Využití dronů pro získávání dat o zmlazení z území ovlivněných disturbancemi

Bc. Josef Chudý

Master's thesis

Utilization of drones for data acquisition in disturbance areas

Abstract:

Diplomová práce řeší alternativní možnosti inventarizace zmlazení na územích ovlivněných disturbancemi. Alternativními možnostmi je v tomto případě myšlen sběr dat za pomoci dronů a následně manuální a automatické vyhodnocení probíhající obnovy na dané lokalitě. Cílem je vyhodnocení přesnosti metody manuální a použitých algoritmů při automatické detekci zmlazení. Byly zvoleny 3 výzkumné plochy nacházející se na území Národního parku Šumava v oblastech postižených kůrovcovou kalamitou. K manuálnímu zachycení zmlazených stromů jednotlivých lokalit bylo využito sedmi hodnotitelů a jejich výstupy následně porovnány se skutečnými daty obnovy pro výzkumné plochy. Skutečnými daty obnovy jsou výstupy měření technologií Field-map pořízené katedrou Ekologie lesa na ČZU. Druhou metodou je zmíněná automatická detekce zmlazení, jenž umožňuje díky vytvořenému 3D bodovému mračnu ze snímků vygenerovat DEM (Digitální výškový model), ze kterého je možné následně v několika krocích generovat body zmlazených stromů s jejich přibližnými výškami. Manuální metodou se podařilo nalézt většinu stromů a dosáhnout tak průměrné správnosti 88,5 %, což umožňuje velmi přesné praktické využití metody pro potřeby mapování ploch ovlivněných disturbancemi, aniž by se muselo do těchto ploch vstupovat. Nicméně druhá metoda, a to automatická detekce zmlazení, dosahuje průměrné správnosti pouhých 15,9 %. Praktické využití při použitém nastavení funkcí a algoritmů je malé, i když automatické hodnocení by práci dokázalo ještě více automatizovat. Diplomová práce tímto poukazuje na současné možnosti využití bezpilotních prostředků a celkově moderních technologií pro potřeby mapování lesních ekosystémů. Taktéž otevírá možnost optimalizace algoritmů a nastavení metod požitých v této práci.

Abstract:

This master's thesis is concerned with alternative options for inventory of a natural regeneration in disturbance areas. In this specific study, data collection with aerial drone and the subsequent both manual and automatic evaluation of the data were used to determine the ongoing regeneration process in the selected area. Aim of this thesis is to assess the accuracy of the manual evaluation method compared to the automatic detection of regeneration. Three areas in the Šumava National Park destroyed by a population of bark beetles were selected as the research localities. Data collected from individual research areas were analyzed by seven participants and results of their analysis were compared to the ground measured regeneration for chosen localities. The ground truth data are result of a research conducted by the Department of Forest Ecology at the Czech University of Life Sciences Prague using the Field-map technology. Second method used in the research for this thesis had been the automatic method. This method can generate Digital Elevation Model (DEM) out of 3D point cloud, which can be used to identify regenerated trees and estimate their heights. Using the manual method, most of the regenerated trees were found with the average accuracy of 88,5 %. This allows for a very accurate practical use of this method to map the areas of disturbances. However, the second (automatic) method averaged at only 15,9 %. Practical use, even with the correct setting of functions and algorithms, is unlikely, even though the automatic method could streamline the whole process. This thesis thus informs about the possibilities of the deployment of unmanned aerial vehicles (and modern technologies overall) for the purposes of mapping out the forest ecosystems. Thesis also draws attention to the possibility of optimization of algorithms and methods used in this thesis' research.

Keywords

bezpilotní prostředky, inventarizace, kalamitní území

Keywords

unmanned aerial vehicles, disaster areas, inventory

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 13. 4. 2017

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Peter Surový, PhD.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Forestry and Wood Sciences

Master programme / field:
Forestry Engineering / Forest Engineering