The integration of the terrestrial and airborne laser scanning technologies in the semi-automated process of retrieving selected trees and forest stand parameters Integração das tecnologias terrestre e aerotransportada de scanner laser no processo semi

Abstract

The traditional forest inventory based usually on thousands of the circle plots (radius = 12.62m; area 500 sq m) set in regular network. On every inventory plot, the basic tree and forest stand parameters have to be collected using calliper and hypsometer or even human eye (i.e. crown closure) as well. The modern multifunctional forestry models requires more and more: dens and accurate data to deliver as fast as possible the precise information on the amount of wood stock or other selected forest stand and tree parameters. One of the promising remote sensing technologies is LiDAR collecting the 3D point cloud data. The TLS technology is very precise and fast but is limited to relatively small areas like forest inventory plot. The ALS is more focused on wide-area data collection. Both technologies are complementary, therefore it is a need for the fusion of those two sources of information to enhance the accuracy of tree parameters and enlarge the results for the wide forest areas with statistical models. Paper presents a method of the TLS and ALS point cloud registration and transformation to one coordinate system. The goal of the data fusion was the semi-automatic extraction of the trees selected parameter (height, DBH, basal area, crown closure, base of crown, 2D and 3D tree crown surface) of the TR2 transect in Niepolomice Forest (Krakow, Poland). The results showed that the big potential of the enhancement of height and crown closure or base of the crown exists. Resumo O inventário florestal tradicional baseia-se normalmente em milhares de parcelas circulares (raio = 12,62 m, área 500 m²) dispostas em uma malha regular. Em cada parcela do inventário, os parâmetros básicos da árvore e do povoamento devem sercoletados usando suta e hipsômetro ou até mesmo o olho humano (densidade de copa). Os modernos modelos florestais multifuncionais requerem cada vez mais: dados densos e acurados para gerar o mais rápido possível a informação precisa da quantidade de estoque de madeira ou outro parâmetro selecionado do povoamento e da árvore. Uma das tecnologias promissoras de sensoriamento remoto é o LiDAR coletando os dados da nuvem de pontos 3D. A tecnologia TLS é muito precisa e rápida mas limitada a áreas relativamente pequenas como as parcelas de inventários florestais. A ALS é mais focada na coleta de dados em grandes áreas. Ambas as tecnologias são complementares portanto, é necessário para a fusão das duas fontes de informação aumentar a acurácia dos parâmetros de árvore e ampliar os resultados para grandes áreas florestais com modelos estatísticos. O artigo apresenta um método de registro e transformação do TLS e nuvem de pontos do ALS para um sistema de coordenadas. O objetivo da fusão dos dados foi a extração semi automática de parâmetros selecionados de árvores (altura, DAP, área basal, densidade de copa, base da copa, área 2D e 3D da copa da árvore) do transecto TR2 da Floresta Niepolomice (Krakow, Polônia). Os resultados mostraram que o grande potencial do aprimoramento da altura e do densidade de copa ou da base da copa existe