Puutüvede läbimõõdu määramine mehitamata õhusõiduki laserskaneerimise andmete põhjal

Abstract

Bakalaureusetöö eesmärgiks on välja selgitada, kas ja kui täpselt on võimalik määrata metsas kasvavate puude tüveläbimõõt, kasutades selleks punktipilve, mis on kogutud mehitamata õhusõidukile paigaldatud laserksaneerimisseadmega. Töö eesmärgi saavutamiseks viidi 55 m kõrgusel maapinnast läbi kaks lendu, esmalt 45° ning seejärel 70° laserskaneerimisseadme nurgaga. Mõõdistamistööd teostati Tartumaal, Elva vallas, Pühaste külas, kus oli eelnevalt takseeritud kaks männiku katseala (nr 588 ja 589), mis võimaldas võrrelda laserskaneerimise andmeid kontaktmõõtmiste tulemustega. Tööde läbiviimiseks kasutati mehitamata õhusõidukit DJI Matrice 300 RTK ning LIDAR-it DJI Enterprise Zenmuse L1. Töö tulemustest selgus, et aerolaserskaneerimise andmete põhjal on võimalik saada piisavalt kvaliteetsed andmed metsas kasvavate puude tüvede tuvastamiseks. Samas sõltub tulemuste täpsus LIDAR-sensori enda täpsusest ja mõõtmisel kasutatavast kaldenurgas. Antud töös saadi kõige täpsemad tulemused 70° LIDAR-sensori nurgaga katsealalt nr 588, kus keskmiseks erinevuseks takseerandmetest tuli 10,6 ± 6,3 cm, samas 45° nurgaga mõõtes tuli keskmiseks erinevuseks 12,4 ± 7,7 cm. Kuna katseala nr 589 erines esimesest katsealast puude koosluse poolest (katsealal nr 589 oli rohkem kuuski), siis tulid seal erinevused suuremad: 45° nurgaga 15,4 ± 6,9 cm ning 70° nurgaga 15,9 ± 4,9 cm. Töö täitis oma eesmärki, kuid mõõtetäpsuse paremaks hindamiseks tuleks sarnaseid uuringuid jätkata erinevate lennuparameetritega, erinevates metsakooslustes ja ka erinevate laserskaneerimise sensoritega.

The aim of the Bachelor’s Thesis is to find out if and how accurately is it possible to determine the diameter of the tree trunks growing in the forest using a point cloud collected by a LIDAR device installed on an UAV (Unmanned Aerial Vehicle). To achieve this goal two flights were performed at the height of 55 m above the surface, first at 45° and then at 70° LIDAR-sensor angle. The measurements were performed at the Village of Pühaste, Rural Municipality of Elva, County of Tartu, where two test field (No 588 and No 589) had been previously measured, which made it possible to compare the data received by laser scanning with the results of manual measuring. The measurements were taken by the devices UAV DJI Matrice 300 RTK and LIDAR DJI Enterprise Zenmuse L1. The results of the thesis revealed that using the data of aerial laser scanning it is possible to receive quality data accurate enough to determine the diameter of the trunks of the trees growing in the forest. At the same time, the accuracy of the data depends on the accuracy of the LIDAR-sensor itself and the angle used upon performing the measurements. In this particular thesis the most accurate results were received using a 70° angle of the LIDARsensor at the test field No 588, where the average variation from the measurements taken manually made up 10.6 ± 6,3 cm, while using a 45° angle the average variation made up 12.4 ± 7,7 cm. As the test field No 589 differed from the first test field in terms of tree species (there were more spruces on test field No 589), the variations in measurement results were bigger: 15.4 cm using a 45° angle and 15.9 cm using a 70° angle. The work served it`s purpose, but in order to receive more accurate results more measurements should be performed at different flight parameters in several forests with different types of trees and using different laser scanning sensors.