Alih-alih operasi berbahaya, LiDAR membuat survei sumber daya hutan lebih aman dan efisien

Latar Belakang Aplikasi

Survei sumber daya hutan, sebagai sarana utama untuk menguasai situasi terkini dan perkembangan sumber daya hutan, sangat penting bagi pengelolaan dan perlindungan sumber daya hutan lestari.

Teknologi survei hutan tradisional relatif terbelakang dan ekstensif.Penyidik ​​perlu masuk jauh ke pedalaman hutan, dengan intensitas tenaga kerja yang tinggi dan risiko yang tidak terduga.Perolehan parameter hutan tergantung pada pengambilan sampel di lapangan dan pengukuran lapangan oleh pekerja lapangan.Sarana yang digunakan hanya terbatas pada alat ukur yang relatif asli seperti altimeter genggam, penggaris DBH dan pita pengukur.Tidak hanya memakan waktu dan tenaga, tetapi juga hanya dapat memperoleh informasi kawasan hutan skala kecil, dan ruang lingkup penyelidikan tidak komprehensif.

Pesatnya perkembangan teknologi penginderaan jauh membawa harapan bagi terwujudnya survei sumber daya hutan yang efisien dan luas.Namun, karena kenyataan bahwa citra penginderaan jauh optik tidak dapat "Menembus" kanopi hutan dan memperoleh informasi struktur vertikal hutan, parameter tegakan efektif yang tersedia terbatas.

Arah Aplikasi

Teknologi LiDAR berbeda dari penginderaan jauh optik tradisional, yang sangat bergantung pada sumber cahaya eksternal seperti matahari.Ia memiliki kemampuan operasi segala cuaca dengan secara aktif memancarkan sinar laser untuk mendeteksi target.Dengan dukungan teknologi multiecho, sinar laser berdenyut yang dipancarkan oleh lidar dapat mencapai batang pohon dan bahkan tanah melalui celah hutan untuk mendapatkan data awan titik tiga dimensi, sehingga dapat sepenuhnya memperoleh informasi struktur vertikal hutan, dan akhirnya ekstrak informasi parameter hutan seperti tinggi pohon, DBH dan volume.

Saat ini, penyelidikan dan pemantauan sumber daya hutan dengan area luas terutama dalam bentuk LiDAR udara, dilengkapi dengan pemindai laser 3D terestrial dan SLAM.Teknologi LiDAR terutama diterapkan pada ekstraksi parameter dasar tegakan seperti jumlah tanaman, tinggi pohon, DBH dan kerapatan tajuk, serta pendugaan volume tegakan.

01 Jumlah stand

Jumlah pohon adalah informasi kuantitas pohon di suatu areal tertentu, yang merupakan indeks penting untuk menggambarkan kerapatan tegakan.Algoritme ekstraksi nomor pohon didasarkan pada model ketinggian kanopi (CHM) yang dihasilkan oleh data awan titik untuk deteksi maksimum lokal.Setelah melintasi CHM untuk mendapatkan nilai maksimum di jendela, dapat diperoleh simpul mahkota, sehingga mendapatkan informasi nomor tanaman.

02 Tinggi pohon berdiri

Tinggi tegakan tidak hanya mencerminkan pertumbuhan pohon, tetapi juga merupakan parameter penting untuk memperkirakan volume hutan.Teknologi LiDAR tidak hanya dapat memperoleh awan titik kanopi hutan, tetapi juga awan titik medan di bawah kanopi hutan.Berdasarkan CHM yang diperoleh dari kedua proses tersebut, parameter tinggi pohon tunggal dapat diekstraksi dengan menggunakan simpul tajuk.

03 DBH pohon

DBH merupakan salah satu parameter penting untuk menilai status pertumbuhan pohon.

Metode pengukuran manual adalah dengan menggunakan penggaris DBH untuk mengukur diameter pohon 1.3m dari akar pohon sebagai parameter DBH.Metode penggalian informasi DBH pohon berdasarkan data cloud titik LiDAR terestrial atau SLAM adalah metode lingkaran pas Hough.Metode ini digunakan untuk mensegmentasi awan titik pohon tunggal.Atas dasar ini, data titik awan pada ketinggian 1,3 m DBH dicegat untuk menghasilkan gambar grid dua dimensi yang sesuai.Kemudian, algoritma lingkaran pas transformasi Hough digunakan untuk pemasangan melingkar, dan diameter lingkaran yang diperoleh dapat dianggap sebagai DBH pohon.

04Kerapatan kanopi tegakan

Kerapatan tajuk merupakan cerminan makro pertumbuhan hutan dan faktor kunci untuk menentukan intensitas penebangan.Kepadatan tajuk adalah persentase proyeksi tajuk dan luas lahan hutan.

Metode penginderaan jauh tradisional perlu menggunakan algoritma pemrosesan citra yang kompleks untuk mensegmentasi kanopi hutan dari Orthophoto Image (DOM), dan kemudian menghitung kerapatan kanopi dengan menghitung rasio kanopi terhadap luas hutan.LiDAR berbasis teknologi multi-gema memperoleh kerapatan kanopi dengan menghitung langsung rasio titik vegetasi gema pertama dengan total titik gema pertama, yang sederhana dan efisien.

Keuntungan dari LiDAR

LiDAR memiliki keuntungan nyata dalam penyelidikan dan pemantauan sumber daya hutan:

1. Efisiensi operasional yang tinggi untuk memenuhi kebutuhan penyelidikan sumber daya hutan skala besar

Mengambil Hi-Cloud di udara LiDAR PM-1500 sebagai contoh, ia memiliki empat gema dan kecepatan pemindaian hingga 2 juta poin / s, yang secara efektif dapat memperoleh informasi tiga dimensi yang komprehensif seperti cabang, batang dan permukaan, sehingga dapat mengekstrak parameter tegakan secara akurat.Selain itu, berkat jarak tempuh 1500 meter, tidak hanya medan gunung yang tak kenal takut dengan penurunan tinggi, tetapi juga memiliki area cakupan operasi tunggal yang besar, dan efisiensi operasi investigasi telah sangat meningkat.

2.Lebih sedikit intervensi manual, keselamatan personel

Jari-jari operasi LiDAR udara PM-1500 dapat mencapai 30km, dan tugas tersebut dapat dijalankan secara otomatis tanpa intervensi manual setelah perencanaan rute.Operator tidak perlu masuk jauh ke dalam kawasan hutan, sehingga menjamin keselamatan personel investigasi dan menghindari kecelakaan.

3.Hasil yang kaya dari survei sumber daya hutan

Selain parameter konvensional seperti jumlah tegakan, lebar tajuk dan kerapatan tajuk yang dapat diperoleh dengan penginderaan jauh konvensional, teknologi LiDAR juga dapat secara langsung memperoleh parameter tinggi pohon dan DBH serta memperkirakan volume tegakan secara akurat, sehingga dapat memberikan informasi parameter yang lebih akurat dan komprehensif untuk penyelidikan sumber daya hutan.

4.Datanya objektif, akurat, dan dapat dilacak

Mengandalkan survei pengambilan sampel lapangan secara manual, pemilihan ruang lingkup dan objek survei seringkali bersifat acak dan subjektif, dan kegiatan survei hanya dapat dilakukan satu kali tanpa ketertelusuran, yang dapat menyebabkan sulitnya memastikan objektivitas dan keakuratan hasil survei.

Berdasarkan teknologi LiDAR, di satu sisi, data cloud titik hutan yang mencakup seluruh rentang dapat diperoleh, di sisi lain, ekstraksi otomatis parameter tegakan keseluruhan dalam rentang dapat direalisasikan berdasarkan algoritma pemrosesan data cloud titik. .

Selain itu, melalui pemrosesan fusi data LiDAR udara, terestrial, SLAM, dan multi-sumber lainnya, data ini bahkan dapat memenuhi persyaratan ekstraksi parameter tegakan pohon tunggal yang lebih detail.Teknologi LiDAR memiliki objektivitas dan efektivitas yang tak tertandingi dalam mengekstraksi parameter tegakan.