بررسی قابلیت داده‌های لیدار هوایی در برآورد ارتفاع پایه‌های درختی پلت و ممرز

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

چکیده

 اندازه‌گیری ارتفاع درختان به روش سنتی در عرصه‌های جنگلی به‌ویژه در توده‌های ناهمسال، انبوه و چند‌اشکوبة پهن‌برگ دشوار و مستلزم صرف زمانی طولانی است. در تحقیق حاضر از سیستم لیزر اسکنر هوایی برای تولید داده‏های لیدار و داده‌های سه‌بعدی دقیق از درختان جنگلی استفاده شد تا قابلیت این داده‌ها برای برآورد ارتفاع پایه‏های درختی در یک جنگل پهن‌برگ خزری در شصت‌کلاته گرگان بررسی شود. داده‌ها در فصل رویش با میانگین تراکم چهار تا پنج نقطه در متر مربع برداشت شد. 100 پایة درختی از دو گونة پلت (Acer velutinum) و ممرز (Carpinus betulus) که در اشکوب چیره واقع شده بودند یا تداخل تاجی با پایه‌های مجاور نداشتند انتخاب شد. ارتفاع درختان با استفاده از دستگاه اندازه‌گیری ارتفاع درخت (Vertex IV) اندازه‌گیری شد و موقعیت مراکز درختان با استفاده از سیستم DGPS و نیز به روش فاصله و آزیموت با استفاده از دوربین توتال استیشن برداشت شد. درختان برداشت‌شده در زمین، با استفاده از مختصات مرکز و قطر تاج در ابرنقاط لیزر بازیابی شدند و استخراج ارتفاع به‌طور مستقیم از ابرنقاط لیزر صورت گرفت. روابط رگرسیونی بین ارتفاع درختان اندازه‌گیری‌شده در عرصه و استخراج شده از ابرنقاط داده‌های لیزر تحلیل شد، طوری‌که ارتفاع درختان پلت و ممرز به‌ترتیب با ضرایب تبیین 96/0 و 95/0 و میانگین خطای نسبی 4 و 3 درصد برآورد شد. مقدار RMSe (جذر میانگینمربع خطاها) ارتفاع برآوردی گونه‌های پلت و ممرز، به‌ترتیب 5/1متر (6 درصد) و 84/1متر (6 درصد) و میانگین اختلاف بین ارتفاع استخراج‌شده از لیدار و ارتفاع اندازه‌گیری‌شده در عرصه 04/1 متر و 53/1- متر به‌دست آمد. نتایج این تحقیق آشکار می‌سازد که، با توجه به مقبولیت داده‌های ارتفاعی لیدار، سرعت فراگیرشدن داده‌ها و سهولت دسترسی آن برای کاربران، استفاده از این داده‌ها را می‌توان برای برآورد ارتفاع درختان گونه‌های مورد تحقیق در دیگر نقاط جنگلی شمال کشور توصیه کرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Potential of LIDAR data for estimation of individual tree height of Acer velutinum and Carpinus betulus

چکیده [English]

In traditional methods, measurement of tree height in broad-leaved forests, particularly in uneven-aged, high density and multi-storey stands is difficult and time-consuming. In the growing season of 2011, airborne laser scanner system was used to acquire Light Detection and Ranging (LIDAR) data  by a sampling density of 4-5 points/m2 in a broad-leaved forest, northern Iran (Shast-Kalate forest located in southwest of Gorgan). LIDAR data was used to estimate the height of individual trees. Hundred individual tree samples belong to two species, Acer velutinum and Carpinus betulus, were selected. The trees were located in dominant storey and/or without overlay with adjacent trees. Heights of trees were measured using Vertex 1V. Center coordinates of the sample trees were determined using DGPS system and Total Station with distance and angle. Sample trees were detected in laser point clouds using their center coordinates and crown diameter. The heights of sample trees were extracted directly from laser point clouds. Linear regression model between the heights of trees in the field measurement and laser point clouds was yielded coefficients of determination (R2) (0.96, 0.95), RMSe (1.05m (6%), 1.48m (6%), and relative error (4%, 3%) for A.velutinum and C. betulus, respectively. Mean differences between tree height of laser point cloud and field measurement were achieved 1.04m and -1.53m for A.velutinum and C.betulus, respectively. The results clarified that considering the acceptable of LIDAR height data, rapid prevail of data and its easy access for users, the employment of LIDAR data for estimating tree height in other places of northern forests of Iran is advised. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Acer velutinum
  • Airborne laser scanner
  • Carpinus betulus
  • Individual tree height