszám
400
500 26
Pontmérések magassági eloszlása
Pontok magassági eloszlása
Magasság [m]
30,25 25 20 15 10 5 0 0
2013.09.19
20
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
40 Pontszám
60
80
100
27
Faállományok magasságának becslése Statisztikai összefüggések alapján Erdőrészleten belül a fák magasságának (súlyozott) átlaga Mintaterületes kalibrációt igényel Lehetséges változók (átlag, szórás, kvantilisek,…) Becslési pontosság 1-2 méter 35,0 30,0
H ref [m]
25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 5
10
15
20
25
30
35
H ALS [m]
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
28
Fenyő és lombos állományok elkülönítése FWF alapján
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
29
Az osztályozás és eredménye
A tanulóterületek 2013.09.19
Az osztályozott lézeres felvétel Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
30
OTKA (2005-2008): „Digitális fotogrammetriai kutatások az erdészet területén” Földi lézeres letapogatás a Hidegvízvölgy Erdőrezervátumban (ER-46), 2006ban Első erdészeti célú földi lézeres letapogatás Magyarországon Pontsűrűség: 360 pont/m2 @ 50 m DDM előállítása Fatörzsek azonosítása a ponthalmazban Átmérő meghatározása Törzsek modellezése Vizualizáció
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
31
Erdőrezervátumok Magyarországon ER-46, Hidegvíz-völgy
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
32
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
33
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
34
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
35
Pilisi Pro Silva erdő A felmérés kivitelezése Riegl LMS-Z420i 2008.december és 2009.április Lombtalan állapot 76 (38) álláspont PiLine Kft.
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
36
A felmérés kivitelezése
Kapcsoló- és illesztőpontok
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
Riegl LMS-Z420i
37
A DDM és a törzstérkép
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
38
Törzsmodellezés Egyesfák fatérfogata 9.5 m
v = f ⋅ g ⋅h 8.4 m v (0.1-10m) = v (cylinder 1.3) = f1.3 =
2013.09.19
1.59926 m3 1.71462 m3 0.9327
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
39
Többkorú faállományok térképezése
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
40
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
41
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
42
Soproni-hegység – ALS Change Habitats 2 projekt Lombos Date: 2011.07.12. Area: ~89.6 km2 HAG: ~660 m Strips: 19 Overlaps: 44% Ave. point dens.: 22.3 Sensor: Riegl LMS-Q680
2013.09.19
Lombtalan Date: 2012.03.26. Area: ~89.6 km2 HAG: ~630 m Strips: 19 Overlaps: 54% Ave. point dens.: 35.7 Sensor: Riegl LMS-Q680
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
43
Soproni-hegység – DDM Hierarchic robust filtering
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
44
Soproni-hegység – DDM, részlet Hierarchic robust filtering
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
45
Soproni-hegység, ER-46 ALS pontsűrűségek Leaves on
Leaves off
Change Habitats 2 Project RIEGL Laser Measurement Systems GmbH RIEGL LMS-Q680 Full Waveform (FWF) 12/07/2011 ~ 660 m ~ 44% 22.3 points/m2
2013.09.19
26/03/2012 ~ 630 m ~ 54% 35.7 points/m2
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
46
Soproni-hegység, ER-46 DDM előállítása Lombtalan adatok alapján Pontok szűrése Utolsó visszaverődés <4.5 ns jelszélesség
Hierarchic robust interpolation 0.5 m-es felbontás 2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
47
Soproni-hegység, ER-46 nDSM – Koronák szegmentálása DSM – parabolák illesztésével Inverz vízgyűjtő modellezés Jenson és Domingue 1988 Gougeon 1995 Hyyppä, Inkinen 1999
Kifolyási pontok -> facsúcsok Vízgyűjtők -> Koronák 2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
48
Soproni-hegység, ER-46 Famagasság becslése A tőtől kiindulva (terepi referencia) 1. Pontosan a tő fölött 2. Legközelebbi facsúcs (kifolyási pont) 3. Legközelebb a felvetített csúcshoz (a modellezett törzs alapján) A csúcstól kiindulva (légi referencia) 4. A legközelebbi referencia 5. Már összekapcsolt terepi referencia 2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
49
Soproni-hegység, ER-46 Fafajok osztályozása Species 300
250
Beach S Oak S Spruce S Larch S
Amplitude (DN)
200
Beach W Oak W Spruce W Larch W
150
Beach Stat S Oak Stat S Spruce Stat S Larch Stat S Beach Stat W Oak Stat W Spruce Stat W
100
Larch Stat W
50
0 0
2013.09.19
5
10
15
20
25
Frequency (%) Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
30
35
50
INMEIN project (HUSK/1101/1.2.1/0141) Repülés megvalósulása
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
51
INMEIN project (HUSK/1101/1.2.1/0141)
részlet az nDSM-ből
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
52
KÖSZÖNJÜK SZÉPEN A FIGYELMET!
További információ:
[email protected]
2013.09.19
Fény-Tér-Kép Konferencia, Gyöngyös
53