Design of Application for Assessing the Height of Trees in Forest Stands Based on Images from an Unmanned Aerial Vehicle

Ing. Martin Machala

Doctoral thesis

Návrh aplikace pro vyhodnocování výšky stromů v lesním porostu na základě snímků z bezpilotního letadlového prostředku

Anotácia:

K hodnocení elementárních vlastností lesních porostů, jako je výška stromů, jsou v posledních desetiletích využívány nejrůznější metody dálkového průzkumu Země (DPZ). Nicméně použití bezpilotních prostředků v kombinaci se softwarem využívajícím principů 'Structure from Motion' k tomuto účelu zažívá svůj vzestup právě nyní a proto zatím neexistuje mnoho příslušných studií. Takovýto systém, vytvářející ze snímků mračno bodů, byl v této práci použit k získání informací o výšce korunového zápoje. Pro identifikaci jednotlivých stromů a pro extrakci jejich výšek z těchto dat DPZ byl vytvořen unikátní softwarový nástroj nazvaný 'UAV Forest Explorer'. Dále bylo založeno dvacet výzkumných lesních ploch pro získání referenčních dat pozemního měření pro důkladné otestování nástroje a výpočet potřebných statistik na vzorku téměř 1 500 stromů. Výzkum prokázal, že nástroj je plně použitelný pro všechny typy porostů.

Abstract:

Various remote sensing methods are being utilized to assess fundamental properties of forest stands, such as the height of trees, already for decades. Nevertheless, the use of Unmanned Aerial Vehicles in the combination with Structure from Motion software for these purposes, experiences its boom right now and thus not many pertinent studies exist yet. Such system producing image-based point clouds was utilized in this work to gain the canopy elevation data. To identify individual trees and to extract their height from these remote sensing data, a unique software tool called 'UAV Forest Explorer' was developed. Twenty forest study plots was established to acquire the field measurements ground truth data about almost 1 500 trees to thoroughly test the tool and calculate demanded statistics. The research proved, that the tool is fully applicable on all types of forest stands.

Kľúčové slová

UAV Forest Explorer, fotogrammetrie, bezpilotní prostředek (UAV), bezpilotní systém (UAS), výška stromů, mračno bodů získané ze snímků

Keywords

Unmanned Aerial Vehicle (UAV), Unmanned Aerial System (UAS), Height of Trees, Photogrammetry, Image-Based Point Cloud, UAV Forest Explorer

Jazyk práce: English

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 23. 9. 2016

Obhajoba závěrečné práce

• Vedúci: doc. Ing. Martin Klimánek, Ph.D.

Mendel University in Brno

Faculty of Forestry and Wood Technology

Doctoral programme:
Applied Geoinformatics