Berechnung des Baumbestands aus Luftbild-Lidar

Lidar und andere Fernerkundungsmethoden sind mittlerweile Standardverfahren zur Erfassung moderner Wälder. Um dichte Baumkronen zu durchdringen, nutzen Forstwirte Lidar-Daten in Global Mapper Pro® , um die Höhenlage des unbewachsenen Bodens zu kartieren und Walddichte, Kronenbedeckung und Baumhöhen zu visualisieren. Manuelle Holzinventuren sind personal- und zeitaufwendig. Die Erstellung eines Baumbestands auf Basis von Lidar-Daten aus der Luft sowie weiterer Indikatoren wie der Deckung der Unterschicht und der freiliegenden Bodenfläche ermöglicht Forstwirten ein besseres Verständnis der Bestandesdynamik bei deutlich geringerem Arbeitsaufwand.

Global Mapper kann Baumvermessungen aus einem Lidar-Datensatz erkennen und extrahieren.

Dieser Workflow zur Baumerfassung konzentriert sich auf die Berechnung der Bestandsdichte, der Einzelbaumhöhe und des Standorts. Profitieren Sie von LiDAR-Daten mit ausreichend hoher Auflösung, um sowohl die Baumkronen als auch den Untergrund erkennen zu können. Benötigen Sie LiDAR-Daten? Lesen Sie dazu diesen Blogbeitrag: Kostenlose Höhendatenquellen für Global Mapper.

Es gibt zwei Hauptschritte, die beide mit dem Tool zur automatischen Punktwolkenanalyse ausgeführt werden:

• Klassifizieren Sie die Punktwolke, um Baumpunkte zu identifizieren.
• Extrahieren Sie die Punktwolke in einzelne Baummerkmale.

 

Lidar-Klassifizierung: Identifizierung von Rausch-, Boden- und Vegetationspunkten

Die Punktklassifizierung trennt Vegetationspunkte von Bodenpunkten und ist ein wesentlicher Schritt bei der Verarbeitung von Walddaten. Zunächst werden die Rausch- und Bodenpunkte innerhalb der Punktwolke klassifiziert.

Die Vegetation kann anhand ihrer Höhe unterschiedlich klassifiziert werden.

• Entfernen von Ausreißern mit der Geräuschklassifizierung Das Tool wird insgesamt eine genauere Klassifizierung ermöglichen.
• Eine genaue Bodenklassifizierung wird eine solide Grundlage für die Messung von Baumhöhen bei der Vegetationsklassifizierung schaffen.

Als Nächstes klassifizieren Sie die Vegetationspunkte . Das automatische Klassifizierungstool bietet zwei Optionen: Grid und die häufiger verwendete Max-Likelihood-Methode.

 

Baumklassifizierung: Vegetation

Wie funktioniert die Vegetationsklassifizierung ? Das Max-Likelihood-Klassifizierungstool von Global Mapper nutzt die Segmentierung, um einzelne Bäume im LiDAR-Bild zu identifizieren. Vereinfacht gesagt, ist die Segmentierung eine Methode, Punktgruppen zu erstellen, die jeweils ein einzelnes Merkmal repräsentieren. Jede Punktgruppe, also jeder erkannte Baum, wird in einer zufälligen Farbe visualisiert, wie in der Abbildung unten dargestellt.

Segmentierte Baumkronen aus einer von oben aufgenommenen Lidar-Luftbildaufnahme.

 

Einstellungen zur Vegetationsklassifizierung

Die Standardeinstellungen ermöglichen zwar in den meisten Fällen die Baumerkennung, für optimale Ergebnisse sollten Sie die Einstellungen des Werkzeugs jedoch an Ihren Waldtyp und Ihre Daten anpassen. Vergessen Sie dabei nicht, die Auflösung zu berücksichtigen.

Diese aneinandergrenzenden Bestände wurden automatisch anhand der Baumhöhe, die durch unterschiedliche Grüntöne unterschieden wird, verschiedenen Klassen zugeordnet.

Vegetationseinstellungen: Bei Max Likelihood gibt es nur eine Einstellung speziell für die Vegetationspunktklassifizierung.

• Einzelne Bäume nach Höhe klassifizieren: Aktivieren Sie diese Option, um Bäumen basierend auf ihrer Höhe (niedrige, mittlere oder hohe Vegetation) eine LiDAR-Klassifizierung zuzuweisen, die in den gemeinsamen Einstellungen festgelegt ist. Wenn diese Option deaktiviert bleibt, wird allen erfassten Vegetationspunkten die Klassifizierung #4 (mittlere Vegetation) zugewiesen.

Gemeinsame Einstellungen: Da diese Einstellungen die Waldstruktur und nicht die Lidar-Verarbeitung widerspiegeln, werden diese gemeinsamen Einstellungen während der Klassifizierung und Extraktion verwendet.

• Baumausbreitung: Diese Einstellungen beziehen sich auf die minimale und maximale Breite (von Kante zu Kante) einer einzelnen Baumkrone. Dies hilft bei der Unterscheidung von Baumgruppen, indem Global Mapper mitgeteilt wird, welche Baumkronen in diesem Wald zu erwarten sind.
• Mindesthöhe über dem Boden: Vegetationspunkte unterhalb dieses Wertes werden ignoriert. Dies hilft, die Krautschicht von den Bäumen zu unterscheiden.
• Mittlere Vegetationsschwelle: Bäume mit einer Höhe zwischen diesem Wert und dem Wert für die maximale Vegetation werden als mittlere Vegetationsklasse eingestuft. Bäume unterhalb dieses Wertes werden als niedrige Vegetationsklasse eingestuft.
• Maximaler Vegetationsschwellenwert: Bäume, die höher als dieser Wert sind, werden als hohe Vegetation eingestuft.

 

Vegetationsextraktion mit dem Feature Extraction Tool

Das Werkzeug zur Merkmalsextraktion erstellt Vektormerkmale aus klassifizierten Punkten. Hier kann das Bauminventar zur einfachen Ansicht und zum Export erstellt werden. Für Bäume generiert das Werkzeug zur Vegetationsextraktion Folgendes:

• Ein Vektorpunktmerkmal, das sich an der Spitze jedes erkannten Baumes befindet
• Ein Flächenmerkmal zur Abgrenzung jeder Baumkrone
• Eine aus den segmentierten Punkten generierte 3D-Netzschicht

Für einen detaillierteren Einblick in Ihre Klassifizierungen sehen Sie sich die Funktionsinformationen an.

In der Mitte jedes Segments wird ein Baumpunkt erstellt, der die gemessenen Attribute des Baumes enthält, wie z. B. Höhe, Kronenausdehnung und Klassifizierung. Die Anzahl der Objekte finden Sie in der Ebene „Extrahierte Bäume“ im Kontrollzentrum oder in der Attributtabelle unten rechts. Diese Punktebene kann in verschiedene Dateiformate exportiert werden, darunter CSV, und als GMMP-Datei, die mit Global Mapper Mobile kompatibel ist, um sie im Gelände anzuzeigen und zu bearbeiten.

Testen Sie es selbst in Global Mapper Pro mit einer kostenlosen 14-tägigen Testversion ! Bei Fragen kontaktieren Sie uns bitte.

 

Weitere Forstwirtschafts-Workflows in Global Mapper Pro

• Baumhöhenmessung mit Lidar
• Identifizierung von Baumhöhenänderungen anhand einer Punktwolke
• Erstellen Sie Kronenhöhenmodelle aus Lidar-Daten in Global Mapper Pro.
• Identifizierung von Baumhöhenänderungen durch Vergleich von Punktwolken mit dem Gelände
• Wie man den Baumbestand anhand von Luftbild-Lidar berechnet
• Erstellung einer Karte des tropischen Trockenwaldes
• Baummerkmale aus einer 3D-Punktwolke extrahieren