Kredit: Unsplash / CC0 Public Domain
Genom integreringen av mobila kartläggningssensorer och -system från luften och ytan har Purdues digitala skogsbruksforskare använt avancerad teknik för att hitta, räkna och mäta mer än tusen träd på några timmar.
“Maskinerna räknar och mäter varje träd – det är inte en uppskattning med hjälp av modellering, det är verklig skogsinventering”, säger Songlin Fei, dekanus för avdelningen för fjärranalys och professor i skogsbruk och naturresurser, och ledare för Purdue University Digital Forestry Initiative . “Detta är en grundläggande utveckling i vår användning av teknik för snabb och noggrann inventering av det globala skogsekosystemet, vilket kommer att förbättra vår förmåga att förebygga skogsbränder, upptäcka sjukdomar, exakt beräkna kol och fatta välgrundade skogsförvaltningsbeslut.”
Tekniken använder sig av bemannade flygplan, obemannade drönare och ryggsäcksmonterade system. Systemen kombinerar kameror med ljusdetektorer och räckvidd, eller LiDAR, med navigationssensorer, inklusive integrerade globala satellitnavigeringssystem (GNSS) och tröghetsnavigeringssystem (INS). Thomas A. Page, chef för Purdues Digital Photogrammetry Research Group, som ledde projektet tillsammans med Fei, utvecklade och skapade Purdues teamsystem, ledda av Ayman Habib, professor i civilingenjör.
“Olika delar av systemet använder de synergistiska egenskaperna hos den data som erhålls för att avgöra vilken komponent som har den mest exakta informationen för en viss datapunkt,” sa Habib. “Vi kan till och med integrera små och storskaliga data. En enda plattform kan inte göra det. Vi var tvungna att hitta ett sätt för flera plattformar och sensorer – som tillhandahåller olika typer av data – att arbeta tillsammans. Det ger en helhetsbild. Extremt hög i upplösningen. Subtila detaljer går inte förlorade. “
Maskininlärningsalgoritmen som utvecklats av teamet för att analysera data är lika viktig som de speciella autonoma fordon de skapar. Resultaten av en studie som använder deras teknologi beskrivs i detalj i en artikel publicerad i tidskriften Fjärranalys.
“Det här systemet samlar in olika information om varje träd, inklusive höjd, stamdiameter och förgreningsdata,” sa Habib. “Utöver denna information upprätthåller vi korrekta plats- och tidsetiketter för de funktioner som erhållits.”
Resultatet är som att ge en person välbehövliga glasögon. Det som en gång var vagt och osäkert blir tydligt. Deras syn förbättras, och deras förmåga att förstå vad de ser förbättras.
LiDAR fungerar som en radar, men använder laserljus som signal. LiDAR-sensorer uppskattar intervallet mellan skanningssystemet och objekten med hjälp av den tid det tar för signalen att återvända till objekten och sensorn. I obemannade flygfarkoster, flygplan eller satelliter görs mätningar under kapellet, och i roterande bilar eller ryggsäckar, under kapellet. Efter GNSS / INS-integrering har luftsystem kontinuerlig tillgång till GNSS-signalen för att bestämma sensorns placering och orientering och ge rimlig separation. Å andra sidan ger markbundna system mer detaljer och en mer subtil lösning när man lider av potentiella GNSS-signalavbrott, sa Habib.
“Det här multiplattformssystemet och bearbetningsramverket får det bästa av var och en för att ge både fina detaljer och hög positionsnoggrannhet,” sa han.
Till exempel, om ryggsäcken är i ett område med dålig åtkomst till GNSS-signalen, kan drönaren gå in och placera denna information där den behövs, sa han.
“Detta är ett genombrott i tillämpningen av nya geomatiska metoder för skogsbruk,” sa Fei. “Det löser ett verkligt och pressande problem inom områden som jordbruk och transport, samt en fantastisk teknik och vetenskap som kan tillämpas utanför arenan.”
Simulering av skogsinventering med LiDAR-teknik för flera plattformar vid Purdue’s Memorial Mall. Kredit: Purdue University
Eftersom olika plattformar fungerar tillsammans identifierar systemet även datapunkter, som var och en är lika med samma trädkarakteristik. Slutligen kan han samordna och upptäcka vad informationen på omslaget betyder när det gäller vad som händer under omslaget, sa Habib. Detta skulle vara ett stort steg i skogsområdet som kan täckas snabbt och effektivt.
LiDAR kan användas för att skapa digitala 3D-kartor över träd och skogar, så att trädtillväxt, marktäcke och skogsförhållanden faktiskt kan bedömas.
Drönare, lasrar för att reda ut mysterierna på Medelhavsön
Detaljer:Yi-Chun Lin et al., Multi-Platform for Forest Inventory, Multi-Resolution, Comparative Analysis of Multi-Time LiDAR Data, Fjärranalys (2022). DOI: 10.3390 / rs14030649
Tillhandahålls av Purdue University
Citat: Integration av luft- och markteknik leder till förbättrad skogsinventering och förvaltning (2022, 6 juni) 6 juni 2022 från https://techxplore.com/news/2022-06-aerial-ground-based-technology-forest .html
Detta dokument är upphovsrättsskyddat. Ingen del får reproduceras utan skriftligt tillstånd, förutom för personlig forskning eller någon rättvis transaktion för forskningsändamål. Innehållet tillhandahålls endast i informationssyfte.
