Analiza cech taksacyjnych drzewostanów przy wykorzystaniu
advertisement
Analiza cech taksacyjnych drzewostanów przy wykorzystaniu technologii LIDAR # Adrian Madejczyk COWI Polska sp. z.o.o. Thomas Brethvad COWI Norway Erik Heimdal Iversen COWI Norway 1 15 Sep 2010 Analiza cech taksacyjnych drzewostanów przy wykorzystaniu technologii LIDAR Projekt pilotażowy Rozpoczęcie programu pilotażowego we współpracy z Nadleśnictwem Świeradów celem którego jest sprawdzenie funkcjonalności i możliwości implementacji do warunków polskich technologii automatycznej drzewostanów analizy przy cech taksacyjnych wykorzystaniu danych lotniczego skaningu laserowego LIDAR. # 2 15 Sep 2010 Analiza cech taksacyjnych drzewostanów przy wykorzystaniu technologii LIDAR z Dane # Dane zostały udostępnione dzięki uprzejmości Nadleśnictwa Świeradów. Pozyskanie danych nastąpiło w 2007 r dzięki uczestnictwie w Programie InterReg IIIA, w projekcie pt.: „Koordynacyjne Centrum Edukacji i Promocji Przyrodniczo-Leśnej w Świeradowie Zdroju”. Przekazane dane obejmowały: – dane ze skaningu laserowego – ortofotomapę ze zdjęć lotniczych – dane wektorowe z LMN – dane opisowe dla powierzchni kołowych – eksport danych taksacyjnych z bazy SILP 3 15 Sep 2010 Analiza cech taksacyjnych drzewostanów przy wykorzystaniu technologii LIDAR Dane Czynniki utrudniające przeprowadzenie analizy: # - niejednorodność danych – zobrazowania i skaning wykonany przy zmianie fazy fenologicznej u drzew liściastych – niejednorodna próbka nie pozwala na przeprowadzenie analizy dla tej grupy, - trudno identyfikowalne w terenie kołowe powierzchnie próbne z pomiarami z okresu wykonywania skaningu, - krótki termin wykonania analiz. 4 15 Sep 2010 Analiza cech taksacyjnych drzewostanów przy wykorzystaniu technologii LIDAR Obszar testowy 84 oddziały powierzchnia – 815 ha maksymalna wysokość – ok. 830 m n.p.m. minimalna wysokość – ok. 540 m n.p.m. różnica wysokości 290 m # 5 15 Sep 2010 Analiza cech taksacyjnych drzewostanów przy wykorzystaniu technologii LIDAR Obszar testowy Z uwagi na reprezentacji (etap dużą zmienność gatunków opadania stadium) analizy zbyt liści postanowiono jedynie liściastych w różnym wziąć do wydzielenia z dominującym gatunkiem ŚWIERKIEM # 6 15 Sep 2010 Analiza cech taksacyjnych drzewostanów przy wykorzystaniu technologii LIDAR Przeprowadzenie analizy Schemat technologii dane wektorowe wydzielenia 0,25-1 puls / m2 siatka robocza V=82 m3/ha dane LIDAR V=2.326*h90l1.912*d3f3. 142 pomiary na powierzchniach polowych # 7 15 Sep 2010 Analiza cech taksacyjnych drzewostanów przy wykorzystaniu technologii LIDAR Przeprowadzenie analizy Wyznaczanie właściwego przebiegu granic pomiędzy wydzieleniami: • dane źródłowe : LIDAR • oprogramowanie: DEFINIENS Legenda wydzielenia LMN wydzielenia segmentacja # 8 15 Sep 2010 Analiza cech taksacyjnych drzewostanów przy wykorzystaniu technologii LIDAR Przeprowadzenie analizy Wyznaczanie właściwego przebiegu granic pomiędzy wydzieleniami: • dane źródłowe : LIDAR • oprogramowanie: DEFINIENS Legenda wydzielenia LMN wydzielenia segmentacja # 9 15 Sep 2010 Analiza cech taksacyjnych drzewostanów przy wykorzystaniu technologii LIDAR Przeprowadzenie analizy Wyznaczanie właściwego przebiegu granic pomiędzy wydzieleniami: • dane źródłowe : LIDAR • oprogramowanie: DEFINIENS Legenda wydzielenia LMN wydzielenia segmentacja # 10 15 Sep 2010 Analiza cech taksacyjnych drzewostanów przy wykorzystaniu technologii LIDAR Przeprowadzenie analizy Ostateczny zakres przeprowadzenia pełnej analizy: • powierzchnia : 476,99 ha • wysokość drzewostanu: pow. 12 m • udział gatunku głównego: pow.60 % ŚW # 11 15 Sep 2010 Analiza cech taksacyjnych drzewostanów przy wykorzystaniu technologii LIDAR Przeprowadzenie analizy Wykorzystano powierzchnie próbne założone przy ostatnich pracach urządzeniowych • liczba powierzchni : 49 • wielkość powierzchni: 300 – 500 m2 • wyznaczenie środka powierzchni: pomiar DGPS RTK – dokł. 0,5 – 1 m • taksacyjny opis i pomiar drzew # 12 15 Sep 2010 Analiza cech taksacyjnych drzewostanów przy wykorzystaniu technologii LIDAR Przeprowadzenie analizy Dla wyznaczonych wydzieleń została wygenerowana siatka pomiarowa która jest podstawą do sporządzania obliczeń wszystkich parametrów taksacyjnych: wielkość oczka siatki : 20 x 20 m liczba oczek ujętych w kalkulacji: 12167 # 13 15 Sep 2010 Analiza cech taksacyjnych drzewostanów przy wykorzystaniu technologii LIDAR Przeprowadzenie analizy Średni błąd wyznaczania określonego parametru 12% Określono średni błąd wyznaczenia dla poszczególnych parametrów na podstawie wartości aproksymowanych i rzeczywiście pomierzonych na powierzchniach kołowych 10% 8% 6% 4% 2% 0% średnia pierśnica # średnia wysokość liczba drzew pole pierśnicowe 14 15 Sep 2010 Analiza cech taksacyjnych drzewostanów przy wykorzystaniu technologii LIDAR miąższość m3/ha wiek Przeprowadzenie analizy Estymacja wartości pierśnicy drzew dla poszczególnych oczek siatki pomiarowej w oparciu o dane LIDAR i wzorcowe wartości z pól testowych Wartość pierśnicy dla każdego oczka [cm] 0 - 10 10 - 20 20 - 30 30 - 40 40 - 54 # 15 15 Sep 2010 Analiza cech taksacyjnych drzewostanów przy wykorzystaniu technologii LIDAR Przeprowadzenie analizy Estymacja wartości wysokości drzew dla poszczególnych oczek siatki pomiarowej w oparciu o dane LIDAR i wzorcowe wartości z pól testowych Wartość wysokości drzew dla każdego oczka [m] 0 - 12 12 - 18 18 - 24 24 - 32 32 - 36 # 16 15 Sep 2010 Analiza cech taksacyjnych drzewostanów przy wykorzystaniu technologii LIDAR Przeprowadzenie analizy Estymacja wartości miąższości dla poszczególnych oczek siatki pomiarowej w oparciu o dane LIDAR i wzorcowe wartości z pól testowych Wartość miąższości dla każdego oczka [m3/ha] 0 - 100 100 - 200 200 - 300 300 - 400 400 - 500 500 - 600 600 - 700 700 - 884 # 17 15 Sep 2010 Analiza cech taksacyjnych drzewostanów przy wykorzystaniu technologii LIDAR Wyniki Miąższość określona na podstawie danych LIDAR dla poszczególnych wydzieleń objętych analizą miąższość m3/ha 0- 100 100 - 200. 200 - 300. 300 - 400 400 - 620 Miąższość określona na podstawie na podstawie pomiarów tradycyjnych dla poszczególnych wydzieleń objętych analizą # 18 15 Sep 2010 Analiza cech taksacyjnych drzewostanów przy wykorzystaniu technologii LIDAR Wyniki 500.00 120% 450.00 100% 400.00 350.00 80% 300.00 250.00 60% 200.00 40% 150.00 100.00 20% 50.00 0.00 0% 80 81 82 83 84 85 Miąższość LIDAR # 86 88 89 91 Miąższość SILP 19 15 Sep 2010 90 Analiza cech taksacyjnych drzewostanów przy wykorzystaniu technologii LIDAR 92 93 94 95 96 97 98 Różnica wyrażona w procencie 99 100 Wyniki Różnica między wartościami miąższości obliczonymi różnymi metodami (dla wydzieleń) 400.00 300.00 200.00 m3/ha 100.00 Różnica między wartościami miąższości oblicoznymi różnymi metodami 0.00 -100.00 -200.00 -300.00 # 20 15 Sep 2010 Analiza cech taksacyjnych drzewostanów przy wykorzystaniu technologii LIDAR Wyniki Miąższość określona na podstawie danych LIDAR dla poszczególnych oddziałów objętych analizą miąższość m3/ha 0- 100 100 - 200. 200 - 300. 300 - 400 400 - 620 Miąższość określona na podstawie na podstawie pomiarów tradycyjnych dla poszczególnych oddziałów objętych analizą # 21 15 Sep 2010 Analiza cech taksacyjnych drzewostanów przy wykorzystaniu technologii LIDAR Wyniki 600.00 70% 60% 500.00 50% 400.00 40% 300.00 30% 200.00 20% 100.00 10% 0.00 0% 72 73 74 76 76 80 80 Miąższość LIDAR # 84 84 87 87 Miąższość SILP 22 15 Sep 2010 87 Analiza cech taksacyjnych drzewostanów przy wykorzystaniu technologii LIDAR 88 89 91 92 92 95 97 Różnica wyrażona w procencie 98 98 99 Wyniki Różnica między wartościami miąższości oblicznymi różnymi metodami (dla oddziałów) 150.00 100.00 m3/ha 50.00 0.00 -50.00 -100.00 -150.00 # 23 15 Sep 2010 Analiza cech taksacyjnych drzewostanów przy wykorzystaniu technologii LIDAR Różnica między wartościami miąższości oblicoznymi różnymi metodami Wnioski Analizy wykonane przy wykorzystaniu tej technologii mają ciągłą reprezentację na całej analizowanej powierzchni – są niezależne od sztucznie wyznaczanych granic co ma ogromne znaczenie przy różnego rodzaju wielkoobszarowych katastrofach naturalnych. Dokładności cech taksacyjnych wyznaczanych na podstawie danych LIDAR dla analizowanej próby (drzewostan świerkowy) jest wysoka i pozwala na wykorzystanie tych danych w opracowaniach urządzeniowych. Obszar reprezentujący zmienność danej cechy w przypadku tej metody ma dużo mniejszą powierzchnie próbkowania (400 m2) niż w przypadku metod tradycyjnych co skutkuje dużo większą reprezentatywnością zmienności poszczególnych cech a co za tym idzie dużo większą dokładnością. # 24 15 Sep 2010 Analiza cech taksacyjnych drzewostanów przy wykorzystaniu technologii LIDAR Wnioski Analiza ekonomiczna prezentowanej metody wskazuję, że dzięki potrzebie wykonania dużo mniejszej ilości pomiarów terenowych (jedynie ok. 500 powierzchni próbnych dla nadleśnictwa Świeradów) koszty kompletnego opracowania mogą być 30 40% niższe. Klient przy tej metodologii otrzymuje pełną analizę cech taksacyjnych oraz dostaje do dyspozycji również produkty pośrednie i dane źródłowe (ortofotomapa, NMT, NMPT, chmura punktów, model wysokości drzewostanu), które stanowią wartość same w sobie i stanowią doskonały materiał po przeprowadzania kolejnych analiz. # 25 15 Sep 2010 Analiza cech taksacyjnych drzewostanów przy wykorzystaniu technologii LIDAR Dziękuję za uwagę. # 26 15 Sep 2010 Analiza cech taksacyjnych drzewostanów przy wykorzystaniu technologii LIDAR
