به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « Canopy height model » در نشریات گروه « جنگلداری »

تکرار جستجوی کلیدواژه «Canopy height model» در نشریات گروه «کشاورزی»
  • محمد فلاح، علی اکبر متکان، حسین عقیقی*
    سابقه و هدف

    برآورد مشخصه های ساختاری درختان جنگل همچون ارتفاع و قطر برابرسینه (DBH)، اهمیتی کلیدی در مدیریت منابع جنگلی دارد. یکی از روش های مطرح در برآورد این مشخصه ها، روش تشخیص تک درخت با استفاده از داده های سنجش ازدوری مناسب مانند لایدار هوایی (Airborne LiDAR) است. بااین حال، باید توجه داشت که روش های متفاوت تشخیص تک درخت توسعه داده شده با محدودیت ها و قابلیت های مختلف، عملکردهای متفاوتی را نسبت به تغییر در گونه های درختان جنگل و ساختار عمودی تاج از خود نشان می دهند.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش، یک روش ترکیبی تشخیص تک درخت ارائه شده است که روش های رسترپایه و ابرنقطه مبنا را در یک چهارچوب چندمقیاسی برای شناسایی تک درختان از داده های لایدار ترکیب می کند. در این روش، سطوح مقیاس تاج درختان براساس اعمال فیلترهای ریخت شناسی بر مدل ارتفاعی تاج محاسبه می شود. سپس قطعه بندی به صورت چندمقیاسی صورت می گیرد و نتایج با یکدیگر ادغام می شوند. به منظور جداسازی بهتر درختان مجاور و اشکوب زیرین، با استفاده از تابع چگالی احتمال، ابرنقاط داخل قطعه ها آنالیز می شوند و قطعه های تاج درختان اصلاح می شود. پس از تشخیص تک درختان، برخی مشخصه های ساختاری درختان جنگل شامل ارتفاع و DBH با استفاده از داده های مرجع زمینی و ویژگی های استخراج شده از داده لایدار با استفاده از الگوریتم های یادگیری ماشین شامل جنگل تصادفی (RF)، ماشین بردار پشتیبان (SVM) و کوبیست (CB) در قالب اعتبارسنجی متقابل تودرتو ده قسمتی برآورد شدند و نتایج حاصل مقایسه شدند. در این پژوهش، الگوریتم انتخاب ویژگی بوروتا برای شناسایی مهم ترین ویژگی های مستخرج از داده لایدار در برآورد مشخصه های ارتفاع و DBH استفاده شد. این الگوریتم، نقش موثری در بهبود عملکرد الگوریتم های رگرسیون ایفا کرد. با توجه به دسترسی محدود به داده های لایدار و زمینی از جنگل های ایران، به منظور ارزیابی روش های فوق الذکر، در این پژوهش از مجموعه داده معیار تشخیص تک درخت از پروژه تحقیقاتی NEWFOR استفاده شد که از جنگل های منطقه آلپ با گونه های مختلف درختان و ساختار عمودی تاج متفاوت جمع آوری شده است.

    نتایج

    اگرچه درختان اشکوب زیرین را نمی توان با دقت معادل درختان اشکوب غالب استخراج کرد، اما نتایج این پژوهش نشان داد که روش توسعه یافته در مناطق جنگلی مختلف، علاوه بر تشخیص 89 درصد درختان در بالاترین لایه ارتفاعی، بیشترین تعداد درختان اشکوب زیرین را با نرخ تشخیص 48 درصد در پایین ترین لایه ارتفاعی (دو تا پنج متر) تشخیص داده است. تجزیه و تحلیل نتایج حاصل از الگوریتم های یادگیری ماشین در برآورد ویژگی های ساختاری جنگل نشان داد که باوجود تفاوت ناچیز در عملکرد الگوریتم های مورد استفاده، الگوریتم ماشین بردار پشتیبان، عملکرد بهتری را نسبت به الگوریتم های جنگل تصادفی و کوبیست در برآورد ارتفاع و قطر برابرسینه ارائه کرد. برای مشخصه ارتفاع، میانگین RMSE، rRMSE و R2 در الگوریتم SVM به ترتیب برابر با 75/1 متر، 9 درصد و 85/0 بودند. از طرف دیگر، برای مشخصه DBH، مقدار معیارهای مذکور به ترتیب برابر با 74/4 سانتی متر، 19 درصد و 78/0 به دست آمد.

    نتیجه گیری کلی:

     ارزیابی نتایج به دست آمده نشان داد که به طورکلی، روش های ارائه شده در این پژوهش در خصوص تشخیص تک درختان و برآورد برخی مشخصه های ساختاری درختان جنگل، بهبود قابل توجهی را در مقایسه با الگوریتم های معیار ارائه می دهند و پتانسیل زیادی برای کاربردهای عملی دارند.

    کلید واژگان: ابرنقطه, تشخیص تک درخت, جنگل, لایدار, مدل ارتفاعی تاج, یادگیری ماشین}
    M. Fallah, A.A. Matkan, H. Aghighi *
    Background and Objectives

    Estimating forest tree structural attributes such as height and diameter at breast height (DBH) is crucial for understanding the structure and management of forest resources. One important method for estimating these parameters is the individual tree detection (ITD) method using appropriate remote sensing data, such as airborne LiDAR data. However, it should be noted that different ITD methods have various limitations and capabilities and react differently to changes in forest tree species and the vertical structure of the canopy.

    Methodology

    This study presents a hybrid individual tree detection method that combines raster-based and point-based methods in a multi-scale framework to identify single trees from LiDAR data. In this method, tree crown scale levels are obtained from morphological filters in the canopy height model (CHM). Segmentation is then performed using a multi-scale method, and the results are merged. To better separate adjacent and understory trees, the point cloud inside the segments is analyzed using the probability density function, and tree crown segments are modified. After detecting single trees, DBH and height parameters were estimated using ground control data and extracted features from LiDAR data with machine learning algorithms, including random forest (RF), support vector machine (SVM), and cubist (CB), in the form of 10-fold nested cross-validation (10-fold NCV). The Boruta feature selection algorithm was used to identify the most important metrics based on the LiDAR point cloud, which played an effective role in improving the performance of machine learning algorithms. Due to limited access to LiDAR and ground data from Iran’s forests, this study uses the NEWFOR single tree detection benchmark dataset, collected from forests of the Alpine region with a combination of different tree species and vertical canopy structures.

    Results

    Although understory trees cannot be extracted with the same accuracy as overstory trees, the results of this study showed that, on average, the developed multi-scale individual tree detection (MSITD) method detected 89% of the tree crowns in the highest height layer and the highest number of small overstory trees with a detection rate of 48% in the lowest height layer (2-5 meters). The analysis of the machine learning algorithms’ results in estimating forest structural attributes showed that, despite slight differences in performance, the SVM algorithm performed better than the RF and CB algorithms in estimating both height and DBH attributes. For the height attribute, the mean values of RMSE, rRMSE, and R2 in the SVM algorithm were 1.75 m, 9%, and 0.85, respectively. For the DBH attribute, the values obtained for RMSE, rRMSE, and R2 were 4.74 cm, 19%, and 0.78, respectively.

    Conclusion

    The evaluation of the results showed that the methods presented in this study for identifying single trees and estimating forest tree structural attributes have high potential for practical applications.

    Keywords: Canopy Height Model, Forest, Individual Tree Detection, Lidar, Machine Learning, Point Cloud}
  • شمیم امینی*، شعبان شتایی جویباری، محمدهادی معیری، رامین رحمانی

    تهیه نقشه روشنه ها با استفاده از روش های دقیق و داده های مناسب برای درک بهتر ساختار جنگل و مدیریت آن ضروری است. هدف این پژوهش، بررسی و مقایسه روش های استخراج روشنه در تهیه نقشه روشنه های تاجی با استفاده از داده های پهپاد در بخشی از توده مدیریت شده طرح جنگلداری دکتر بهرام نیا (شصت کلاته) بوده است. مدل ارتفاعی تاج با استفاده از مدل رقومی سطح تاج حاصل از داده های پهپاد و مدل رقومی زمین حاصل از داده های لایدار استخراج شد. استخراج روشنه ها با روش های آستانه گذاری مدل ارتفاعی تاج (ارتفاع و شیب ثابت و ارتفاع نسبی) و طبقه بندی شیء پایه مدل ارتفاعی تاج و اورتوفتوموزاییک پهپاد انجام گرفت. نقشه واقعیت زمینی نقطه ای و محدوده ای با استفاده از برداشت زمینی و تفسیر بصری اورتوفتوموزاییک پهپاد تهیه شد. ویژگی های محدوده ای روشنه (مساحت، محیط و پیچیدگی شکل) محاسبه شد. صحت نقطه ای و تطابق هندسه محدوده ای روشنه های استخراجی با نقشه واقعیت زمینی ارزیابی شد. نتایج ارزیابی صحت نقطه ای نشان داد که به کارگیری روش آستانه شیب 60 درصد با صحت کلی 7/91 درصد و ضریب کاپای 87/0 دارای بهترین نتیجه بوده است. در ارزیابی تطابق محدوده ای، بیشترین تطابق روشنه های استخراج شده با روشنه های واقعیت زمینی در آستانه ارتفاع نسبی و آستانه شیب 60 درصد به دست آمد. کمترین میانگین خطای برآورد پیچیدگی شکل روشنه، با آستانه شیب 70 درصد مدل ارتفاعی تاج (15/0) و کمترین میانگین خطای برآورد مساحت (76/33 متر مربع) و محیط (80/16 متر) در روش طبقه بندی شیءپایه مشاهده شد. به طور کلی چنانچه تطابق هندسی محدوده ای روشنه ها مدنظر باشد، روش طبقه بندی شیءپایه با صحت کلی (89 درصد)، می تواند روشنه هایی با تطابق مناسب و کمترین خطای برآورد محدوده ترسیم کند.

    کلید واژگان: آستانه گذاری, پهپاد, شیءپایه, قطعه بندی, مدل ارتفاعی تاج}
    Sh Amini *, Sh Shataee Jouibary, M.H. Moayeri, R. Rahmani

    Canopy gap delineation is essential for achieving a better comprehension of forest structure. This study aims to (a) extract canopy gaps using UAV data and (b) compare the performance of different canopy gap extraction methods in a managed stand in the northeast of Iran. A canopy height model (CHM) was produced by subtracting LIDAR digital terrain model from the UAV digital surface model. CHM classification performs to extract gaps by thresholding CHM (fixed height and CHM slope and relative height thresholds) and object-based classification on the UAV CHM and orthophoto. Ground truth is produced in the point and polygon forms through field measurements and visual interpretation of the UAV orthophoto. The geometry of the canopy gaps (Area, perimeter, and shape complexity) was calculated. Finally, the point and polygon base accuracy of delineated gaps assess for each of the methods. Point accuracy assessment suggests that 60% CHM slope produces the highest overall accuracy and Kappa coefficient of 91.7% and 0.874, respectively. About area accuracy assessment, the best match between delineated gaps and ground truth polygons was achieved by using relative height and 60% CHM slope thresholds. The lowest mean errors of GSCI produced by 70% CHM slope (0.15). Moreover, object-based classification showed the lowest mean error of area (33.76 m2) and perimeter (16.80 m). In conclusion, while area accuracy is considered the best fit of the delineated gap's geometry is gained by the object-based classification.

    Keywords: Canopy height model, Object-based, Segmentation, Thresholding, UAV}
  • وحید نصیری، علی اصغر درویش صفت*، حسین عارفی، منوچهر نمیرانیان

    تصویر ارتوفتو موزاییک و مدل رقومی ارتفاع که از پردازش تصاویر هوایی پهپاد به دست می آیند، داده های باارزشی اند که در برآورد مشخصات تک درختان می توان از آنها استفاده کرد. در همین زمینه، با استفاده از یک پهپاد بال چرخان عمودپرواز، دو برداشت در فصل های رویش و خزان انجام گرفت و با استفاده از مدل های رقومی زمین (DTM) و سطح (DSM)، مدل ارتفاع تاج پوشش (CHM) تهیه شد. محدوده تاج درختان با دو رویکرد تعیین شد. در رویکرد اول، از ارتوفتوموزاییک و روش قطعه بندی چندمقیاسه و در رویکرد دوم، از مدل ارتفاعی تاج پوشش و روش حوزه آبخیز برای قطعه بندی استفاده شد. به منظور بررسی قابلیت این رویکردها در برآورد قطر متوسط تاج درختان، مختصات دقیق و قطر تاج 95 اصله درخت در عملیات میدانی اندازه گیری و با مقادیر برآوردشده مقایسه شد. نتایج نشان داد که قطر تاج درختان اندازه گیری شده در جنگل، همبستگی زیادی با مقادیر برآوردشده با روش های چندمقیاسه (88/0 = R2) و حوزه آبخیز  (92/0 = R2) دارد. بهترین نتیجه برآورد قطر تاج درختان با استفاده از روش حوزه آبخیز به دست آمد (% 97/5 = MAE و % 02/7 = RMSE). همچنین براساس نتایج، اختلاف معنی داری بین مقادیر اندازه گیری شده و برآوردشده با روش حوزه آبخیز مشاهده نشد. درحالی که بین مقادیر اندازه گیری شده و برآوردشده با روش چندمقیاسه اختلاف معنی داری (سطح 5 درصد) وجود داشت. نتایج پژوهش نشان داد که این رویکرد می تواند به عنوان روشی دقیق و ارزان در برآورد قطر متوسط تاج درختان استفاده شود.

    کلید واژگان: آماربرداری جنگل, پهپاد, تشخیص تاج درخت, قطعه بندی, مدل ارتفاع تاج پوشش}
    Vahid Nasiri, Ali Asghar Darvishsefat *, Hossein Arefi, Manochehr Namiranian

    Orthphoto mosaic, and digital elevation models (DEMs) that created from UAV imagery can be used to delineate tree crowns. The goal of this research is to compare two segmentation techniques in the estimation of crown diameter. In this regard, two successful flights were carried out in two different seasons (leaf-off and leaf-on). Then we generated accurate CHM through a photogrammetric workflow using DTM and DSM. We used invert watershed (IWS) and multiresolution segmentation (MRS) to detect tree crowns on CHM and orthophoto mosaic, respectively. To compare the estimates of mean crown diameter from UAV images with actual values, 95 trees were measured. The results of comparing the estimated and field measured values showed that all two algorithms effectively delineate tree crowns. The results of linear regression showed there is a high agreement between estimated and measured values, which were (R2=0.88) for MRS and (R2=0.92) for IWS. The best result was obtained using IWS techniques (RMSE= 7.02 % and MAE = 5.97 %). T-test results showed that there are no significant differences between the field measurement and IWS estimated values. Although the t-test result showed there are significant differences between the means of MRS estimated and measured crown diameters, but based on RMSE (8.74 %) and MAE (8.11 %) of the MRS technique, the error of crown diameter estimation was small and therefore acceptable. Finally, the results showed that this methodology, as an accurate and low-cost process, could be used to estimate mean tree crown diameter.

    Keywords: Forest inventory, Tree crown delineation, UAV, Segmentation, Canopy height model}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال