به جای عملیات خطرناک، LiDAR بررسی های منابع جنگل را ایمن تر و کارآمدتر می کند

پس زمینه برنامه

بررسی منابع جنگلی به عنوان ابزار اصلی برای تسلط بر وضعیت فعلی و توسعه منابع جنگلی، برای مدیریت و حفاظت از منابع جنگلی پایدار اهمیت زیادی دارد.

فن آوری سنتی بررسی جنگل ها نسبتاً عقب مانده و گسترده است.محققین باید با شدت کار بالا و خطرات غیرقابل پیش بینی به اعماق مناطق داخلی جنگل بروند.کسب پارامترهای جنگل به نمونه برداری میدانی و اندازه گیری میدانی توسط کارگران مزرعه بستگی دارد.وسایل مورد استفاده فقط محدود به ابزارهای اندازه گیری نسبتا اصلی مانند ارتفاع سنج دستی، خط کش DBH و متر نوار می باشد.این نه تنها وقت گیر و پر زحمت است، بلکه فقط می تواند اطلاعات منطقه جنگلی در مقیاس کوچک را به دست آورد و دامنه تحقیق جامع نیست.

توسعه سریع فناوری سنجش از دور امید به تحقق بررسی منابع جنگلی کارآمد و وسیع را به ارمغان می آورد.با این حال، با توجه به این واقعیت که تصاویر سنجش از راه دور نوری نمی توانند به تاج جنگل نفوذ کنند و اطلاعات ساختار عمودی جنگل را به دست آورند، پارامترهای موثر پایه موجود محدود است.

جهت برنامه

فناوری LiDAR با سنجش از دور نوری سنتی که به شدت به منابع نور خارجی مانند خورشید متکی است، متفاوت است.این قابلیت عملکرد در تمام شرایط آب و هوایی را با تابش فعال پرتوهای لیزر برای شناسایی اهداف دارد.با پشتیبانی از فناوری چند اکو، پرتو لیزر پالسی ساطع شده توسط لیدار می تواند از طریق شکاف جنگل به تنه درخت و حتی زمین برسد تا داده های ابر نقطه سه بعدی آن را به دست آورد تا به طور کامل اطلاعات ساختار عمودی جنگل را به دست آورد و در نهایت اطلاعات پارامتر جنگل مانند ارتفاع درخت، DBH و حجم را استخراج کنید.

در حال حاضر، بررسی و نظارت بر منابع جنگلی با مساحت وسیع عمدتاً به شکل LiDAR هوابرد است که توسط اسکنرهای لیزری سه بعدی زمینی و SLAM تکمیل شده است.فناوری LiDAR عمدتاً برای استخراج پارامترهای پایه پایه مانند تعداد بوته، ارتفاع درخت، DBH و تراکم تاج پوشش و همچنین تخمین حجم پایه استفاده می شود.

01 تعداد پایه

تعداد درختان اطلاعات کمیت درختان در یک منطقه معین است که شاخص مهمی برای توصیف تراکم توده است.الگوریتم استخراج شماره درخت بر اساس مدل ارتفاع تاج (CHM) تولید شده توسط داده های ابر نقطه ای برای تشخیص حداکثر محلی است.پس از پیمایش CHM برای بدست آوردن حداکثر مقدار در پنجره، راس تاج را می توان به دست آورد تا اطلاعات شماره کارخانه را بدست آورید.

02 ارتفاع درخت ایستاده

ارتفاع پایه نه تنها بازتابی از رشد درختان است، بلکه یک پارامتر مهم برای تخمین حجم جنگل است.فناوری LiDAR می تواند نه تنها ابر نقطه تاج جنگل، بلکه ابر نقطه زمین در زیر سایه بان جنگل را نیز به دست آورد.بر اساس CHM به دست آمده توسط دو فرآیند، پارامترهای ارتفاع تک درخت را می توان با استفاده از رئوس تاج استخراج کرد.

03 DBH درختان

DBH یکی از پارامترهای مهم برای ارزیابی وضعیت رشد درختان است.

روش اندازه گیری دستی استفاده از خط کش DBH برای اندازه گیری قطر درخت در فاصله 1.3 متری از ریشه درخت به عنوان پارامتر DBH است.روش استخراج اطلاعات DBH درختی بر اساس داده های ابر نقطه ای زمینی یا SLAM LiDAR به روش دایره برازش Hough می باشد.این روش برای تقسیم بندی ابر نقطه تک درخت استفاده می شود.بر این اساس، داده های ابر نقطه در ارتفاع 1.3 متر DBH برای تولید تصویر شبکه دو بعدی مربوطه رهگیری می شود.سپس از الگوریتم دایره برازش تبدیل Hough برای برازش دایره ای استفاده می شود و قطر دایره ای به دست آمده را می توان به عنوان DBH درخت در نظر گرفت.

04تراکم سایبان ایستاده

تراکم تاج پوشش بازتاب کلان رشد جنگل و عامل کلیدی برای تعیین شدت برش است.تراکم تاج پوشش درصدی از تاج پوشش و مساحت زمین جنگلی است.

روش‌های سنجش از راه دور سنتی نیاز به استفاده از الگوریتم‌های پردازش تصویر پیچیده دارند تا سایه‌بان جنگل را از Orthophoto Image (DOM) تقسیم کنند، و سپس با شمارش نسبت سایه‌بان به مساحت جنگل، چگالی تاج پوشش را محاسبه کنند.LiDAR مبتنی بر فناوری چند اکو با شمارش مستقیم نسبت نقاط پوشش گیاهی اولین پژواک به کل نقاط پژواک اول، تراکم تاج پوشش را به دست می‌آورد که ساده و کارآمد است.

مزایای LiDAR

LiDAR مزایای آشکاری در بررسی و پایش منابع جنگلی دارد:

1. راندمان عملیاتی بالا برای رفع نیازهای تحقیقات منابع جنگلی در مقیاس بزرگ

با در نظر گرفتن Hi-Cloud هوابرد LiDAR PM-1500 به عنوان مثال، دارای چهار پژواک و سرعت اسکن تا 2 میلیون نقطه در ثانیه است که می تواند به طور موثر اطلاعات سه بعدی جامعی مانند شاخه ها، تنه و سطح را به دست آورد. به طور دقیق پارامترهای پایه را استخراج کنید.علاوه بر این، به لطف برد 1500 متری، نه تنها از زمین های کوهستانی با افت زیاد بی باک است، بلکه دارای یک منطقه تحت پوشش وسیع تک عملیاتی است و راندمان عملیات بررسی تا حد زیادی بهبود یافته است.

2.مداخله دستی کمتر، ایمنی پرسنل

شعاع عملیات LiDAR هوابرد PM-1500 می تواند به 30 کیلومتر برسد و پس از برنامه ریزی مسیر می توان این کار را بدون دخالت دستی به طور خودکار انجام داد.اپراتورها برای اطمینان از ایمنی تحقیقات پرسنل و جلوگیری از حوادث، نیازی به رفتن به عمق منطقه جنگلی ندارند.

3.نتایج غنی بررسی منابع جنگلی

علاوه بر پارامترهای مرسوم مانند تعداد پایه، عرض تاج و تراکم تاج پوشش که می توان با روش های سنجش از دور معمولی به دست آورد، فناوری LiDAR همچنین می تواند به طور مستقیم پارامترهای ارتفاع درخت و DBH را به دست آورد و به طور دقیق حجم پایه را تخمین بزند، به طوری که ارائه شود. اطلاعات دقیق تر و جامع تر پارامترها برای بررسی منابع جنگلی.

4.داده ها عینی، دقیق و قابل ردیابی هستند

با تکیه بر بررسی نمونه‌گیری میدانی به صورت دستی، انتخاب محدوده و اشیاء نظرسنجی اغلب تصادفی و ذهنی است و فعالیت پیمایشی فقط یک بار بدون قابلیت ردیابی می‌تواند انجام شود، که ممکن است منجر به دشواری اطمینان از عینیت و دقت نتایج بررسی شود.

بر اساس فناوری LiDAR، از یک سو، داده های ابر نقطه جنگل را می توان به دست آورد که کل محدوده را پوشش می دهد، از سوی دیگر، استخراج خودکار پارامترهای پایه کلی در محدوده را می توان بر اساس الگوریتم پردازش داده های ابر نقطه ای تحقق بخشید. .

علاوه بر این، از طریق پردازش همجوشی داده‌های هوابرد، زمینی، SLAM و سایر داده‌های چند منبعی LiDAR، حتی می‌تواند الزامات استخراج پارامتر تک درختی را با جزئیات بیشتر برآورده کند.فناوری LiDAR در استخراج پارامترهای پایه از عینیت و اثربخشی بی نظیری برخوردار است.