7928718582

314 Piotr Tompalski, Piotr

1. Wstęp

Prowadzenie zrównoważonej gospodarki leśnej oraz stosowanie ściśle z nią z\y‘ zanego modelu leśnictwa wielofunkcyjnego wymaga posiadania wielkiego zasób precyzyjnych i aktualnych informacji o stanie i strukturze drzewostanów. Automatyzacja procesu pozyskiwania i przetwarzania danych teledetekcyjnych stwarza takie rtioż liwości dla rozległych obszarów leśnych. Od kilku lat dynamicznie rozwija się tech nologia skaningu laserowego zwana także LiDAR (Light Detection and Ranging) w tym również w zakresie praktycznych jej zastosowań w pracach z zakresu inwentaryzacji lasu [Wężyk i in. 2007]. Technologię LiDAR wykorzystuje się głównie w zakresie zarówno lotniczego (Airborne Laser Scanning - ALS), jak i naziemnego skanowania laserowego (Terrestńal Laser Scanning - TLS).

Działanie skanera laserowego polega na pomiarze odległości urządzenia od badanego obiektu (celu - target). Realizowane to jest poprzez pomiar i rejestrację czasu, jaki upływa od momentu wysłania światła lasera do jego powrotu do detektora po uprzednim odbiciu od powierzchni celu. Znana wartość prędkości rozchodzenia się fali elektromagnetycznej (światła) oraz zmierzony czas pozwalają na obliczenie odległości obiektu od skanera. Urządzenie rejestruje także kąt, pod jakim wysyłana jest wiązka lasera. Pomierzone elementy (tj. czas i kąt odchylania wiązki) pozwalają na wyznaczenie współrzędnych przestrzennych XYZ pomierzonych punktów (tzw. chmury punktów -point cloud) w układzie lokalnym skanera. Technologia pracy skanera pozwala podzielić ją na pulsacyjne (time offlight) oraz tzw. falę ciągłą (continuous-wave - CW). Zmiana kierunku wysyłania wiązki może odbywać się poprzez zastosowanie obracającego się lustra (zmiana kierunku w pionie; ok. 170— 320°) i obrót całego skanera (zmiana kierunku w poziomie; 360°) [Wehr i Lohr 1999, Baltsavias 1999, GIM 2007]. Rejestracja chmury punktów odbywa się w sposób całkowicie automatyczny po wcześniejszym ustawieniu parametrów (np. rozdzielczości czy zakresu kątowego) przez operatora. Wybrane skanery dokonują automatycznie poziomowania (do kilkunastu stopni). Średni czas skanowania wynosi od kilku do kilkudziesięciu minut w zależności od rozdzielczości. Wybrane modele wyposażone są także w zintegrowane cyfrowe aparaty fotograficzne, co umożliwia nadawanie punktom pomiarowym ze skaningu wartości barwy (RGB).

Naziemny skaning laserowy (TLS) umożliwia precyzyjne pomiary pni drzew, ich koron, a także wybranych cech taksacyjnych, takich jak: pierśnicy (grubości na wysokości 1,3 m od gruntu), wysokości drzewa, nasady korony i jej długości czy w końcu miąższości pnia. Pomiar, oprócz dużej dokładności, charakteryzuje się powtarzalnością oraz przede wszystkim jest niezmiernie obiektywny [Watt i Donoghue 2005, Tompalski i Kozioł 2008, Hopkinson i in. 2004, Aschoff i in. 2004, Bienert i in. 2006, Wężyk i in. 2007, Kozioł i Wężyk 2007, Wencel i in. 2008].

Celem niniejszej pracy było zaprezentowanie nowej metody wykorzystującej technologię skanowania TLS z jednego centralnego stanowiska do określania liczby