Krok k pokročilé inventarizaci lesních porostů pomocí laserového skenování a 3D modelování. Lze omezit náročná pozemní šetření?
Cíle projektu
Ekologická stabilita (rezistence a resilience) lesních ekosystémů vůči různým druhům disturbancí a stresovým faktorům je do značné míry dána strukturou porostu, ve které se odráží druhová a věková variabilita porostu. Právě strukturální charakteristiky individuálních stromů jako je výška, tvar koruny a nadzemní biomasa mohou být poměrně snadno odvozeny z pozemních šetření, která jsou ovšem náročná na čas a práci a tedy jasně časo-prostorově omezená. Metody využívající bezpilotní a letecké laserové skenování (ULS z angl. unmanned laser scanning a ALS z angl. airborne laser scanning) oproti tomu umožňují opakovaně zmapovat velká území. I tyto metody jsou do jisté míry závislé na pozemních datech. Pozemní data slouží jak pro kalibrování regresních modelů, tak pro jejich nezávislou validaci. Proto je v tomto projektu navržen přístup nahrazující pozemní měření virtuálními 3D lesními porosty. Data pozemního laserového skenování budou použita pro generování realistických 3D rekonstrukcí stromů běžných druhů (smrk, borovice, buk, dub). Z takto rekonstruovaných stromů budou následně sestaveny virtuální lesní scény s velkým rozsahem strukturální variability lesních porostů, na nichž budou simulována data laserového skenování (ULS a ALS) pomocí modelů radiativního transferu (RTM). Simulovaná data budou využita pro odvození spolehlivého algoritmu detekce jednotlivých stromů z ULS dat, vylepšení plošného přístupu (ABA, z angl. area based approach) odhadu lesních charakteristik z ALS dat a navržení nového přístupu hodnocení mechanické stability stromů/porostů. Aktivity tohoto projektu velmi úzce navazují na probíhající COST Akci 3DForEcoTech (CA20118), která si klade za cíl podpořit výzkum ekologie lesních ekosystémů pomocí moderních a neustále se rozvíjejících metod 3D laserového skenování, a tyto metody na nich založené více přiblížit lesnické praxi.
Klíčová slova
Airborne laser scanningunmanned laser scanningterrestrial laser scanningradiative transfer modelDART3D tree reconstructionquantitative structure modelforest characteristicsmechanical stabilityabove ground biomassgrowing stock
Veřejná podpora
Poskytovatel
Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy
Program
INTER-EXCELLENCE II
Veřejná soutěž
SMSM2022LU002
Hlavní účastníci
Ústav výzkumu globální změny AV ČR, v. v. i.
Druh soutěže
VS - Veřejná soutěž
Číslo smlouvy
MSMT – 1942/2023-2
Alternativní jazyk
Název projektu anglicky
A step towards advanced forest inventory through laser scanning and 3D modelling. Can field surveys be minimized?
Anotace anglicky
Ecological stability (resistance and resilience) of a forest stand against various disturbances and stress factors is partially dependent on canopy structure, which reflects species and age variability in the canopy. Characteristics such as height, crown shape, and above ground biomass (AGB) can be derived from field measurements. These are often time and manpower consuming and thus clearly time and spatially limited, whereas methods using unmanned and airborne laser scanning (ULS and ALS) allow mapping large areas repeatedly. Though, even those methods rely on field data, which are used for calibration of regression models and for their independent validation. In this project, we therefore introduce an approach replacing field data by virtual 3D forest stands. Terrestrial laser scanning data will be used to construct realistic 3D tree representations of common species (spruce, pine, beech, oak). From these virtual forest stands with a large structural variability will be compiled, on which laser scanning data will be simulated by RTM. The simulated data will be used to derive a reliable individual tree detection algorithm from ULS, to improve an ABA method for forest characteristics retrieval from ALS, and to introduce advanced methods to assess tree/stand mechanical stability. Activities of the project are closely related to already running COST action 3DForEcoTech (CA20118), which aims to support research of forest ecology by using modern and constantly developing 3D laser scanning methods and bring them closer to forestry practice.
Vědní obory
Kategorie VaV
ZV - Základní výzkum
OECD FORD - hlavní obor
40102 - Forestry
OECD FORD - vedlejší obor
—
OECD FORD - další vedlejší obor
—
CEP - odpovídající obory
(dle převodníku)GK - Lesnictví
Termíny řešení
Zahájení řešení
1. 9. 2023
Ukončení řešení
30. 9. 2025
Poslední stav řešení
K - Končící víceletý projekt
Poslední uvolnění podpory
27. 2. 2025
Dodání dat do CEP
Důvěrnost údajů
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Systémové označení dodávky dat
CEP25-MSM-LU-R
Datum dodání záznamu
10. 3. 2025
Finance
Celkové uznané náklady
8 324 tis. Kč
Výše podpory ze státního rozpočtu
8 324 tis. Kč
Ostatní veřejné zdroje financování
0 tis. Kč
Neveřejné tuz. a zahr. zdroje finan.
0 tis. Kč
Základní informace
Uznané náklady
8 324 tis. Kč
Statní podpora
8 324 tis. Kč
100%
Poskytovatel
Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy
OECD FORD
Forestry
Doba řešení
01. 09. 2023 - 30. 09. 2025