Klasifikace dat leteckého laserového skenování a odvození charakteristik vegetace a terénu pro Hornojiřetínskou výsypku

Jakub Voska

Bachelor's thesis

Classification of airborne laser scanning data and derivation of vegetation and terrain characteristics for the Hornojiřetínská spoil heap

Abstract:

Data leteckého laserového skenování a z nich odvozené vegetační a terénní metriky se v poslední době staly novým způsobem, jak sledovat 3D strukturu prostředí. Získání vhodných metrik reprezentujících strukturu vegetace ale předchází celá řada kroků ve zpracování bodových mračen, jako je ground filtering a klasifikace bodů do základních tříd (vegetace, budovy). Cílem práce je zpracování bodového mračna a následné odvození vegetačních a terénních metrik. Studijní oblastí je Hornojiřetínská výsypka v severozápadních Čechách, na které se nachází jak část podrobená technické rekultivaci, tak část ponechána spontánní sukcesi, což umožňuje porovnat hodnoty získaných metrik mezi těmito plochami, a tak určit jejich zásadní odlišnosti. Data LiDAR byla získána v rámci leteckého průzkumu v roce 2017. Celkem bylo odvozeno 55 vegetačních a terénních metrik za využití programů LAStools, ArcMap a lidR package. Dalším cílem bylo porovnání hodnot metrik a výběr takových, jejichž hodnoty se napříč plochami lišily natolik, aby je bylo možné využít ke klasifikaci. Porovnání proběhlo kromě rekultivované a sukcesní části také mezi přírodními třídami krajinného pokryvu CORINE Land Cover. Rozdíly mezi těmito plochami nejlépe prezentovaly metriky maximální výšky vegetace, výšky korun stromů, hustoty vegetace a sklonu svahů. I přes zjištěné rozdíly by se tyto metriky využívaly ke klasifikaci do větších skupin obsahujících několik druhů vegetace velmi obtížně. Větší uplatnění by nalezly při klasifikaci konkrétních druhů stromů nebo podrobných tříd krajinného pokryvu.

Abstract:

Aerial laser scanning data and the vegetation and terrain metrics derived from them have recently become a new way to study 3D structure of the environment. However, obtaining suitable metrics representing vegetation structure is preceded by a number of steps in point cloud processing, such as ground filtering and classification of points into basic classes (vegetation, buildings). The objective of this thesis is to process the point cloud and then derive vegetation and terrain metrics. The study area is the Hornojiřetínská spoil heap in Northwest Bohemia, which contains both technically reclaimed part and a part left to spontaneous succession, which allows to compare the values of the obtained metrics between these areas and thus to identify their fundamental differences. The LiDAR data were acquired as part of an aerial survey in 2017. A total of 55 vegetation and terrain metrics were derived using LAStools, ArcMap and lidR package. Another objective was to compare metric values and select those that varied enough across plots to be used for classification. In addition to the reclaimed and successional portions, comparisons were also made between natural CORINE Land Cover classes. The differences between these plots were best represented by the metrics of maximum vegetation height, crown span, vegetation density, and hill slope. Despite the differences found, these metrics would be difficult to use to classify into larger groups containing multiple vegetation types. They would be more applicable to the classification of specific tree species or detailed land cover classes.

Keywords

LiDAR, krajinný pokryv, výsypky, porovnání, metriky

Keywords

LiDAR, land cover, spoil heaps, comparsion, metrics

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 29. 3. 2022

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Vítězslav Moudrý, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Bachelor programme:
Geographic Information Systems and Remote Rensing in Environmental Sciences