Využití “Time-of-flight” senzoru pro skenování lesního porostu

Bc. Vladislav Pavlenko

Master's thesis

Time-of-flight sensor usage for forest stand scanning

Abstract:

Tato diplomová práce se zabývá problematikou využití mobilního telefonu s „Time-of-flight“ senzorem zaměřeným na skenování lesního porostu. Cílem je navrhnout a ověřit postupy sběru dat pomocí telefonu Apple iPhone 12 Pro s LiDAR senzorem a dostupných mobilních aplikací za účelem vytvoření trojrozměrných bodových mračen stromů. Je velmi důležité zjistit, zda existuje rozdíl ve skenování mezi druhy dřevin, vyhodnotit časovou a finanční náročnost dané metody a také zjistit, jak velká je odlišnost mezi použitými metodami vyhodnocování dat pomocí telefonu a následného počítačového zpracování. Na základě provedených měření jsou vyhodnoceny výsledky LiDAR senzoru a obvodového pásma. Mobilní zařízení je cenově dostupné. Je zaznamenána délka trvání jednotlivých skenování, což v průměru tvoří 1.12 minuty a výsledné údaje jsou porovnávány s následným počítačovým zpracováním v softwarech RStudio a CloudCompare, přičemž poslední zmíněný program nejpřesněji vystihuje reálné parametry stromů. Avšak z důvodu časové náročnosti použití, je efektivnější využívat samotné skenování telefonem, bez následného softwarového zpracování. Měření výčetní tloušťky stromu nezáleží na druhu dřeviny, nýbrž na kvalitě dat, získaných z laserového skenování. Ve výsledku se jedná o nadějnou metodu, která je však na svém začátku a pro plné začlenění do procesu inventarizace je zapotřebí vynaložit nemalé úsilí a čas na zdokonalení a minimalizaci případných chyb.

Abstract:

This diploma thesis deals with the issue of using a mobile telephone with a “Time-of-Flight” sensor focused on scanning forest growth. The aim is to propose and verify procedures for gathering data using an Apple iPhone 12 Pro telephone with a LiDAR sensor and available mobile applications for the purpose of creating a three-dimensional point cloud of trees. It is very important to ascertain whether there is a difference in scanning between the types of wood species, to assess the time and financial demands of a method and to ascertain how large the difference is between the methods of data assessment when using a phone and subsequent computer processing. Based on measurements performed, there is an assessment of the results of the LiDAR sensor and the forest measuring band. Mobile device is affordable. A record is made of the individual scans, which on average last 1.12 minutes, and the resulting data are compared with subsequent computer processing in RStudio and CloudCompare software, where the last-mentioned app most precisely captures the real parameters of trees. However, due to the time demands associated with use, it is more efficient to use scanning with the phone, without subsequent software processing. Measuring the diameter at breast height of a tree does not depend on the type of wood species, but on the quality of data obtained from laser scanning. As a consequence, it is a promising method that is, however, at the beginning of its life and for full integration in the forest inventory process it is necessary to make serious efforts and spend the time needed to perfect it and minimise any errors.

Keywords

chyba, DPZ, inventarizace lesů, bodová mračna, iPhone, LiDAR, laser, měření, metody, porost, sběr dat, skenování, výčetní tloušťka stromu

Keywords

data collection, diameter at breast height, error, forest inventory, iPhone, laser, LiDAR, measurements, methods, point clouds, remote sensing, scanning, vegetation

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 4. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 23. 5. 2023
• Supervisor: Ing. Martin Mokroš, PhD.
• Reader: Jozef Výbošťok, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Forestry and Wood Sciences

Master programme:
Forest Engineering