JP2019185449A - Forest resource information calculation method and forest resource information calculation device - Google Patents

Forest resource information calculation method and forest resource information calculation device Download PDF

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Abstract

To calculate forest resource information with high accuracy even in forests in which there are differences in timber density, tree height, and crown size.SOLUTION: A forest resource information calculation method includes: a survey target forest area image data creation processing step (step S30) of creating survey target forest area image data on the basis of 3D point group data and geographical information; crown height image data creation processing step (step S40) of creating crown height image data representing the height of the crown of each tree existing in a survey target forest area as the crown height; and hierarchical tree vertex extraction processing step (step S50) of extracting, for each hierarchy, tree vertices of crowns in which the tree vertices are present in respective hierarchies including a first hierarchy, when the first hierarchy is defined as a hierarchy in which the maximum crown height is present among crown heights obtained from the crown height image data, and a plurality of hierarchies having a predetermined hierarchy width from the maximum crown height are set from the first hierarchy to a ground surface.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、調査対象森林域を含む地域に対応する画像データに基づいて、調査対象森林域に関する森林資源情報を作成する森林資源情報算定方法及び森林資源情報算定装置に関する。   The present invention relates to a forest resource information calculation method and a forest resource information calculation device for creating forest resource information related to a survey target forest area based on image data corresponding to a region including the survey target forest area.

樹高を含む森林資源に関する情報(森林資源情報という。)は、森林管理において重要な基礎情報である。森林資源情報は、従来においては、地上調査によって、調査員が標準的な森林と思われる箇所に小面積の調査地を設定して、当該調査地における樹木の位置、胸高直径、樹高を測定し、その結果に管理面積を乗ずることで、全体の森林資源情報を推定する方法が広く行われている。   Information on forest resources including tree height (referred to as forest resource information) is important basic information in forest management. Conventionally, forest resource information is based on ground surveys where a researcher sets up a small survey area at a location that appears to be a standard forest and measures the position, diameter, and height of trees in the survey area. A method for estimating the entire forest resource information by multiplying the result by the management area is widely used.

このような森林資源情報の推定方法では、森林資源の推定精度を上げるためには、現地調査箇所の数を増やす必要があるが、そうとすると、多大な労力と費用を要する。地上調査で最も誤差が生じやすい樹高算定は、森林内は障害物や枝葉が茂っていることから、地上からは樹木の頂点が見えない場合がほとんどであり、林縁や孤立木などの標本木を使用して樹高を測定し、実測した胸高直径と標本木の樹高との関係から回帰式を作成し、樹高を推定し、内挿することを行っている。さらに、測定者の技量や測定斜面などの地形の影響を受けると測定誤差が大きくなる。   In such a forest resource information estimation method, it is necessary to increase the number of on-site survey points in order to increase the accuracy of forest resource estimation. Tree height calculations, which are most likely to cause errors in ground surveys, are often incapable of seeing the tops of trees from the ground because there are many obstacles and branches in the forest. Sample trees such as forest edges and isolated trees Is used to measure the tree height, create a regression equation from the relationship between the measured breast height diameter and the sample tree height, estimate the tree height, and interpolate. Furthermore, measurement errors increase when affected by the topography of the measurer's skill and measurement slope.

そこで、最近では、航空レーザー計測で得られた3次元点群データから、樹木頂点や樹木抽出を評価することも行われている。また、ドローンや航空機等で上空から森林を撮影した画像を3次元点群データに変換して、樹木頂点や樹木抽出を評価することも行われている。   Therefore, recently, tree vertices and tree extraction are also evaluated from three-dimensional point cloud data obtained by aeronautical laser measurement. In addition, an image obtained by photographing a forest from the sky with a drone, an aircraft, or the like is converted into three-dimensional point cloud data to evaluate tree vertices and tree extraction.

特許第4946072号公報Japanese Patent No. 4946072 特許第4279894号公報Japanese Patent No. 4279894 特許第5507418号公報Japanese Patent No. 5507418

特許文献1及び特許文献2に記載されている技術は、3次元点群データから樹木頂点や樹木位置を公知の局所最大値フィルターといわれる空間フィルタリング法を用いて、一定サイズ(3×3、5×5等)のフィルターを樹冠高点群データ上で移動させながら領域内の最大値となる樹木頂点を一括処理抽出する方法である。   The techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 2 use a spatial filtering method called a known local maximum value filter to determine the vertex and tree position of a tree from three-dimensional point cloud data. × 5 etc.) is a method in which the tree vertices having the maximum value in the region are extracted by batch processing while moving the filter of the crown high point cloud data.

特許文献1及び特許文献2に記載されている技術は、碁盤のように区画された人工林で、かつ、単純で疎な針葉樹では有効な方法であるが、殆どの森林は、立木密度の違いや樹高及び樹冠の大小が混交しているため、「未抽出や誤抽出が多くなる」、「フィルターのサイズに依存し、小さい樹冠と大きい樹冠を同時に抽出することはできない」、「立木密度の高い森林や集団木では1つの樹高しか抽出できず未抽出木が多い」、「森林の樹冠の隙間(ギャップ)では、下層にある植生を樹木頂点として誤抽出してしまう」など、実用面での課題は多い。   The techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 2 are effective methods for artificial forests partitioned like a board and simple and sparse conifers, but most forests have different tree density differences. And the height of the tree and the size of the canopy are intermingled, so “unextracted or mis-extracted increases”, “depending on the size of the filter, small and large canopies cannot be extracted at the same time,” “standing tree density In high forests and collective trees, only one tree height can be extracted and there are many unextracted trees. ”“ In the gap of the forest canopy, the vegetation in the lower layer is mis-extracted as the top of the tree ”. There are many issues.

一方、特許文献3に記載されている技術は、航空レーザー計測により取得された森林の3次元点群データを地上に平面投影して樹木位置を検出する方法であるが、立木密度の違いや樹高及び樹冠の大小が混交する森林を単木ごとに区分することは難しいといった課題がある。   On the other hand, the technique described in Patent Document 3 is a method for detecting a tree position by projecting a three-dimensional point cloud data of a forest acquired by aerial laser measurement onto the ground to detect a tree position. In addition, there is a problem that it is difficult to classify forests in which the sizes of tree crowns are mixed into single trees.

このように、上記特許文献1〜3においては、立木密度の違いや樹高及び樹冠の大小が混交する森林においては、各樹木の樹高、胸高直径及びこれら樹高と胸高直径とから得られる材積などの森林資源情報を高精度に算定できないといった問題がある。なお、この明細書において、「樹冠」とは森林を構成する各樹木を上部から見たときに各樹木の枝と葉で構成された部分をいう。   As described above, in the above Patent Documents 1 to 3, in the forest where the difference in the density of trees, the height of the tree and the size of the crown are mixed, the tree height, the breast height diameter of each tree, and the volume obtained from these tree height and the breast height diameter, etc. There is a problem that forest resource information cannot be calculated with high accuracy. In this specification, “tree canopy” refers to a portion composed of branches and leaves of each tree when the trees constituting the forest are viewed from above.

そこで本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、立木密度の違いや樹高及び樹冠の大小が混交する森林においても、森林資源情報を高精度に算定できる森林資源情報算定方法及び森林資源算情報定装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and a forest resource information calculation method capable of calculating forest resource information with high accuracy even in a forest in which a difference in stand density, a tree height, and a crown size are mixed, and It aims at providing the forest resource calculation information setting device.

[1]本発明の森林資源情報算定方法は、調査対象森林域に関する森林資源情報を作成する森林資源情報算定方法であって、前記調査対象森林域を含む地域に対応する3次元点群データと地理的情報とに基づいて調査対象森林域画像データを作成する調査対象森林域画像データ作成処理ステップと、前記調査対象森林域画像データに基づいて、前記調査対象森林域に存在する各樹木の樹冠の高さを樹冠高として表す樹冠高画像データの作成を行う樹冠高画像データ作成処理ステップと、前記樹冠高画像データから得られる樹冠高のうち、最大樹冠高が存在する階層を第1階層として、前記最大樹冠高を起点に所定長さの階層幅を有する階層を前記第1階層から地表面に向かって複数設定したときに、前記第1階層を含む各階層に樹頂点が存在する樹冠の樹頂点を、前記階層ごとにそれぞれ抽出する階層別樹頂点抽出処理ステップと、を有することを特徴とする。   [1] The forest resource information calculation method of the present invention is a forest resource information calculation method for creating forest resource information related to a survey target forest area, and includes three-dimensional point cloud data corresponding to an area including the survey target forest area; A survey target forest area image data creation processing step of creating survey target forest area image data based on geographical information; and a crown of each tree existing in the survey target forest area based on the survey target forest area image data A crown height image data creation processing step for creating crown height image data representing the height of the canopy as a crown height, and among the crown heights obtained from the crown height image data, a hierarchy having a maximum crown height is defined as a first hierarchy. When a plurality of hierarchies having a predetermined hierarchy width from the maximum tree crown height are set toward the ground surface from the first hierarchies, tree vertices exist in each hierarchy including the first hierarchies. That the tree vertexes of the crown, and having, respectively, the hierarchical tree vertex extraction step of extracting for each of the hierarchies.

このように、本発明の森林資源情報算定方法においては、調査対象森林域を含む地域に対応する3次元点群データと地理的情報とに基づいて作成された調査対象森林域画像データに基づいて、調査対象森林域に存在する樹木の樹冠高を表す樹冠高画像データを作成し、当該樹冠高画像データから得られる樹冠高のうち、最大樹冠高が存在する階層を第1階層として、当該第1階層を含む各階層に樹頂点が存在する樹冠の樹頂点を、階層ごとにそれぞれ抽出するようにしている。   Thus, in the forest resource information calculation method of the present invention, based on the survey target forest area image data created based on the three-dimensional point cloud data corresponding to the area including the survey target forest area and the geographical information. The crown height image data representing the crown height of a tree existing in the forest area to be surveyed is created, and among the crown heights obtained from the crown height image data, the hierarchy where the maximum crown height exists is defined as the first hierarchy. The tree vertices of a tree crown having tree vertices in each hierarchy including one hierarchy are extracted for each hierarchy.

これにより、本発明の森林資源情報算定方法によれば、調査対象森林域に存在する調査対象樹木の樹高にかかわらず各樹木に対応する樹冠を高精度に抽出することができ、それによって、立木密度の違いや樹高及び樹冠の大小が混交する森林においても、森林資源情報を高精度に算定できる。   Thereby, according to the forest resource information calculation method of the present invention, the crown corresponding to each tree can be extracted with high accuracy regardless of the height of the survey target tree existing in the survey target forest area. Forest resources information can be calculated with high accuracy even in forests with mixed density, tree height and crown size.

[2]本発明の森林資源情報算定方法においては、前記樹冠高画像データ作成処理ステップは、前記調査対象森林域画像データに基づいて、メッシュ化されたデジタル表層モデルデータとデジタル標高モデルデータとを作成し、メッシュごとに前記デジタル表層モデルデータと前記デジタル標高モデルデータとの差分を取ることによって、メッシュごとに樹冠高が求められた樹冠高画像データを作成することが好ましい。   [2] In the forest resource information calculation method of the present invention, the canopy height image data creation processing step includes meshing digital surface layer model data and digital elevation model data based on the survey target forest area image data. It is preferable to create the crown height image data in which the crown height is obtained for each mesh by creating the difference between the digital surface model data and the digital elevation model data for each mesh.

これにより、樹冠高(地表からの樹冠の高さ)をメッシュごとに高精度に算定することができる。なお、この場合、デジタル表層モデルデータというのは、樹木などの表層の標高を表すデータを指し、デジタル標高モデルデータというのは、地表の標高を表すデータを指している。従って、デジタル表層モデルデータと前記デジタル標高モデルデータとの差分を取ることによって樹冠高(地表からの樹冠の高さ)をメッシュごとに求めることができる。   Thereby, the crown height (the height of the crown from the ground surface) can be calculated with high accuracy for each mesh. In this case, the digital surface model data refers to data representing the altitude of a surface layer such as a tree, and the digital elevation model data refers to data representing the altitude of the ground surface. Therefore, the crown height (the height of the crown from the ground surface) can be obtained for each mesh by taking the difference between the digital surface model data and the digital elevation model data.

[3]本発明の森林資源情報算定方法においては、前記階層別樹頂点抽出処理ステップには、前記メッシュごとに樹冠高が求められた樹冠高画像データを用いて、前記第1階層を含む各階層に存在する個々の樹冠に対応する階層別樹冠高点群データを、前記階層ごとに作成する階層別樹冠高点群データ作成処理ステップと、前記階層別樹冠高点群データ作成処理ステップによって作成された前記個々の樹冠に対応する階層別樹冠高点群データから、前記個々の樹冠に対応する階層別樹冠高点群データの最大値を前記階層ごとに算定して、算定された最大値を当該階層別樹冠高点群データに対応する樹冠の樹頂点とする樹頂点算定処理ステップと、が含まれていることが好ましい。   [3] In the forest resource information calculation method of the present invention, each of the tree-level tree vertex extraction processing steps includes each of the first hierarchies using the crown height image data for which the crown height is obtained for each mesh. Hierarchical crown high point cloud data corresponding to individual crowns present in the hierarchy is created by the hierarchical crown high point cloud data creation processing step for each hierarchy and the hierarchical crown high point cloud data creation processing step for each hierarchy. The maximum value of the tree-based crown high point group data corresponding to each individual crown is calculated for each layer from the tree-based crown high point group data corresponding to the individual tree crown, and the calculated maximum value is calculated. It is preferable that a tree apex calculation processing step as a tree apex of a tree corresponding to the hierarchical tree crown high point group data is included.

このように、本発明の森林資源情報算定方法においては、第1階層を含む各階層に存在する個々の樹冠に対応する階層別樹冠高点群データを階層ごとに作成し、当該階層ごとに作成された個々の樹冠に対応する階層別樹冠高点群データから、個々の樹冠に対応する階層別樹冠高点群データの最大値を算定するようにしている。ここで、階層別樹冠高点群データを階層ごとに作成し、階層ごとに作成された個々の樹冠に対応する階層別樹冠高点群データから、個々の樹冠に対応する階層別樹冠高点群データの最大値を算定する処理は、例えて言えば、個々の樹冠をCT(Computed Tomography)スキャンのように、階層ごとに輪切りにして階層別樹冠高点群データを作成して、階層ごとに求められた階層別樹冠高点群データから最大値を算定するといった処理である。このような処理を行うことによって、各階層に存在する個々の樹冠の最大値を、階層ごとに算定できる。なお、階層ごとに算定された「樹冠の樹頂点」は、当該樹冠を有する樹木の樹頂点であり、当該算定された樹頂点から当該樹木の樹高を得ることができる。   As described above, in the forest resource information calculation method of the present invention, tree-specific crown high point cloud data corresponding to each tree crown existing in each hierarchy including the first hierarchy is created for each hierarchy, and created for each hierarchy. The maximum value of the tree-based crown high point group data corresponding to each individual crown is calculated from the tree-based crown high point group data corresponding to each individual tree crown. Here, the crown high point cloud data for each hierarchy is created for each hierarchy, and the crown high point cloud for each hierarchy corresponding to each canopy from the crown high point cloud data for each hierarchy created for each hierarchy. The process of calculating the maximum value of the data is, for example, by creating individual tree crown high point cloud data by dividing the individual tree canopy into layers like CT (Computed Tomography) scan, This is a process of calculating the maximum value from the obtained tree-based crown high point cloud data. By performing such processing, the maximum value of each tree crown existing in each hierarchy can be calculated for each hierarchy. Note that the “tree apex of the tree crown” calculated for each hierarchy is the tree apex of the tree having the tree crown, and the tree height of the tree can be obtained from the calculated tree apex.

[4]本発明の森林資源情報算定方法においては、前記樹頂点算定処理ステップは、前記最大値を算定する際においては、前記個々の樹冠に対応する前記階層別樹冠高点群データのうち、前記階層別樹冠高点群データが既に作成されている樹冠と同じ樹冠に対応する階層別樹冠高点群データは除外して、前記最大値を算定することが好ましい。   [4] In the forest resource information calculation method of the present invention, when calculating the maximum value, the tree vertex calculation processing step includes, among the tree-specific crown high point group data corresponding to the individual tree crowns, It is preferable to calculate the maximum value by excluding the hierarchical crown high point cloud data corresponding to the same crown as the crown for which the hierarchical crown high point cloud data has already been created.

これにより、各階層のうち現時点の処理対象階層に樹頂点が存在する樹冠のみの最大値を算定できる。例えば、現時点の処理対象階層を第2階層とした場合、当該第2階層よりも上の階層(第1階層)に樹頂点が存在する樹冠の最大値が当該階層の樹頂点として誤算出されることを防止できる。それによって、現時点の処理対象階層(例えば、第2階層)に樹頂点が存在する樹冠のみの最大値を算定できる。   Thereby, it is possible to calculate the maximum value of only the canopy in which the tree vertex is present in the current processing target layer among the layers. For example, when the current processing target hierarchy is the second hierarchy, the maximum value of the tree crown having a tree vertex in the hierarchy higher than the second hierarchy (first hierarchy) is erroneously calculated as the tree vertex of the hierarchy. Can be prevented. Thereby, it is possible to calculate the maximum value of only the crown having a tree vertex in the current processing target hierarchy (for example, the second hierarchy).

[5]本発明の森林資源情報算定方法においては、前記階層別樹頂点抽出処理ステップには、前記樹冠高画像データの各メッシュをそれぞれ処理対象メッシュとし、当該処理対象メッシュに平均化フィルターを重ね合わせ、当該平均化フィルターに含まれる各メッシュの樹冠高の平均値を当該処理対象メッシュの樹冠高とする処理を、各処理対象メッシュにおいて順次行うことによって、ノイズ除去済みの樹冠高画像データを作成する平均化処理ステップがさらに含まれており、前記階層別樹冠高点群データ作成処理ステップは、前記平均化処理ステップによって作成されたノイズ除去済みの樹冠高画像データを、前記メッシュごとに樹冠高が求められた樹冠高画像データとして用いて前記階層別樹冠高点群データを作成することが好ましい。   [5] In the forest resource information calculation method of the present invention, in the tree-specific tree vertex extraction processing step, each mesh of the crown height image data is set as a processing target mesh, and an averaging filter is superimposed on the processing target mesh. At the same time, the crown height of each mesh included in the averaging filter is used as the crown height of the processing target mesh to create the crown height image data from which noise has been removed. An averaging process step is further included, and the step-by-layer crown high point cloud data creation processing step is configured to obtain, for each mesh, the crown height image data from which noise has been removed created by the averaging process step. It is preferable to create the tree-based crown high point cloud data by using the obtained crown height image data

このような平均化処理を行うことにより、例えば、樹冠に極端な凹凸(枝葉が周囲に比べて疎になっている部分や徒長枝葉など)が存在している場合に、これをノイズとして除去することができ、ノイズ除去済みの樹冠高画像データを作成することができる。そして、階層別樹冠高点群データ作成処理ステップは、ノイズ除去済みの樹冠高画像データを樹冠高画像データとして用いて階層別樹冠高点群データを作成することによって、高精度な階層別樹冠高点群データを作成することができる。なお、徒長枝葉というのは、樹冠において枝葉が周囲の枝葉に比べて突出している部分を指す。   By performing such an averaging process, for example, when there is an extreme unevenness (such as a part where branches and leaves are sparse compared to the surroundings or a long branch), this is removed as noise. It is possible to create canopy height image data from which noise has been removed. Then, the step-by-level crown high point cloud data creation processing step uses the crown-high image data from which noise has been removed as the crown height image data to create the tree-by-layer crown high point cloud data, thereby providing a high-accuracy crown height point group data. Point cloud data can be created. In addition, a primate branch and leaf refers to a portion of the tree crown where the branches and leaves protrude from the surrounding branches and leaves.

[6]本発明の森林資源情報算定方法においては、前記階層幅は、0.2m〜2.0mの範囲の長さに設定されていることが好ましい。   [6] In the forest resource information calculation method of the present invention, the layer width is preferably set to a length in the range of 0.2 m to 2.0 m.

階層幅は、特に限定されるものではないが、あまり細かく(長さを短く)設定すると、階層数が増大して処理回数が増えてデータ量が多くなり、演算に時間がかかるといった課題が生じ、逆に、あまり大きく(長さを長く)設定すると、階層別樹冠高点群データの精度が低くなるといった課題が生じる。このため、階層幅は、0.2m〜2.0mの範囲に設定することが好まく、例えば、0.4m、0.8m、1.0m程度の階層幅を例示できるが、調査対象森林域内に存在する樹木の樹高なども考慮して設定することが好ましい。   Hierarchy width is not particularly limited, but if it is set too fine (shorter length), the number of layers increases, the number of processing increases, the amount of data increases, and computation takes time. On the other hand, if it is set too large (length is increased), there is a problem that the accuracy of the tree-based crown high point group data is lowered. For this reason, it is preferable to set the stratum width within a range of 0.2 m to 2.0 m. For example, strata widths of about 0.4 m, 0.8 m, and 1.0 m can be exemplified. It is preferable to set in consideration of the height of trees existing in the tree.

[7]本発明の森林資源情報算定方法においては、前記3次元点群データは、上空から撮影箇所を重複させ、かつ、ずらしながら撮影して得られた撮影画像データから、3次元形状復元技術であるSFM(Structure from Motion)によって作成されていることが好ましい。   [7] In the forest resource information calculation method according to the present invention, the three-dimensional point cloud data is obtained from three-dimensional shape restoration technology based on photographed image data obtained by photographing images while overlapping and photographing the photographing locations from above. It is preferable that it is created by SFM (Structure from Motion).

3次元形状復元技術であるSFMを用いることによって、2次元の撮影画像データから、歪みのない地図補正されたオルソ画像を作成することができる。そして、このようにして作成されたオルソ画像に基づいて、高さが表わされている3次元点群データを作成することができる。   By using SFM, which is a three-dimensional shape restoration technique, a map-corrected ortho image without distortion can be created from two-dimensional captured image data. Then, based on the ortho image created in this way, three-dimensional point cloud data representing the height can be created.

[8]本発明の森林資源情報算定方法においては、前記3次元点群データは、上空からレーザー光を照射して得られたレーザー計測データに基づいて作成されていてもよい。   [8] In the forest resource information calculation method of the present invention, the three-dimensional point cloud data may be created based on laser measurement data obtained by irradiating laser light from above.

このように、上空からレーザー光を照射して得られたレーザー計測データによっても、3次元点群データを作成することができる。   As described above, the three-dimensional point cloud data can also be created from the laser measurement data obtained by irradiating the laser beam from the sky.

[9]本発明の森林資源情報算定方法においては、前記階層ごとにそれぞれ抽出された樹冠の樹頂点を基にして、当該樹冠の樹冠高から、隣接して存在する樹冠を領域分割する領域分割アルゴリズムを用いて、個々の樹冠が区分された精密樹冠画像データを作成する精密樹冠画像データ作成処理ステップをさらに有することが好ましい。   [9] In the forest resource information calculation method of the present invention, based on the crown apex of each tree extracted for each hierarchy, area division is performed to divide an adjacent tree crown from the crown height of the crown. Preferably, the method further includes a precise crown image data creation processing step of creating precise crown image data in which individual crowns are segmented using an algorithm.

このような領域分割アルゴリズムを用いることによって、隣接する樹冠が個々の樹冠に区分された精密な樹冠画像データ(精密樹冠画像データ)を作成することができる。このようにして作成された精密樹冠画像データは、調査対象樹木の各樹木に対応した個々の樹冠を高精度に抽出可能な精密樹冠画像データとなる。このため、当該精密樹冠画像データに基づいて作成した精密樹冠情報は、調査対象樹木の各樹木に対応した高精度な樹冠情報となり、当該精密樹冠情報に基づいて、森林資源に関する情報(森林資源情報)を算定することにより、高精度な森林資源情報を得ることができる。   By using such an area division algorithm, it is possible to create precise canopy image data (precise canopy image data) in which adjacent canopies are divided into individual canopies. The precise canopy image data created in this way becomes precise canopy image data from which individual canopies corresponding to the trees to be investigated can be extracted with high accuracy. Therefore, the precise canopy information created based on the precise canopy image data becomes highly accurate canopy information corresponding to each tree of the survey target tree, and based on the precise canopy information, information on forest resources (forest resource information ) To obtain highly accurate forest resource information.

[10]本発明の森林資源情報算定方法においては、前記領域分割アルゴリズムは、Watershedアルゴリズムであることが好ましい。   [10] In the forest resource information calculation method of the present invention, it is preferable that the region division algorithm is a Watershed algorithm.

Watershedアルゴリズムは、隣接して密集する多数の物体同士が繋がった状態で存在する場合において、個々の物体の境界を高精度に抽出して個々の物体を区分させることができるアルゴリズムである。従って、Watershedアルゴリズムを用いることによって、密集して存在する樹冠を、樹冠の大きさ(樹冠直径や高さ)に係わらず個々の樹冠として高精度に区分することができる。   The Watershed algorithm is an algorithm that can extract the boundaries of individual objects with high accuracy and classify the individual objects when a large number of adjacent dense objects exist in a connected state. Therefore, by using the Watershed algorithm, a densely existing canopy can be classified with high accuracy as individual canopies regardless of the size of the canopy (crown diameter or height).

[11]本発明の森林資源情報算定方法においては、前記精密樹冠画像データ作成処理ステップによって作成された前記精密樹冠画像データから、前記各樹木に対応する精密樹冠情報を作成する精密樹冠情報作成処理ステップと、前記精密樹冠情報作成処理ステップによって作成された前記各樹木に対応する精密樹冠情報に基づいて、前記調査対象森林域に関する森林資源情報を作成する森林資源情報算定処理ステップと、をさらに有し、前記各樹木に対応する精密樹冠情報には、少なくとも、前記各樹木に対応する樹冠のラベル番号、前記各樹木に対応する樹冠の樹冠位置、前記各樹木に対応する樹冠の樹冠直径及び前記各樹木に対応する樹冠の樹冠面積が含まれており、前記森林資源情報算定処理ステップには、前記各樹木において人間のほぼ胸の高さの直径を各樹木の胸高直径として算定する胸高直径算定処理ステップと、前記各樹木の材積を算定する材積算定処理ステップと、前記各樹木の胸高直径、前記各樹木の材積、前記精密樹冠情報作成処理ステップで作成された前記精密樹冠情報及び前記階層別樹頂点抽出ステップで抽出された樹頂点に基づいて得られる各樹木の樹高を集計する処理を行う森林資源情報集計処理ステップと、が含まれていることが好ましい。   [11] In the forest resource information calculation method of the present invention, a precise canopy information creation process for creating precise canopy information corresponding to each tree from the precise canopy image data created by the precise canopy image data creation processing step. And a forest resource information calculation processing step of creating forest resource information related to the forest area to be investigated based on the precise crown information corresponding to each tree created by the precise crown information creation processing step. The precise crown information corresponding to each tree includes at least the label number of the crown corresponding to each tree, the crown position of the crown corresponding to each tree, the crown diameter of the crown corresponding to each tree, and the The crown area of the crown corresponding to each tree is included, and the forest resource information calculation processing step includes a human being in each tree. Chest height diameter calculation processing step for calculating the diameter of the chest height as the chest height diameter of each tree, a material integration determination processing step for calculating the volume of each tree, the breast height diameter of each tree, the volume of each tree, Forest resource information aggregation processing step for performing aggregation processing of tree heights obtained from the accurate tree crown information created in the precise tree crown information creation processing step and the tree vertices extracted in the tree-specific tree vertex extraction step And are preferably included.

精密樹冠画像データに基づいて作成した精密樹冠情報は、調査対象樹木の各樹木に対応した高精度な樹冠情報となる。このため、精密樹冠画像データに基づいて作成した精密樹冠情報に基づいて、森林資源情報算定処理ステップが、森林資源に関する情報(森林資源情報)を算定することにより、高精度な森林資源情報を得ることができる。これにより、計測誤差が少なく客観性の高い高精度な森林資源情報を、調査対象森林域の全域、小班ごと、任意の範囲において提供できることから、間伐などの森林施業立案などの森林管理に活用できる。具体的には、例えば、森林資源情報算定処理ステップが算定した算定結果を森林資源の概要を示す森林資源概要情報として属性データベースに登録する処理を行い、当該属性データベースに登録されている森林資源概要情報を、一覧表としてディスプレイ上に表示することによって、調査対処森林域の森林資源の概要を把握することができる。   The precise canopy information created based on the precise canopy image data becomes highly accurate canopy information corresponding to each tree of the investigation object tree. Therefore, the forest resource information calculation processing step calculates forest resource information (forest resource information) based on the accurate tree crown information created based on the accurate tree crown image data, thereby obtaining highly accurate forest resource information. be able to. As a result, it is possible to provide highly accurate forest resource information with little measurement error and high objectivity in the entire forest area to be surveyed, for each subgroup, and in any range, so it can be used for forest management such as forest management planning such as thinning. . Specifically, for example, the calculation result calculated in the forest resource information calculation processing step is registered in the attribute database as the forest resource summary information indicating the outline of the forest resource, and the forest resource summary registered in the attribute database is processed. By displaying the information as a list on the display, it is possible to obtain an overview of the forest resources in the forest area to be investigated.

[12]本発明の森林資源情報算定装置は、調査対象森林域に関する森林資源情報を作成する森林資源情報算定装置であって、前記調査対象森林域を含む地域に対応する3次元点群データと地理的情報とに基づいて、前記調査対象森林域画像データを作成する調査対象森林域画像データ作成部と、前記調査対象森林域画像データに基づいて、前記調査対象森林域に存在する各樹木の樹冠の高さを樹冠高として表す樹冠高画像データの作成を行う樹冠高画像データ作成部と、前記樹冠高画像データから得られる樹冠高のうち、最大樹冠高が存在する階層を第1階層として、前記最大樹冠高を起点に所定長さの階層幅を有する階層を前記第1階層から地表面に向かって複数設定したときに、前記第1階層を含む各階層に樹頂点が存在する樹冠の樹頂点を、前記階層ごとにそれぞれ抽出する階層別樹頂点抽出部と、を有することを特徴とする。   [12] A forest resource information calculation apparatus according to the present invention is a forest resource information calculation apparatus that creates forest resource information related to a forest area to be surveyed, and includes three-dimensional point cloud data corresponding to an area including the forest area to be surveyed. A survey target forest area image data creation unit that creates the survey target forest area image data based on geographical information, and each tree existing in the survey target forest area based on the survey target forest area image data A crown height image data creation unit for creating crown height image data that represents the height of the crown as a crown height, and of the crown heights obtained from the crown height image data, a hierarchy in which the maximum crown height exists is defined as a first hierarchy. When a plurality of hierarchies having a predetermined hierarchy width from the maximum tree crown height as a starting point are set toward the ground surface from the first hierarchy, tree crowns having tree vertices in each hierarchy including the first hierarchy Tree Point a, and having a a hierarchical tree vertex extraction unit which extracts respectively for each of the hierarchies.

[13]本発明の森林資源情報算定装置においては、前記樹冠高画像データ作成部は、前記調査対象森林域画像データに基づいて、メッシュ化されたデジタル表層モデルデータとデジタル標高モデルデータとを作成し、メッシュごとに前記デジタル表層モデルデータと前記デジタル標高モデルデータとの差分を取ることによって、メッシュごとに樹冠高が求められた樹冠高画像データを作成することが好ましい。   [13] In the forest resource information calculation apparatus of the present invention, the crown height image data creation unit creates meshed digital surface model data and digital elevation model data based on the survey target forest area image data Preferably, the crown height image data in which the crown height is obtained for each mesh is created by taking the difference between the digital surface model data and the digital elevation model data for each mesh.

[14]本発明の森林資源情報算定装置においては、前記階層別樹頂点抽出部には、
前記メッシュごとに樹冠高が求められた樹冠高画像データを用いて、前記第1階層を含む各階層に存在する個々の樹冠に対応する階層別樹冠高点群データを、前記階層ごとに作成する階層別樹冠高点群データ作成部と、前記階層別樹冠高点群データ作成部によって作成された前記個々の樹冠に対応する階層別樹冠高点群データから、前記個々の樹冠に対応する階層別樹冠高点群データの最大値を前記階層ごとに算定して、算定された最大値を当該階層別樹冠高点群データに対応する樹冠の樹頂点とする樹頂点算定部と、が含まれていることが好ましい。
[14] In the forest resource information calculation apparatus of the present invention, the hierarchical tree vertex extraction unit includes:
Using the crown height image data for which the crown height is obtained for each mesh, the tree-specific crown high point cloud data corresponding to individual crowns existing in each hierarchy including the first hierarchy is created for each hierarchy. A tree-specific crown high point group data creation unit and a tree-specific crown high point group data creation unit created by the tree-specific crown high point group data creation unit, A tree apex calculation unit that calculates the maximum value of the crown high point group data for each hierarchy, and uses the calculated maximum value as the tree apex of the crown corresponding to the tree-based crown high point group data. Preferably it is.

[15]本発明の森林資源情報算定装置においては、前記樹頂点算定部は、前記最大値を算定する際においては、前記個々の樹冠に対応する前記階層別樹冠高点群データのうち、前記階層別樹冠高点群データが既に作成されている樹冠と同じ樹冠に対応する階層別樹冠高点群データは除外して、前記最大値を算定することが好ましい。   [15] In the forest resource information calculation apparatus of the present invention, the tree apex calculation unit calculates the maximum value, among the tree-specific crown high point group data corresponding to the individual tree canopies, It is preferable to calculate the maximum value by excluding the hierarchical crown high point cloud data corresponding to the same crown as the crown for which the hierarchical crown high point cloud data has already been created.

[16]本発明の森林資源情報算定装置においては、前記階層別樹頂点抽出部には、
前記樹冠高画像データの各メッシュをそれぞれ処理対象メッシュとし、当該処理対象メッシュに平均化フィルターを重ね合わせ、当該平均化フィルターに含まれる各メッシュの樹冠高の平均値を当該処理対象メッシュの樹冠高とする処理を、各処理対象メッシュにおいて順次行うことによって、ノイズ除去済みの樹冠高画像データを作成する平均化処理部がさらに含まれており、前記階層別樹冠高点群データ作成部は、前記平均化処理部によって作成されたノイズ除去済みの樹冠高画像データを、前記メッシュごとに樹冠高が求められた樹冠高画像データとして用いて前記階層別樹冠高点群データを作成することが好ましい。
[16] In the forest resource information calculation apparatus of the present invention, the hierarchical tree vertex extraction unit includes:
Each mesh of the crown height image data is set as a processing target mesh, an averaging filter is superimposed on the processing target mesh, and an average value of the crown height of each mesh included in the averaging filter is determined as a crown height of the processing target mesh. Is further included in the averaging processing unit for creating noise-removed crown height image data by sequentially performing the processing in each processing target mesh, the hierarchical crown height point group data creation unit, It is preferable that the tree-based crown height image data created by the averaging processing unit is used as the crown height image data for which the crown height is obtained for each mesh, and the tree-based crown height point group data is created.

[17]本発明の森林資源情報算定装置においては、前記階層幅は、0.2m〜2.0mの範囲の長さに設定されていることが好ましい。   [17] In the forest resource information calculation apparatus of the present invention, it is preferable that the hierarchical width is set to a length in the range of 0.2 m to 2.0 m.

[18]本発明の森林資源情報算定装置においては、前記3次元点群データは、上空から撮影箇所を重複させ、かつ、ずらしながら撮影して得られた撮影画像データから、3次元形状復元技術であるSFM(Structure from Motion)によって作成されていることが好ましい。   [18] In the forest resource information calculation apparatus according to the present invention, the 3D point cloud data is obtained from a 3D shape restoration technique based on captured image data obtained by overlapping and capturing images from above. It is preferable that it is created by SFM (Structure from Motion).

[19]本発明の森林資源情報算定装置においては、前記3次元点群データは、上空からレーザー光を照射して得られたレーザー計測データに基づいて作成されていてもよい。   [19] In the forest resource information calculation apparatus of the present invention, the three-dimensional point cloud data may be created based on laser measurement data obtained by irradiating laser light from above.

[20]本発明の森林資源情報算定装置においては、前記階層ごとにそれぞれ抽出された樹冠の樹頂点を基にして、当該樹冠の樹冠高から、隣接して存在する樹冠を領域分割する領域分割アルゴリズムを用いて、個々の樹冠が区分された精密樹冠画像データを作成する精密樹冠画像データ作成部をさらに有することが好ましい。   [20] In the forest resource information calculation apparatus according to the present invention, based on tree vertices extracted from the respective hierarchies, area division is performed to divide adjacent tree crowns from the crown height of the crown. It is preferable to further have a precise canopy image data creation unit for creating precise canopy image data in which individual canopies are segmented using an algorithm.

[21]本発明の森林資源情報算定装置においては、前記領域分割アルゴリズムは、Watershedアルゴリズムであることが好ましい。   [21] In the forest resource information calculation apparatus of the present invention, it is preferable that the region segmentation algorithm is a Watershed algorithm.

[22]本発明の森林資源情報算定装置においては、前記精密樹冠画像データ作成部によって作成された前記精密樹冠画像データから、前記各樹木に対応する精密樹冠情報を作成する精密樹冠情報作成部と、前記精密樹冠情報作成部によって作成された前記各樹木に対応する精密樹冠情報に基づいて、前記調査対象森林域に関する森林資源情報を作成する森林資源情報算定部と、をさらに有し、前記各樹木に対応する精密樹冠情報には、少なくとも、前記各樹木に対応する樹冠のラベル番号、前記各樹木に対応する樹冠の樹冠位置、前記各樹木に対応する樹冠の樹冠直径及び前記各樹木に対応する樹冠の樹冠面積が含まれており、前記森林資源情報算定部には、前記各樹木において人間のほぼ胸の高さの直径を各樹木の胸高直径として算定する胸高直径算定部と、前記各樹木の材積を算定する材積算定部と、前記各樹木の胸高直径、前記各樹木の材積、前記精密樹冠情報作成部で作成された前記精密樹冠情報及び前記階層別樹頂点抽出部で抽出された樹頂点に基いて得られる各樹木の樹高を集計する処理を行う森林資源情報集計部と、が含まれていることが好ましい。   [22] In the forest resource information calculation apparatus of the present invention, a precise crown information creation unit that creates precise crown information corresponding to each tree from the precise crown image data created by the precise crown image data creation unit; A forest resource information calculation unit that creates forest resource information related to the forest area to be investigated based on the precise canopy information corresponding to each tree created by the precise canopy information creation unit, and The precise crown information corresponding to the tree includes at least the label number of the crown corresponding to each tree, the crown position of the crown corresponding to each tree, the crown diameter of the crown corresponding to each tree, and the corresponding tree. The forest resource information calculation unit calculates the diameter of the breast height of each person as the breast height diameter of each tree. Chest height diameter calculation unit, a material integration determination unit for calculating the volume of each tree, the chest height diameter of each tree, the volume of each tree, the precise crown information created by the precise crown information creation unit and the hierarchy It is preferable that a forest resource information totaling unit that performs a process of totaling tree heights of trees obtained based on the tree apexes extracted by the tree apex extracting unit is included.

なお、[12]〜[22]に記載した本発明の森林資源情報算定装置においても、[1]〜[11]に記載したそれぞれ対応する本発明の森林資源情報算定方法で得られる効果と同様の効果が得られる。   In addition, in the forest resource information calculation apparatus of the present invention described in [12] to [22], the same effect as that obtained by the corresponding forest resource information calculation method of the present invention described in [1] to [11] is obtained. The effect is obtained.

実施形態に係る森林資源情報算定方法を説明するために示すフローチャートである。It is a flowchart shown in order to demonstrate the forest resource information calculation method which concerns on embodiment. ディスプレイ上に表示された調査対象森林域画像を示す図である。It is a figure which shows the forest area image of the investigation object displayed on the display. ディスプレイ上に表示された樹冠高画像である。It is a crown height image displayed on the display. 図1に示されている階層別樹頂点抽出処理(ステップS50)を詳細に説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining in detail the tree-specific tree vertex extraction process (step S50) shown in FIG. ディスプレイ上に表示された第1階層樹冠高点群領域A1,A2,A3,・・・を示す図である。It is a figure which shows 1st hierarchy tree crown high point group area | region A1, A2, A3, ... displayed on the display. 図5に示されている第1階層樹冠高点群領域A1,A2,A3,・・・において抽出された樹頂点a1,a2,a3,・・・を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating tree vertices a1, a2, a3,... Extracted in the first hierarchical tree crown high point group regions A1, A2, A3,. ディスプレイ上に表示された第2階層樹冠高点群領域B1,B2,B3,・・・を示す図である。It is a figure which shows 2nd hierarchy tree crown high point group area | region B1, B2, B3, ... displayed on the display. ディスプレイ上に表示された第3階層樹冠高点群領域C1,C2,C3,・・・を示す図である。It is a figure which shows the 3rd hierarchy tree crown high point group area | region C1, C2, C3, ... displayed on the display. 第1階層から第5層までの各階層の階層別樹冠高点群領域と当該階層別樹冠高点群領域における樹頂点とを示す図である。It is a figure which shows the tree crown high point group area | region according to the hierarchy of each hierarchy from the 1st hierarchy to the 5th hierarchy, and the tree vertex in the said tree hierarchy high dot group area concerned. 階層別樹冠高点群データ作成処理(ステップS53)及び樹頂点算定処理(ステップS54)を第1階層(最上層)から最下層まで順次行うことによって得られた全階層の階層別樹冠高点群領域と樹頂点を示す図である。Crown high point cloud data for all hierarchies obtained by sequentially performing the crown high point cloud data creation processing (step S53) and tree vertex calculation processing (step S54) by hierarchy from the first hierarchy (top layer) to the bottom layer It is a figure which shows an area | region and a tree vertex. ディスプレイ上に表示された精密樹冠画像を示す図である。It is a figure which shows the precision tree crown image displayed on the display. ディスプレイ上に表示された単木資源情報の一覧表を示す図である。It is a figure which shows the list of single tree resource information displayed on the display. ディスプレイ上に表示された森林資源概要情報の一覧表を示す図である。It is a figure which shows the list of the forest resource summary information displayed on the display. 実施形態に係る森林資源情報算定装置1を説明するために示す図である。It is a figure shown in order to demonstrate the forest resource information calculation apparatus 1 which concerns on embodiment. 図14に示されている階層別樹頂点抽出部50の構成を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of a hierarchical tree vertex extraction unit 50 illustrated in FIG. 14.

図1は、実施形態に係る森林資源情報算定方法を説明するために示すフローチャートである。実施形態に係る森林資源情報算定方法は、調査対象森林域を含む地域に対応する画像データに基づいて、調査対象森林域に関する森林資源情報を作成する森林資源情報算定方法である。ここで、調査対象森林域を含む地域に対応する画像データは、上空から調査対象森林域を含む地域を空撮することによって取得する。なお、空撮するには、航空機、ドローンなどを用いることができるが、実施形態に係る森林資源情報算定方法においては、普及型のドローンを用いることとする。   FIG. 1 is a flowchart for explaining the forest resource information calculation method according to the embodiment. The forest resource information calculation method according to the embodiment is a forest resource information calculation method for creating forest resource information related to a survey target forest area based on image data corresponding to an area including the survey target forest area. Here, the image data corresponding to the area including the forest area to be surveyed is acquired by taking an aerial image of the area including the forest area to be surveyed from above. In addition, although an aircraft, a drone, etc. can be used for aerial photography, in the forest resource information calculation method according to the embodiment, a popular drone is used.

また、実施形態に係る森林資源情報算定方法において、調査対象樹木というのは、例えば、カラマツ、アカマツ、スギ、ヒノキなどの高木となる植栽木を指しており、調査対象森林域というのは、これらの樹木によって形成される林が所定の広さを有して存在する森林域であるとする。また、「調査対象樹木」を一本ごとの樹木として説明する場合には、単に「各樹木」と略記する場合もある。このことは、後述する実施形態に係る森林資源情報算定装置においても同様である。   In the forest resource information calculation method according to the embodiment, the survey target tree refers to a planted tree that is a high tree such as larch, red pine, cedar, cypress, etc. It is assumed that the forest formed by the trees is a forest area having a predetermined area. In addition, when the “survey target tree” is described as a single tree, it may be simply abbreviated as “each tree”. The same applies to a forest resource information calculation apparatus according to an embodiment described later.

実施形態に係る森林資源情報算定方法において行われる処理は、図1に示すように、ドローンによって撮影した空撮画像データをパーソナルコンピュータなどの情報処理装置に入力するデータ入力処理(ステップS10)と、入力された空撮画像データに基づいて3次元点群データを作成する3次元点群データ作成処理(ステップS20)と、3次元点群データ作成処理(ステップS20)によって作成された3次元点群データと地理情報システム(GIS)100から得られる地理的情報地理的情報とに基づいて、調査対象森林域画像データを作成する調査対象森林域画像データ作成処理(ステップS30)と、調査対象森林域画像データ作成処理(ステップS30)によって作成された調査対象森林域画像データに基づいて、調査対象森林域に存在する各樹木の樹冠の高さを樹冠高として表す樹冠高画像データの作成を行う樹冠高画像データ作成処理(ステップS40)と、樹冠高画像データ作成処理(ステップS40)によって作成された樹冠高画像データから得られる樹冠高のうち、最大樹冠高が存在する階層を第1階層(最上層)として、所定長さの階層幅を有する階層を第1階層から地表面に向かって複数設定したときに、第1階層を含む各階層に樹頂点が存在する樹冠の樹頂点を、階層ごとにそれぞれ抽出する階層別樹頂点抽出処理(ステップS50)と、を有している。   As shown in FIG. 1, the processing performed in the forest resource information calculation method according to the embodiment includes data input processing (step S10) for inputting aerial image data captured by a drone to an information processing apparatus such as a personal computer, A 3D point cloud data creation process (step S20) for creating 3D point cloud data based on the input aerial image data and a 3D point cloud created by the 3D point cloud data creation process (step S20). Survey target forest area image data creation processing (step S30) for creating survey target forest area image data based on the data and geographical information obtained from the geographic information system (GIS) 100, and survey target forest area Based on the survey target forest area image data created by the image data creation process (step S30), the survey target forest It was created by a crown height image data creation process (step S40) for creating crown height image data representing the crown height of each tree existing in the area as a crown height, and a crown height image data creation process (step S40). Among the crown heights obtained from the crown height image data, the hierarchy having the maximum crown height is defined as the first hierarchy (top layer), and a plurality of hierarchies having a hierarchy width of a predetermined length are set from the first hierarchy toward the ground surface. And a tree-specific tree vertex extraction process (step S50) for extracting, for each hierarchy, tree vertices of a tree crown having tree vertices in each hierarchy including the first hierarchy.

また、これら各ステップS10〜S50の処理に加えて、個々の樹冠が区分された精密樹冠画像データを作成する精密樹冠画像データ作成処理(ステップS60)と、精密樹冠画像データ作成処理(ステップS60)によって作成された精密樹冠画像データから、各樹木に対応する精密樹冠情報を作成する精密樹冠情報作成処理(ステップS70)と、当該精密樹冠情報作成処理(ステップS70)によって作成された各樹木に対応する精密樹冠情報に基づいて、調査対象森林域に関する森林資源情報を作成する森林資源情報算定処理(ステップS80)と、を有している。
なお、精密樹冠画像データ作成処理は、階層別樹頂点抽出処理(ステップS50)によって階層ごとにそれぞれ抽出された樹冠の樹頂点を基にして、当該樹冠の樹冠高から、隣接して存在する樹冠を領域分割する領域分割アルゴリズムを用いて、個々の樹冠が区分された精密樹冠画像データを作成する。
In addition to these steps S10 to S50, precise crown image data creation processing (step S60) for creating precise crown image data in which individual crowns are divided, and precise crown image data creation processing (step S60). From the precise crown image data created by the above, it corresponds to the precise crown information creation process (step S70) for creating precise crown information corresponding to each tree, and to each tree created by the precise crown information creation process (step S70). Forest resource information calculation processing (step S80) for creating forest resource information related to the forest area to be investigated based on the precise tree crown information to be performed.
The precise crown image data creation processing is based on the crown vertices extracted for each hierarchy by the hierarchical tree vertex extraction process (step S50), and the adjacent crowns from the crown height of the crown. Using the area dividing algorithm for dividing the area, precise crown image data in which individual crowns are divided is created.

また、森林資源情報算定処理(ステップS80)には、各樹木において人間のほぼ胸の高さの直径を各樹木の胸高直径として算定する胸高直径算定処理(ステップS81)と、各樹木の材積を算定する材積算定処理(ステップS82)と、各樹木の胸高直径、各樹木の材積、精密樹冠情報作成処理(ステップS70)で作成された精密樹冠情報、階層別樹頂点抽出処理(ステップS50)で抽出された樹頂点に基いて得られる各樹木の樹高を集計する処理を行う森林資源情報集計処理(ステップS83)と、が含まれている。   In addition, the forest resource information calculation process (step S80) includes a breast height diameter calculation process (step S81) for calculating a breast height diameter of each tree as a breast height diameter in each tree, and the volume of each tree. In the material integration determination process (step S82) to be calculated, the chest height diameter of each tree, the volume of each tree, the precise crown information created by the precise crown information creation process (step S70), and the tree vertex extraction process by hierarchy (step S50) Forest resource information totaling processing (step S83) for performing processing for totalizing the height of each tree obtained based on the extracted tree vertices is included.

また、階層別樹頂点抽出処理(ステップS50)には、複数の処理が含まれており、これらの各処理については、図4により詳細に説明する。   The tree-specific tree vertex extraction process (step S50) includes a plurality of processes, and each of these processes will be described in detail with reference to FIG.

続いて、上述した各ステップS10〜S80のうちの3次元点群データ作成処理(ステップS20)以降の各処理について詳細に説明する。3次元点群データ作成処理(ステップS20)は、調査対象地域を含む所定地域をドローンに搭載されているカメラで、撮影箇所を例えば80%程度を重複させ、かつ、ずらしながら撮影し、その画像データ(空撮画像データ)から、公知の3次元形状復元技術であるSFM(Structure from Motion)によって、歪みのない地図補正されたオルソ画像を作成して、作成したオルソ画像から3次元点群データを作成する。   Subsequently, each process after the three-dimensional point cloud data creation process (step S20) among the above-described steps S10 to S80 will be described in detail. The three-dimensional point cloud data creation process (step S20) is a camera in which a predetermined area including the investigation target area is mounted on the drone. From the data (aerial image data), the SFM (Structure from Motion), which is a well-known three-dimensional shape restoration technique, creates an ortho-corrected map image without distortion, and the three-dimensional point cloud data from the created ortho image Create

なお、調査対象森林域を含む所定地域全体の広さとしては、2〜3ヘクタール程度である。このような広さを有する調査対象森林域を含む所定地域全体をドローンに搭載されているカメラで、80%程度を重複させ、かつ、ずらしながら数百枚撮影して、その撮影画像から、SFMによって、歪みのない地図補正されたオルソ画像を作成する。このようにして作成されたオルソ画像に基づいて、高さが表わされている3次元点群データを作成することができる。なお、SFMについては、下記の公知文献1に記載されている。   The area of the entire predetermined area including the forest area to be surveyed is about 2 to 3 hectares. With a camera mounted on the drone, including the forest area to be surveyed having such an area, a few hundreds of images are taken while overlapping and shifting about 80%, and from the captured images, SFM To create orthorectified map images without distortion. Based on the ortho image created in this way, three-dimensional point cloud data representing the height can be created. In addition, about SFM, it describes in the following well-known literature 1.

公知文献1:Linda G. Shapiro; George C. Stockman (2001). Computer Vision. Prentice Hall.   Known Document 1: Linda G. Shapiro; George C. Stockman (2001). Computer Vision. Prentice Hall.

調査対象森林域画像データ作成処理(ステップS30)は、地理情報システム(GIS)100から得られる地理的情報(この場合、都道府県などで整備されている森林の管理台帳などに登録されている森林域の境界データ)を用いて、3次元点群データから調査対象となる森林域(調査対象森林域)の画像データを抽出して調査対象森林域画像データとする。そして、調査対象森林域画像データに対応する調査対象森林域画像をディスプレイ上に表示する。   The survey target forest area image data creation process (step S30) is the geographical information obtained from the geographic information system (GIS) 100 (in this case, the forest registered in the forest management ledger etc. maintained in the prefectures, etc.) Area boundary data), image data of the forest area to be investigated (survey area) is extracted from the three-dimensional point cloud data to obtain the forest area image data to be investigated. Then, the survey target forest area image corresponding to the survey target forest area image data is displayed on the display.

図2は、ディスプレイ上に表示された調査対象森林域画像を示す図である。図2は調査対象森林域のうちの一部が抽出されて示されている。図2に示す調査対象森林域画像によれば、各樹木の樹冠を識別することができる。なお、図2はモノクロ画像であるため、各樹木の樹冠を識別しにくいが、図2の元となるカラー画像上では、各樹木の樹冠を容易に識別できる。   FIG. 2 is a diagram illustrating a survey target forest area image displayed on the display. FIG. 2 shows an extracted part of the forest area to be surveyed. According to the forest area image to be surveyed shown in FIG. 2, the crown of each tree can be identified. Since FIG. 2 is a monochrome image, it is difficult to identify the crown of each tree. However, the crown of each tree can be easily identified on the original color image of FIG.

その後、調査対象森林域画像データに基づいて、調査対象森林域に存在する樹木の樹冠高を表す樹冠高画像データを作成する樹冠高画像データ作成処理(ステップS40)を行う。当該樹冠高画像データ作成処理(ステップS40)は、調査対象森林域画像データ作成処理(ステップS20)によって作成された調査対象森林域画像データに基づいて、調査対象森林域に存在する樹木の樹冠高(地表からの樹冠の高さ)を表す樹冠高画像データを作成する。   Thereafter, based on the survey target forest area image data, a canopy height image data creation process (step S40) is performed to create crown height image data representing the crown height of a tree existing in the survey target forest area. The crown height image data creation process (step S40) is based on the survey target forest area image data created by the survey target forest area image data creation process (step S20), and the crown height of a tree existing in the survey target forest area. The crown height image data representing (the height of the crown from the ground surface) is created.

具体的には、調査対象森林域画像データに基づいて、メッシュ化されたデジタル表層モデルデータ(樹木などの表層の標高を表すデータ)とデジタル標高モデルデータ(地表の標高を表すデータ)を作成し、各メッシュにおいてデジタル表層モデルデータとデジタル標高モデルデータとの差分を取ることによって、各メッシュにおいて樹冠高が表わされた樹冠高画像データを作成する。このようにして作成された当該樹冠高画像データに対応する樹冠高画像をディスプレイ上に表示する。   Specifically, based on the forest area image data to be surveyed, meshed digital surface model data (data representing surface elevations such as trees) and digital elevation model data (data representing ground surface elevations) are created. Then, by obtaining the difference between the digital surface model data and the digital elevation model data in each mesh, the crown height image data in which the tree height is represented in each mesh is created. A canopy height image corresponding to the canopy height image data created in this way is displayed on the display.

なお、メッシュサイズは、調査対象森林域画像の地上分解能に基づいて設定することができるが、メッシュサイズを大きくし過ぎると、算定される森林資源情報の精度に課題が生じる場合もあり、また、逆にメッシュサイズを小さくし過ぎると、処理すべきデータ量が多くなる。このため、メッシュサイズは、調査対象森林域の面積、当該調査対象森林域における森林の状況及び算定される森林資源情報の精度などを考慮して最適なサイズに設定することが好ましい。実施形態においては、メッシュサイズは、10cm×10cmとする。   The mesh size can be set based on the ground resolution of the forest area image to be surveyed. However, if the mesh size is too large, there may be a problem in the accuracy of the calculated forest resource information. Conversely, if the mesh size is too small, the amount of data to be processed increases. For this reason, the mesh size is preferably set to an optimum size in consideration of the area of the forest area to be surveyed, the state of the forest in the forest area to be surveyed, the accuracy of the calculated forest resource information, and the like. In the embodiment, the mesh size is 10 cm × 10 cm.

図3は、ディスプレイ上に表示された樹冠高画像である。なお、図3に示す樹冠高画像における黒から白のグラデーションは、地表を基準(0.0メートル)としたときの当該基準に対する高さの変化(例えば、0.0メートルを黒とする。)を表している。なお、図3に示す樹冠高画像に対応する樹冠高画像データは、この段階では、各樹木に対応する樹冠が明確なものとはなってはいない。   FIG. 3 is a crown height image displayed on the display. Note that the gradation from black to white in the crown height image shown in FIG. 3 changes in height with respect to the reference when the ground surface is used as the reference (0.0 meters) (for example, 0.0 meters is black). Represents. It should be noted that the crown height image data corresponding to the crown height image shown in FIG. 3 is not clear at this stage.

続いて、樹冠高画像データ作成処理(ステップS40)によって作成された樹冠高画像データに基づいて、階層別樹頂点抽出処理(ステップS50)を行う。   Subsequently, tree-specific tree vertex extraction processing (step S50) is performed based on the crown height image data created by the crown height image data creation processing (step S40).

図4は、図1に示されている階層別樹頂点抽出処理(ステップS50)を詳細に説明するフローチャートである。図4に示すように、階層別樹頂点抽出処理(ステップS50)には、平均化処理(ステップS51)、初期値設定処理(ステップS52)、階層別樹冠高点群データ作成処理(ステップS53)、樹頂点算定処理(ステップS54)が含まれている。また、これらの各処理の他に、Hmax−D×Ni=Hi(ステップS55)、Hi>0(ステップS56)、Ni=Ni+1(ステップS57)といった演算処理が含まれている。なお、Hmaxは調査対象森林域内の最大樹冠高、Dは階層幅、Niは現時点の処理対象階層、Hiは次の処理対象階層内の最大樹冠項であり、これらについては後述する。   FIG. 4 is a flowchart for explaining in detail the hierarchical tree vertex extraction process (step S50) shown in FIG. As shown in FIG. 4, the tree-specific tree vertex extraction process (step S50) includes an averaging process (step S51), an initial value setting process (step S52), and a tree-based tree crown high point group data generation process (step S53). Tree vertex calculation processing (step S54) is included. In addition to these processes, calculation processes such as Hmax−D × Ni = Hi (step S55), Hi> 0 (step S56), and Ni = Ni + 1 (step S57) are included. Hmax is the maximum crown height in the forest area to be investigated, D is the hierarchy width, Ni is the current processing target hierarchy, and Hi is the maximum crown term in the next processing target hierarchy, which will be described later.

平均化処理(ステップS51)は、図3に示す樹冠高画像において、例えば、樹冠に極端な凹凸(枝葉が周囲に比べて疎になっている部分や徒長枝葉など)が存在している場合に、これらをノイズとして除去して、ノイズが除去された樹冠高画像データを作成する処理である。当該、平均化処理(ステップS51)は、樹冠高画像データ作成処理(ステップS40)によって作成された樹冠高画像データの各メッシュをそれぞれ処理対象メッシュとし、当該処理対象メッシュに平均化フィルターを重ね合わせ、当該平均化フィルターに含まれる各メッシュの樹冠高の平均値を当該処理対象メッシュの樹冠高とする。このような処理を、各処理対象メッシュにおいて順次行うことによって、ノイズ除去済みの樹冠高画像データを作成する。   The averaging process (step S51) is performed when, for example, the tree crown height image shown in FIG. 3 includes extreme irregularities (such as a portion where branches and leaves are sparse compared to the surroundings, or a chief branch leaf). This is a process for removing these as noise and creating canopy high image data from which the noise has been removed. In the averaging process (step S51), each mesh of the crown height image data created by the canopy height image data creation process (step S40) is set as a processing target mesh, and an averaging filter is superimposed on the processing target mesh. The average value of the crown height of each mesh included in the averaging filter is set as the crown height of the mesh to be processed. Such processing is sequentially performed on each mesh to be processed, thereby generating tree height image data from which noise has been removed.

平均化処理を簡単化して具体的に説明する。1つのメッシュのサイズを一辺が仮に10cmとした場合においては、平均化処理の対象となる1つのメッシュ(処理対象メッシュという。)が中心となるように平均化フィルター(フィルターサイズを例えば5メッシュ×5メッシュとする。)を重ね合わせ、当該平均化フィルターに含まれる各メッシュの樹冠高の平均値を当該処理対象メッシュの樹冠高とする処理を、各処理対象メッシュにおいて順次行う。   The averaging process will be described in a simplified manner. When the size of one mesh is assumed to be 10 cm on one side, an averaging filter (filter size is 5 mesh × for example) so that one mesh to be averaged (referred to as a processing target mesh) is the center. 5 meshes) are overlapped, and the processing of setting the average crown height of each mesh included in the averaging filter to the crown height of the processing target mesh is sequentially performed on each processing target mesh.

例えば、平均化フィルターに重ね合わせられている範囲(平均化処理範囲という。)に含まれる各メッシュ(例えば5メッシュ×5メッシュの合計25メッシュとする。)の各樹冠高を積算して、その合計値を25で割った値を当該平均化処理範囲の平均値として、その平均値を当該処理対象メッシュの樹冠高とする。このような処理を樹冠高画像データに含まれるすべてのメッシュにおいて行う。なお、平均化フィルターのサイズは、調査対象森林域に存在する調査対象樹木の平均的な樹冠直径などに基づいて設定することができる。   For example, the crown heights of the respective meshes (for example, a total of 25 meshes of 5 mesh × 5 mesh) included in the range superimposed on the averaging filter (referred to as the averaging processing range) are integrated, A value obtained by dividing the total value by 25 is set as an average value of the averaging processing range, and the average value is set as a crown height of the processing target mesh. Such processing is performed on all meshes included in the crown height image data. The size of the averaging filter can be set based on the average crown diameter of the survey target tree existing in the survey target forest area.

なお、このような平均化処理を行うと、平均化処理によって得られたメッシュごとの樹冠高が、本来の樹冠高(メッシュごとの樹冠高)と異なってしまう場合もあるが、メッシュのサイズが一辺10cmというように小さいサイズであれば、平均化処理によって得られたメッシュごとの樹冠高は、本来の樹冠高に対して大差のない樹冠高を得ることができる。また、このような平均化処理を行うことによって、個々の樹冠に存在する極端な凹凸(枝葉が周囲に比べて疎になっている部分や徒長枝葉など)が除去されて、個々の樹冠が平滑化されるため、後述するWatershedアルゴリズによる領域分割を行う際においては、高精度な領域分割が行える。   In addition, when such an averaging process is performed, the crown height for each mesh obtained by the averaging process may differ from the original crown height (the crown height for each mesh). If the size is as small as 10 cm on a side, the crown height for each mesh obtained by the averaging process can obtain a crown height that is not significantly different from the original crown height. In addition, by performing such an averaging process, the extreme unevenness (such as the part where branches and leaves are sparse compared to the surroundings and lengthy branches and leaves) existing in each canopy is removed, and each canopy is smoothed. Therefore, when performing region division by the Watershed algorithm, which will be described later, highly accurate region division can be performed.

初期値設定処理(ステップS52)は、階層別樹冠高点群データ作成処理(ステップS53)を行う際の初期値を設定する処理であり、ここでの初期値としては、平均化処理(ステップS51)によって得られたメッシュごとの樹冠高のうちの最大樹冠高(調査対象森林域内の最大樹冠高)Hmaxと、当該最大樹冠高Hmaxを起点に下方向(地面)に向かって階層を設定したときの階層幅Dと、現時点の処理対象階層Niとを例示できる。   The initial value setting process (step S52) is a process of setting an initial value when performing the tree-based crown high point cloud data creation process (step S53), and the initial value here is an averaging process (step S51). ) The maximum crown height (maximum crown height in the forest area to be surveyed) Hmax of the canopy height for each mesh obtained by the above and the maximum crown height Hmax as a starting point and the hierarchy is set downward (ground) And the current processing target hierarchy Ni can be exemplified.

なお、各メッシュの樹冠高のうちの最大樹冠高Hmaxというのは、各メッシュにおいて得られた樹冠高のうち、あるメッシュにおいて得られた樹冠高が例えば25mであって、当該25mの樹冠高がすべてのメッシュにおいて得られた樹冠高のうちの最大樹冠高であったとすると、Hmax=25mとする。また、階層幅Dは、最大樹冠高Hmaxを起点に下方向(地面)に向かって、例えば、1mごとに階層幅を設定する場合には、D=1とする。また、処理対象階層Niは、初期において処理対象となる階層は、第1階層(最上層)であるため、Ni=1とする。   The maximum crown height Hmax among the crown heights of each mesh is, for example, the crown height obtained in a mesh among the crown heights obtained in each mesh is 25 m, and the crown height of the 25 m is If it is the maximum crown height among the crown heights obtained in all meshes, Hmax = 25 m. Further, the layer width D is set to D = 1 when the layer width is set, for example, every 1 m from the maximum crown height Hmax to the downward direction (ground). Further, the processing target hierarchy Ni is initially set to Ni = 1 because the hierarchy to be processed in the initial stage is the first hierarchy (the uppermost layer).

このように、初期値としては、Hmax=25、D=1、Ni=1を設定して、階層別樹冠高点群データ作成処理(ステップS53)を行う。この場合、Ni=1であるため、第1階層(最上層)における階層別樹冠高点群データ作成処理を行う。なお、Hmax=25mであり、また、D=1であるため、当該第1階層は、25m〜24mである。   As described above, Hmax = 25, D = 1, and Ni = 1 are set as initial values, and the tree-specific crown high point group data creation process (step S53) is performed. In this case, since Ni = 1, the tree-specific crown high point group data creation process in the first layer (top layer) is performed. Since Hmax = 25 m and D = 1, the first hierarchy is 25 m to 24 m.

すなわち、階層別樹冠高点群データ作成処理(ステップS53)は、平均化処理によって算出された各メッシュの樹冠高のうちの最大樹冠高(Hmax=25m)が存在する層を第1階層(最上層)として、当該最大樹冠高(Hmax)を起点に所定長さの階層幅(D=1m)を設定し、最大樹冠高Hmax=25mから階層幅ごとに、第1階層を含む各階層に存在する個々の樹冠に対応する階層別樹冠高点群データを、前記階層ごとに順次作成する。   That is, in the tree-specific crown high point cloud data creation process (step S53), the layer in which the maximum crown height (Hmax = 25 m) of the crown heights of each mesh calculated by the averaging process exists is defined as the first hierarchy (the highest level). As the upper layer), a hierarchy width (D = 1m) of a predetermined length is set starting from the maximum crown height (Hmax), and the hierarchy is present in each hierarchy including the first hierarchy for each hierarchy width from the maximum crown height Hmax = 25m. Hierarchical crown high point group data corresponding to individual tree crowns is sequentially created for each hierarchy.

階層別樹冠高点群データ作成処理(ステップS53)について具体的に説明する。この場合、各メッシュの樹冠高のうちの最大樹冠高Hmaxは25mであり、また、階層幅が1mであるため、初期値としては、Hmax=25、Ni=1(第1階層)を設定する。この場合、まず、各メッシュの樹冠高のうち当該第1階層(24m〜25m)に属する樹冠に対応する樹冠高点群データ(第1階層樹冠高点群データとする。)を作成する。なお、第1階層は、24m〜25mであるが、厳密には、24.01m〜25mというように、24mをわずかに超える値から25mまでとする。これは、第1階層よりも下位の階層においても同様であり、例えば、第2階層を23m〜24mとしたときは、23.01m〜24mというように、23mをわずかに超える値から24mまでとする。
そして、階層別樹冠高点群データ作成処理(ステップS53)によって作成された第1階層樹冠高点群データに対応する第1階層樹冠高点群領域をディスプレイ上に表示する。
The tree-specific crown high point cloud data creation process (step S53) will be specifically described. In this case, the maximum crown height Hmax among the crown heights of each mesh is 25 m, and the layer width is 1 m. Therefore, Hmax = 25 and Ni = 1 (first layer) are set as initial values. . In this case, first, crown high point group data (referred to as first layer crown high point group data) corresponding to the crown belonging to the first hierarchy (24 m to 25 m) of the crown height of each mesh is created. The first level is 24 m to 25 m, but strictly speaking, the value is slightly higher than 24 m to 25 m, such as 24.01 m to 25 m. This is the same in the lower hierarchy than the first hierarchy. For example, when the second hierarchy is set to 23 m to 24 m, from 23.01 m to 24 m, a value slightly exceeding 23 m to 24 m. To do.
Then, the first hierarchical crown high point cloud region corresponding to the first hierarchical crown high point cloud data created by the hierarchical crown high point cloud data creation processing (step S53) is displayed on the display.

なお、ここでは、第1階層は24.01m〜25m、第2階層は23.01m〜24mというように設定したが、このような設定の仕方に限らず、例えば、第1階層は24m〜24.99m、第2階層は23m〜23.99mというように設定してもよい。このことは、他の階層においても同様である。但し、第1階層については、当該第1階層は最上層であり、それより上の階層が存在しないため、24m〜25mとしてもよい。   Here, the first hierarchy is set to 24.01 m to 25 m, and the second hierarchy is set to 23.01 m to 24 m. However, the setting is not limited to this, and for example, the first hierarchy is 24 m to 24 m. .99m, the second layer may be set as 23m to 23.99m. The same applies to other layers. However, regarding the first layer, the first layer is the uppermost layer, and there is no layer above it, so it may be 24 m to 25 m.

図5は、ディスプレイ上に表示された第1階層樹冠高点群領域を示す図である。図5において、黒色で塗りつぶされている領域が第1階層樹冠高点群領域A1,A2,A3,・・・であり、当該第1階層樹冠高点群領域A1,A2,A3,・・・は、樹頂点付近が第1階層(24m〜25m)に達している樹木の存在を示している。例えば、図5において、黒枠内に含まれる樹木群の様子(横断面図)を見ると、これらの樹木群の中には、樹頂点付近が、帯状に示されている第1階層にまで達している樹木が存在していることがわかる。   FIG. 5 is a diagram showing the first-level tree crown high point group region displayed on the display. In FIG. 5, the areas painted in black are the first hierarchical tree crown high point group areas A1, A2, A3,..., And the first hierarchical tree crown high point group areas A1, A2, A3,. Indicates the presence of a tree in which the vicinity of the tree top reaches the first hierarchy (24 m to 25 m). For example, in FIG. 5, when looking at the state of a group of trees contained in the black frame (cross-sectional view), in these tree groups, the vicinity of the top of the tree reaches the first level shown in a band shape. It can be seen that there are trees.

なお、図5において、第1階層樹冠高点群領域A1,A2,A3,・・・は、実際には、多数存在するが、代表的な第1階層樹冠高点群領域のみに符号が付されている。これは、後述する他の階層において抽出される樹冠高点群領域についても同様である。   In FIG. 5, there are actually a large number of first hierarchical crown high point group areas A1, A2, A3,... Has been. The same applies to the canopy high point cloud region extracted in another hierarchy described later.

また、図5はモノクロ画像であるため、図5においては、帯状に示されている第1階層及び第1階層樹冠高点群領域A1,A2,A3,・・・は、それぞれ黒色で示されているが、後述する第2階層以下において得られる各階層との区別を明確にするために、図5の元となるカラー画像上では、帯状に示されている第1階層及び樹冠高点群領域A1,A2,A3,・・・は、それぞれ赤色で示されている。   In addition, since FIG. 5 is a monochrome image, in FIG. 5, the first hierarchy and the first hierarchy crown high point group areas A1, A2, A3,. However, in order to clarify the distinction from the respective layers obtained in the second layer and below described later, the first layer and the crown high point group shown in a band shape on the original color image of FIG. The regions A1, A2, A3,... Are shown in red.

このようにして、第1階層樹冠高点群領域A1,A2,A3,・・・が抽出されると、当該第1階層樹冠高点群領域A1,A2,A3,・・・に対して、局所最大値フィルタ(例えば、3メッシュ×3メッシュ)を用いて、個々の第1階層樹冠高点群領域A1,A2,A3,・・・のそれぞれにおける最大値を抽出して、抽出した最大値を個々の樹冠の樹頂点とする樹頂点算定処理(ステップS54)を行う。なお、樹冠の樹頂点は、当該樹冠を有する樹木の樹頂点であるため、樹冠の樹頂点を得ることによって当該樹冠を有する樹木の樹高を得ることができる。   Thus, when the first hierarchical crown high point group areas A1, A2, A3,... Are extracted, the first hierarchical crown high point group areas A1, A2, A3,. Using the local maximum value filter (for example, 3 mesh × 3 mesh), the maximum value in each of the first hierarchical tree crown high point group areas A1, A2, A3,. A tree vertex calculation process (step S54) is performed with the tree vertex of each tree crown. In addition, since the tree top of the tree is the tree top of the tree having the tree crown, the tree height of the tree having the tree crown can be obtained by obtaining the tree vertex of the tree crown.

図6は、図5に示されている第1階層樹冠高点群領域A1,A2,A3,・・・において抽出された樹頂点a1,a2,a3,・・・を示す図である。なお、現時点の処理対象階層(この場合、第1階層)において得られた当樹頂点は、黒丸の点で示されている。   FIG. 6 is a diagram showing tree vertices a1, a2, a3,... Extracted in the first hierarchical tree crown high point group regions A1, A2, A3,. Note that the current tree vertex obtained in the current processing target hierarchy (in this case, the first hierarchy) is indicated by a black dot.

このようにして、第1階層樹冠高点群領域A1,A2,A3,・・・において樹頂点a1,a2,a3,・・・を抽出する処理が終了したら、Hmax(調査対象森林域内の最大樹冠高)−D(階層幅)×Ni(現時点の処理対象階層)=Hi(次の処理対象階層内の最大樹冠高)を求める処理(ステップS55)を行う。   In this way, when the processing for extracting the tree vertices a1, a2, a3,... In the first hierarchy crown high point group areas A1, A2, A3,. A process (step S55) for calculating a tree crown height−D (hierarchy width) × Ni (current process target hierarchy) = Hi (maximum tree crown height in the next process target hierarchy) is performed.

なお、次の処理対象階層内の最大樹冠高Hiは、調査対象森林域内の最大樹冠高(Hmax)=25m、階層幅(D)=1mであり、また、この時点での処理対象階層Ni=1であるため、25m−1m×1=24mとなり、次の処理対象階層内の最大樹冠高Hiは24mとなる。そして、Hi>0か否かを判定し(ステップS)、この場合、Hi=24であり、Hi>0であるため、Ni=Ni+1を行って(ステップS57)、Ni=2として、処理対象階層を第2階層に設定して、階層別樹冠高点群データ作成処理(ステップS53)に戻る。   The maximum crown height Hi in the next processing target hierarchy is the maximum crown height (Hmax) in the survey target forest area = 25 m and the hierarchical width (D) = 1 m, and the processing target hierarchy Ni = Since it is 1, 25 m-1 m × 1 = 24 m, and the maximum crown height Hi in the next processing target hierarchy is 24 m. Then, it is determined whether or not Hi> 0 (step S). In this case, since Hi = 24 and Hi> 0, Ni = Ni + 1 is performed (step S57), and Ni = 2 is set as the processing target. The hierarchy is set to the second hierarchy, and the process returns to the tree-specific crown high point cloud data creation process (step S53).

ここで、第2階層は、樹冠高が23m〜24mの階層であり、当該第2階層において、階層別樹冠高点群データ作成処理(ステップS53)を行う。すなわち、各メッシュの樹冠高のうち、当該第2階層に属する樹冠高点群データ(第2階層樹冠高点群データとする。)を作成する。そして、この第2階層樹冠高点群データに対応する第2階層樹冠高点群領域をディスプレイ上に表示する。   Here, the second hierarchy is a hierarchy having a crown height of 23 m to 24 m, and the hierarchical crown-high-point group data creation process (step S53) is performed in the second hierarchy. That is, among the tree crown heights of each mesh, tree crown high point group data belonging to the second layer (referred to as second layer tree crown high point group data) is created. And the 2nd hierarchy crown high point group area | region corresponding to this 2nd hierarchy crown high point cloud data is displayed on a display.

図7は、ディスプレイ上に表示された第2階層樹冠高点群領域B1,B2,B3,・・・を示す図である。なお、図7においては、第2階層樹冠高点群領域B1,B2,B3,・・・だけではなく、当該第2階層樹冠高点群領域B1,B2,B3,・・・において抽出された樹頂点も示されている。また、図7において、灰色で塗りつぶされている領域が第2階層樹冠高点群領域B1,B2,B3,・・・であり、当該第2階層樹冠高点群領域B1,B2,B3,・・・は、樹頂点付近が第2階層(23m〜24m)に達している樹木の存在を示している。例えば、図7において、黒枠内に含まれる樹木群の様子(横断面図)を見ると、これらの樹木群の中には、樹頂点付近が、帯状に示されている第2階層にまで達している樹木が存在していることがわかる。   FIG. 7 is a diagram showing second-level tree crown high point group regions B1, B2, B3,... Displayed on the display. In addition, in FIG. 7, it extracted in the said 2nd hierarchy crown high point group area | region B1, B2, B3, ... not only in 2nd hierarchy crown high point group area | region B1, B2, B3 .... The tree vertices are also shown. In FIG. 7, the areas painted in gray are the second hierarchical crown high point group areas B1, B2, B3,..., And the second hierarchical crown high point group areas B1, B2, B3,. .. indicates the presence of a tree in which the vicinity of the tree top reaches the second hierarchy (23 m to 24 m). For example, in FIG. 7, when looking at the state of the group of trees contained in the black frame (cross-sectional view), in these groups of trees, the vicinity of the top of the tree reaches the second level shown in a band shape. It can be seen that there are trees.

なお、図7はモノクロ画像であるため、図7においては、帯状に示されている第2階層及び第2階層樹冠高点群領域B1,B2,B3,・・・は、それぞれ灰色で示されているが、他の階層において得られる各階層の樹冠高点群領域との区別を明確にするために、図7の元となるカラー画像上では、帯状に示されている第2階層及び第2階層樹冠高点群領域B1,B2,B3,・・・は、それぞれ橙色で示されている。   Since FIG. 7 is a monochrome image, in FIG. 7, the second hierarchy and the second hierarchy crown high point group regions B1, B2, B3,. However, in order to clarify the distinction from the crown high point group area of each layer obtained in other layers, the second layer and the second layer shown in the band shape on the original color image of FIG. The two-level tree crown high point group regions B1, B2, B3,... Are shown in orange.

なお、図7においては、新たに抽出された第2階層樹冠高点群領域と、既に抽出されている第1階層樹冠高点群領域A1,A2,A3,・・・との区別をし易くするために、既に抽出されている第1階層樹冠高点群領域A1,A2,A3,・・・は白抜きで示されている。   In FIG. 7, it is easy to distinguish the newly extracted second-level tree crown high point group region from the already extracted first-level tree crown high point group regions A1, A2, A3,. In order to do so, the first-level tree crown high point group areas A1, A2, A3,... Already extracted are shown in white.

図7に示すように、第2階層樹冠高点群領域B1,B2,B3,・・・のうち、既に抽出されている樹冠高点群領域(この場合、第1階層樹冠高点群領域A1,A2,A3、・・・)と同じ樹冠において抽出された第2階層樹冠高点群領域(例えば、第2階層樹冠高点群領域B4,B5など)は、白抜きで示されている領域(第1階層樹冠高点群領域A1,A2)を取り囲むような環状をなす樹冠高点群領域として表示されている。ここで、既に抽出されている樹冠高点群領域と同じ樹冠において抽出された樹冠高点群領域を「既抽出樹冠高点群領域」とし、当該「既抽出冠高点群領域」以外の新たに抽出された樹冠高点群領域を「新規抽出樹冠高点群領域」とする。   As shown in FIG. 7, among the second hierarchy crown high point group areas B1, B2, B3,..., The already extracted crown high point group area (in this case, the first hierarchy crown high point group area A1). , A2, A3,...) Extracted from the same tree crown as the second hierarchical crown high point group area (for example, the second hierarchical crown high point group area B4, B5, etc.) It is displayed as a canopy high point cloud region that forms a ring surrounding the first hierarchical crown high point cloud region A1, A2. Here, the crown high point cloud region extracted in the same crown as the already extracted crown high point cloud region is defined as the “extracted crown high point cloud region”, and a new one other than the “extracted crown high point cloud region”. The tree crown high point cloud region extracted in the above is defined as a “new tree crown high point cloud region”.

このようにして、第2階層樹冠高点群領域B1,B2,B3,・・・が抽出されると、当該第2階層樹冠高点群領域B1,B2,B3,・・・に対して、局所最大値フィルタ(例えば、3メッシュ×3メッシュ)を用いて、個々の第2階層樹冠高点群領域B1,B2,B3,・・・のそれぞれにおける最大値を算定して、算定した最大値を個々の樹冠の樹頂点とする樹頂点算定処理(ステップS54)を行う。   Thus, when the second hierarchical tree crown high point group regions B1, B2, B3,... Are extracted, the second hierarchical tree crown high point group regions B1, B2, B3,. Using the local maximum value filter (for example, 3 mesh × 3 mesh), the maximum value in each of the second hierarchical tree crown high point group regions B1, B2, B3,. A tree vertex calculation process (step S54) is performed with the tree vertex of each tree crown.

このとき、最大値を算定すべき階層(この場合、第2階層)において作成された個々の樹冠に対応する階層別樹冠高点群データのうち、階層別樹冠高点群データが既に作成されている樹冠と同じ樹冠に対応して作成された階層別樹冠高点群データは除外して、最大値を算定する。図7を例に取って説明すると、第2階層樹冠高点群領域のうち、例えば、樹冠高点群領域B4,B5などは、既抽出樹冠高点群領域であるとして、当該既抽出樹冠高点群領域B4,B5などは樹頂点算定対象とはしない。   At this time, among the crown high point cloud data classified by hierarchy corresponding to individual crowns created in the hierarchy where the maximum value is to be calculated (in this case, the second hierarchy), the crown high point cloud data classified by hierarchy has already been created. The maximum value is calculated by excluding the tree-based crown high point cloud data created corresponding to the same crown as the existing crown. Referring to FIG. 7 as an example, among the second hierarchy crown high point group regions, for example, the crown high point group regions B4, B5, etc. Point cloud regions B4, B5, etc. are not subject to tree vertex calculation.

このようにして、第2階層樹冠高点群領域B1,B2,B3,・・・において抽出された樹頂点b1,b2,b3,・・・は、図7において黒点で示されている。なお、図7はモノクロ画像であるため、図7においては、第2階層樹冠高点群領域B1,B2,B3,・・・において抽出された樹頂点b1,b2,b3,・・・及び既に抽出された第1階層樹冠高点群領域における樹頂点それぞれが黒丸の点で示されているが、両者の区別を明確にするために、図7の元となるカラー画像上では、既に抽出された階層(この場合、第1階層)の樹冠高点群領域における樹頂点は赤丸の点で示されている。   In this way, the tree vertices b1, b2, b3,... Extracted in the second hierarchical tree crown high point group regions B1, B2, B3,... Are indicated by black dots in FIG. Since FIG. 7 is a monochrome image, in FIG. 7, tree vertices b1, b2, b3,... Extracted in the second hierarchical tree crown high point group regions B1, B2, B3,. Each of the tree vertices in the extracted first-tier tree crown high point group region is indicated by a black dot, but in order to clarify the distinction between the two, it has already been extracted on the original color image in FIG. The tree vertices in the crown high point group region of the first layer (in this case, the first layer) are indicated by red dots.

第2階層樹冠高点群領域において樹頂点b1,b2,b3,・・・を抽出する処理が終了したら、Hmax(調査対象森林域内の最大樹冠高)−D(階層幅)×Ni(現時点の処理対象階層)=Hi(次の処理対象階層内の最大樹冠高)を求める処理(ステップS55)を行う。なお、次の処理対象階層内の最大樹冠高Hiは、調査対象森林域内の最大樹冠高(Hmax)=25m、階層幅(D)=1mであり、また、この時点での処理対象階層Ni=2であるため、25m−1m×2=23mとなり、次の処理対象階層内の最大樹冠高Hiは23mとなる。そして、Hi>0か否かを判定し(ステップS)、この場合、Hi=23であり、Hi>0であるため、Ni=Ni+1=2+1を行って(ステップS57)、Ni=3として、処理対象階層を第2階層に設定して、階層別樹冠高点群データ作成処理S53に戻る。   When the processing of extracting the tree vertices b1, b2, b3,... In the second hierarchy crown high point group area is finished, Hmax (maximum crown height in the forest area to be investigated) −D (hierarchy width) × Ni (current Processing for obtaining (processing target hierarchy) = Hi (maximum crown height in the next processing target hierarchy) is performed (step S55). The maximum crown height Hi in the next processing target hierarchy is the maximum crown height (Hmax) in the survey target forest area = 25 m and the hierarchical width (D) = 1 m, and the processing target hierarchy Ni = Since it is 2, 25 m-1 m × 2 = 23 m, and the maximum crown height Hi in the next processing target hierarchy is 23 m. Then, it is determined whether or not Hi> 0 (step S). In this case, since Hi = 23 and Hi> 0, Ni = Ni + 1 = 2 + 1 is performed (step S57), and Ni = 3. The processing target hierarchy is set to the second hierarchy, and the process returns to the tree-specific crown high point cloud data creation process S53.

ここで、第3階層は、樹冠高が22m〜23mの階層であり、当該第3階層において、階層別樹冠高点群データ作成処理(ステップS53)を行う。すなわち、各メッシュの樹冠高のうち、当該第3階層に属する樹冠高点群データ(第3階層樹冠高点群データとする。)を作成する。そして、この第3階層樹冠高点群データに対応する第3階層樹冠高点群領域をディスプレイ上に表示する。   Here, the third hierarchy is a hierarchy having a crown height of 22 m to 23 m, and the hierarchical crown-high-point group data creation process (step S53) is performed in the third hierarchy. That is, among the tree crown heights of each mesh, tree crown high point group data belonging to the third layer (referred to as third layer tree crown high point group data) is created. And the 3rd hierarchy crown high point group area | region corresponding to this 3rd hierarchy crown high point cloud data is displayed on a display.

図8は、ディスプレイ上に表示された第3階層樹冠高点群領域C1,C2,C3,・・・を示す図である。なお、図8においては、第3階層樹冠高点群領域C1,C2,C3,・・・だけではなく、当該第3階層樹冠高点群領域C1,C2,C3,・・・において抽出された樹頂点も示されている。また、図8において、灰色で塗りつぶされている領域が第3階層樹冠高点群領域C1,C2,C3,・・・であり、当該第3階層樹冠高点群領域C1,C2,C3,・・・は、樹頂点付近が第3階層(22m〜23m)に達している樹木の存在を示している。例えば、図8において、黒枠内に含まれる樹木群の様子(横断面図)を見ると、これらの樹木群の中には、樹頂点付近が、帯状に示されている第3階層にまで達している樹木が存在していることがわかる。   FIG. 8 is a diagram showing third-layer tree crown high point group regions C1, C2, C3,... Displayed on the display. In addition, in FIG. 8, it extracted in not only 3rd hierarchy crown high point group area | region C1, C2, C3 ... but the said 3rd hierarchy crown high point group area | region C1, C2, C3, .... The tree vertices are also shown. In FIG. 8, the grayed out areas are the third hierarchy crown high point group areas C1, C2, C3,..., And the third hierarchy crown high point group areas C1, C2, C3,. .. indicates the presence of a tree whose top of the tree has reached the third level (22 m to 23 m). For example, in FIG. 8, when looking at the state of the group of trees included in the black frame (cross-sectional view), in these tree groups, the vicinity of the top of the tree reaches the third level shown in a band shape. It can be seen that there are trees.

なお、図8はモノクロ画像であるため、図8においては、帯状に示されている第3階層及び第3階層樹冠高点群領域C1,C2,C3,・・・は、それぞれ灰色で示されているが、他の階層において得られる各階層の樹冠高点群領域との区別を明確にするために、図8の元となるカラー画像上では、帯状に示されている第3階層及び第3階層樹冠高点群領域C1,C2,C3,・・・は、黄色で示されている。   Since FIG. 8 is a monochrome image, in FIG. 8, the third hierarchy and the third hierarchy crown high point group areas C1, C2, C3,. However, in order to clarify the distinction from the crown high point group area of each hierarchy obtained in other hierarchies, the third hierarchy and the second hierarchy shown in the band shape on the original color image of FIG. Three-level tree crown high point group regions C1, C2, C3,... Are shown in yellow.

なお、図8においては、新たに抽出された第2階層樹冠高点群領域と、既に抽出されている第1階層樹冠高点群領域A1,A2,A3,・・・及び第2階層樹冠高点群領域B1.B2,B3,・・・との区別をし易くするために、既に抽出されている第1階層樹冠高点群領域A1,A2,A3,・・・及び第2階層樹冠高点群領域B1.B2,B3,・・・は白抜きで示されている。   In FIG. 8, the newly extracted second-level tree crown high point group region, the first-level tree crown high-point group regions A1, A2, A3,. Point cloud region B1. In order to make it easy to distinguish from B2, B3,..., The first-level tree crown high-point group areas A1, A2, A3,. B2, B3,... Are shown in white.

このようにして、第3階層樹冠高点群領域C1,C2,C3,・・・が抽出されると、当該第3階層樹冠高点群領域C1,C2,C3,・・・に対して、局所最大値フィルタ(例えば、3メッシュ×3メッシュ)を用いて、個々の第3階層樹冠高点群領域C1,C2,C3,・・・のそれぞれにおける最大値を抽出して、抽出した最大値を当該樹木の樹頂点とする樹頂点算定処理(ステップS54)を行う。   In this way, when the third hierarchy crown high point group areas C1, C2, C3,... Are extracted, the third hierarchy crown high point group areas C1, C2, C3,. Using a local maximum value filter (for example, 3 mesh × 3 mesh), the maximum value in each of the third-layer tree crown high point group regions C1, C2, C3,. A tree vertex calculation process (step S54) is performed with the tree vertex as the tree vertex.

この場合も、最大値を算定すべき階層(この場合、第3階層)において作成された個々の樹冠に対応する階層別樹冠高点群データのうち、階層別樹冠高点群データが既に作成されている樹冠と同じ樹冠に対応する階層別樹冠高点群データは除外して、最大値を算定する。第8図を例に取って説明すると、第3階層樹冠高点群領域のうち、例えば、樹冠高点群領域C4,C5などは、既抽出樹冠高点群領域であるとして、当該既抽出樹冠高点群領域C4,C5などは樹頂点算定対象とはしない。   Also in this case, among the tree-based crown high point group data corresponding to the individual tree crowns created in the hierarchy where the maximum value is to be calculated (in this case, the third hierarchy), the tree-based crown high point group data has already been created. The maximum value is calculated by excluding the hierarchical crown point data corresponding to the same crown as the existing crown. Referring to FIG. 8 as an example, among the third-layer crown high point group regions, for example, the crown high point group regions C4 and C5 are assumed to be already extracted crown high point group regions, and the already extracted tree crowns are assumed. The high point cloud regions C4 and C5 are not subject to tree vertex calculation.

このようにして、第3階層樹冠高点群領域B1,B2,B3,・・・において抽出された樹頂点c1,c2,c3,・・・は、図8において黒丸の点で示されている。なお、図8はモノクロ画像であるため、図8においては、これまでのすべての階層の樹冠高点群領域において抽出された樹頂点それぞれが黒丸の点で示されているが、既に抽出された第1階層樹冠高点群領域における樹頂点と、第2階層及び第1階層樹冠高点群領域において抽出された樹頂点との区別を明確にするために、図8の元となるカラー画像上では、第2階層及び第1階層樹冠高点群領域において抽出された樹頂点は赤丸の点で示されている。   In this way, the tree vertices c1, c2, c3,... Extracted in the third hierarchical tree crown high point group regions B1, B2, B3,... Are indicated by black dots in FIG. . Since FIG. 8 is a monochrome image, in FIG. 8, each of the tree vertices extracted in the canopy high point cloud region of all the layers so far is indicated by a black dot, but has already been extracted. In order to clarify the distinction between the tree vertices in the first hierarchy crown high point group area and the tree vertices extracted in the second hierarchy and the first hierarchy crown high point cloud area, the original color image on FIG. The tree vertices extracted in the second hierarchy and the first hierarchy crown high point group regions are indicated by red dots.

以上のようにして、第3階層樹冠高点群領域において樹頂点c1,c2,c3,・・・を抽出する処理が終了したら、上述同様の処理(ステップS55,S56,S57を行って、階層別樹冠高点群データ作成処理(ステップS53)と、樹木頂点算定処理(ステップS54)とを順次繰り返し行う。このような処理は、Hi=0となるまで行ってもよいが、必ずしも、Hi=0となるまで行う必要はなく、調査対象森林域の状況などに応じて適宜設定可能であり、例えば、Hi=5(次の処理対処階層内の最大樹冠高が5m)程度で終了してもよい。   When the process of extracting the tree vertices c1, c2, c3,... In the third hierarchy crown high point group area is completed as described above, the same processes as described above (steps S55, S56, S57 are performed to Separate crown high point group data creation processing (step S53) and tree vertex calculation processing (step S54) are sequentially repeated, such processing may be performed until Hi = 0, but Hi = It does not need to be performed until it reaches 0, and can be set as appropriate according to the condition of the forest area to be surveyed. For example, even if it ends with Hi = 5 (the maximum crown height in the next processing hierarchy is about 5 m) Good.

図9は、第1階層から第5層までの各階層の階層別樹冠高点群領域と当該階層別樹冠高点群領域における樹頂点を示す図である。図9においては、各階層において抽出された階層別樹冠高点群領域(第1階層〜第5階層樹冠高点群領域)は、各階層別に異なった色で示されている。なお、図9はモノクロ画像であるため、各階層を色別として読み取ることは困難であるが、実際には、図9の元となるカラー画像上では、第1階層は赤色、第2階層は橙色、第3階層は黄色、第4階層は黄緑色、第5階層は緑色というように色別で示されている。そして、各階層において抽出された新規樹冠高点群領域における最大値(樹頂点)が黒丸の点で示されている。このような処理をさらに下位の階層まで順次行うことによって、階層ごとに個々の樹冠の樹冠高点群画像を得ることができる。   FIG. 9 is a diagram illustrating a tree-based crown high point group region of each layer from the first layer to the fifth layer and tree vertices in the tree-specific tree crown high point group region. In FIG. 9, the tree-based crown high point group areas (first to fifth hierarchy crown high-point group areas) extracted in each hierarchy are shown in different colors for each hierarchy. Since FIG. 9 is a monochrome image, it is difficult to read each layer by color. However, in practice, the first layer is red and the second layer is the original color image in FIG. Orange, the third hierarchy is yellow, the fourth hierarchy is yellow-green, and the fifth hierarchy is green. And the maximum value (tree vertex) in the new crown high point group area | region extracted in each hierarchy is shown by the point of a black circle. By sequentially performing such processing up to a lower hierarchy, it is possible to obtain a crown high point cloud image of each tree for each hierarchy.

図10は、階層別樹冠高点群データ作成処理(ステップS53)及び樹頂点算定処理(ステップS54)を第1階層(最上層)から最下層まで順次行うことによって得られた全階層の階層別樹冠高点群領域と樹頂点を示す図である。階層別樹冠高点群データ作成処理(ステップS53)及び樹頂点算定処理(ステップS54)を第1階層(最上層)から最下層まで順次行うことによって、調査対象森林域において第1階層(最上層)から最下層までの階層ごとの階層別樹冠高点群領域と調査対象森林域に存在するすべての樹冠の樹頂点を抽出することができる。図10において、黒丸の点が階層ごとの個々の樹冠の樹頂点である。ここで、個々の樹冠の樹頂点は、当該樹冠を有する各樹木の樹頂点であるため、樹冠の樹頂点を得ることによって当該樹冠を有する樹木の樹高を得ることができる。各樹木の樹高は、平均化処理(ステップS51)によってノイズが除去されたノイズ除去済みの樹冠高画像データから得ることができる。   FIG. 10 shows the hierarchal tree high point cloud data creation process (step S53) and the tree apex calculation process (step S54) for all hierarchies obtained by sequentially performing the first hierarchy (top layer) to the bottom layer. It is a figure which shows a tree crown high point group area | region and a tree vertex. By performing the tree crown high point cloud data creation process (step S53) and tree vertex calculation process (step S54) by hierarchy from the first hierarchy (top layer) to the bottom layer in sequence, the first hierarchy (top layer) ) To the lowest layer, it is possible to extract the crown vertices of each level and the tree vertices of all the crowns existing in the forest area to be surveyed. In FIG. 10, the black circle points are the tree vertices of individual crowns for each hierarchy. Here, since the tree vertices of each tree crown are the tree vertices of each tree having the tree crown, the tree height of the tree having the tree crown can be obtained by obtaining the tree vertex of the tree crown. The tree height of each tree can be obtained from noise-removed tree crown height image data from which noise has been removed by the averaging process (step S51).

図10において、各階層において抽出された階層別樹冠高点群領域は、各階層別に異なった色で示されている。なお、図10はモノクロ画像であるため、各階層を色別として読み取ることは困難であるが、実際には、図10の元となるカラー画像上では、第1階層は赤色、第2階層は橙色、第3階層は黄色、第4階層は黄緑色、第5階層は緑色というように色別で示されている。   In FIG. 10, the tree-based crown high point group regions extracted in each hierarchy are shown in different colors for each hierarchy. Note that since FIG. 10 is a monochrome image, it is difficult to read each layer by color, but in reality, the first layer is red and the second layer is on the original color image of FIG. Orange, the third hierarchy is yellow, the fourth hierarchy is yellow-green, and the fifth hierarchy is green.

このようにして、調査対象森林域に存在するすべての樹頂点が抽出されたら、図1のフローチャートにおける精密樹冠画像データ作成処理(ステップS60)を行う。この精密樹冠画像データ作成処理は、各樹木に対応した樹冠を高精度に抽出可能とする精密樹冠画像データを作成する処理である。   In this way, when all tree vertices existing in the forest area to be investigated have been extracted, the precise canopy image data creation process (step S60) in the flowchart of FIG. 1 is performed. This precise canopy image data creation process is a process for creating precise canopy image data that can extract the canopy corresponding to each tree with high accuracy.

精密樹冠画像データ作成処理は、階層ごとにそれぞれ抽出された樹冠の樹頂点を基にして、当該樹冠の樹冠高から、隣接して存在する樹冠を領域分割する領域分割アルゴリズムを用いて、個々の樹冠が区分された精密樹冠画像データを作成する。具体的には、階層ごとにそれぞれ抽出された樹冠の樹頂点を種(Seed)にして、z値(ステップS40の樹冠高画像データ作成処理で得られた樹冠高画像データ)から、公知の領域分割法であるWatershedアルゴリズムを用いて精密な樹冠画像を作成するものである。なお、実施形態に係る森林資源情報算定方法においては、z値としては、図4に示す平均化処理(ステップS51)によってノイズが除去されたノイズ除去済みの樹冠高画像データを用いている。   Based on the crown vertices extracted for each hierarchy, the precise canopy image data creation process uses the area division algorithm that divides the adjacent crowns into areas based on the crown height of the crowns. Precise canopy image data in which the canopy is divided is created. Specifically, using the tree vertices of the extracted crowns for each hierarchy as seeds, the z values (crown height image data obtained by the canopy height image data creation process in step S40) are used to obtain known areas. A precise tree image is created using the Watershed algorithm which is a division method. In the forest resource information calculation method according to the embodiment, as the z value, noise-removed canopy height image data from which noise has been removed by the averaging process (step S51) shown in FIG. 4 is used.

前述したように、ノイズ除去済みの樹冠高画像データは、個々の樹冠に存在する極端な凹凸(枝葉が周囲に比べて疎になっている部分や徒長枝葉など)が除去されて、個々の樹冠が平滑化されたものとなっている。このため、Watershedアルゴリズによる領域分割を行う際に、このようなノイズ除去済みの樹冠高画像データを用いることによって、Watershedアルゴリズによる領域分割を高精度に行うことができる。   As described above, the crown height image data from which noise has been removed is removed from the individual crowns by removing the extreme irregularities (such as the sparse branches and lengthy branches and leaves) from the individual crowns. Is smoothed. For this reason, when performing the region division by the Watershed algorithm, the region division by the Watershed algorithm can be performed with high accuracy by using such noise-removed canopy height image data.

Watershedアルゴリズムは、隣接して密集する多数の物体同士が繋がった状態で存在する場合において、個々の物体の境界を高精度に抽出して個々の物体を区分させることができるアルゴリズムである。当該Watershedアルゴリズムについては、下記に示す公知文献2に記載されている。   The Watershed algorithm is an algorithm that can extract the boundaries of individual objects with high accuracy and classify the individual objects when a large number of adjacent dense objects exist in a connected state. The Watershed algorithm is described in publicly known document 2 shown below.

公知文献2:Salman N. and Liu C. Q., “Image Segmentation and Edge Detection Based on Watershed Techniques,” International Journal of Computers and Applications, vol. 25, no. 4, pp. 258-263,2003年   Known Document 2: Salman N. and Liu C. Q., “Image Segmentation and Edge Detection Based on Watershed Techniques,” International Journal of Computers and Applications, vol. 25, no. 4, pp. 258-263, 2003

精密樹冠画像データ作成処理(ステップS60)は、Watershedアルゴリズムを用いて精密樹冠画像データを作成し、当該精密樹冠画像データ作成処理(ステップS60)によって作成された精密樹冠画像データに対応する精密樹冠画像をディスプレイ上に表示する。   The precise canopy image data creation process (step S60) creates precise canopy image data using the Watershed algorithm, and the precise canopy image corresponding to the precise canopy image data created by the precise canopy image data creation process (step S60). Is displayed on the display.

図11は、ディスプレイ上に表示された精密樹冠画像を示す図である。図11に示すように、Watershedアルゴリズムを用いて作成された精密樹冠画像は、個々の樹木の樹頂点を取り囲むように個々の樹冠が領域分割されたものとなっている。図11において、枠線Lで囲まれた領域が個々の樹冠である。   FIG. 11 is a diagram showing a precise tree crown image displayed on the display. As shown in FIG. 11, the precise crown image created using the Watershed algorithm is obtained by dividing the individual crowns into regions so as to surround the tree vertices of the individual trees. In FIG. 11, the area surrounded by the frame line L is an individual tree crown.

図11において、各階層において抽出された階層別樹冠高点群領域は、各階層別に異なった色で示されている。なお、図11はモノクロ画像であるため、各階層を色別として読み取ることは困難であるが、実際には、図11の元となるカラー画像上では、図10と同様に、第1階層は赤色、第2階層は橙色、第3階層は黄色、第4階層は黄緑色、第5階層は緑色というように階層ごとに色別で示されている。   In FIG. 11, the tree-based crown high point group regions extracted in each hierarchy are shown in different colors for each hierarchy. Since FIG. 11 is a monochrome image, it is difficult to read each layer by color, but in reality, the first layer is similar to FIG. 10 on the original color image of FIG. Red, the second layer is orange, the third layer is yellow, the fourth layer is yellow-green, and the fifth layer is green.

図11に示す精密樹冠画像からもわかるように、Watershedアルゴリズムによって領域分割されて得られた各樹木に対応する樹冠は、階層ごとに、それぞれの階層に属する樹木の樹冠が高精度に表わされたものとなる。上述したように、Watershedアルゴリズムは、隣接して密集する多数の物体同士が繋がった状態で存在する場合において、個々の物体の境界を高精度に抽出して個々の物体を区分させることができるアルゴリズムである。従って、Watershedアルゴリズムを用いることによって、密集して存在する樹冠を、樹冠の大きさ(樹冠直径や高さ)に係わらず個々の樹冠として高精度に区分することができる。   As can be seen from the precise crown image shown in FIG. 11, the crowns corresponding to the trees obtained by the region division by the Watershed algorithm are represented with high accuracy for each hierarchy. It will be. As mentioned above, the Watershed algorithm is an algorithm that can extract the boundaries of individual objects with high accuracy when a large number of adjacent dense objects are connected to each other. It is. Therefore, by using the Watershed algorithm, a densely existing canopy can be classified with high accuracy as individual canopies regardless of the size of the canopy (crown diameter or height).

このようにして、精密樹冠画像データが作成されると、当該精密樹冠画像データに基づいて精密樹冠情報作成処理(ステップS70)を行い、各樹木の樹冠に関する精密な情報(精密樹冠情報とする。)を作成する。精密樹冠情報作成処理(ステップS70)において作成される精密樹冠情報としては、少なくとも、各樹木に対応する樹冠のラベル番号(通し番号)、各樹木に対応する樹冠の樹冠位置(樹冠の中心位置)、各樹木に対応する樹冠の樹冠直径、各樹木に対応する樹冠の樹冠面積などを例示することができ、この他に、各樹木に対応する樹冠の樹冠形状なども精密樹冠情報として得ることができる。   In this way, when the precise canopy image data is created, a precise canopy information creation process (step S70) is performed based on the precise canopy image data to obtain precise information on the canopy of each tree (precise canopy information). ). As the precise crown information created in the precise crown information creation process (step S70), at least the label number (serial number) of the crown corresponding to each tree, the crown position (center position of the crown) of the crown corresponding to each tree, The crown diameter of the crown corresponding to each tree, the crown area of the crown corresponding to each tree, etc. can be exemplified. Besides this, the crown shape of the crown corresponding to each tree can also be obtained as precise crown information. .

続いて、森林資源情報算定処理(ステップS80)を行う。当該森林資源情報算定処理は、精密樹冠情報作成処理(ステップS70)で作成された精密樹冠情報に基づいて、森林資源に関する情報を算定する。当該森林資源情報算定処理(ステップS80)において算定する森林資源に関する情報としては、各樹木の胸高直径、各樹木の材積を例示できる。なお、森林資源に関する情報としては、上述の各樹木の胸高直径、各樹木の材積の他に、各樹木の樹高を挙げることができるが、当該樹高は、階層別樹頂点抽出処理(ステップS50)の樹頂点算定処理(ステップS54)で算定された樹頂点に基づいて、各樹木の樹高を得ることができる。   Subsequently, forest resource information calculation processing (step S80) is performed. In the forest resource information calculation process, information on forest resources is calculated based on the precise tree crown information created in the precise tree crown information creation process (step S70). Examples of information relating to forest resources calculated in the forest resource information calculation process (step S80) include the breast height diameter of each tree and the volume of each tree. In addition, as information regarding forest resources, the tree height of each tree can be cited in addition to the chest height diameter of each tree and the volume of each tree, and the tree height is determined by tree-level tree vertex extraction processing (step S50). Based on the tree vertices calculated in the tree vertex calculation process (step S54), the tree height of each tree can be obtained.

これら森林資源に関する情報を算定するために、森林資源情報算定処理(ステップS80)においては、各樹木の胸高直径を算定する胸高直径算定処理(ステップS81)と、各樹木の資源としての材積を算定する材積算定処理(ステップS82)と、森林資源情報を集計する森林資源情報集計処理(ステップS83)とを行う。   In order to calculate the information regarding these forest resources, in the forest resource information calculation process (step S80), the breast height diameter calculation process (step S81) for calculating the breast height diameter of each tree and the volume as the resource of each tree are calculated. The material integration determination process (step S82) to be performed and the forest resource information totaling process (step S83) for totaling the forest resource information are performed.

胸高直径算定処理(ステップS81)は、胸高直径と強い相関のある樹冠面積及び樹冠直径の少なくとも一方と、樹高とから重回帰式で胸高直径を算定する。また、内挿法で未測定木の胸高直径を算定することができる。これによって、調査対象森林域に存在する調査対象樹木すべての胸高直径を算定することができる。なお、重回帰式を求める場合、樹種ごとに現地調査において標準木を10数本程度選び、選んだ標準木の樹冠面積、樹冠直径及び樹高を測定することから重回帰式の変数を求めることが好ましい。   In the breast height diameter calculation process (step S81), the breast height diameter is calculated by a multiple regression equation from at least one of the crown area and the crown diameter having a strong correlation with the breast height diameter and the tree height. In addition, the breast height diameter of unmeasured trees can be calculated by interpolation. This makes it possible to calculate the breast height diameter of all the survey target trees existing in the survey target forest area. In addition, when calculating multiple regression equations, it is possible to determine multiple regression equation variables by selecting about ten standard trees in the field survey for each tree type and measuring the crown area, crown diameter and tree height of the selected standard tree. preferable.

材積算定処理(ステップS82)は、胸高直径と樹高の2変数材積式から材積を求める。なお、胸高直径と樹高とから材積が求められている早見表が公知であり、このような早見表から木資源(材積)を求めることができる。当該早見表については、下記文献(公知文献3及び公知文献4)に記載されている。   In the material integration determination process (step S82), the material volume is obtained from a two-variable material volume expression of the breast height diameter and the tree height. It should be noted that a quick reference table in which the volume is calculated from the breast height diameter and the tree height is known, and the tree resource (the volume) can be determined from such a quick reference table. The quick reference table is described in the following documents (known document 3 and known document 4).

公知文献3:林野庁計画課、立木幹材積表 東日本編、日本林業調査会、334ページ、2003年
公知文献4:林野庁計画課、立木幹材積表 西日本編、日本林業調査会、320ページ、1970年
Known Document 3: Forestry Agency Planning Division, Tachiki Trunk Volume Table East Japan, Japan Forestry Research Committee, 334 pages, 2003

森林資源情報集計処理(ステップS83)は、調査対象樹木の本数、各樹木についての樹冠直径、樹冠面積、胸高直径、樹高及び材積などの各樹木の資源情報、すなわち、単木資源情報を集計する。そして、集計した単木資源情報を属性データベースに登録する。属性データベースに登録されている単木資源情報は、一覧表としてディスプレイ上に表示することができる。なお、一覧表として表示される単木資源情報には、樹冠の中心位置を表すXY座標も含まれている。また、調査対象樹木の本数は、精密樹冠情報作成処理(ステップS70)によって得られたラベル番号に基づいて、当該調査対象森林域における調査対象樹木の本数を求めることができる。   The forest resource information totaling process (step S83) totals the resource information of each tree such as the number of trees to be investigated, the crown diameter, the crown area, the breast height diameter, the tree height, and the volume of each tree, that is, single tree resource information. . Then, the aggregated single tree resource information is registered in the attribute database. Single tree resource information registered in the attribute database can be displayed on the display as a list. The single tree resource information displayed as a list includes XY coordinates that represent the center position of the tree crown. The number of survey target trees can be obtained based on the label number obtained by the precise canopy information creation process (step S70).

ところで、上述した「樹冠直径」は、樹冠を平面視したときの樹冠の水平方向の広がりの大きさを表すものであり、また、「胸高直径」は、樹木の幹の太さ(各樹木において人間のほぼ胸の高さの直径)を表すものである。なお、樹冠及び樹木の幹は実際には真円ではないため、厳密には「直径」とは言えないが、この明細書においては、樹冠の水平方向の広がりの大きさを表すものとして「樹冠直径」と表記し、幹の太さを表すものとして「胸高直径」と表記するものとする。   By the way, the above-mentioned “crown diameter” represents the size of the horizontal expansion of the canopy when viewed in plan, and the “chest height diameter” is the thickness of the trunk of the tree (in each tree). It represents the diameter of the human breast. Note that the crown and trunk of the tree are not actually a perfect circle, so it cannot be strictly called a “diameter”. However, in this specification, the term “crown” is used to indicate the size of the horizontal spread of the crown. “Diameter”, and “Chest height diameter” as the thickness of the trunk.

図12は、ディスプレイ上に表示された単木資源情報の一覧表を示す図である。図12に示すように、調査対象森樹木の単木資源情報として、各樹木に対応する樹冠のナンバー(ラベル番号)と、個々の樹冠の中心位置を表すXY座標、樹冠直径、樹冠面積、胸高直径(図12においては「DBH」と表記されている。)、樹高、材積が、樹冠のナンバー(ラベル番号)に対応付けられて表示される。   FIG. 12 is a diagram showing a list of single tree resource information displayed on the display. As shown in FIG. 12, as the single-tree resource information of the forest trees to be surveyed, the crown number (label number) corresponding to each tree, the XY coordinates representing the center position of each crown, the crown diameter, the crown area, the chest height The diameter (indicated as “DBH” in FIG. 12), tree height, and volume are displayed in association with the number (label number) of the tree crown.

また、森林資源情報集計処理(ステップS83)は、調査対象樹木の本数とともに、各樹木に対して算定された樹冠直径の平均値、各樹木に対して算定された樹冠直径のうちの最大値及び最小値、各樹木に対して算定された樹冠面積の平均値、各樹木に対して算定された樹冠面積のうちの最大値及び最小値、各樹木に対して算定された胸高直径の平均値、各樹木に対して算定された胸高直径の平均値、各樹木に対して算定された胸高直径のうちの最大値及び最小値、各樹木に対して算定された樹高の平均値、各樹木に対して算定された樹高のうちの最大値及び最小値と、各樹木に対して算定された材積の平均値、各樹木に対して算定された材積のうちの最大値及び最小値を算定するとともに、材積については合計値をも算定し、さらに、森林経営で使用する1ヘクタール(ha)当りの森林資源量(ここでは、樹木の本数及び材積とする。)を算定し、これら算定した結果を、森林資源の概要を示す情報(森林資源概要情報)として属性データベースに登録する処理も行う。属性データベースに登録されている森林資源概要情報は、一覧表としてディスプレイ上に表示することができる。   In addition, the forest resource information aggregation processing (step S83) includes the number of survey target trees, the average value of the crown diameter calculated for each tree, the maximum value of the crown diameters calculated for each tree, and Minimum value, average value of crown area calculated for each tree, maximum and minimum values of crown area calculated for each tree, average value of chest height diameter calculated for each tree, Average breast height diameter calculated for each tree, maximum and minimum breast height diameters calculated for each tree, average tree height calculated for each tree, for each tree The maximum and minimum values of the calculated tree height, the average value of the volume calculated for each tree, the maximum and minimum values of the volume calculated for each tree, The total volume is also calculated and the forest volume Calculate the amount of forest resources per hectare (ha) used in the management (here, the number of trees and the volume of wood), and the information indicating the summary of the forest resources based on these results (forest resource summary information) Is also registered in the attribute database. The forest resource summary information registered in the attribute database can be displayed on the display as a list.

図13は、ディスプレイ上に表示された森林資源概要情報の一覧表を示す図である。図13に示すように、調査対象樹木の本数、樹冠直径の平均値、樹冠直径の最大値及び最小値、樹冠面積の平均値、樹冠面積の最大値及び最小値、胸高直径の平均値、胸高直径の平均値、胸高直径の最大値及び最小値、樹高の平均値、樹高の最大値及び最小値と、材積の平均値、材積の最大値及び最小値、材積の合計値が表示され、さらに、森林経営で使用する1ヘクタール(ha)当りの森林資源量(ここでは、樹木の本数及び材積とする。)が表示されている。ディスプレイ上にこのような森林資源概要情報を表示することによって、調査対処森林域の森林資源の概要を把握することができる。   FIG. 13 is a diagram showing a list of forest resource summary information displayed on the display. As shown in FIG. 13, the number of trees to be investigated, the average value of the crown diameter, the maximum and minimum values of the crown diameter, the average value of the crown area, the maximum and minimum values of the crown area, the average value of the breast height diameter, the breast height The average diameter, maximum and minimum breast height diameter, average tree height, maximum and minimum tree height, average volume, maximum and minimum volume, and total volume are displayed. The amount of forest resources per hectare (ha) used in forest management (here, the number of trees and the volume of wood) is displayed. By displaying such forest resource summary information on the display, it is possible to grasp the summary of forest resources in the forest area to be investigated.

なお、この明細書においては、図12に示す単木資源情報と図13に示す森林資源概要情報とを合わせて森林資源情報とする。このような森林資源情報と既存の森林調査簿データベース(例えば、都道府県などで整備されている森林の管理台帳などのデータベース)とを組み合わせることで、森林現況の把握及び間伐などの森林施業立案などの森林管理に活用できる。例えば、森林の間伐を行うおうとする際に、間伐計画のシミュレーションを立てる場合に役立つものとなる。   In this specification, the single tree resource information shown in FIG. 12 and the forest resource summary information shown in FIG. 13 are combined as forest resource information. By combining such forest resource information with existing forest survey database (for example, database of forest management ledger etc. maintained in prefectures, etc.), it is possible to grasp forest conditions and plan forest operations such as thinning. Can be used for forest management. For example, when trying to thin a forest, it is useful when making a simulation of a thinning plan.

以上説明したように、実施形態に係る森林資源情報算定方法においては、調査対象森林域を含む地域をドローンなどによって撮影した空撮画像データから3次元点群データを作成したのち、当該3次元点群データと地理的情報とに基づいて調査対象森林域画像データを作成し、作成された調査対象森林域画像データに基づいて、調査対象森林域に存在する樹木の樹冠高を表す樹冠高画像データを作成する。そして、平均化処理によって樹冠高画像データからノイズ除去したノイズ除去済みの樹冠高画像データを作成したのち、当該ノイズ除去済みの樹冠高画像データに基づいて、第1階層を含む各階層に存在する個々の樹冠に対応する階層別樹冠高点群データを階層ごとに作成し、階層ごとに作成された個々の樹冠に対応する階層別樹冠高点群データから、個々の樹冠に対応する階層別樹冠高点群データの最大値を算定するようにしている。   As described above, in the forest resource information calculation method according to the embodiment, three-dimensional point cloud data is created from aerial image data obtained by photographing a region including a forest area to be surveyed by a drone or the like. Based on the group data and geographical information, survey target forest area image data is created, and based on the survey target forest area image data, the crown height image data representing the crown height of trees existing in the survey target forest area Create Then, after generating noise-removed canopy height image data obtained by removing noise from the canopy height image data by averaging processing, the noise is present in each hierarchy including the first hierarchy based on the noise-removed canopy height image data. The tree-specific crown high-point cloud data corresponding to each canopy is created for each hierarchy, and the tree-based crown high-point cloud data corresponding to each tree canopy created for each hierarchy is used to create a tree-based crown corresponding to each tree crown. The maximum value of high point cloud data is calculated.

ここで、階層別樹冠高点群データを階層ごとに作成し、階層ごとに作成された個々の樹冠に対応する階層別樹冠高点群データから、個々の樹冠に対応する階層別樹冠高点群データの最大値を算定する処理は、例えて言えば、個々の樹冠をCT(Computed Tomography)スキャンのように、階層ごとに輪切りにして階層別樹冠高点群データを作成して、階層ごとに求められた階層別樹冠高点群データから最大値を算定するといった処理である。このような処理を行うことによって、各階層に存在する個々の樹冠の最大値を、階層ごとに算定できる。なお、階層ごとに算定された「樹冠の樹頂点」は、当該樹冠を有する樹木の樹頂点であり、当該算定された樹頂点から当該樹木の樹高を得ることができる。   Here, the crown high point cloud data for each hierarchy is created for each hierarchy, and the crown high point cloud for each hierarchy corresponding to each canopy from the crown high point cloud data for each hierarchy created for each hierarchy. The process of calculating the maximum value of the data is, for example, by creating individual tree crown high point cloud data by dividing the individual tree canopy into layers like CT (Computed Tomography) scan, This is a process of calculating the maximum value from the obtained tree-based crown high point cloud data. By performing such processing, the maximum value of each tree crown existing in each hierarchy can be calculated for each hierarchy. Note that the “tree apex of the tree crown” calculated for each hierarchy is the tree apex of the tree having the tree crown, and the tree height of the tree can be obtained from the calculated tree apex.

このようにして、各階層に存在する個々の樹冠の最大値(樹頂点)を、階層ごとに算定した後に、階層ごとにそれぞれ抽出された樹冠の樹頂点を基(種)にして、各樹冠の樹冠高から、領域分割アルゴリズム(watershedアルゴリズム)を用いて、隣接する樹冠が個々の樹冠に区分された精密樹冠画像データを作成するようにしている。   In this way, after calculating the maximum value (tree apex) of each individual crown in each hierarchy for each hierarchy, each crown based on the tree apex of the tree extracted for each hierarchy (seed) From the height of the canopy, using a region dividing algorithm (watershed algorithm), precise crown image data in which adjacent canopies are divided into individual canopies is created.

このようにして作成された精密樹冠画像データは、調査対象樹木の各樹木に対応した個々の樹冠を高精度に抽出可能な精密樹冠画像データとなる。このため、当該精密樹冠画像データに基づいて作成した精密樹冠情報は、調査対象樹木の各樹木に対応した高精度な樹冠情報となり、当該精密樹冠情報に基づいて、森林資源に関する情報(森林資源情報)を算定することにより、高精度な森林資源情報を得ることができる。これにより、計測誤差が少なく客観性の高い高精度な森林資源情報を、調査対象森林域の全域、小班ごと、任意の範囲において提供できることから、間伐などの森林施業立案などの森林管理に活用できる。   The precise canopy image data created in this way becomes precise canopy image data from which individual canopies corresponding to the trees to be investigated can be extracted with high accuracy. Therefore, the precise canopy information created based on the precise canopy image data becomes highly accurate canopy information corresponding to each tree of the survey target tree, and based on the precise canopy information, information on forest resources (forest resource information ) To obtain highly accurate forest resource information. As a result, it is possible to provide highly accurate forest resource information with little measurement error and high objectivity in the entire forest area to be surveyed, for each subgroup, and in any range, so it can be used for forest management such as forest management planning such as thinning. .

また、実施形態においては、空撮画像データを得るための撮影機材としては一般的なカメラと、普及型のドローンを使用することができるため、森林資源算定を行うためのシステムを安価でかつ容易に実現することができる。   In the embodiment, since a general camera and a popular drone can be used as photographing equipment for obtaining aerial image data, a system for calculating forest resources is inexpensive and easy. Can be realized.

また、調査対象森林域をカメラで撮影して得られた空撮画像データを用いているため、樹冠の下側(樹冠と地面との間)に存在する下層植生(調査対処としない低木や草本など)が画像データとして取り込まれにくいため、下層植生をノイズとして除去するノイズ処理を削減できるといった効果も得られる。   In addition, because aerial image data obtained by photographing the forest area to be surveyed with a camera is used, the understory vegetation under the canopy (between the canopy and the ground) Etc.) is difficult to be captured as image data, and the noise processing for removing the lower vegetation as noise can be reduced.

以上、実施形態に係る森林資源情報算定方法1について説明したが、続いて、実施形態に係る森林資源情報算定装置について説明する。   The forest resource information calculation method 1 according to the embodiment has been described above. Next, the forest resource information calculation device according to the embodiment will be described.

図14は、実施形態に係る森林資源情報算定装置1を説明するために示す図である。実施形態に係る森林資源情報算定装置1は、図1及び図4に示した各ステップの処理を行うための装置であり、図1におけるステップS10の処理を行う機能を有する空撮データ入力部10と、図1におけるステップS20の処理を行う機能を有する3次元点群データ作成部20と、図1におけるステップS30の処理を行う機能を有する調査対象森林域画像データ作成部30と、図1におけるステップS40の処理を行う機能を有する樹冠高画像データ作成部40と、図1におけるステップS50の処理を行う機能を有する階層別樹頂点抽出部50と、図1におけるステップS60の処理を行う機能を有する精密樹冠画像データ作成部60と、図1におけるステップS70の処理を行う機能を有する精密樹冠情報作成部70と、図1におけるステップS80の処理を行う機能を有する森林資源情報算定部80と、を有する。   FIG. 14 is a diagram for explaining the forest resource information calculation apparatus 1 according to the embodiment. The forest resource information calculation device 1 according to the embodiment is a device for performing the processing of each step shown in FIGS. 1 and 4, and has an aerial data input unit 10 having a function of performing the processing of step S10 in FIG. 1. 1, the three-dimensional point cloud data creation unit 20 having the function of performing the process of step S20 in FIG. 1, the survey target forest area image data creation unit 30 having the function of performing the process of step S30 in FIG. The crown height image data creation unit 40 having the function of performing the process of step S40, the tree-specific tree vertex extraction unit 50 having the function of performing the process of step S50 in FIG. 1, and the function of performing the process of step S60 in FIG. 1 has a precise crown image data creation unit 60, a precise crown information creation unit 70 having the function of performing the process of step S70 in FIG. And forest resources information calculating unit 80 having a processing function for performing the step S80, with a.

また、階層別樹頂点抽出部50には、複数の処理を行うための構成要素が含まれており、これについては図15により後述する。また、森林資源情報算定部80には、図1におけるステップS81の処理を行う機能を有する胸高直径算定部81と、図1におけるステップS82の処理を行う機能を有する材積算定部82と、図1におけるステップS83の処理を行う機能を有する森林資源情報集計部83と、が含まれている。   Further, the hierarchical tree vertex extraction unit 50 includes components for performing a plurality of processes, which will be described later with reference to FIG. Further, the forest resource information calculation unit 80 includes a breast height diameter calculation unit 81 having a function of performing the process of step S81 in FIG. 1, a material integration determining unit 82 having a function of performing the process of step S82 in FIG. And a forest resource information totaling unit 83 having a function of performing the process of step S83.

図15は、図14に示されている階層別樹頂点抽出部50の構成を示す図である。階層別樹頂点抽出部50には、図15に示すように、図4におけるステップS51の平均化処理を行うための平均化処理部51と、図4におけるステップS52の初期値設定処理を行うための初期値設定部52と、図4におけるステップS53の階層別樹冠高点群データ作成処理を行うための階層別樹冠高点群データ作成部53と、図4におけるステップS54の樹木頂点算定処理を行うための樹木頂点算定部54と、図4におけるステップS55のHmax−D×Ni=Hi、ステップS56のHi>0、ステップS57のNi=Ni+1といった演算を行う演算処理部58とが含まれている。   FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of the tree-specific tree vertex extraction unit 50 illustrated in FIG. 14. As shown in FIG. 15, the hierarchical tree vertex extraction unit 50 performs the averaging processing unit 51 for performing the averaging process in step S51 in FIG. 4 and the initial value setting process in step S52 in FIG. The initial value setting unit 52, the hierarchical crown high point cloud data creation unit 53 for performing the hierarchical crown high point cloud data creation process of step S53 in FIG. 4, and the tree vertex calculation process of step S54 in FIG. 4 includes a tree vertex calculation unit 54 and a calculation processing unit 58 that performs calculations such as Hmax−D × Ni = Hi in step S55, Hi> 0 in step S56, and Ni = Ni + 1 in step S57 in FIG. Yes.

このように、図14及び図15に示す実施形態に係る森林資源情報算定装置1の各構成要素は、前述した実施形態に係る森林資源情報算定方法の各ステップの処理(図1及び図4参照。)を行う機能を有しているため、実施形態に係る森林資源情報算定装置1は、前述した実施形態に係る森林資源情報算定方法で得られる効果と同様の効果が得られる。なお、実施形態に係る森林資源情報算定装置1の処理の内容についての説明は省略する。   As described above, each component of the forest resource information calculation apparatus 1 according to the embodiment shown in FIGS. 14 and 15 is processed in each step of the forest resource information calculation method according to the above-described embodiment (see FIGS. 1 and 4). Therefore, the forest resource information calculation apparatus 1 according to the embodiment can obtain the same effects as those obtained by the forest resource information calculation method according to the above-described embodiment. In addition, the description about the content of the process of the forest resource information calculation apparatus 1 which concerns on embodiment is abbreviate | omitted.

また、実施形態に係る森林資源情報算定装置1は、当該当該森林資源情報算定装置1に含まれる上記各構成要素(図14及び図5参照。)それぞれが有する機能がコンピュータのプログラムとしてインストールされており、上記各構成要素に所定のデータを与えることによって、各構成要素それぞれが持つ機能がコンピュータのソフトウエア上で実行されるものである。   In addition, the forest resource information calculation apparatus 1 according to the embodiment has functions installed in the respective constituent elements (see FIGS. 14 and 5) included in the forest resource information calculation apparatus 1 installed as a computer program. By giving predetermined data to each component, the functions of each component are executed on the software of the computer.

このようなソフトウエアは、調査対象森林域を含む地域に対応する3次元点群データと地理的情報とに基づいて調査対象森林域画像データを作成する調査対象森林域画像データ作成処理ステップと、調査対象森林域画像データに基づいて、調査対象森林域に存在する各樹木の樹冠の高さを樹冠高として表す樹冠高画像データの作成を行う樹冠高画像データ作成処理ステップと、樹冠高画像データから得られる樹冠高のうち、最大樹冠高が存在する階層を第1階層として、前記最大樹冠高を起点に所定長さの階層幅を有する階層を前記第1階層から地表面に向かって複数設定したときに、前記第1階層を含む各階層に樹頂点が存在する樹冠の樹頂点を、前記階層ごとにそれぞれ抽出する階層別樹頂点抽出処理ステップと、を有するように構成してもよい。   Such software includes a survey target forest area image data creation processing step for creating survey target forest area image data based on the three-dimensional point cloud data and geographical information corresponding to the area including the survey target forest area, Canopy height image data creation processing step for creating crown height image data that represents the height of the crown of each tree existing in the survey target forest area as the crown height based on the survey target forest area image data, and the crown height image data Among the tree crown heights obtained from the above, a hierarchy having a maximum tree crown height is defined as a first hierarchy, and a plurality of hierarchies having a hierarchy width of a predetermined length from the maximum tree crown height as a starting point are set from the first hierarchy toward the ground surface. And a tree-specific tree vertex extraction processing step for extracting tree vertices of tree crowns having tree vertices in each hierarchy including the first hierarchy for each of the hierarchies. It may be.

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能となるものである。例えば、下記に示すような変形実施も可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the following modifications are possible.

(1)上記実施形態においては、調査対象樹木は、例えば、カラマツ、アカマツ、スギ、ヒノキなどの植栽木とした場合を例示したが、調査対象樹木としては、上記した植栽木に限られるものではなく、例えば、ブナやナラなどが所定の広さの範囲にまとまって群生している林が存在する場合においては、当該ブナやナラを調査対象樹木とすることも可能である。   (1) In the above embodiment, for example, the case where the investigation target tree is a planted tree such as larch, red pine, cedar, cypress, etc. is exemplified, but the investigation target tree is not limited to the above-described planted tree. For example, in the case where there is a forest in which beech and oak are grouped within a predetermined area, the beech and oak can be used as a survey target tree.

(2)上記実施形態においては、ドローンを用いて空撮画像データを得るようにしたが、ドローンに限られるものではなく、例えば、航空機を使用して空撮画像データを得るようにしてもよい。   (2) In the above-described embodiment, the aerial image data is obtained using the drone. However, the aerial image data is not limited to the drone. For example, the aerial image data may be obtained using an aircraft. .

(3)上記実施形態においては、3次元形状復元技術であるSFM(Structure from Motion)によって、空撮画像データから歪みのない地図補正されたオルソ画像を作成して、作成したオルソ画像から3次元点群データを作成するようにしたが、上空からレーザー光を照射して得られたレーザー計測データに基づいて3次元点群データを得るようにしてもよい。   (3) In the above-described embodiment, a map-corrected ortho image without distortion is created from aerial image data by SFM (Structure from Motion), which is a 3D shape restoration technique, and 3D is created from the created ortho image. Although point cloud data is created, three-dimensional point cloud data may be obtained based on laser measurement data obtained by irradiating laser light from above.

1・・・森林資源情報算定装置、10・・・空撮データ入力部、20・・・3次元点群作成部、30・・・調査対象森林域画像データ作成部、40・・・樹冠高画像データ作成部、50・・・階層別樹頂点抽出部、51・・・平均化処理部、52…初期値設定部、53・・・階層別樹冠高点群データ作成部、54・・・樹頂点算定部、58・・・演算処理部、60・・・精密樹冠画像データ作成部、70・・・精密樹冠情報作成部、80・・・森林資源情報算定部、81・・・胸高直径算定部、82・・・材積算定部、83・・・森林資源情報集計部、S10・・・空撮データ入力処理、S20・・・3次元点群作成処理、S30・・・調査対象森林域画像データ作成処理、S40・・・樹冠高画像データ作成処理部、S50・・・階層別樹頂点抽出処理、S51・・・平均化処理、S52…初期値設定処理、S53・・・階層別樹冠高点群データ作成処理、S54・・・樹頂点算定処理、S55・・・Hmax−D×Ni=Hiの演算処理、S56・・・Hi>0の演算処理、S57・・・Ni=Ni+1の演算処理、S60・・・精密樹冠画像データ作成処理、S70・・・精密樹冠情報作成処理、S80・・・森林資源情報算定処理、S81・・・胸高直径算定処理、S82・・・材積算定処理、S83・・・森林資源情報集計処理、A1,A2,A3,・・・第1階層樹冠高点群領域、a1,a2,a3・・・第1階層樹冠高点群領域の最大値、B1,B2,B3,・・・第2階層樹冠高点群領域、b1,b2,b3・・・第2階層樹冠高点群領域の最大値、C1,C2,C3,・・・第3階層樹冠高点群領域、c1,c2,c3・・・第3階層樹冠高点群領域の最大値、Hmzx・・・調査対象森林域内の最大樹冠高、D・・・階層幅、Ni・・・現時点の処理対象階層、Hi・・・次の処理対象階層内の最大樹冠高   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Forest resource information calculation apparatus, 10 ... Aerial photography data input part, 20 ... Three-dimensional point cloud creation part, 30 ... Investigation object forest area image data creation part, 40 ... Crown height Image data creation unit 50 ... Hierarchical tree vertex extraction unit 51 ... Average processing unit 52 ... Initial value setting unit 53 ... Hierarchical crown high point group data creation unit 54 ... Tree vertex calculation unit, 58... Arithmetic processing unit, 60... Precise tree image data creation unit, 70... Precision tree crown information creation unit, 80 .. forest resource information calculation unit, 81. Calculation unit, 82... Material accumulation determination unit, 83... Forest resource information totaling unit, S 10 .. aerial image data input processing, S 20... 3D point group creation processing, S 30. Image data creation processing, S40... Crown height image data creation processing unit, S50... Point extraction processing, S51... Averaging processing, S52... Initial value setting processing, S53... Crown high point cloud data creation processing by hierarchy, S54. Ni = Hi calculation processing, S56... Hi> 0 calculation processing, S57... Ni = Ni + 1 calculation processing, S60... Precision tree image data generation processing, S70. S80: Forest resource information calculation process, S81: Chest height diameter calculation process, S82: Material accumulation determination process, S83: Forest resource information aggregation process, A1, A2, A3, ... First-class tree crown High point cloud region, a1, a2, a3... Maximum value of the first hierarchical crown high point cloud region, B1, B2, B3,..., Second hierarchical crown high point cloud region, b1, b2, b3.・ Maximum value of the second-tier tree crown high point group region, C1, C2, C 3,... Third-tier tree crown high point group region, c1, c2, c3... Maximum value of third-tier tree crown high point group region, Hmxx. Hierarchy width, Ni: Current processing target layer, Hi: Maximum crown height in the next processing target layer

Claims (22)

調査対象森林域に関する森林資源情報を作成する森林資源情報算定方法であって、
前記調査対象森林域を含む地域に対応する3次元点群データと地理的情報とに基づいて調査対象森林域画像データを作成する調査対象森林域画像データ作成処理ステップと、
前記調査対象森林域画像データに基づいて、前記調査対象森林域に存在する各樹木の樹冠の高さを樹冠高として表す樹冠高画像データの作成を行う樹冠高画像データ作成処理ステップと、
前記樹冠高画像データから得られる樹冠高のうち、最大樹冠高が存在する階層を第1階層として、前記最大樹冠高を起点に所定長さの階層幅を有する階層を前記第1階層から地表面に向かって複数設定したときに、前記第1階層を含む各階層に樹頂点が存在する樹冠の樹頂点を、前記階層ごとにそれぞれ抽出する階層別樹頂点抽出処理ステップと、
を有することを特徴とする森林資源情報算定方法。
A forest resource information calculation method for creating forest resource information related to a forest area to be surveyed,
A survey target forest area image data creation processing step of creating survey target forest area image data based on the three-dimensional point cloud data and geographical information corresponding to the region including the survey target forest area;
Based on the survey target forest area image data, a crown height image data creation processing step for creating crown height image data representing the height of the crown of each tree existing in the survey target forest area as a crown height;
Of the crown heights obtained from the crown height image data, a hierarchy having a maximum crown height is defined as a first hierarchy, and a hierarchy having a hierarchy width of a predetermined length starting from the maximum crown height is defined as a ground surface from the first hierarchy. A plurality of tree vertex extraction processing steps for extracting tree vertices of a tree crown having tree vertices in each hierarchy including the first hierarchy for each hierarchy,
Forest resource information calculation method characterized by having
請求項1に記載の森林資源情報算定方法において、
前記樹冠高画像データ作成処理ステップは、前記調査対象森林域画像データに基づいて、メッシュ化されたデジタル表層モデルデータとデジタル標高モデルデータとを作成し、メッシュごとに前記デジタル表層モデルデータと前記デジタル標高モデルデータとの差分を取ることによって、メッシュごとに樹冠高が求められた樹冠高画像データを作成することを特徴とする森林資源情報算定方法。
In the forest resource information calculation method according to claim 1,
The crown height image data creation processing step creates meshed digital surface model data and digital elevation model data based on the survey target forest area image data, and the digital surface layer model data and the digital digital data for each mesh A forest resource information calculation method characterized by creating crown height image data in which a crown height is obtained for each mesh by taking a difference from elevation model data.
請求項2に記載の森林資源情報算定方法において、
前記階層別樹頂点抽出処理ステップには、
前記メッシュごとに樹冠高が求められた樹冠高画像データを用いて、前記第1階層を含む各階層に存在する個々の樹冠に対応する階層別樹冠高点群データを、前記階層ごとに作成する階層別樹冠高点群データ作成処理ステップと、
前記階層別樹冠高点群データ作成処理ステップによって作成された前記個々の樹冠に対応する階層別樹冠高点群データから、前記個々の樹冠に対応する階層別樹冠高点群データの最大値を前記階層ごとに算定して、算定された最大値を当該階層別樹冠高点群データに対応する樹冠の樹頂点とする樹頂点算定処理ステップと、
が含まれていることを特徴とする森林資源情報算定方法。
In the forest resource information calculation method according to claim 2,
In the hierarchical tree vertex extraction processing step,
Using the crown height image data for which the crown height is obtained for each mesh, the tree-specific crown high point cloud data corresponding to individual crowns existing in each hierarchy including the first hierarchy is created for each hierarchy. Tree-based high point cloud data creation processing step by hierarchy,
From the hierarchical crown high point cloud data corresponding to the individual crowns created by the hierarchical crown high point cloud data creation processing step, the maximum value of the hierarchical crown high point cloud data corresponding to the individual crowns is set as the maximum value. Tree vertex calculation processing step that calculates for each hierarchy, and uses the calculated maximum value as the tree vertex of the crown corresponding to the crown high point cloud data by the hierarchy,
Forest resource information calculation method characterized by including
請求項3に記載の森林資源情報算定方法において、
前記樹頂点算定処理ステップは、前記最大値を算定する際においては、前記個々の樹冠に対応する前記階層別樹冠高点群データのうち、前記階層別樹冠高点群データが既に作成されている樹冠と同じ樹冠に対応する階層別樹冠高点群データは除外して、前記最大値を算定することを特徴とする森林資源情報算定方法。
In the forest resource information calculation method according to claim 3,
In the tree vertex calculation processing step, when calculating the maximum value, among the tree-specific crown high point group data corresponding to the individual tree crowns, the tree-specific tree crown high point group data has already been created. A forest resource information calculation method characterized in that the maximum value is calculated by excluding hierarchical crown high point cloud data corresponding to the same crown as the crown.
請求項3又は4に記載の森林資源情報算定方法において、
前記階層別樹頂点抽出処理ステップには、
前記樹冠高画像データの各メッシュをそれぞれ処理対象メッシュとし、当該処理対象メッシュに平均化フィルターを重ね合わせ、当該平均化フィルターに含まれる各メッシュの樹冠高の平均値を当該処理対象メッシュの樹冠高とする処理を、各処理対象メッシュにおいて順次行うことによって、ノイズ除去済みの樹冠高画像データを作成する平均化処理ステップがさらに含まれており、
前記階層別樹冠高点群データ作成処理ステップは、前記平均化処理ステップによって作成されたノイズ除去済みの樹冠高画像データを、前記メッシュごとに樹冠高が求められた樹冠高画像データとして用いて前記階層別樹冠高点群データを作成することを特徴とする森林資源情報算定方法。
In the forest resource information calculation method according to claim 3 or 4,
In the hierarchical tree vertex extraction processing step,
Each mesh of the crown height image data is set as a processing target mesh, an averaging filter is superimposed on the processing target mesh, and an average value of the crown height of each mesh included in the averaging filter is determined as a crown height of the processing target mesh. And further including an averaging processing step for creating noise-removed canopy height image data by sequentially performing the processing in each processing target mesh,
The hierarchical crown height point group data creation processing step uses the noise-removed crown height image data created by the averaging processing step as the crown height image data for which the crown height is obtained for each mesh. Forest resource information calculation method characterized by creating tree-based crown high point cloud data.
請求項1〜5のいずれかに記載の森林資源情報算定方法において、
前記階層幅は、0.2m〜2.0mの範囲の長さに設定されていることを特徴とする森林資源情報算定方法。
In the forest resource information calculation method according to any one of claims 1 to 5,
The forest resource information calculation method, wherein the layer width is set to a length in a range of 0.2 m to 2.0 m.
請求項1〜6のいずれかに記載の森林資源情報算定方法において、
前記3次元点群データは、上空から撮影箇所を重複させ、かつ、ずらしながら撮影して得られた撮影画像データから、3次元形状復元技術であるSFM(Structure from Motion)によって作成されていることを特徴とする森林資源情報算定方法。
In the forest resource information calculation method according to any one of claims 1 to 6,
The three-dimensional point cloud data is created by SFM (Structure from Motion), which is a three-dimensional shape restoration technique, from photographed image data obtained by photographing images while overlapping the photographing locations from above. Forest resource information calculation method characterized by
請求項1〜6のいずれかに記載の森林資源情報算定方法において、
前記3次元点群データは、上空からレーザー光を照射して得られたレーザー計測データに基づいて作成されていることを特徴とする森林資源情報算定方法。
In the forest resource information calculation method according to any one of claims 1 to 6,
The forest resource information calculation method, wherein the three-dimensional point cloud data is created based on laser measurement data obtained by irradiating a laser beam from above.
請求項1〜8のいずれかに記載の森林資源情報算定方法において、
前記階層ごとにそれぞれ抽出された樹冠の樹頂点を基にして、当該樹冠の樹冠高から、隣接して存在する樹冠を領域分割する領域分割アルゴリズムを用いて、個々の樹冠が区分された精密樹冠画像データを作成する精密樹冠画像データ作成処理ステップをさらに有することを特徴とする森林資源情報算定方法。
In the forest resource information calculation method according to any one of claims 1 to 8,
Based on the crown vertices extracted for each hierarchy, the canopy height of the canopy is used to divide the adjacent crowns into regions, using the area division algorithm to divide the individual crowns. A forest resource information calculation method further comprising a precision canopy image data creation processing step for creating image data.
請求項9に記載の森林資源情報算定方法において、
前記領域分割アルゴリズムは、Watershedアルゴリズムであることを特徴とする森林資源情報算定方法。
In the forest resource information calculation method according to claim 9,
The forest resource information calculation method, wherein the region segmentation algorithm is a Watershed algorithm.
請求項9又は10に記載の森林資源情報算定方法において、
前記精密樹冠画像データ作成処理ステップによって作成された前記精密樹冠画像データから、前記各樹木に対応する精密樹冠情報を作成する精密樹冠情報作成処理ステップと、
前記精密樹冠情報作成処理ステップによって作成された前記各樹木に対応する精密樹冠情報に基づいて、前記調査対象森林域に関する森林資源情報を作成する森林資源情報算定処理ステップと、
をさらに有し、
前記各樹木に対応する精密樹冠情報には、少なくとも、前記各樹木に対応する樹冠のラベル番号、前記各樹木に対応する樹冠の樹冠位置、前記各樹木に対応する樹冠の樹冠直径及び前記各樹木に対応する樹冠の樹冠面積が含まれており、
前記森林資源情報算定処理ステップには、
前記各樹木において人間のほぼ胸の高さの直径を各樹木の胸高直径として算定する胸高直径算定処理ステップと、
前記各樹木の材積を算定する材積算定処理ステップと、
前記各樹木の胸高直径、前記各樹木の材積、前記精密樹冠情報作成処理ステップで作成された前記精密樹冠情報及び前記階層別樹頂点抽出ステップで抽出された樹頂点に基づいて得られる各樹木の樹高を集計する処理を行う森林資源情報集計処理ステップと、が含まれていることを特徴とする森林資源情報算定方法。
In the forest resource information calculation method according to claim 9 or 10,
From the precise canopy image data created by the precise canopy image data creation processing step, precise canopy information creation processing step for creating precise canopy information corresponding to each tree,
Forest resource information calculation processing step for creating forest resource information related to the forest area to be investigated based on the precise crown information corresponding to each tree created by the precise canopy information creation processing step;
Further comprising
The precise crown information corresponding to each tree includes at least the label number of the crown corresponding to each tree, the crown position of the crown corresponding to each tree, the crown diameter of the crown corresponding to each tree, and each tree. The crown area of the crown corresponding to
The forest resource information calculation processing step includes
Chest height diameter calculation processing step for calculating the diameter of the chest height of a human in each tree as the breast height diameter of each tree;
A material integration determination processing step for calculating the volume of each tree,
Each tree obtained based on the chest height diameter of each tree, the volume of each tree, the precise crown information created in the precise crown information creation processing step, and the tree vertices extracted in the tree-specific tree vertex extraction step A forest resource information calculation method comprising: a forest resource information aggregation processing step for performing a process of aggregating tree heights.
調査対象森林域に関する森林資源情報を作成する森林資源情報算定装置であって、
前記調査対象森林域を含む地域に対応する3次元点群データと地理的情報とに基づいて調査対象森林域画像データを作成する調査対象森林域画像データ作成部と、
前記調査対象森林域画像データに基づいて、前記調査対象森林域に存在する各樹木の樹冠の高さを樹冠高として表す樹冠高画像データの作成を行う樹冠高画像データ作成部と、
前記樹冠高画像データから得られる樹冠高のうち、最大樹冠高が存在する階層を第1階層として、前記最大樹冠高を起点に所定長さの階層幅を有する階層を前記第1階層から地表面に向かって複数設定したときに、前記第1階層を含む各階層に樹頂点が存在する樹冠の樹頂点を、前記階層ごとにそれぞれ抽出する階層別樹頂点抽出部と、を有することを特徴とする森林資源情報算定装置。
A forest resource information calculation device for creating forest resource information about a forest area to be surveyed,
A survey target forest area image data creation unit that creates survey target forest area image data based on the three-dimensional point cloud data and geographical information corresponding to the area including the survey target forest area;
Based on the survey target forest area image data, a crown height image data creation unit for creating crown height image data representing the height of the crown of each tree existing in the survey target forest area as a crown height;
Of the canopy heights obtained from the canopy height image data, a hierarchy having a maximum crown height is defined as a first hierarchy, and a hierarchy having a hierarchy width of a predetermined length starting from the maximum crown height is defined as a ground surface from the first hierarchy. And a tree-specific tree vertex extraction unit that extracts tree vertices of a tree crown having tree vertices in each hierarchy including the first hierarchy for each of the hierarchies. Forest resource information calculation device.
請求項12に記載の森林資源情報算定装置において、
前記樹冠高画像データ作成部は、前記調査対象森林域画像データに基づいて、メッシュ化されたデジタル表層モデルデータとデジタル標高モデルデータとを作成し、メッシュごとに前記デジタル表層モデルデータと前記デジタル標高モデルデータとの差分を取ることによって、メッシュごとに樹冠高が求められた樹冠高画像データを作成することを特徴とする森林資源情報算定装置。
The forest resource information calculation apparatus according to claim 12,
The crown height image data creation unit creates meshed digital surface model data and digital elevation model data based on the survey target forest area image data, and the digital surface layer model data and the digital elevation for each mesh. A forest resource information calculation device that creates crown height image data in which a crown height is obtained for each mesh by taking a difference from model data.
請求項13に記載の森林資源情報算定装置において、
前記階層別樹頂点抽出部には、
前記メッシュごとに樹冠高が求められた樹冠高画像データを用いて、前記第1階層を含む各階層に存在する個々の樹冠に対応する階層別樹冠高点群データを、前記階層ごとに作成する階層別樹冠高点群データ作成部と、
前記階層別樹冠高点群データ作成部によって作成された前記個々の樹冠に対応する階層別樹冠高点群データから、前記個々の樹冠に対応する階層別樹冠高点群データの最大値を前記階層ごとに算定して、算定された最大値を当該階層別樹冠高点群データに対応する樹冠の樹頂点とする樹頂点算定部と、
が含まれていることを特徴とする森林資源情報算定装置。
In the forest resource information calculation device according to claim 13,
In the hierarchical tree vertex extraction unit,
Using the crown height image data for which the crown height is obtained for each mesh, the tree-specific crown high point cloud data corresponding to individual crowns existing in each hierarchy including the first hierarchy is created for each hierarchy. A tree-based crown high-point cloud data creation unit,
From the tree-based crown high point group data corresponding to the individual crowns created by the tree-specific crown high point group data creation unit, the maximum value of the tree-based crown high point group data corresponding to the individual canopies is set to the hierarchy. A tree apex calculation unit that calculates the maximum value as the tree apex of the tree crown corresponding to the tree-based crown high point cloud data for each hierarchy,
Forest resource information calculation device characterized in that is included.
請求項14に記載の森林資源情報算定装置において、
前記樹頂点算定部は、前記最大値を算定する際においては、前記個々の樹冠に対応する前記階層別樹冠高点群データのうち、前記階層別樹冠高点群データが既に作成されている樹冠と同じ樹冠に対応する階層別樹冠高点群データは除外して、前記最大値を算定することを特徴とする森林資源情報算定装置。
In the forest resource information calculation apparatus according to claim 14,
When calculating the maximum value, the tree apex calculation unit is a tree crown in which the tree-based crown high point group data has already been created among the tree-specific tree crown high point group data corresponding to the individual tree crowns. A forest resource information calculating apparatus, wherein the maximum value is calculated by excluding hierarchical crown high point cloud data corresponding to the same tree canopy.
請求項14又は15に記載の森林資源情報算定装置において、
前記階層別樹頂点抽出部には、
前記樹冠高画像データの各メッシュをそれぞれ処理対象メッシュとし、当該処理対象メッシュに平均化フィルターを重ね合わせ、当該平均化フィルターに含まれる各メッシュの樹冠高の平均値を当該処理対象メッシュの樹冠高とする処理を、各処理対象メッシュにおいて順次行うことによって、ノイズ除去済みの樹冠高画像データを作成する平均化処理部がさらに含まれており、
前記階層別樹冠高点群データ作成部は、前記平均化処理部によって作成されたノイズ除去済みの樹冠高画像データを、前記メッシュごとに樹冠高が求められた樹冠高画像データとして用いて前記階層別樹冠高点群データを作成することを特徴とする森林資源情報算定装置。
In the forest resource information calculation apparatus according to claim 14 or 15,
In the hierarchical tree vertex extraction unit,
Each mesh of the crown height image data is set as a processing target mesh, an averaging filter is superimposed on the processing target mesh, and an average value of the crown height of each mesh included in the averaging filter is determined as a crown height of the processing target mesh. In addition, an averaging processing unit for creating noise-removed crown height image data is further included by sequentially performing the processing to be performed on each processing target mesh,
The tree-specific crown high point group data creation unit uses the noise-removed crown height image data created by the averaging processing unit as the crown height image data for which the crown height is obtained for each mesh. Forest resource information calculation device characterized by creating separate tree crown high point cloud data.
請求項12〜16のいずれかに記載の森林資源情報算定装置において、
前記階層幅は、0.2m〜2.0mの範囲の長さに設定されていることを特徴とする森林資源情報算定装置。
In the forest resource information calculation device according to any one of claims 12 to 16,
The layer width is set to a length in the range of 0.2 m to 2.0 m.
請求項12〜17のいずれかに記載の森林資源情報算定装置において、
前記3次元点群データは、上空から撮影箇所を重複させ、かつ、ずらしながら撮影して得られた撮影画像データから、3次元形状復元技術であるSFM(Structure from Motion)によって作成されていることを特徴とする森林資源情報算定装置。
In the forest resource information calculation device according to any one of claims 12 to 17,
The three-dimensional point cloud data is created by SFM (Structure from Motion), which is a three-dimensional shape restoration technique, from photographed image data obtained by photographing images while overlapping the photographing locations from above. Forest resource information calculation device characterized by
請求項12〜17のいずれかに記載の森林資源情報算定装置において、
前記3次元点群データは、上空からレーザー光を照射して得られたレーザー計測データに基づいて作成されていることを特徴とする森林資源情報算定装置。
In the forest resource information calculation device according to any one of claims 12 to 17,
The forest resource information calculation apparatus, wherein the three-dimensional point cloud data is created based on laser measurement data obtained by irradiating laser light from above.
請求項12〜19のいずれかに記載の森林資源情報算定装置において、
前記階層ごとにそれぞれ抽出された樹冠の樹頂点を基にして、当該樹冠の樹冠高から、隣接して存在する樹冠を領域分割する領域分割アルゴリズムを用いて、個々の樹冠が区分された精密樹冠画像データを作成する精密樹冠画像データ作成部をさらに有することを特徴とする森林資源情報算定装置。
In the forest resource information calculation apparatus according to any one of claims 12 to 19,
Based on the crown vertices extracted for each hierarchy, the canopy height of the canopy is used to divide the adjacent crowns into regions, using the area division algorithm to divide the individual crowns. A forest resource information calculation device further comprising a precision canopy image data creation unit for creating image data.
請求項20に記載の森林資源情報算定装置において、
前記領域分割アルゴリズムは、Watershedアルゴリズムであることを特徴とする森林資源情報算定装置。
In the forest resource information calculation device according to claim 20,
The forest resource information calculation apparatus, wherein the region division algorithm is a Watershed algorithm.
請求項20又は21に記載の森林資源情報算定装置において、
前記精密樹冠画像データ作成部によって作成された前記精密樹冠画像データから、前記各樹木に対応する精密樹冠情報を作成する精密樹冠情報作成部と、
前記精密樹冠情報作成部によって作成された前記各樹木に対応する精密樹冠情報に基づいて、前記調査対象森林域に関する森林資源情報を作成する森林資源情報算定部と、
をさらに有し、
前記各樹木に対応する精密樹冠情報には、少なくとも、前記各樹木に対応する樹冠のラベル番号、前記各樹木に対応する樹冠の樹冠位置、前記各樹木に対応する樹冠の樹冠直径及び前記各樹木に対応する樹冠の樹冠面積が含まれており、
前記森林資源情報算定部には、
前記各樹木において人間のほぼ胸の高さの直径を各樹木の胸高直径として算定する胸高直径算定部と、
前記各樹木の材積を算定する材積算定部と、
前記各樹木の胸高直径、前記各樹木の材積、前記精密樹冠情報作成部で作成された前記精密樹冠情報及び前記階層別樹頂点抽出部で抽出された樹頂点に基いて得られる各樹木の樹高を集計する処理を行う森林資源情報集計部と、が含まれていることを特徴とする森林資源情報算定装置。
In the forest resource information calculation device according to claim 20 or 21,
From the precise crown image data created by the precise crown image data creation unit, a precise crown information creation unit that creates precise crown information corresponding to each tree;
A forest resource information calculation unit that creates forest resource information related to the forest area to be investigated, based on the precise canopy information corresponding to each tree created by the precise canopy information creation unit;
Further comprising
The precise crown information corresponding to each tree includes at least the label number of the crown corresponding to each tree, the crown position of the crown corresponding to each tree, the crown diameter of the crown corresponding to each tree, and each tree. The crown area of the crown corresponding to
In the forest resource information calculation section,
A breast height diameter calculating unit for calculating a diameter of a breast height of a human in each tree as a breast height diameter of each tree;
A material integration fixed part for calculating the volume of each tree,
Chest height diameter of each tree, volume of each tree, height of each tree obtained based on the precise crown information created by the precise crown information creation unit and the tree vertex extracted by the tree-specific tree vertex extraction unit And a forest resource information calculation unit that performs a process of counting the amount of the forest resource information.
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