Validace filtračních algoritmů dat leteckého laserového skenování

Bc. Tomáš Zámek

Master's thesis

Assessment of LiDAR ground filtering algorithms

Abstract:

Tato diplomová práce se zaměřila na testování pěti algoritmů, které filtrují bodová mračna získaná pomocí technologie LiDAR. Cílem bylo vyhodnotit a porovnat přesnost dvou komerčních a tří volně dostupných algoritmů a analyzovat vliv jednotlivých parametrů nastavení na výkonnost algoritmů. Filtrace probíhala na datech z leteckého laserového skenování (ALS) v různých typech krajinného pokryvu. Přesnost filtrace byla vyhodnocena jak kvantitativně, tak kvalitativně. Výsledky ukázaly, že typ pokryvu má zásadní vliv na výslednou přesnost. Obecně filtry lépe fungovaly v přírodních oblastech než v městském prostředí. Nejlepších výsledků dosahovaly v prostředí lesa, naopak největších chyb se dopouštěly v centru města. Většina algoritmů měla tendenci způsobovat chybu 2. druhu, spíše než chybu 1. druhu. Tato tendence závisela na charakteru okolních objektů, jako je vegetace nebo budovy. Algoritmus progresivního TINu (PTIN) dosahoval dobrých a stabilních výsledků napříč všemi oblastmi. Největší dopad na výkonnost filtrů měly parametry, které nastavují práh vzdálenosti zahrnující body terénu, práh maximálního sklonu a velikost počáteční mřížky. Výsledky mimo jiné poskytly informace uživatelům o chování algoritmů a jejich parametrů v daných prostředích.

Abstract:

This master’s thesis focuses on the evaluation of five algorithms used for filtering point clouds obtained through LiDAR technology. The primary objective was to compare the accuracy of two commercially available algorithms with three freely available ones and analyze how individual setting parameters affect the algorithm‘s performance. The filtering process was applied to airborne laser scanning (ALS) data in various land covers. The accuracy of the filters was assessed quantitatively and qualitatively. The research results indicated that the accuracy of the filtering process is significantly affected by the type of land cover. The filters generally worked more efficiently in natural areas than in urban environments. The best results were obtained in forest areas, whereas the highest errors were observed in the downtown city. Most algorithms tended to cause Error type 2 rather than Error type 1, depending on the surrounding object’s nature, such as buildings or vegetation. The Progressive TIN (PTIN) algorithm provided good and stable results across all land covers. The filtering performance was primarily impacted by the parameters that define the threshold of the distance involving terrain points, the maximum slope threshold and the size of the initial grid. The research results provided valuable insights into algorithm behaviour and parameter settings in different environments.

Keywords

LiDAR, filtrace bodových mračen, filtrační algortimy, letecké skenování, bodová mračna

Keywords

LiDAR, airborne laser scanning, point cloud, ground filtering algortihm, point cloud filterin

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 15. 5. 2023
• Supervisor: doc. Ing. Vítězslav Moudrý, Ph.D.
• Reader: Tomáš Klouček, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Master programme:
Spatial Sciences in the Environment