DE102019112692A1

DE102019112692A1 - Method for determining a digital model of an area of a forest

Info

Publication number: DE102019112692A1
Application number: DE102019112692.4A
Authority: DE
Inventors: Thomas Seifert; Stefan Seifert; Erich Seifert
Original assignee: Scientes Mondium Ug
Current assignee: Scientes Mondium Ug
Priority date: 2019-05-15
Filing date: 2019-05-15
Publication date: 2020-11-19
Also published as: WO2020229575A1; EP3970069A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines digitalen Modells eines Bereichs eines Waldes, wobei zum einen Luftbildaufnahmen des Waldes und zum anderen Umfelddaten einer bodengestützten Umfelderfassungseinrichtung zusammengeführt werden, indem erste Baumstrukturmerkmale, welche aus den Luftbildaufnahmen ermittelt wurden, mit zweiten Baumstrukturmerkmalen korreliert werden, welche aus den Umfelddaten der bodengestützten Umfelderfassungseinrichtung ermittelt wurden.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, ein Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium.

The invention relates to a method for determining a digital model of an area of a forest, on the one hand aerial photographs of the forest and on the other hand environmental data of a ground-based surroundings detection device being merged in that first tree structure features, which were determined from the aerial photographs, are correlated with second tree structure features which are derived from the environment data of the ground-based environment detection device were determined.
The invention relates to a device, a computer program and a machine-readable storage medium.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines digitalen Modells eines Bereichs eines Waldes. Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung, ein Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium.The invention relates to a method for determining a digital model of a region of a forest. The invention further relates to a device, a computer program and a machine-readable storage medium.

Dreh- und Angelpunkt jedweden forstlichen Handelns ist die Ressource Holz im Wald. Wie bei wenigen anderen Wertschöpfungsketten spielt in der Forstwirtschaft die genaue Kenntnis, wo sich welche Holzsortimente im Wald befinden, eine entscheidende Rolle. Bäume weisen je nach Standort, Genetik und waldbaulicher Behandlung sehr unterschiedliche Wuchsformen mit entsprechend unterschiedlicher Schaftform auf.The linchpin of all forestry activity is the resource wood in the forest. As with few other value chains, precise knowledge of where which types of wood are located in the forest plays a decisive role in forestry. Depending on their location, genetics and silvicultural treatment, trees show very different growth forms with correspondingly different shaft shapes.

Die Holz verwertende Industrie stellt differenzierte Ansprüche und verlangt einen möglichst homogenen Rohstoff. Um die Ressource Holz optimal zu nutzen, bedarf es deshalb einer optimierten Zuordnung vom Rundholz zum Verwerter, sodass dieser sicher sein kann, den für seine Zwecke bestgeeigneten Rohstoff geliefert zu bekommen.The wood processing industry has different requirements and demands a raw material that is as homogeneous as possible. In order to optimally use the resource wood, an optimized allocation of the round wood to the recycler is required, so that the latter can be sure of receiving the raw material best suited for his purposes.

Eine genaue und möglichst nach Baumarten differenzierte Kenntnis des Anfalls von Rundholz verschiedener Sorten, von Industrie- und Energieholz ist deshalb eine Hauptvoraussetzung für eine effiziente Ernte, sodass jedem Abnehmer von Holz die geeignete Sorte geliefert werden kann.A precise knowledge of the accumulation of round wood of various types, of industrial and energy wood, which is as differentiated as possible according to tree species, is therefore a main prerequisite for an efficient harvest, so that the appropriate type can be supplied to every buyer of wood.

In der Regel ist es bisher so, dass das meiste Holz, mit Ausnahme wertvoller Furnierstämme, als Massenware geerntet wird und eher nach dem Massenanfall einem Verwerter angeboten wird, der das Rundholz dann im Werk nachsortiert. Nicht für die spezifische Verwertung geeignetes Holz wird entweder weiterverkauft oder thermisch verwertet. Es wurde aber bereits mit viel Aufwand transportiert, sortiert und hätte bei einem anderen Verwerter eventuell besser eingesetzt werden können, wenn es gleich dorthin geliefert worden wäre.As a rule, most of the wood, with the exception of valuable veneer trunks, is harvested as bulk goods and is more likely to be offered to a recycler after the mass accumulation, who then re-sorts the round wood in the factory. Wood that is not suitable for specific recycling is either resold or thermally recycled. However, it has already been transported and sorted with a lot of effort and could possibly have been better used by another recycler if it had been delivered there immediately.

Bekannte Methoden zur Waldvermessung umfassen zum Beispiel ein terrestrisches Laserscanning.Known methods of forest surveying include, for example, terrestrial laser scanning.

Methoden der Waldvermessung umfassen zum Beispiel ein Erfassen des Waldes mittels einer Kamera einer Drohne, welche über den Wald fliegt.Forest surveying methods include, for example, capturing the forest using a camera of a drone that flies over the forest.

Es besteht daher ein Bedarf einer effizienten Waldinventur, um den Rohstoff Holz effizient erfassen und verteilen zu können.There is therefore a need for an efficient forest inventory in order to be able to efficiently record and distribute the raw material wood.

Es besteht insofern ein Bedarf einer möglichst genauen Kenntnis der räumlichen Position von Ressourcen bestimmter Qualität als Basis weiterer Optimierungen im Bereich der Holzernte und des Holztransportes.In this respect, there is a need for as precise a knowledge as possible of the spatial position of resources of a certain quality as the basis for further optimization in the area of timber harvesting and timber transport.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist darin zu sehen, ein effizientes Konzept zum effizienten Ermitteln eines digitalen Modells eines Bereichs eines Waldes bereitzustellen.The object on which the invention is based is to be seen in providing an efficient concept for efficiently determining a digital model of a region of a forest.

Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.This object is achieved by means of the respective subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject matter of the dependent subclaims.

Nach einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Ermitteln eines digitalen Modells eines Bereichs eines Waldes bereitgestellt, umfassend die folgenden Schritte:

Verarbeiten von ersten Datensignalen, welche einen ersten Datensatz repräsentieren, wobei der erste Datensatz eine Sequenz von Luftbildern eines Waldes umfasst, wobei das Verarbeiten von ersten Datensignalen ein
Analysieren des ersten Datensatzes umfasst, um erste Baumstrukturmerkmale von den Luftbildern erfassten Bäumen zu ermitteln,
Identifizieren zumindest einer Bodenposition, an welcher eine bodengestützte Umfelderfassungseinrichtung angeordnet werden soll, basierend auf der Analyse des ersten Datensatzes,
Verarbeiten von zweiten Datensignalen, welche einen zweiten Datensatz repräsentieren, wobei der zweite Datensatz Umfelddaten umfasst, welche ein mittels der an der zumindest einen Bodenposition angeordneten bodengestützten Umfelderfassungseinrichtung erfasstes Umfeld der zumindest einen Bodenposition repräsentieren, wobei das Verarbeiten von zweiten Datensignalen ein
Analysieren des zweiten Datensatzes umfasst, um zweite Baumstrukturmerkmale von im Umfeld der zumindest einen Bodenposition vorhandenen Bäumen zu ermitteln,
Zusammenführen des ersten Datensatzes und des zweiten Datensatzes, um ein digitales Modell von im Umfeld der zumindest einen Bodenposition vorhandenen Bäume zu ermitteln, mittels eines Korrelierens der ersten Baumstrukturmerkmale mit den zweiten Baumstrukturmerkmalen.

According to a first aspect, a method for determining a digital model of a region of a forest is provided, comprising the following steps:

Processing of first data signals representing a first data set, the first data set comprising a sequence of aerial images of a forest, wherein the processing of first data signals is a
Analyzing the first data set to determine first tree structure features from the aerial photographs captured trees,
Identifying at least one ground position at which a ground-based environment detection device is to be arranged, based on the analysis of the first data set,
Processing of second data signals which represent a second data set, the second data set comprising environment data which represent an environment of the at least one floor position detected by means of the ground-based environment detection device arranged at the at least one floor position, the processing of second data signals being a
Analyzing the second data set comprises in order to determine second tree structure features of trees present in the vicinity of the at least one ground position,
Merging the first data set and the second data set in order to determine a digital model of trees present in the vicinity of the at least one ground position by means of correlating the first tree structure features with the second tree structure features.

Nach einem zweiten Aspekt wird eine Vorrichtung bereitgestellt, welche eingerichtet ist, alle Schritte des Verfahrens nach dem ersten Aspekt auszuführen.According to a second aspect, a device is provided which is set up to carry out all steps of the method according to the first aspect.

Nach einem dritten Aspekt wird ein Computerprogramm bereitgestellt, welches Befehle umfasst, die bei Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer, beispielsweise durch die Vorrichtung nach dem zweiten Aspekt, diesen veranlassen, ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt auszuführen.According to a third aspect, a computer program is provided which comprises commands, which, when the computer program is executed by a computer, for example by the device according to the second aspect, cause the computer to execute a method according to the first aspect.

Nach einem vierten Aspekt wird ein maschinenlesbares Speichermedium bereitgestellt, auf dem das Computerprogramm nach dem dritten Aspekt gespeichert ist.According to a fourth aspect, a machine-readable storage medium is provided on which the computer program according to the third aspect is stored.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis und schließt diese mit ein, dass die obige Aufgabe dadurch gelöst werden kann, dass zum einen Luftbildaufnahmen des Waldes und zum anderen Umfelddaten einer bodengestützten Umfelderfassungseinrichtung zusammengeführt werden, indem erste Baumstrukturmerkmale, welche aus den Luftbildaufnahmen ermittelt wurden, mit zweiten Baumstrukturmerkmalen korreliert werden, welche aus den Umfelddaten der bodengestützten Umfelderfassungseinrichtung ermittelt wurden.The invention is based on and includes the knowledge that the above object can be achieved in that, on the one hand, aerial photographs of the forest and, on the other hand, environmental data from a ground-based environmental detection device are merged by first tree structure features, which were determined from the aerial photographs, with second Tree structure features are correlated, which were determined from the environment data of the ground-based environment detection device.

Damit können in vorteilhafter Weise bisherige Schwachstellen der Einzelverfahren, also Luftvermessung und bodengestützte Umfelderfassung, effizient überbrückt oder kompensiert werden. Beide Einzelverfahren können sich so in effizienter und idealer Weise ergänzen und können somit komplementär eingesetzt werden, um Waldstrukturen unterhalb und im Kronenraum gleichermaßen effizient zu erfassen.In this way, previous weaknesses in the individual processes, i.e. air measurement and ground-based environment detection, can be efficiently bridged or compensated for in an advantageous manner. Both individual methods can thus complement each other in an efficient and ideal way and can thus be used in a complementary manner in order to capture forest structures below and in the crown area equally efficiently.

Zum Beispiel können mittels der bodengestützten Umfelderfassungseinrichtung Stamm und erste Strukturen bis zur Derbholzgrenze erfasst und danach mithilfe der Luftbilder auf Bestandsebene übertragen werden.For example, the ground-based environment detection device can be used to record the trunk and the first structures up to the hardwood border and then transfer them to the as-built level using the aerial images.

So lassen sich zum Beispiel in effizienter Weise Rundholzsortenstrukturen und ihre räumliche Verteilung im Wald ableiten.In this way, for example, log type structures and their spatial distribution in the forest can be derived efficiently.

Dadurch wird also insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass ein digitales Modell eines Bereichs eines Waldes effizient ermittelt werden kann.In particular, this has the technical advantage that a digital model of an area of a forest can be efficiently determined.

Somit wird also weiter insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine räumliche Position von Holz bestimmter Qualität effizient ermittelt werden kann.In this way, the technical advantage in particular is that a spatial position of wood of a certain quality can be efficiently determined.

Es wird insbesondere weiter der technische Vorteil bewirkt, dass eine Waldinventur effizient durchgeführt werden kann.In particular, there is also the technical advantage that a forest inventory can be carried out efficiently.

Somit können zum Beispiel unnötige Transportwege und unnötige Sortiervorgänge, wie in der Beschreibungseinleitung beschrieben, effizient vermieden werden, insofern nun einem bestimmten Holzverwerter gleich gewünschtes Holz geliefert werden kann.Thus, for example, unnecessary transport routes and unnecessary sorting processes, as described in the introduction to the description, can be efficiently avoided, insofar as the same desired wood can now be delivered to a specific wood processor.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich die Luftbilder zumindest teilweise derart räumlich überlappen, dass ein bestimmter räumlicher Punkt in zumindest zwei aufeinanderfolgenden Luftbildern abgebildet ist.According to one embodiment it is provided that the aerial images at least partially spatially overlap in such a way that a specific spatial point is mapped in at least two successive aerial images.

Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass die Luftbilder effizient analysiert werden können, um effizient erste Baumstrukturmerkmale zu ermitteln.This has the technical advantage, for example, that the aerial images can be efficiently analyzed in order to efficiently determine first tree structure features.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die ersten und/oder zweiten Baumstrukturmerkmale jeweils ein Element ausgewählt aus der folgenden Gruppe von Baumstrukturmerkmalen sind: Baumstamm, insbesondere Baumstammdurchmesser, Baumspitze, Baumkrone, Baumart, Textur-und/oder Strukturinformation der Krone und/oder der Rinde, Kronenform, insbesondere dreidimensionale Kronenform, Aststrukturen, insbesondere Astwinkel, Verzweigungsmuster, Astwinkelverteilungen, Astverteilungen.According to a further embodiment it is provided that the first and / or second tree structure features are each an element selected from the following group of tree structure features: tree trunk, in particular tree trunk diameter, tree top, tree crown, tree species, texture and / or structural information of the crown and / or the Bark, crown shape, in particular three-dimensional crown shape, branch structures, in particular branch angles, branching patterns, branch angle distributions, branch distributions.

Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass besonders geeignete Baumstrukturmerkmale ermittelt werden.This has the technical advantage, for example, that particularly suitable tree structure features are determined.

Nach einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein optisches Flussfeld basierend auf den Luftbildern ermittelt wird, wobei die ersten Baumstrukturmerkmale basierend auf dem ermittelten optischen Flussfeld ermittelt werden.According to another embodiment it is provided that an optical flow field is determined based on the aerial images, the first tree structure features being determined based on the optical flow field determined.

Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass die ersten Baumstrukturmerkmale effizient aus den Luftbildern ermittelt werden können.This has the technical advantage, for example, that the first tree structure features can be efficiently determined from the aerial images.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass basierend auf dem ersten Datensatz eine erste Zusammensetzung von Bäumen für einen bestimmten Bereich des Waldes ermittelt wird, wobei die zumindest eine Bodenposition basierend auf der ersten Zusammensetzung derart identifiziert wird, dass das Umfeld der zumindest einen Bodenposition eine zweite Zusammensetzung von Bäumen umfasst, welche innerhalb eines vorbestimmten Übereinstimmungsmaßes der ersten Zusammensetzung entspricht.According to a further embodiment, it is provided that, based on the first data set, a first composition of trees is determined for a specific area of the forest, the at least one ground position being identified based on the first composition in such a way that the surroundings of the at least one ground position have a second Comprises a composition of trees which corresponds to the first composition within a predetermined degree of conformity.

Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass die zumindest eine Bodenposition effizient identifiziert werden kann.This has the technical advantage, for example, that the at least one floor position can be efficiently identified.

Weiter wird dadurch insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass effizient berücksichtigt werden kann, dass die beiden Datensätze teilweise nicht vollständig korrespondieren können, da zum Beispiel kleine Bäume im Unterstand von einer Drohne, welche die Luftbilder des Waldes aufnimmt, nicht erfasst werden können, da sie von den Bäumen im Oberstand optisch verdeckt sind.Furthermore, this brings about the technical advantage in particular that it is taken into account efficiently It can be seen that the two data sets cannot partially correspond completely, as, for example, small trees in the shelter cannot be captured by a drone that takes aerial photos of the forest, as they are optically hidden by the trees in the upper stand.

Durch das Vorsehen eines entsprechend vorbestimmten Übereinstimmungsmaßes können solche Fälle effizient berücksichtigt werden.Such cases can be taken into account efficiently by providing a correspondingly predetermined degree of conformity.

Das vorbestimmte Übereinstimmungsmaß gibt an, in welchem Umfang die zweite Zusammensetzung von Bäumen der ersten Zusammensetzung von Bäumen entspricht.The predetermined degree of correspondence indicates the extent to which the second composition of trees corresponds to the first composition of trees.

Das vorbestimmte Übereinstimmungsmaß beträgt zum Beispiel mindestens 60 %, beispielsweise mindestens 70 %, beispielsweise mindestens 80 %. 100 % Übereinstimmungsmaß bedeutet vollständige Entsprechung.The predetermined degree of agreement is for example at least 60%, for example at least 70%, for example at least 80%. 100% match measure means full match.

Nach einer Ausführungsform ist ein Segmentieren des durch die Luftbilder abgebildeten Waldes in Segmentsätze derart vorgesehen, dass die Baumstrukturmerkmale, abgleitet aus dem ersten Datensatz in den Segmenten eines jeweiligen Segmentsatzes homogen, insbesondere im Wesentlichen homogen, sind.According to one embodiment, the forest depicted by the aerial images is segmented into segment sets such that the tree structure features derived from the first data set are homogeneous, in particular essentially homogeneous, in the segments of a respective segment set.

Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass die Luftbilder effizient segmentiert werden können.This has the technical advantage, for example, that the aerial images can be efficiently segmented.

Homogen wird insbesondere durch die Waldstruktur definiert. Dies schließt in der Regel zum Beispiel Baumdimensionen und räumliches Nebeneinander der Bäume ein.The forest structure in particular defines homogeneous. This usually includes, for example, tree dimensions and spatial juxtaposition of the trees.

Homogen ist zum Beispiel ein Bestand, der Bäume einer bestimmten Größen- und Artverteilung in einem ähnlichen Verteilungsmuster beinhaltet. Ähnliches Verteilungsmuster sind insbesondere Verteilungsmuster, welche innerhalb eines vorbestimmten Ähnlichkeitsmaß übereinstimmen. For example, a stand that contains trees of a certain size and species distribution in a similar distribution pattern is homogeneous. Similar distribution patterns are, in particular, distribution patterns which match within a predetermined degree of similarity.

Verteilungsmuster werden insbesondere deshalb in vorteilhafter Weise berücksichtigt, weil in ungleichaltrigen Mischbeständen Bäume nicht alle gleich alt und groß sind.Distribution patterns are taken into account in an advantageous manner in particular because trees in mixed stands of different ages are not all of the same age and size.

Gemessen werden kann eine Homogenität zum Beispiel über die Kronenstruktur, die Kronenoberflächenstruktur im Besonderen, weiter beispielsweise über RGB-Werte der Textur und/oder aber auch über aus der 3D-Punktewolke extrahierte Baumstrukturmerkmale.A homogeneity can be measured, for example, via the crown structure, the crown surface structure in particular, further, for example, via RGB values of the texture and / or also via tree structure features extracted from the 3D point cloud.

Dass die Baumstrukturmerkmale, abgleitet aus dem ersten Datensatz in den Segmenten eines jeweiligen Segmentsatzes homogen, insbesondere im Wesentlichen homogen sind, bedeutet also insbesondere, dass die Baumstrukturmerkmale Bäume eines Bestandes charakterisieren, dessen Bäume eine vorbestimmte Größen- und Artverteilung in einem ähnlichen Verteilungsmuster beinhalten oder umfassen.The fact that the tree structure features, derived from the first data record in the segments of a respective segment set, are homogeneous, in particular essentially homogeneous, means in particular that the tree structure features characterize trees of a stand whose trees contain or comprise a predetermined size and type distribution in a similar distribution pattern .

Nach einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Mehrzahl von Bodenpositionen, an welcher jeweils eine bodengestützte Umfelderfassungseinrichtung angeordnet werden soll, basierend auf der Analyse des ersten Datensatzes derart identifiziert wird, dass jede der Bodenpositionen in einem Segment eines unterschiedlichen Segmentensatzes lokalisiert ist.According to another embodiment, it is provided that a plurality of floor positions, at each of which a floor-based environment detection device is to be arranged, is identified based on the analysis of the first data set in such a way that each of the floor positions is located in a segment of a different segment set.

Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass eine Mehrzahl von Bodenpositionen, an welcher jeweils eine bodengestützte Umfelderfassungseinrichtung angeordnet werden soll, effizient ermittelt werden kann. Dadurch können also in vorteilhafter Weise der Wald effizient mittels der bodengestützten Umfelderfassungseinrichtung oder mittels der mehreren bodengestützten Umfelderfassungseinrichtungen effizient erfasst werden. Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass die Segmente, die auch als Straten bezeichnet werden können, durch einen einzigen Scan erfasst werden können.This has the technical advantage, for example, that a plurality of floor positions, at each of which a floor-based environment detection device is to be arranged, can be efficiently determined. As a result, the forest can thus advantageously be captured efficiently by means of the ground-based environment detection device or by means of the multiple ground-based environment detection devices. This has the technical advantage, for example, that the segments, which can also be referred to as strata, can be captured by a single scan.

Gemäß einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die bodengestützte Umfelderfassungseinrichtung einen terrestrischen Laserscanner umfasst und die Umfelddaten eine Punktwolke umfassen, welche das mittels des terrestrischen Laserscanners erfasste Umfeld der zumindest einen Bodenposition repräsentieren.According to another embodiment it is provided that the ground-based surroundings detection device comprises a terrestrial laser scanner and the surroundings data comprise a point cloud which represents the surroundings of the at least one ground position detected by means of the terrestrial laser scanner.

Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass das Umfeld effizient erfasst werden kann.This has the technical advantage, for example, that the environment can be captured efficiently.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die bodengestützte Umfelderfassungseinrichtung mehrere terrestrische Laserscanner umfasst.According to one embodiment it is provided that the ground-based environment detection device comprises a plurality of terrestrial laser scanners.

In einer Ausführungsform umfasst die bodengestützte Umfelderfassungseinrichtung einen oder mehrere Umfeldsensoren.In one embodiment, the ground-based environment detection device comprises one or more environment sensors.

Ein Umfeldsensor ist zum Beispiel einer der folgenden Umfeldsensoren: Radarsensor, Lidarsensor, Lasersensor, Ultraschallsensor, Infrarotsensor, Videosensor und Magnetfeldsensor.An environment sensor is, for example, one of the following environment sensors: radar sensor, lidar sensor, laser sensor, ultrasonic sensor, infrared sensor, video sensor and magnetic field sensor.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass basierend auf zumindest einem ermittelten ersten Baumstrukturmerkmal eines Baums unter Verwendung eines Modells, insbesondere eines allometrischen Modells, zumindest ein zweites Baumstrukturmerkmal des gleichen Baums abgeleitet wird und/oder umgekehrt.According to one embodiment it is provided that based on at least one determined first tree structure feature of a tree using a model, in particular a allometric model, at least a second tree structure feature of the same tree is derived and / or vice versa.

Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass Baumstrukturmerkmale, die aus den Luftbildern oder aus den Umfelddaten nicht direkt ermittelt werden können, sich aus dem entsprechend anderen Datensatz effizient ableiten lassen.This has the technical advantage, for example, that tree structure features that cannot be determined directly from the aerial photographs or from the surrounding data can be efficiently derived from the corresponding other data set.

Somit lassen sich in vorteilhafter Weise insbesondere auch Informationen erlangen, wenn nur von einem Sensor (Videosensor einer Videokamera eines Luftfahrzeugs, welche die Luftbilder aufgenommen hat, oder Umfeldsensor der Umfelderfassungseinrichtung) ausreichend Daten vorliegen und die des anderen Sensors eventuell lückenhaft sind. Die Ergänzung fehlender Informationen kann zum Beispiel über eine Schätzung aus, insbesondere lokal kalibrierter, Modelle, insbesondere allometrischer Modelle, erfolgen, welche die Baumdimensionen miteinander in Verbindung setzen.In this way, information can also be obtained in an advantageous manner if there is sufficient data from only one sensor (video sensor of a video camera of an aircraft that recorded the aerial images, or environment sensor of the environment detection device) and that of the other sensor may be incomplete. Missing information can be supplemented, for example, via an estimate from, in particular locally calibrated, models, in particular allometric models, which relate the tree dimensions to one another.

In einer Ausführungsform wird das Modell aus den erfassten Daten kalibriert.In one embodiment, the model is calibrated from the acquired data.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass aus einem Baumstammdurchmesser und einer Baumbestandsdichte eine Baumkronendurchmesserverteilung des dem Baumstammdurchmesser entsprechenden Baums abgeleitet wird.According to one embodiment it is provided that a tree crown diameter distribution of the tree corresponding to the tree trunk diameter is derived from a tree trunk diameter and a tree population density.

Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass eine Baumkronendurchmesserverteilung des dem Baumstammdurchmesser entsprechenden Baums effizient ermittelt werden kann.This has the technical advantage, for example, that a tree canopy diameter distribution of the tree corresponding to the tree trunk diameter can be efficiently determined.

In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass basierend auf einer Baumstammrichtung eine Position einer Baumspitze des der Baumstammrichtung entsprechenden Baums abgeleitet wird.In another embodiment it is provided that, based on a tree trunk direction, a position of a tree top of the tree corresponding to the tree trunk direction is derived.

Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass eine Position einer Baumspitze des der Baumstammrichtung entsprechenden Baums effizient ermittelt werden kann.This has the technical advantage, for example, that a position of a tree top of the tree corresponding to the tree trunk direction can be determined efficiently.

Nach einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass aus einer Baumbestandsdichte und einem Baumkronendurchmesser, und insbesondere aus einer Kronenform, beispielsweise einer dreidimensionalen Kronenform, ein Baumstammdurchmesser des dem Baumkronendurchmesser entsprechenden Baums abgeleitet wird.According to another embodiment it is provided that a tree trunk diameter of the tree corresponding to the tree canopy diameter is derived from a tree population density and a tree canopy diameter, and in particular from a crown shape, for example a three-dimensional crown shape.

Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass ein Baumstammdurchmesser des dem Baumkronendurchmesser entsprechenden Baums effizient ermittelt werden kann. Weiter kann dadurch auch in vorteilhafter Weise ein Baumstammdurchmesser eines Baumes ermittelt werden, welcher nicht mittels der Umfelderfassungseinrichtung erfasst wurde.This has the technical advantage, for example, that a tree trunk diameter of the tree corresponding to the tree canopy diameter can be efficiently determined. Furthermore, a tree trunk diameter of a tree which was not detected by means of the surroundings detection device can thereby also be determined in an advantageous manner.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Baumart basierend auf den Umfelddaten, insbesondere basierend auf der Punktewolke, und/oder basierend auf anderen ersten und/oder zweiten Baumstrukturmerkmalen abgeleitet wird. Dazu werden zum Beispiel Textur-und Strukturinformation einer Krone und/oder einer Rinde und/oder eine Kronenform und/oder Aststrukturen (zum Beispiel Astwinkel- Verzweigungsmuster, Astwinkelverteilungen, Astverteilungen) verwendet.In one embodiment it is provided that a tree species is derived based on the environment data, in particular based on the point cloud, and / or based on other first and / or second tree structure features. For this purpose, for example, texture and structural information of a crown and / or a bark and / or a crown shape and / or branch structures (for example branch angle branching patterns, branch angle distributions, branch distributions) are used.

Nach einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die ersten und/oder die zweiten Baumstrukturmerkmale unter Verwendung eines Alphashape-Algorithmus und/oder eines Wasserscheidentransformations-Algorithmus ermittelt werden.According to another embodiment it is provided that the first and / or the second tree structure features are determined using an alpha shape algorithm and / or a watershed transformation algorithm.

Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass die ersten und/oder die zweiten Baumstrukturmerkmale effizient ermittelt werden können.This has the technical advantage, for example, that the first and / or the second tree structure features can be determined efficiently.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die ersten und/oder die zweiten Baumstrukturmerkmale mittels eines künstlichen neuronalen Netzes ermittelt werden.According to a further embodiment it is provided that the first and / or the second tree structure features are determined by means of an artificial neural network.

Das neuronale Netz erhält als Eingangsdaten zum Beispiel die Luftbilder und/oder die Umfelddaten.The neural network receives, for example, the aerial photographs and / or the surroundings data as input data.

Das neuronale Netz gibt als Ausgangsdaten zum Beispiel die ersten und/oder die zweiten Baumstrukturmerkmale aus.The neural network outputs, for example, the first and / or the second tree structure features as output data.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die ersten und/oder die zweiten Baumstrukturmerkmale mittels einer Texturanalyse und/oder einer Prinzipalkomponentenanalyse der Luftbilder respektive der Umfelddaten ermittelt werden.In one embodiment it is provided that the first and / or the second tree structure features are determined by means of a texture analysis and / or a principal component analysis of the aerial images or the environment data.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Verfahren nach dem ersten Aspekt mittels der Vorrichtung nach dem zweiten Aspekt aus- oder durchgeführt wird.According to one embodiment it is provided that the method according to the first aspect is carried out or carried out by means of the device according to the second aspect.

Vorrichtungsmerkmale ergeben sich analog aus entsprechenden Verfahrensmerkmalen und umgekehrt.Device features result analogously from corresponding process features and vice versa.

Das heißt also insbesondere, dass sich technische Funktionalitäten der Vorrichtung nach dem zweiten Aspekt aus entsprechenden technischen Funktionalitäten des Verfahrens nach dem ersten Aspekt und umgekehrt ergeben.That means in particular that technical functionalities of the device according to the second aspect result from corresponding technical functionalities of the method according to the first aspect and vice versa.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Luftbilder unter Verwendung eines Luftfahrzeugs, zum Beispiel einer Drohne, aufgenommen wurden.In one embodiment it is provided that the aerial images were recorded using an aircraft, for example a drone.

Zum Beispiel ist vorgesehen, dass das Luftfahrzeug, insbesondere die Drohne, im Tiefflug, zum Beispiel in einer maximalen Höhe von 20 m, über den Baumwipfeln geflogen ist und hierbei Videoaufnahmen erstellt hat, um eine Sequenz von Luftbildern des Waldes zu erhalten.For example, it is provided that the aircraft, in particular the drone, flew low, for example at a maximum height of 20 m, over the treetops and made video recordings in order to obtain a sequence of aerial images of the forest.

Dadurch kann zum Beispiel in vorteilhafter Weise eine sehr dichte Abdeckung des Waldes mit einer extrem hohen Bildüberlappung erhalten werden, wobei ein Parallaxeneffekt (Versatz) des Luftfahrzeugs in der Bewegung effizient genutzt werden kann, um Bäume oder Baumteile zu detektieren. Dieses Detektionsverfahren basiert zum Beispiel auf einem Ermitteln eines optischen Flussfeldes, im Englischen auch „optical flow“ genannt.In this way, for example, a very dense coverage of the forest with an extremely high image overlap can be obtained in an advantageous manner, with a parallax effect (offset) of the aircraft in motion being able to be used efficiently in order to detect trees or parts of trees. This detection method is based, for example, on determining an optical flow field, also called “optical flow” in English.

Es ergeben sich somit zum Beispiel Luftbilder, auf denen man im Prinzip die Bewegungsgeschwindigkeit des Luftfahrzeugs sieht. Baumteile, die weiter weg sind (weiter unten) bezogen auf das Luftfahrzeug lassen sich von näheren Baumteilen (weiter oben liegenden) bezogen auf das Luftfahrzeug trennen.This results, for example, in aerial photographs on which one basically sees the speed of movement of the aircraft. Tree parts that are further away (further down) in relation to the aircraft can be separated from closer tree parts (further up) in relation to the aircraft.

Diese Luftbilder werden gemäß einer Ausführungsform, zum Beispiel zusätzlich in Kombination mit Farbbildern des Waldes, durch Verfahren des Maschinenlernens (Verwendung eines künstlichen neuronalen Netzes) analysiert, um Baumspitzen und Baumkronenumrisse, allgemein erste Baumstrukturmerkmale, zu identifizieren oder zu ermitteln.According to one embodiment, these aerial images are analyzed, for example additionally in combination with color images of the forest, using machine learning methods (use of an artificial neural network) in order to identify or determine tree tops and tree canopy outlines, generally first tree structure features.

Ein Tiefflug im Sinne der Beschreibung bezeichnet insbesondere einen Flug eines Luftfahrzeugs zwischen 20 m und 100 m über den Baumwipfeln.A low flight in the sense of the description refers in particular to a flight of an aircraft between 20 m and 100 m above the treetops.

In einer Ausführungsform ist ein Empfangen der ersten und/oder zweiten Datensignale vorgesehen.In one embodiment, the first and / or second data signals are received.

In einer Ausführungsform werden Modellsignale erzeugt und ausgegeben, welche das ermittelte digitale Modell von im Umfeld der zumindest einen Bodenposition vorhandenen Bäume repräsentieren.In one embodiment, model signals are generated and output which represent the determined digital model of trees in the vicinity of the at least one ground position.

In einer Ausführungsform ist das Verfahren nach dem ersten Aspekt ein computerimplementiertes Verfahren.In one embodiment, the method according to the first aspect is a computer-implemented method.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln eines digitalen Modells eines Bereichs eines Waldes,
2 eine Vorrichtung,
3 ein maschinenlesbares Speichermedium und
4 einen Wald in schematischer Darstellung.
1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln eines digitalen Modells eines Bereichs eines Waldes.

Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and explained in more detail in the description below. Show it:

1 a flowchart of a method for determining a digital model of an area of a forest,
2 a device
3 a machine-readable storage medium and
4th a forest in a schematic representation.
1 shows a flowchart of a method for determining a digital model of a region of a forest.

Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

Verarbeiten 101 von ersten Datensignalen, welche einen ersten Datensatz repräsentieren, wobei der erste Datensatz eine Sequenz von Luftbildern eines Waldes umfasst, wobei das Verarbeiten von ersten Datensignalen ein
Analysieren 103 des ersten Datensatzes umfasst, um erste Baumstrukturmerkmale von den Luftbildern erfassten Bäumen zu ermitteln,
Identifizieren 105 zumindest einer Bodenposition, an welcher eine bodengestützte Umfelderfassungseinrichtung angeordnet werden soll, basierend auf der Analyse des ersten Datensatzes,
Verarbeiten 107 von zweiten Datensignalen, welche einen zweiten Datensatz repräsentieren, wobei der zweite Datensatz Umfelddaten umfasst, welche ein mittels der an der zumindest einen Bodenposition angeordneten bodengestützten Umfelderfassungseinrichtung erfasstes Umfeld der zumindest einen Bodenposition repräsentieren, wobei das Verarbeiten von zweiten Datensignalen ein
Analysieren 109 des zweiten Datensatzes umfasst, um zweite Baumstrukturmerkmale von im Umfeld der zumindest einen Bodenposition vorhandenen Bäumen zu ermitteln,
Zusammenführen 111 des ersten Datensatzes und des zweiten Datensatzes, um ein digitales Modell von im Umfeld der zumindest einen Bodenposition vorhandenen Bäume zu ermitteln, mittels eines Korrelierens 113 der ersten Baumstrukturmerkmale mit den zweiten Baumstrukturmerkmalen.

The procedure consists of the following steps:

To process 101 of first data signals which represent a first data set, the first data set comprising a sequence of aerial images of a forest, the processing of first data signals being a
Analyze 103 of the first data set to determine first tree structure features from the aerial images captured trees,
Identify 105 at least one ground position at which a ground-based environment detection device is to be arranged, based on the analysis of the first data set,
To process 107 of second data signals which represent a second data set, the second data set comprising environment data which represent an environment of the at least one floor position detected by means of the ground-based environment detection device arranged at the at least one floor position, the processing of second data signals being a
Analyze 109 of the second data set to determine second tree structure features of trees in the vicinity of the at least one ground position,
Merge 111 of the first data set and the second data set in order to determine a digital model of trees present in the vicinity of the at least one ground position, by means of correlation 113 the first tree structure features with the second tree structure features.

2 zeigt eine Vorrichtung 201. 2 shows a device 201 .

Die Vorrichtung 201 ist eingerichtet, alle Schritte des Verfahrens nach dem ersten Aspekt auszuführen.The device 201 is set up to carry out all steps of the method according to the first aspect.

Die Vorrichtung 201 umfasst einen Prozessor 203, welcher eingerichtet ist, vorstehend beschriebenen Schritte 101, 103, 105, 107, 109, 111 und 113 durchzuführen.The device 201 includes a processor 203 which is set up, steps described above 101 , 103 , 105 , 107 , 109 , 111 and 113 perform.

In einer nicht gezeigten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung 201 einen Eingang, welcher eingerichtet ist, die ersten Datensignale und die zweiten Datensignale zu empfangen.In an embodiment not shown, the device comprises 201 an input which is set up to receive the first data signals and the second data signals.

Die Vorrichtung 201 umfasst gemäß einer weiteren nicht gezeigten Ausführungsform einen Ausgang, welcher eingerichtet ist, Modellsignale auszugeben, welche das ermittelte digitale Modell von im Umfeld der zumindest einen Bodenposition vorhandenen Bäume repräsentieren.The device 201 comprises, according to a further embodiment, not shown, an output which is set up to output model signals which represent the determined digital model of trees present in the vicinity of the at least one ground position.

Der Prozessor 203 ist zum Beispiel eingerichtet, die Modellsignale zu erzeugen.The processor 203 is set up, for example, to generate the model signals.

3 zeigt ein maschinenlesbares Speichermedium 301. 3 shows a machine-readable storage medium 301 .

Auf dem maschinenlesbaren Speichermedium 301 ist ein Computerprogramm 303 gespeichert.On the machine-readable storage medium 301 is a computer program 303 saved.

Das Computerprogramm 303 umfasst Befehle, die bei Ausführung des Computerprogramms 303 durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt auszuführen.The computer program 303 includes commands that occur when the computer program is executed 303 cause a computer to carry out a method according to the first aspect.

4 zeigt einen Wald 401 in schematisch vereinfachter Form. 4th shows a forest 401 in a schematically simplified form.

Der Wald 401 umfasst einen ersten Baum 403 und einen zweiten Baum 405. Der erste Baum 403 ist ein Laubbaum. Der zweite Baum 405 ist ein Nadelbaum. Der Wald 401 umfasst weitere Bäume, welche der Übersicht halber nicht gezeigt sind.The forest 401 includes a first tree 403 and a second tree 405 . The first tree 403 is a deciduous tree. The second tree 405 is a conifer. The forest 401 includes further trees which are not shown for the sake of clarity.

Der erste Baum 403 umfasst einen ersten Stamm 407 und eine erste Baumkrone 409.The first tree 403 includes a first stem 407 and a first treetop 409 .

Der zweite Baum 405 umfasst einen zweiten Stamm 411 und eine Baumspitze 413.The second tree 405 includes a second stem 411 and a tree top 413 .

Gemäß dem hier beschriebenen Konzept zum Ermitteln eines digitalen Modells eines Bereichs eines Waldes ist zum Beispiel vorgesehen, dass eine Drohne 415 umfassend eine Videokamera 417 im Tiefflug über den Wald 401 fliegt und während des Fluges Luftbilder des Waldes 401 mittels der Videokamera 417 aufnimmt.According to the concept described here for determining a digital model of a forest area, provision is made, for example, for a drone 415 comprising a video camera 417 flying low over the forest 401 flies and aerial photographs of the forest during the flight 401 by means of the video camera 417 records.

Diese aufgenommenen Luftbilder werden analysiert, um erste Baumstrukturmerkmale von den Luftbildern erfassten Bäumen 403, 405 zu ermitteln.These recorded aerial images are analyzed to determine the first tree structure features of the trees recorded by the aerial images 403 , 405 to determine.

Vorliegend sind das zum Beispiel die erste Baumkrone 409 und die Baumspitze 413.In the present case, for example, it is the first treetop 409 and the tree top 413 .

Basierend auf der Analyse der Luftbilder wird zumindest eine Bodenposition identifiziert, an welcher eine bodengestützte Umfelderfassungseinrichtung 419 angeordnet werden soll.Based on the analysis of the aerial images, at least one ground position is identified at which a ground-based environment detection device 419 should be arranged.

Die Umfelderfassungseinrichtung 419 umfasst einen terrestrischen Laserscanner 421.The environment detection device 419 includes a terrestrial laser scanner 421 .

Nach dem Anordnen der Umfelderfassungseinrichtung 419 an der identifizierten Bodenposition erfasst die Umfelderfassungseinrichtung 419, vorliegend der Laserscanner 421, ein Umfeld der Bodenposition.After arranging the environment detection device 419 the surroundings detection device detects at the identified floor position 419 , in this case the laser scanner 421 , an environment of the ground position.

Im Umfeld der Bodenposition befinden sich der erste Baum 403 und der zweite Baum 405.The first tree is in the vicinity of the floor position 403 and the second tree 405 .

Die der Erfassung entsprechenden Umfelddaten der Umfelderfassungseinrichtung 421 umfassen zum Beispiel eine Punktwolke, welche das mittels des Laserscanners 421 erfasste Umfeld der Bodenposition repräsentiert.The environment data of the environment detection device corresponding to the detection 421 include, for example, a point cloud which the laser scanner 421 the captured environment of the ground position.

Die Punktwolke wird analysiert, um zweite Baumstrukturmerkmale des ersten Baums 403 und des zweiten Baums 405 zu ermitteln.The point cloud is analyzed for second tree features of the first tree 403 and the second tree 405 to determine.

Vorliegend wird zum Beispiel ein jeweiliger Stammdurchmesser des ersten Baumstamms 407 und des zweiten Baumstamms 411 ermittelt.A respective trunk diameter of the first tree trunk is used here, for example 407 and the second tree trunk 411 determined.

Weiter ist gemäß dem hier beschriebenen Konzept zum Beispiel vorgesehen, dass die Luftbilder und die Punktwolke zusammengefügt werden, um ein digitales Modell von im Umfeld der Bodenposition vorhandenen Bäume 403, 405 zu ermitteln, mittels eines Korrelierens der ersten Baumstrukturmerkmale, also insbesondere der ersten Baumkrone 409 und der Baumspitze 413, mit den zweiten Baumstrukturmerkmalen, insbesondere dem jeweiligen Baumstammdurchmesser des ersten Baumstamms 407 und des zweiten Baumstamms 411.Furthermore, according to the concept described here, it is provided, for example, that the aerial images and the point cloud are combined to form a digital model of trees in the vicinity of the ground position 403 , 405 to determine, by means of a correlation of the first tree structure features, so in particular the first tree crown 409 and the tree top 413 , with the second tree structure features, in particular the respective tree trunk diameter of the first tree trunk 407 and the second tree trunk 411 .

Das hier beschriebene Konzept basiert also insbesondere auf einer Extraktion von Baumstrukturmerkmalen aus Luftbildern eines Waldes, die auch als Drohnenbilder bezeichnet werden können, sofern die Luftbilder mittels einer Drohne umfassend eine Videokamera aufgenommen wurden.The concept described here is based in particular on the extraction of tree structure features from aerial images of a forest, which can also be referred to as drone images, provided the aerial images were recorded by means of a drone including a video camera.

Zum Beispiel umfassen diese ersten Baumstrukturmerkmale Kronenspitzen, Kronenprojektion, Kronenform und Lücken.For example, these first tree structure features include crown tops, crown projection, crown shape, and voids.

Weiter ist gemäß dem hier beschriebenen Konzept insbesondere vorgesehen, dass zweite Baumstrukturmerkmale aus Umfelddaten eines terrestrischen Laserscanners in einem Vorverarbeitungsschritt ermittelt werden.Furthermore, according to the concept described here, it is provided in particular that second tree structure features are determined from environment data of a terrestrial laser scanner in a preprocessing step.

Danach ist zum Beispiel vorgesehen, dass die Luftbilder und die Punktwolke über die ermittelten ersten und zweiten Baumstrukturmerkmale zusammengeführt werden.According to this, it is provided, for example, that the aerial images and the point cloud are merged via the determined first and second tree structure features.

Dadurch können in vorteilhafter Weise sowohl Bilder aus Drohnenflügen mit Farbvideokameras (RGB-Kameras) zusammengesetzt werden, was auch als ein „Stitching“ bezeichnet werden kann.As a result, images from drone flights with color video cameras (RGB cameras) can be combined in an advantageous manner, which can also be referred to as “stitching”.

Weiter können zum Beispiel die Luftbilder mit den Punktwolken, welche mittels des terrestrischen Laserscanners ermittelt wurden, verschnitten werden.Furthermore, for example, the aerial images can be blended with the point clouds that were determined by means of the terrestrial laser scanner.

Gemäß einer Ausführungsform ist eine Verknüpfung der Punktwolken aus verschiedenen Scans des terrestrischen Laserscanners vorgesehen.According to one embodiment, the point clouds from different scans of the terrestrial laser scanner are linked.

Ein besonderer Vorteil ist insbesondere, dass nicht direkt auf der Punktwolke gearbeitet wird, sondern vielmehr werden in dem Vorverarbeitungsschritt die zweiten Baumstrukturmerkmale extrahiert, welche recht robust sind und zum Zusammenführen, was auch als ein Registrieren bezeichnet werden kann, verwendet werden können.A particular advantage is in particular that work is not carried out directly on the point cloud, but rather the second tree structure features are extracted in the preprocessing step, which are quite robust and can be used for merging, which can also be referred to as registering.

Für das Zusammenführen kann beispielsweise der RANSAC-Algorithmus verwendet werden.For example, the RANSAC algorithm can be used for merging.

Der Vorverarbeitungsschritt wird beispielsweise unter Verwendung von einem oder mehreren Verfahren der Mustererkennung durchgeführt. Solche Verfahren umfassen zum Beispiel ein Ermitteln eines optischen Flussfeldes („optical flow“) und/oder eine Verwendung eines Watershed-Algorithmus, im Deutschen auch als Wasserscheidentransformations-Algorithmus bezeichnet.The preprocessing step is carried out, for example, using one or more methods of pattern recognition. Such methods include, for example, determining an optical flow field and / or using a watershed algorithm, also referred to in German as the watershed transformation algorithm.

In einer weiteren Ausführungsform ist ein Ableiten, insbesondere ein statistisches Ableiten, von Informationen (ersten und/oder zweiten Baumstrukturmerkmalen) vorgesehen, die nicht direkt gemessen wurden, basierend auf einem oder mehreren Modellen, insbesondere einem oder mehreren allometrischen Modellen. Dadurch lassen sich auch Informationen, vorliegend die Baumstrukturmerkmale, erlangen, wenn nur von einem Sensor (zum Beispiel entweder vom Laserscanner oder zum Beispiel von der Videokamera des Luftfahrzeugs, insbesondere der Drohne) ausreichend Daten vorliegen und die des anderen Sensors eventuell lückenhaft sind. Die Ergänzung fehlender Informationen erfolgt zum Beispiel über eine Schätzung aus, insbesondere lokal kalibrierten, allometrischen Modellen, welche die Baumdimensionen miteinander in Verbindung setzen.In a further embodiment, a derivation, in particular a statistical derivation, of information (first and / or second tree structure features) is provided that was not directly measured, based on one or more models, in particular one or more allometric models. In this way, information, in this case the tree structure features, can also be obtained if there is sufficient data from only one sensor (for example either from the laser scanner or from the video camera of the aircraft, in particular the drone) and the data from the other sensor may be incomplete. Missing information is supplemented, for example, via an estimate from, in particular locally calibrated, allometric models that relate the tree dimensions to one another.

Die Daten des Laserscanners ergeben zum Beispiel einen Stammdurchmesser und eine Bestandsdichte, woraus eine Kronendurchmesserverteilung abgeleitet respektive geschätzt werden kann.The data from the laser scanner result, for example, in a trunk diameter and a stand density, from which a crown diameter distribution can be derived or estimated.

Die Daten des terrestrischen Laserscanners ergeben beispielsweise eine Stammrichtung, aus welcher eine wahrscheinliche Position der zugehörigen Baumspitze abgeleitet werden kann.The data from the terrestrial laser scanner result, for example, in a trunk direction from which a probable position of the associated tree top can be derived.

Die Luftbilder ergeben zum Beispiel eine Bestandsdichte und einen Kronendurchmesser, aus welchen ein Stammdurchmesser abgeleitet werden respektive geschätzt werden kann.The aerial images give, for example, a stand density and a crown diameter, from which a trunk diameter can be derived or estimated.

Diese geschätzten respektive abgeleiteten Informationen können zum Beispiel auch zusätzlich für das Zusammenführen verwendet werden, insbesondere die geschätzten Baumspitzen bei Koniferen.This estimated or derived information can, for example, also be used for merging, in particular the estimated tree tops in conifers.

Claims

A method for determining a digital model of an area of a forest (401), comprising the following steps: Processing (101) first data signals that represent a first data set, wherein the first data set comprises a sequence of aerial images of a forest (401), the processing (101) of first data signals being a Analyzing (103) the first data set in order to determine first tree structure features from the trees (403, 405) captured by the aerial images, Identifying (105) at least one ground position at which a ground-based environment detection device (419) is to be arranged, based on the analysis of the first data set, Processing (107) second data signals which represent a second data set, wherein the second data set comprises environment data which represent an environment of the at least one floor position captured by means of the ground-based environment detection device (419) arranged at the at least one floor position, the processing (107) of second data signals on Analyzing (109) the second data set in order to determine second tree structure features of trees (403, 405) present in the vicinity of the at least one ground position, Merging (111) the first data set and the second data set in order to determine a digital model of trees (403, 405) present in the vicinity of the at least one ground position by means of correlating (113) the first tree structure features with the second tree structure features.

Procedure according to Claim 1 , wherein the aerial images at least partially overlap spatially in such a way that a specific spatial point is mapped in at least two successive aerial images.

Procedure according to Claim 1 or 2 , wherein the first and / or second tree structure features are each an element selected from the following groups of tree structure features: tree trunk (407, 411), in particular tree trunk diameter, tree top (413), tree crown (409), tree species, texture and / or structure information of the Crown and / or the bark, crown shape, branch structures, in particular branch angles, branching patterns, branch angle distributions, branch distributions.

Method according to one of the preceding claims, wherein an optical flow field is determined based on the aerial images, the first tree structure features being determined based on the determined optical flow field.

Method according to one of the preceding claims, wherein, based on the first data set, a first composition of trees (403, 405) is determined for a specific area of the forest (401), the at least one ground position being identified based on the first composition in such a way that the environment of the at least one ground position comprises a second composition of trees (403, 405) which corresponds to the first composition within a predetermined degree of correspondence.

Method according to one of the preceding claims, comprising segmenting the forest (401) depicted by the aerial images into segment sets in such a way that the tree structure features, derived from the first data set in the segments of a respective segment set, are homogeneous, in particular essentially homogeneous.

Procedure according to Claim 6 , wherein a plurality of ground positions, at which a ground-based environment detection device (419) is to be arranged in each case, is identified based on the analysis of the first data set in such a way that each of the ground positions is located in a segment of a different segment set.

Method according to one of the preceding claims, wherein the ground-based surroundings detection device (419) comprises a terrestrial laser scanner (421) and the surroundings data comprise a point cloud which represents the surroundings of the at least one ground position detected by means of the terrestrial laser scanner (421).

Method according to one of the preceding claims, wherein based on at least one determined first tree structure feature of a tree (403, 405) using a model, in particular an allometric model, at least one second tree structure feature of the same tree (403, 405) is derived and / or vice versa .

Procedure according to Claim 9 wherein a tree crown diameter distribution of the tree (403, 405) corresponding to the tree trunk diameter is derived from a tree trunk diameter and a tree population density.

Procedure according to Claim 9 or 10 wherein, based on a tree trunk direction, a position of a tree top (413) of the tree (403, 405) corresponding to the tree trunk direction is derived.

Method according to one of the Claims 9 to 11 wherein a tree trunk diameter of the tree (403, 405) corresponding to the tree canopy diameter is derived from a tree population density and a tree canopy diameter.

Method according to one of the preceding claims, wherein the first and / or the second tree structure features are determined using an alpha shape algorithm and / or a watershed transformation algorithm.

Method according to one of the preceding claims, wherein the first and / or the second tree structure features are determined by means of an artificial neural network.

Device which is set up to carry out all steps of the method according to one of the preceding claims.

Computer program, comprising instructions which cause the computer program to be executed by a computer, a method according to one of the Claims 1 to 14th execute.

Machine-readable storage medium on which the computer program is based Claim 16 is stored.