Drone-pohjainen lidar metsien inventoinnissa

Abstract

Hankkeessa pyritään ratkaisemaan metsien inventointiin liittyvä pitkäaikainen ongelma. Tarkoituksena on löytää tehokas tapa kerätä dataa yksittäisten puiden lukumäärästä, korkeudesta ja rinnankorkeusläpimitasta. Tämä saavutettiin käyttäen lidar-teknologiaa, jonka avulla muodostettiin 3D-pistepilvi metsästä. Hyödyntämällä Li2012:een perustuvaa uniikkia algoritmia ja Cloth Simulation Filtering -suodatinta puita onnistuttiin havaitsemaan pistepilvestä noin 92.9 % - 95.9 % tarkkuudella. Näistä saatiin myös yksilöllisten puiden korkeus- sekä rinnankorkeusläpimitta-arviot; todellisia lukuja ei ole saatavilla, joten kyseessä ovat vain estimoidut arvot. Varsinaisessa tutkimuksessa käydään läpi tietoa eri lidar-sensoreista, dronetyypeistä ja niihin liittyvistä haasteista. Lisäksi käydään läpi metsiin ja niiden segmentoimiseen liittyviä termejä, algoritmeja sekä menetelmiä. Viimeiseksi kehitetään ohjelma, joka pystyy käsittelemään 3D-pistepilven syötteenä (ensisijaisesti .laz-formaattinen pistepilvi). Pistepilvi kuvaa minkä tahansa kokoista aluetta (rajoituksena muistikapasiteetti ja tietokoneen prosessointikyky). Ohjelman ensisijaisena tarkoituksena on tästä pistepilvestä pystyä havaitsemaan sekä laskemaan, kuinka monta puuta alueella on, sekä määrittämään näiden rinnankorkeusläpimitat. Ohjelma kehitetään Python-, Cython- ja C++-ohjelmointikielillä. Käytössä on vapaasti käytettävissä olevaa, melko rikasta pistepilvitietoaineistoa, jonka avulla pystytään näyttämään konseptintodistus (proof of concept). Kaavioiden avulla pyritään ymmärtämään sekä visualisoimaan puiden havaitsemisen lopputulosta sekä hahmottamaan, kuinka puun korkeus mahdollisesti liittyy sen rinnankorkeusläpimittaan. Lopputuloksena saavutetaan metsäalueen inventointi pistepilven perusteella.