| تعداد نشریات | 284 |
| تعداد نشریات سازمان | 82 |
| تعداد شماره‌ها | 3,080 |
| تعداد مقالات | 34,355 |
| تعداد مشاهده مقاله | 47,669,112 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 78,695,683 |
ارزیابی کارایی دو رویکرد تصویرسنجی بردکوتاه و LiDAR گوشی هوشمند در برآورد مشخصه‌های قطر برابر سینه و ارتفاع تنه درختان (مطالعه موردی: جنگلهای بلوط در استان لرستان) | ||
| تحقیقات جنگل و صنوبر ایران | ||
| مقاله 1، دوره 33، شماره 2 - شماره پیاپی 100، شهریور 1404، صفحه 101-117 اصل مقاله (1.89 M) | ||
| نوع مقاله: علمی- پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijfpr.2024.366678.2172 | ||
| نویسندگان | ||
| الهام کریم زاده جعفری1؛ جواد سوسنی* 2؛ مسعود ورشوساز3؛ حامد نقوی4؛ علی حسینی نوه احمدآبادیان3 | ||
| 1دانشجوی دکتری مدیریت جنگل، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه لرستان، خرم‌آباد، ایران | ||
| 2نویسنده مسئول، دانشیار، گروه مدیریت جنگل، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه لرستان، خرم‌آباد، ایران | ||
| 3دانشیار، گروه تصویرسنجی و سنجش‌ازدور، دانشکده مهندسی نقشه‌برداری، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران | ||
| 4دانشیار، گروه مدیریت جنگل، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه لرستان، خرم‌آباد، ایران | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف: در طول دو دهه اخیر، استفاده از فناوری‌های سنجش‌ازدور سه‌بعدی همانند LiDAR تلفن همراه و رویکردهای تصویرسنجی (Photogrammetry) برای استخراج اطلاعات ابر نقاط در بخش جنگل‌داری، رشد فزاینده‌ای داشته است. LiDAR تلفن همراه به‌سبب دارا بودن اسکن لیزری، امکان ساخت سه‌بعدی‌های دقیق و اندازه‌گیری اجسام را در زمانی کوتاه برای تک‌درختان فراهم می‌کند. در پژوهش پیش‌رو در شرایطی مشابه (شرایط جوی و نور)، ارتفاع تنه تا محل شروع تاج درختان و قطر برابر سینه با دو رویکرد تصویرسنجی بردکوتاه و LiDAR تلفن همراه با احتساب زمان از مرحله اخذ داده تا رسیدن به ابر نقاط متراکم اندازه‌گیری شد. هدف از این پژوهش، بررسی عملکرد تصویرسنجی بردکوتاه و حسگر LiDAR تلفن همراه و مقایسه این دو رویکرد ازنظر دقت محاسبه قطر برابر سینه و ارتفاع تنه درختان و نیز زمان اکتسابی برای سه‌بعدی‌سازی تنه درختان بود. مواد و روش: 16 درخت بلوط ایرانی تک‌پایه در چهار منطقه زاگرس مرکزی انتخاب و بررسی شد. در روش تصویرسنجی بردکوتاه با گردش 360 درجه به دور درخت و با اخذ تصاویر به‌صورت زوج‌تصویر در شرایط فوکوس دستی و با داشتن نور کافی عکس‌برداری شد. برای LiDAR تلفن همراه نیز فرایند اسکن تنه با قدم زدن در اطراف درخت صورت گرفت. پس از تهیه تصاویر و معرفی آن‌ها به نرم‌افزار، توجیه داخلی انجام شد. در مرحله بعد، تعیین موقعیت ایستگاه عکس‌برداری و معرفی طول کنترل و طول چک که از قبل روی تنه درختان قرار داده شده بودند، اندازه‌گیری شدند و برای تولید جسم سه‌بعدی، ایجاد ابر نقاط اولیه و ابر نقاط متراکم تهیه شدند. پردازش LiDAR گوشی آیفون نیز با استفاده برنامه کاربردی Scaniverse تکمیل شد. صحت‌سنجی طول چک و طول کنترل تا دقت میلی‌متر توسط کولیس سنجیده شد. در محیط نرم‌افزار Metashape فاصله‌های بین نقاط چک و نقاط کنترل با نقطه‌یابی و سرشکنی نقاط به‌دست آمد. برای ارزیابی فاصله‌های متناظر طول چک و طول کنترل حاصل از محصولات تصویرسنجی و LiDAR تلفن همراه (داده‌های برآوردی) و فاصله‌های متناظر با اندازه‌گیری مستقیم کولیس (داده‌های واقعی) از آماره‌های RMSE، RMSE%، MAE و MAE% استفاده شد. نتایج: گردش کار و مراحل پردازش تصویرسنجی بردکوتاه به‌صورت میانگین برای 16 اصله درخت نمونه در جدولی تنظیم شد. برای دستیابی به ابر نقطه متراکم با تکنیک تصویرسنجی بردکوتاه لازم است که ده مرحله طی شود. مدت پردازش با‌توجه‌به نوع سیستم مورد استفاده متفاوت است. در زمان‌بندی دو رویکرد تصویرسنجی بردکوتاه و LiDAR تلفن همراه، تصویرسنجی بردکوتاه شامل ده مرحله پردازشی است تا ابر نقاط متراکم پس از گذشت زمانی به‌نسبت طولانی اخذ شود، درحالی‌که LiDAR تلفن همراه شامل فقط دو مرحله اسکن درخت و پردازش مستقیم برای اخذ ابر نقاط متراکم است. نتایج نشان داد که برای هر درخت، مدت اکتسابی برای رسیدن به ابر نقاط متراکم در رویکرد تصویرسنجی حدود 21 برابر مدت صرف‌شده توسط رویکرد LiDAR تلفن همراه است. رویکرد تصویرسنجی بردکوتاه در برآورد ارتفاع تنه با 63/6%=RMSE و رویکرد LiDAR تلفن همراه در برآورد قطر برابر سینه با 86/1%=RMSE، بهتر و دقیق‌تر عمل کردند. نتیجه‌گیری کلی: درختان تک‌پایه و دانه‌زاد بلوط زاگرس، گزینه مناسبی برای آزمودن فناوری LiDAR آیفون در پوشش جنگل هستند. شرایطی مانند تاج تنک، رسیدن نور کافی به تنه، ارتفاع کم و انشعاب‌های تاج درختان در ارتفاع پایین‌تر، ارتفاع تنه را قابل‌اندازه‌گیری می‌کند. مقایسه‌ی منصفانه دو رویکرد تصویرسنجی و فناوری LiDAR دشوار است. زیرا از زمان ظهور این فناوری، پژوهش‌هایی با تمرکز بر کیفیت و دقت حاصله از محصولاتِ این فناوری انجام گرفته‌اند که از معیارها و تعاریف متفاوتی استفاده کرده‌اند. ازطرفی، انتخاب از بین این دو، منوط به در نظر گرفتن درختان به‌صورت هم‌زمان در شرایط تک‌درخت و در شرایط توده است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| ابر نقاط؛ اسکن؛ حسگر؛ فتوگرامتری؛ علوم محیطی؛ Metashape | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Evaluating the efficiency of two close-range photogrammetry and smartphone LiDAR approaches in estimating the characteristics of diameter at breast height and stem height of trees (Case study: Oak forests of Lorestan province, Iran) | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Elham Karimzadeh Jafari1؛ Javad Soosani2؛ Massod Varshosaz3؛ Hamed Naghavi4؛ Ahmad Hosseini Naveh Ahmadabadian3 | ||
| 1Ph.D. Student of Forestry, Faculty of Natural Resources, Lorestan University, Khorramabad, Iran | ||
| 2Corresponding author, Associate Prof., Department of Forestry, Faculty of Natural Resources, Lorestan University, Khorramabad, Iran | ||
| 3Associate Prof., Department of Photogrammetry and Remote Sensing, Faculty of Geodesy and Geomatics Engineering, K.N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran | ||
| 4Associate Prof., Department of Forestry, Faculty of Natural Resources, Lorestan University, Khorramabad, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Background and objectives: Over the last two decades, the use of 3D remote sensing technologies such as mobile phone LiDAR and photogrammetric methods to extract point cloud information in forestry has grown significantly. Mobile phone LiDAR, due to its laser scanning capability, allows accurate 3D measurements of objects in a short time for single trees. This study measured crown base height and diameter at breast height under similar atmospheric and lighting conditions using close-range photogrammetry and mobile phone LiDAR approaches. The measurement process time from data collection to dense point cloud generation was also considered. The aim was to evaluate and compare the performance of these two methods in terms of accuracy for breast diameter and stem height estimation and acquisition time for 3D tree stem modeling. Methodology: Sixteen individual oak trees were selected from four central Zagros sites in western Iran. The close-range photogrammetry method involved capturing images with a 360-degree rotation around the tree under manual focus and adequate lighting. For mobile LiDAR, the stem was scanned by walking around the tree. After image acquisition, processing steps included interior orientation, camera location determination, and input of control and check lengths previously marked on the stems, to produce 3D visualizations and dense point clouds. The iPhone LiDAR data were processed using Scaniverse software. Control and check lengths were measured directly with calipers before data collection. In Metashape, distances between check and control points were optimized by marking. Statistical parameters including RMSE, RMSE%, MAE, and MAE% were calculated by comparing intervals from photogrammetry and LiDAR point clouds to direct caliper measurements. Results: The photogrammetry workflow and processing steps averaged across the 16 trees are tabulated. Obtaining a dense point cloud via photogrammetry requires completing ten processing steps. Processing time depends on the system used. In terms of timing, close-range photogrammetry requires ten steps after data acquisition to produce dense point clouds, whereas mobile phone LiDAR only involves two stages: scanning and direct processing. Results showed that the time needed to generate dense point clouds using photogrammetry was roughly 21 times longer than with mobile LiDAR for each tree. The photogrammetry approach yielded better accuracy for crown base height (RMSE = 6.63%), while mobile phone LiDAR performed better for breast height diameter estimation (RMSE = 1.86%). Conclusion: Zagros oak trees, being monoecious and seed-propagated, provide a suitable test case for applying these technologies in forest cover studies. Tree characteristics such as thin crowns, sufficient light penetration to the stem, low altitude, and low crown branching facilitate measuring stem height. Comparing photogrammetric and LiDAR methods remains challenging due to different quality and accuracy criteria used since these technologies emerged. Ultimately, the choice between these technologies depends on whether the focus is single-tree or mass tree measurements. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Keywords: Environmental science, Metashape, Photogrammetry, point cloud, scanning, sensor | ||
| مراجع | ||
|
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 271 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 58 |
||