Mapování potencionálně nebezpečné vegetace podél liniové dopravní infrastruktury

Bc. Ivana Holleschová

Master's thesis

Safety mapping of potentially dangerous vegetation alongside the transport infrastrucure

Abstract:

Dopravní infrastruktura tvořená liniovými komunikacemi představuje neoddělitelnou složku krajiny. Součástí těchto objektů je doprovodná zeleň nacházející se v jejich bezprostřední blízkosti. Porosty podél komunikací jsou tvořeny převážně dřevinami, jejichž parametry jsou v současné praxi získávány metodou pozemního měření. Tato metoda však může být z časového, ekonomického a personálního hlediska náročná. Informace o stavu dřevin, nejčastěji stromů, jsou přitom součástí podkladů pro vytvoření výběrových řízení týkajících se údržby a monitoringu zeleně. Cílem této práce je navržení algoritmu pro detekci potencionálně nebezpečných dřevin a vytvoření databáze obsahující informace o poloze, výšce, vzdálenosti od dopravní infrastruktury a případně zdravotním stavu vegetace. K identifikaci takových porostů bylo využito snímků získaných náletem bezpilotního prostředku, a následným použitím fotogrammetrické metody Structure from Motion byla vytvořena bodová mračna a digitální modely povrchu a reliéfu. Normalizací těchto modelů byla dále získána výška porostu a jeho vzdálenost od dopravní infrastruktury. Dřeviny, jejichž výška přesahovala vzdálenost, byly následně vyhodnoceny jako potencionálně nebezpečné. Dalším sledovaným parametrem byl zdravotní stav porostu, který lze stanovit na základě vegetačního indexu a je důležitý zejména pro pravidelný monitoring lokalit. Výsledný algoritmus byl aplikován na tři různé úseky komunikací. První lokalitou byl úsek dálnice D6, kde byl kromě výšky a vzdálenosti posuzován také zdravotní stav a výsledná databáze byla rozšířena o kilometráž. Dalšími dvěma úseky byly části železnic v okolí obcí Šluknov a Neutonice. Z informací získaných aplikací metodického postupu byly následně vytvořeny souhrnné databáze a proběhlo hodnocení jednotlivých porostů. Dřeviny, které by svým případným pádem mohly ohrozit dopravu či způsobit škodu komunikaci samotné, byly vyhodnoceny jako potencionálně nebezpečné. Získané výsledky potvrdily vhodnost využití bezpilotních prostředků a následné zpracování dat pro tyto účely. Možnými uživateli tohoto algoritmu jsou Správa železnic, Ředitelství silnic a dálnic ČR a další správci komunikací.

Abstract:

Linear transport infrastructure is an inseparable part of the landscape and vegetation located in the immediate vicinity along them is one of their main components. The vegetation along roads and railways consists mainly of shrubs and trees. At present, parameters of these woody plants are acquired by a ground measurement method, which is very ineffective and often not a sufficiently accurate way of data acquisition in terms of time, personnel and economics. Furthermore, information about the state of the trees is a necessary basis for the selection of tenders aimed at their maintenance. This thesis aims to design an algorithm to detect potentially dangerous trees and to create a database containing information about their location, height, distance from transport infrastructure and health condition. The source for this data were images obtained using an unmanned aerial vehicle and to identify such trees photogrammetric method Structure from Motion was used – to process images to generate point clouds and subsequently Digital Terrain and Surface Model. Based on these two models Canopy Height Model can be derived and individual tree height estimated. Trees whose height is bigger than their distance to roads or railways are considered dangerous to the passengers or the transport infrastructure itself. Another parameter is the health condition of trees which is estimated by vegetation index. The resulting algorithm was used at three locations. The first location was the section of the D6 motorway, where, in addition to height and distance, the state of health was also assessed and the resulting database was expanded by mileage. The other two sections were parts of the railways around the villages of Šluknov and Neutonice. From the information obtained by the application of the methodological procedure, summary databases were subsequently created and the individual trees were evaluated. Trees that could, if possible, endanger traffic or cause damage to the infrastructure itself, were evaluated as potentially dangerous. The obtained results confirmed that unmanned aerial vehicles and subsequent data processing are a suitable method for these purposes. Possible users of this algorithm are the Railway Infrastructure Administration, Motorway Directorate of the Czech Republic and other road administrators.

Keywords

bezpilotní prostředek, Structure from Motion, železnice, pozemní komunikace, detekce stromů, digitální model

Keywords

Unmanned Aerial Vehicle, Structure from Motion, railways, roads, tree detection, digital model

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 6. 2020

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Jan Komárek, Ph.D.
• Reader: Petr Balej, Ing.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Master programme / field:
Landscape and Land Management / Landscape and Land Management