Využitie moderných metód diaľkového prieskumu Zeme pre komplexné hodnotenie lesných ekosystémov a lesnej infraštruktúry

Ing. Dominika Krausková

Disertační práce

Využití moderních metod dálkového průzkumu Země pro komplexní hodnocení lesních ekosystémů a lesní infrastruktury

Anotace:

Přiložená dizertační práce hodnotí využití moderních metod dálkového průzkumu Země při komplexním mapování lesních ekosystémů a lesní infrastruktury, zejména pomocí terestrického, mobilního a nízkonákladového laserového skenování. Hlavním cílem je ověřit přesnost, praktickou využitelnost a vzájemnou komplementaritu těchto technologií při řešení konkrétních lesnických úloh v různých měřítkách – od detailního mapování drobných vodních prvků a poškození lesních cest až po odhad porostní struktury a průchodnosti terénu pro terénní vozidla. Práce je koncipována jako komentovaný soubor pěti recenzovaných článků, které se tematicky věnují (1) validaci smartphonového LiDARu pro mapování koryt vodních toků a malých vodních staveb, (2) diagnostice a automatizované detekci povrchového poškození lesních cest pomocí různých typů laserového skenování a (3) mapování parametrů lesa pro modelování mobility techniky s využitím HMLS, UAV‑SfM, UAV‑LiDAR a radarových DEM ze Sentinel‑1. Výsledky ukazují, že přesnost jednotlivých metod nelze posuzovat izolovaně, ale vždy ve vztahu k měřítku, účelu aplikace a kvalitě georeference. TLS poskytuje nejpřesnější, avšak časově i finančně nejnáročnější referenční data; HMLS představuje kompromis mezi přesností a operativností při mapování porostů a cest; metody založené na UAV efektivně pokrývají větší území, avšak s omezenou schopností proniknout skrze korunový zápoj; smartphonový LiDAR je vhodný pro rychlé lokální mapování malých objektů, ale trpí kumulativním driftem při delších trajektoriích; radarové výškové modely ze Sentinel‑1 jsou použitelné pro regionální analýzy, nikoli však pro přesné modelování reliéfu v hustě zalesněném terénu. Práce formuluje rozhodovací rámec pro výběr technologie podle typu úlohy, požadované přesnosti a dostupných zdrojů a zdůrazňuje, že efektivní využití technologií dálkového průzkumu Země v lesnictví spočívá v cílené kombinaci komplementárních technologií, nikoli v hledání jedné univerzální metody.

Abstract:

The dissertation investigates the use of modern remote sensing methods for the comprehensive assessment of forest ecosystems and forest infrastructure, focusing on terestrial, mobile and low cost laser scanning. The main objective is to evaluate the accuracy, practical applicability and mutual complementarity of these technologies for specific forestry tasks at different spatial scales – from detailed mapping of small water features and assessment of forest road surface damage to the derivation of stand structure and terrain passability for off road vehicles. The thesis is structured as a commented set of five peer reviewed articles that address (1) validation of smartphone LiDAR for mapping streambeds and small hydraulic structures in forested terrain, (2) diagnostic and automated detection of forest road surface damage using various laser scanning techniques, and (3) mapping of forest parameters for modelling vehicle mobility using handheld mobile laser scanning, UAV SfM, UAV LiDAR and Sentinel 1 derived digital elevation models. The results demonstrate that the performance of individual methods cannot be judged in isolation, but must be related to the required scale, purpose of the application and quality of georeferencing. Terrestrial laser scanning provides the most accurate but time consuming and costly reference data; handheld mobile laser scanning represents a compromise between accuracy and operational efficiency for mapping forest stands and roads; UAV based methods effectively cover larger areas but have limited capability to penetrate dense canopies; smartphone LiDAR is suitable for rapid local mapping of small objects, yet is affected by cumulative drift along longer trajectories; Sentinel 1 radar DEMs are useful for regional analyses but insufficient for detailed terrain modelling in densely forested areas. The dissertation formulates a decision framework for selecting appropriate technology according to task type, required accuracy and available resources, and underlines that effective use of remote sensing in forestry relies on targeted combinations of complementary methods rather than on a single universal technology.

Abstract:

Priložená dizertačná práca hodnotí využitie moderných metód diaľkového prieskumu Zeme pri komplexnom mapovaní lesných ekosystémov a lesnej infraštruktúry, najmä pomocou terestriálneho, mobilného a nízkonákladového laserového skenovania. Hlavným cieľom je overiť presnosť, praktickú využiteľnosť a vzájomnú komplementaritu týchto technológií pri riešení konkrétnych lesníckych úloh v rôznych mierkach – od detailného mapovania drobných vodných prvkov a poškodenia lesných ciest až po odhad porastovej štruktúry a priechodnosti terénu pre terénne vozidlá. Práca je koncipovaná ako komentovaný súbor piatich recenzovaných článkov, ktoré sa tematicky venujú (1) validácii smartfónového LiDARu pre mapovanie tokov a malých vodných stavieb, (2) diagnostike a automatizovanej detekcii povrchového poškodenia lesných ciest pomocou rôznych typov laserového skenovania, a (3) mapovaniu parametrov lesa pre modelovanie mobility techniky s využitím HMLS, UAV-SfM, UAV LiDAR a radarových DEM zo Sentinel 1. Výsledky ukazujú, že presnosť jednotlivých metód nemožno posudzovať izolovane, ale vždy vo vzťahu k mierke, cieľu aplikácie a kvalite georeferencie. TLS poskytuje najpresnejšie, no časovo a finančne najnáročnejšie referenčné dáta; HMLS predstavuje kompromis medzi presnosťou a operatívnosťou pri mapovaní porastov a ciest; UAV metódy efektívne pokrývajú väčšie územia, avšak s obmedzenou schopnosťou preniknúť cez korunový zápoj; smartfónový LiDAR je vhodný pre rýchle lokálne mapovanie malých objektov, ale trpí kumulatívnym driftom pri dlhších trajektóriách; radarové výškové modely zo Sentinel 1 sú použiteľné pre regionálne analýzy, nie však pre presné reliéfne modelovanie v husto zalesnenom teréne. Práca formuluje rozhodovací rámec pre výber technológie podľa typu úlohy, požadovanej presnosti a dostupných zdrojov a zdôrazňuje, že efektívne využitie technológií diaľkového prieskumu Zeme v lesníctve spočíva v cielenej kombinácii komplementárnych metód, nie v hľadaní jednej univerzálnej technológie.

Klíčová slova

MLS, HMLS, LiDAR, lesní infrastruktura, lesní ekosystém, TLS, dálkový průzkum Země

Keywords

remote sensing, LiDAR, forest infrastructure, forest ecosystem, TLS, MLS, HMLS

Klíčová slova

diaľkový prieskum Zeme, LiDAR, lesná infraštruktúra, lesný ekosystém, TLS, MLS, HMLS

Jazyk práce: slovenština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 26. 7. 2026

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Ing. Zdeněk Patočka, Ph.D.
• Oponent: Ján Tuček, externi, Peter Surový, externi, Růžena Janoutová, externi

Mendelova univerzita v Brně

Lesnická a dřevařská fakulta

Doktorský studijní program:
Hospodářská úprava lesa