JP7157434B2 - Forest resource information calculation method and forest resource information calculation device - Google Patents

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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 apparatus 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.

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 obtained by conducting ground surveys, where surveyors set a small survey area in what is considered to be a standard forest, and measure the position, breast height diameter, and tree height of trees in the survey area. , by multiplying the result by the managed area, the method of estimating the overall forest resource information 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 order to improve the estimation accuracy of forest resources in such forest resource information estimation methods, it is necessary to increase the number of field survey locations, which requires a great deal of labor and cost. Tree height calculation, which is the most prone to errors in ground surveys, is often difficult to see the tops of trees from the ground due to obstacles and thick branches and leaves in the forest. is used to measure the tree height, and a regression equation is created from the relationship between the measured diameter at breast height and the height of the sample tree, and the tree height is estimated and interpolated. Furthermore, measurement error increases when affected by the skill of the measurer and the terrain such as the slope of the measurement.

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 airborne laser measurement. In addition, images of forests captured from above by drones, aircraft, etc. are converted into 3D 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 Literature 1 and Patent Literature 2 extract tree vertices and tree positions from three-dimensional point cloud data using a spatial filtering method called a known local maximum value filter, and extract them to a fixed size (3 × 3, 5 ×5, etc.) is moved on the tree crown high point group data, and the tree vertices with the maximum value in the region are collectively extracted.

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 Documents 1 and 2 are effective methods for planted forests partitioned like a checker board and for simple and sparse coniferous trees, but most forests have different standing tree densities. ``There are many unextracted or erroneous extractions'', ``Depending on the size of the filter, it is not possible to extract both small and large crowns at the same time'', In high forests and clusters of trees, only one tree height can be extracted and there are many unextracted trees," and "In the gaps in the canopy of the forest, the underlying vegetation is mistakenly 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 of detecting the tree position by planarly projecting the three-dimensional point cloud data of the forest acquired by airborne laser measurement. In addition, there is a problem that it is difficult to classify forests in which the size of the canopy is mixed for each single tree.

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 a forest where the difference in tree density and the size of the tree height and the size of the crown are mixed, the height of each tree, the diameter at breast height, and the volume obtained from the height and diameter at breast height of each tree. There is a problem that forest resource information cannot be calculated with high accuracy. In this specification, the term "tree crown" refers to a portion formed by branches and leaves of each tree that constitutes a forest when 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 was made to solve the above problems, and a forest resource information calculation method that can calculate forest resource information with high accuracy even in a forest where the difference in tree density, tree height, and crown size are mixed. It aims at providing a 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] A 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 canopy 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 of creating crown height image data representing the height of the tree as the crown height, and among the tree crown heights obtained from the crown height image data, the layer having the maximum crown height is defined as the first layer. , when a plurality of layers having a predetermined layer width starting from the maximum crown height are set from the first layer toward the ground surface, a tree crown having a tree vertex in each layer including the first layer; and a hierarchical tree vertex extraction processing step of extracting tree vertices for each of the layers.

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。 As described above, 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, , create crown height image data that represents the crown height of trees existing in the survey target forest area, and among the tree crown heights obtained from the crown height image data, the layer with the maximum crown height is set as the first layer, The tree vertices of the tree crown having tree vertices in each layer including the first layer are extracted for each layer.

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。 As a result, according to the forest resource information calculation method of the present invention, it is possible to extract the tree crown corresponding to each tree with high precision regardless of the height of the trees to be surveyed existing in the forest area to be surveyed. Forest resource information can be calculated with high accuracy even in forests with mixed densities, tree heights, and crown sizes.

[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 crown height image data creation processing step generates meshed digital surface model data and digital elevation model data based on the survey target forest area image data. It is preferable to create tree crown height image data in which the tree crown height is obtained for each mesh by calculating the difference between the digital surface layer 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。 As a result, the tree crown height (the height of the tree crown from the ground surface) can be calculated with high accuracy for each mesh. In this case, the digital surface layer model data refers to data representing the altitude of the surface layer of trees and the like, and the digital altitude model data refers to data representing the altitude of the ground surface. Therefore, by taking the difference between the digital surface layer model data and the digital elevation model data, the tree crown height (the height of the tree crown from the ground surface) can be obtained for each mesh.

[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, in the hierarchical tree vertex extraction processing step, using the crown height image data obtained by obtaining the crown height for each mesh, each tree including the first hierarchy A hierarchical crown high point cloud data corresponding to each tree crown existing in the hierarchy is created by a hierarchical crown high point cloud data creation processing step for creating the hierarchical crown high point cloud data creation step and the hierarchical crown high point cloud data creation processing step. The maximum value of the hierarchical crown high point group data corresponding to the individual crown is calculated for each hierarchy from the hierarchical crown high point group data corresponding to the individual crown, and the calculated maximum value is and a tree vertex calculation processing step for determining the vertex of the tree crown corresponding to the hierarchical tree crown high point group data.

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, the tree crown high point group data for each layer corresponding to each tree crown existing in each layer including the first layer is created for each layer, and created for each layer. The maximum value of the hierarchical crown high point cloud data corresponding to each crown is calculated from the hierarchical crown high point cloud data corresponding to each crown. Here, hierarchical crown high point cloud data is created for each layer, and from the hierarchical crown high point cloud data corresponding to each tree crown created for each layer, the hierarchical crown high point cloud corresponding to each tree crown is obtained. In the process of calculating the maximum value of the data, for example, each tree crown is cut into slices for each layer like a CT (Computed Tomography) scan to create tree crown high point cloud data for each layer. It is a process of calculating the maximum value from the tree crown high point group data for each hierarchy obtained. By performing such processing, the maximum value of individual tree crowns existing in each layer can be calculated for each layer. Note that the “tree top of tree crown” calculated for each layer is the tree top of the tree having the tree crown, and the tree height of the tree can be obtained from the calculated tree top.

[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, the tree vertex calculation processing step includes, when calculating the maximum value, among the hierarchical tree crown high point group data corresponding to the individual tree crowns, It is preferable to calculate the maximum value by excluding hierarchical crown high point group data corresponding to the same crown as the tree crown for which the hierarchical crown high point group 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。 As a result, it is possible to calculate the maximum value of only the tree crown having a tree vertex in the current processing target layer among the layers. For example, if the current processing target layer is the second layer, the maximum value of the tree crown where the tree vertex exists in the layer above the second layer (first layer) may be incorrectly calculated as the tree vertex of the layer. can be prevented. Thereby, it is possible to calculate the maximum value only for the tree crown in which the tree vertex exists in the current processing target layer (for example, the second layer).

[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 hierarchical tree vertex extraction processing step, each mesh of the tree crown height image data is set as a processing target mesh, and an averaging filter is superimposed on the processing target mesh. In addition, noise-removed tree crown height image data is created by sequentially performing processing for each processing target mesh to set the average value of the tree crown height of each mesh included in the averaging filter to the tree crown height of the processing target mesh. and the hierarchical crown height point group data creation processing step converts the noise-removed tree crown height image data created by the averaging step into crown height image data for each mesh. is used as the tree crown height image data obtained to create the hierarchical tree crown high point group 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, if there is extreme unevenness in the crown (parts where branches and leaves are sparse compared to the surroundings, long branches and leaves, etc.), this can be removed as noise. can be used to create noise-removed canopy height image data. Then, in the hierarchical crown high point cloud data creation processing step, the noise-removed crown height image data is used as tree crown height image data to create hierarchical crown high point cloud data, thereby obtaining highly accurate hierarchical crown height data. Point cloud data can be created. The elongated branches and leaves refer 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, it is preferable that the floor width is set to a length in the range of 0.2m to 2.0m.

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。 The layer width is not particularly limited, but if it is set too finely (short length), the number of layers increases, the number of processing increases, the amount of data increases, and the problem arises that the calculation takes time. On the other hand, if it is set too large (too long), there arises a problem that the accuracy of the tree crown high point group data for each hierarchy decreases. For this reason, it is preferable to set the floor width in the range of 0.2 m to 2.0 m. It is preferable to consider the tree height of trees existing in the area.

[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 of the present invention, the three-dimensional point cloud data is obtained by overlapping and shifting photographed image data from the sky, and the three-dimensional shape restoration technology is preferably 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 technology, it is possible to create a map-corrected orthoimage without distortion from two-dimensional photographed image data. Then, based on the orthorectified 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。 In this way, three-dimensional point group data can also be created from laser measurement data obtained by irradiating a laser beam from above.

[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 tree vertices of the tree crowns extracted for each layer, area division is performed to divide the adjacent tree crowns from the crown height of the tree crowns into areas. It is preferable to further include a detailed crown image data creation processing step of creating fine 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 crown image data (precise crown image data) in which adjacent crowns are divided into individual crowns. The precise canopy image data created in this manner is precise canopy image data that enables highly accurate extraction of individual canopies corresponding to the trees to be surveyed. For this reason, the precise crown information created based on the precise crown image data becomes highly accurate crown information corresponding to each tree of the survey target trees, and information on forest resources (forest resource information ), it is possible 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, the area division algorithm is preferably the 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 capable of classifying individual objects by extracting the boundaries of individual objects with high accuracy when a large number of closely spaced adjacent objects exist in a connected state. Therefore, by using the Watershed algorithm, densely existing tree crowns can be classified as individual tree crowns with high accuracy regardless of the size of the tree crown (crown diameter and 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, precise crown information creation processing for creating precise crown information corresponding to each tree from the precise crown image data created by the precise crown image data creation processing step. and a forest resource information calculation processing step of creating forest resource information about the survey target forest area based on the precise crown information corresponding to each tree created by the precise crown information creation processing step. and 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 tree crown corresponding to each tree is included, and the forest resource information calculation processing step includes calculating the diameter at chest height of each tree by calculating the diameter at approximately the height of a person's chest as the diameter at chest height of each tree. a processing step, a wood volume calculation processing step of calculating the wood volume of each tree, the diameter at breast height of each tree, the wood volume of each tree, the precise crown information created in the precise crown information creation processing step, and the stratification and a forest resource information aggregation processing step of performing a process of aggregating the tree height of each tree obtained based on the tree vertices extracted in the tree apex extraction step.

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 crown information created based on the precise crown image data is highly accurate crown information corresponding to each tree of the trees to be surveyed. For this reason, the forest resource information calculation processing step obtains highly accurate forest resource information by calculating information on forest resources (forest resource information) based on the precise canopy information created based on the precise canopy image data. be able to. As a result, it is possible to provide high-precision forest resource information with little measurement error and high objectivity for the entire forest area to be surveyed, for each subdivision, and for any range, so it can be used for forest management such as planning forest operations such as thinning. . Specifically, for example, the calculation result calculated by the forest resource information calculation processing step is registered in the attribute database as forest resource summary information indicating the summary of the forest resource, and the forest resource summary registered in the attribute database is registered in the attribute database. By displaying the information as a list on the display, it is possible to grasp the overview of the forest resources in the surveyed forest area.

[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 device of the present invention is a forest resource information calculation device that creates 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 unit that creates the survey target forest area image data based on the geographical information; A tree crown height image data creation unit that creates tree crown height image data representing the height of a tree crown as a tree crown height; , when a plurality of layers having a predetermined layer width starting from the maximum crown height are set from the first layer toward the ground surface, a tree crown having a tree vertex in each layer including the first layer; and a hierarchical tree vertex extracting unit that extracts the tree vertex for each of the layers.

[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. Then, it is preferable to create crown height image data in which the crown height is obtained for each mesh by taking the difference between the digital surface layer 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 device of the present invention, the hierarchical tree vertex extraction unit includes:
Using the tree crown height image data obtained by obtaining the tree crown height for each mesh, layered tree crown high point group data corresponding to individual tree crowns existing in each layer including the first layer is created for each layer. and from the hierarchical crown high point cloud data corresponding to the individual tree crowns created by the hierarchical crown high point cloud data creation unit, a tree vertex calculation unit that calculates the maximum value of the tree crown high point group data for each layer, and uses the calculated maximum value as the tree vertex of the tree crown corresponding to the tree crown high point group data for each layer. preferably.

[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 device of the present invention, when calculating the maximum value, the tree vertex calculation unit, out of the tree crown high point group data by hierarchy corresponding to the individual tree crowns, It is preferable to calculate the maximum value while excluding hierarchical crown high point group data corresponding to the same crown as the tree crown for which hierarchical crown high point group 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 device of the present invention, the hierarchical tree vertex extraction unit includes:
Each mesh of the tree crown height image data is set as a mesh to be processed, an averaging filter is superimposed on the mesh to be processed, and the average value of the tree crown heights of each mesh included in the averaging filter is the crown height of the mesh to be processed. is further included in the averaging processing unit for creating noise-removed tree canopy height image data by sequentially performing the processing of It is preferable to create the tree crown height point group data by hierarchy using the noise-removed tree crown height image data created by the averaging processing unit as the tree crown height image data obtained by obtaining the tree crown height for each mesh.

[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 device of the present invention, it is preferable that the layer width is set to a length in the range of 0.2m to 2.0m.

[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 device of the present invention, the three-dimensional point cloud data is obtained by overlapping and shifting photographed image data from the sky, and the three-dimensional shape restoration technology is preferably 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 device of the present invention, the three-dimensional point group 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 device of the present invention, based on the tree vertices of the tree crowns extracted for each of the layers, area division is performed to divide adjacent tree crowns into areas based on the crown height of the tree crowns. It is preferable to further have a precise canopy image data generating unit that generates 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 device of the present invention, the area division algorithm is preferably the 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 about the survey target forest area based on the precise crown information corresponding to each tree created by the precise crown information creation unit; The precise tree crown information corresponding to the trees includes at least the crown label number 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 tree crown corresponding to each tree. The forest resource information calculation unit includes a chest-height diameter calculation unit that calculates the diameter at about the height of a person's chest in each tree as the chest-height diameter of each tree; A timber quantity calculation unit that calculates the timber volume of a tree, the diameter at breast height of each tree, the timber volume of each tree, the precise crown information created by the precise crown information creation unit, and the tree vertex extraction unit for each hierarchy extracted by the and a forest resource information totalizing unit that performs processing for totaling the tree height of each tree obtained based on the tree vertices.

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。 The forest resource information calculation device of the present invention described in [12] to [22] also has the same effect as the corresponding forest resource information calculation method of the present invention described in [1] to [11]. 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。FIG. 4 is a diagram showing a survey target forest area image 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 the 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。FIG. 2 is a flow chart for explaining in detail the hierarchical tree vertex extraction process (step S50) shown in FIG. 1; 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。FIG. 10 is a diagram showing first layer tree crown high point group areas 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。6 is a diagram showing tree vertices a1, a2, a3, . . . extracted in the first layer tree crown high point group areas 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。FIG. 10 is a diagram showing second layer tree crown high point group areas 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。FIG. 10 is a diagram showing third layer tree crown high point group areas 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。FIG. 10 is a diagram showing tree crown high point group areas for each layer from the first layer to the fifth layer and tree vertices in the tree crown high point group areas for each layer; 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。Tree crown high point cloud data for each layer (step S53) and tree vertex calculation processing (step S54) are sequentially performed from the first layer (top layer) to the bottom layer, and the tree crown high point group for each layer is obtained. FIG. 4 is a diagram showing regions and tree vertices; 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。FIG. 11 shows a detailed canopy 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。FIG. 10 is a diagram showing a 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。FIG. 10 is a diagram showing a list of 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。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS 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。15 is a diagram showing the configuration of a hierarchical tree vertex extraction unit 50 shown in FIG. 14; FIG.

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 flow chart for explaining a forest resource information calculation method according to an embodiment. A forest resource information calculation method according to an embodiment is a forest resource information calculation method for creating forest resource information about 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 survey target forest area is acquired by taking an aerial photograph of the area including the survey target forest area from above. For aerial photography, an aircraft, a drone, or the like can be used, but 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 addition, in the forest resource information calculation method according to the embodiment, the trees to be surveyed refer to tall planted trees such as larch, Japanese red pine, Japanese cedar, and cypress, and the forest area to be surveyed refers to these trees. is a forest area in which a forest formed by trees has a predetermined size. In addition, when the "survey target tree" is explained as an individual tree, it may be simply abbreviated as "each tree". This also applies to the forest resource information calculation device according to the 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 into an information processing device 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; Based on the survey target forest area image data created by the image data creation process (step S30), tree crown height image data representing the crown height of each tree existing in the survey target forest area is created. Among the tree crown heights obtained from the tree crown height image data created by the height image data creation process (step S40) and the tree crown height image data creation process (step S40), the layer having the maximum crown height is the first layer (the highest layer). (upper layer), when a plurality of layers having a layer width of a predetermined length are set from the first layer toward the ground surface, the tree vertices of the tree crown where the tree vertices exist in each layer including the first layer are and tree vertex extraction processing for each hierarchy (step S50).

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 the processing of steps S10 to S50, precise crown image data creation processing (step S60) for creating fine crown image data in which individual tree crowns are divided, and precise crown image data creation processing (step S60). Precise crown information creation processing (step S70) for creating precise crown information corresponding to each tree from the precise crown image data created by the above, and corresponding to each tree created by the precise crown information creation processing (step S70) and forest resource information calculation processing (step S80) for creating forest resource information related to the survey target forest area based on the detailed canopy information.
In addition, the precise crown image data creation processing is based on the tree vertices of the tree crowns extracted for each layer by the layer-specific tree vertex extraction processing (step S50), and based on the tree crown height of the tree crown, the adjacent tree crowns. Using an area segmentation algorithm that divides the , create precise canopy image data in which individual canopies are segmented.

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。 Further, the forest resource information calculation process (step S80) includes a chest-height diameter calculation process (step S81) for calculating the diameter at approximately the height of a person's chest in each tree as the chest-height diameter of each tree, and the calculation of the timber volume of each tree. Calculated timber volume calculation processing (step S82), breast height diameter of each tree, timber volume of each tree, precise crown information created in the precise crown information creation processing (step S70), tree vertex extraction processing for each hierarchy (step S50) and a forest resource information tallying process (step S83) for tallying the tree height of each tree obtained based on the extracted tree vertices.

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。 Further, the hierarchical 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。 Next, 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. In the 3D point cloud data creation process (step S20), a predetermined area including the survey target area is photographed by a camera mounted on a drone while overlapping and shifting the photographed locations by, for example, about 80%, and the image is From the data (aerial image data), SFM (Structure from Motion), which is a well-known 3D shape restoration technology, creates a map-corrected orthoimage without distortion, and 3D point cloud data from the created orthoimage. to 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 total area of the predetermined area including the survey target forest area is about 2 to 3 hectares. With a camera mounted on a drone, several hundred images of the entire predetermined area, including the survey target forest area with such a large area, are taken while overlapping about 80% and shifting, and from the captured images, SFM produces map-corrected orthoimages without distortion. Three-dimensional point cloud data representing height can be created based on the orthoimage created in this way. The SFM is described in the following publication 1.

公知文献1:Linda G. Shapiro; George C. Stockman (2001). Computer Vision. Prentice Hall. Publication 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 based on geographic information obtained from the geographic information system (GIS) 100 (in this case, forests registered in forest management ledgers maintained by prefectures, etc.). The image data of the forest area to be surveyed (surveyed forest area) is extracted from the three-dimensional point cloud data using the boundary data of the area), and is used as the surveyed forest area image data. 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 showing a survey target forest area image displayed on the display. FIG. 2 shows an extracted part of the survey target forest area. According to the survey target forest area image 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, but the crown of each tree can be easily identified on the color image that is the basis 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。 After that, based on the survey target forest area image data, crown height image data creation processing (step S40) is performed to create crown height image data representing the crown height of trees existing in the survey target forest area. The crown height image data creation process (step S40) calculates the crown heights of trees existing in the survey target forest area based on the survey target forest area image data created by the survey target forest area image data creation process (step S20). Create crown height image data representing (the height of the crown from the ground surface).

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, meshed digital surface layer model data (data representing the elevation of the surface layer of trees, etc.) and digital elevation model data (data representing the elevation of the ground surface) are created based on the image data of the surveyed forest area. , the difference between the digital surface layer model data and the digital elevation model data is taken for each mesh to create tree crown height image data representing the tree crown height for each mesh. A tree crown height image corresponding to the tree crown height image data thus created 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, but if the mesh size is too large, problems may arise 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. Therefore, it is preferable to set the mesh size to an optimum size in consideration of the area of the survey target forest area, the state of the forest in the survey target forest area, the accuracy of the calculated forest resource information, and the like. In an embodiment, the mesh size is 10 cm x 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 canopy height image displayed on the display. Note that the gradation from black to white in the canopy height image shown in FIG. 3 is the change in height with respect to the ground surface (0.0 m) as the reference (for example, 0.0 m is black). represents. At this stage, the tree crown height image data corresponding to the tree crown height image shown in FIG. 3 does not have a clear crown corresponding to each tree.

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。 Then, based on the tree crown height image data created by the tree crown height image data creation process (step S40), the hierarchical tree vertex extraction process (step S50) is performed.

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 hierarchical tree vertex extraction process (step S50) includes an averaging process (step S51), an initial value setting process (step S52), and a hierarchical crown high point group data creation process (step S53). , a tree vertex calculation process (step S54). 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. Note that Hmax is the maximum crown height in the survey target forest area, D is the layer width, Ni is the current processing target layer, and Hi is the maximum tree crown term in the next processing target layer, 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 crown height image shown in FIG. , are removed as noise to create tree crown height image data from which the noise has been removed. In the averaging process (step S51), each mesh of the tree canopy height image data created by the tree canopy height image data creating 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 tree crown height of each mesh included in the averaging filter is set as the tree crown height of the processing target mesh. By sequentially performing such processing on each mesh to be processed, noise-removed canopy height image data is created.

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 simplified and specifically explained. When the size of one mesh is assumed to be 10 cm on one side, the averaging filter (filter size is, for example, 5 meshes × 5 meshes) are superimposed, and the average value of the crown heights of the meshes included in the averaging filter is used as the crown height of the 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 height of each mesh included in the range superimposed on the averaging filter (referred to as the averaging processing range) (for example, 5 meshes x 5 meshes, totaling 25 meshes) is integrated, and the The value obtained by dividing the total value by 25 is taken as the average value of the averaging processing range, and the average value is taken as the crown height of the processing target mesh. Such processing is performed for all meshes included in the canopy height image data. Note that the size of the averaging filter can be set based on, for example, the average crown diameter of survey target trees 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。 When such averaging is performed, the crown height for each mesh obtained by averaging may differ from the original crown height (crown height for each mesh). If the size is as small as 10 cm per 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, extreme unevenness in individual tree crowns (parts where branches and leaves are sparse compared to the surroundings, elongated branches and leaves, etc.) are removed, and individual tree crowns are smoothed. Therefore, highly accurate segmentation can be performed when segmentation is performed by the Watershed algorithm, which will be described later.

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 hierarchical tree crown high point group data creation process (step S53). ) of the tree crown heights for each mesh (the maximum tree crown height in the survey target forest area) Hmax, and when the hierarchy is set downward (to the ground) from the maximum tree crown height Hmax as the starting point , and the current processing target hierarchy Ni.

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。 Note that the maximum crown height Hmax among the tree crown heights of each mesh means that, among the tree crown heights obtained in each mesh, the crown height obtained in a certain mesh is, for example, 25 m, and the crown height of 25 m is Assuming that it is the maximum crown height among the tree crown heights obtained for all meshes, Hmax=25 m. The story width D is set to D=1 when the story width is set downward (to the ground) from the maximum tree crown height Hmax, for example, every 1 m. Also, the processing target layer Ni is set to Ni=1 because the layer to be processed in the initial stage is the first layer (top 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。 Thus, Hmax=25, D=1, and Ni=1 are set as the initial values, and the tree crown high point group data creation process for each layer (step S53) is performed. In this case, since Ni=1, the tree crown high point group data creation process for each layer in the first layer (uppermost layer) is performed. Since Hmax=25m and D=1, the first layer is 25m to 24m.

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, the hierarchical tree crown high point group data creation process (step S53) selects the layer having the maximum tree crown height (Hmax=25 m) among the tree crown heights of each mesh calculated by the averaging process as the first layer (maximum As the upper layer), a layer width (D = 1 m) of a predetermined length is set starting from the maximum tree crown height (Hmax), and from the maximum tree crown height Hmax = 25 m, each layer width exists in each layer including the first layer. Hierarchical tree crown high point group data corresponding to individual tree crowns are created sequentially for each of the hierarchies.

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 crown high point group data creation process for each layer (step S53) will be specifically described. In this case, the maximum crown height Hmax among the tree crown heights of each mesh is 25m, and the layer width is 1m, so the initial values are set to Hmax=25 and Ni=1 (first layer). . In this case, first, tree crown height point group data (referred to as first layer crown high point group data) corresponding to tree crowns belonging to the first layer (24 m to 25 m) among tree crown heights of each mesh is created. The first floor is 24m to 25m, but strictly speaking, it is 24.01m to 25m, from a value slightly exceeding 24m to 25m. This is the same for the layers lower than the first layer. do.
Then, the first layer crown high point group area corresponding to the first layer crown high point group data created by the hierarchical tree crown high point group data creating process (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 layer is set to 24.01 m to 25 m, and the second layer is set to 23.01 m to 24 m. .99 m, and the second layer may be set to 23 m to 23.99 m. This also applies to other hierarchies. However, as for the first layer, since the first layer is the top layer and there is no layer above it, the height 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 layer crown high point group area displayed on the display. In FIG. 5, the black-filled areas are the first layer crown high point group areas A1, A2, A3, . indicates the presence of a tree whose vertex reaches the first layer (24m to 25m). For example, in FIG. 5, looking at the state (cross-sectional view) of the group of trees contained in the black frame, among these groups of trees, the vicinity of the tree apex reaches the first layer indicated by a band. It can be seen that there are trees with

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 layer crown high point group areas A1, A2, A3, . . . It is The same applies to tree crown high point group regions extracted in other layers, which will be 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。 Further, since FIG. 5 is a monochrome image, in FIG. 5, the first layer and the first layer crown high point group areas A1, A2, A3, . . . However, in order to clarify the distinction from each layer obtained in the second layer and below, which will be described later, on the original color image of FIG. Areas A1, A2, A3, . . . are each 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。 When the first layer crown high point group areas A1, A2, A3, . . . are extracted in this manner, Using a local maximum value filter (for example, 3 meshes × 3 meshes), extract the maximum value in each of the individual first layer tree crown high point group areas A1, A2, A3, ..., and extract the maximum value is the tree vertex of each tree crown (step S54). Since the vertex of the crown is the vertex of the tree having the crown, the tree height of the tree having the crown can be obtained by obtaining the vertex of the 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。 6 is a diagram showing tree vertices a1, a2, a3, . . . extracted from the first layer tree crown high point group areas A1, A2, A3, . The tree vertex obtained at the current processing target layer (in this case, the first layer) 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 process of extracting tree vertices a1, a2, a3, . Crown height)-D (layer width)×Ni (current processing target layer)=Hi (maximum crown height in the next processing target layer) (step S55).

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 tree crown height Hi in the next processing target layer is the maximum tree crown height (Hmax) in the survey target forest area (Hmax) = 25 m, the layer width (D) = 1 m, and the processing target layer Ni = 1, 25m−1m×1=24m, and the maximum tree crown height Hi in the next processing target layer is 24m. 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 crown high point group data creation process for each hierarchy (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 layer is a layer with a tree crown height of 23 m to 24 m, and in this second layer, the tree crown high point group data creation process for each layer (step S53) is performed. 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. Then, the second layer crown high point group area corresponding to the second layer crown high point group data is displayed on the 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 the second layer crown high point group areas B1, B2, B3, . . . displayed on the display. In addition, in FIG. 7, in addition to the second layer crown high point group areas B1, B2, B3, . . . Tree vertices are also shown. In addition, in FIG. 7, the regions painted in gray are the second layer tree crown high point group regions B1, B2, B3, . . . indicates the presence of a tree whose vertex reaches the second level (23 m to 24 m). For example, in FIG. 7, looking at the state (cross-sectional view) of the group of trees contained in the black frame, among these groups of trees, the vicinity of the tree apex reaches the second layer indicated by a band. It can be seen that there are trees with

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 layer and the second layer crown high point group areas B1, B2, B3, . . . However, in order to clarify the distinction from the tree crown high point group regions of each layer obtained in the other layers, on the original color image of FIG. The two-level tree crown high point group areas 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 between the newly extracted second layer crown high point group area and the already extracted first layer crown high point group areas A1, A2, A3, . Therefore, the already extracted first layer tree crown high point group areas A1, A2, A3, . . . 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 layer crown high point group areas B1, B2, B3, . , A2, A3, . It is displayed as a ring-shaped tree crown high point group area surrounding (the first layer tree crown high point group areas A1 and A2). Here, the crown high point cloud area extracted from the same crown as the already extracted crown high point cloud area is defined as the "extracted crown high point cloud area", and the new crown high point cloud area other than the "extracted crown high point cloud area" The tree crown high point group area extracted in 2 is referred to as a "newly extracted tree crown high point group area".

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。 When the second layer crown high point group areas B1, B2, B3, . . . are extracted in this manner, Using a local maximum value filter (for example, 3 meshes × 3 meshes), the maximum value in each of the individual second layer crown high point group regions B1, B2, B3, ... is calculated, and the calculated maximum value is the tree vertex of each tree crown (step S54).

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 hierarchical tree crown high point cloud data corresponding to individual tree crowns created in the hierarchy (in this case, the second hierarchy) where the maximum value should be calculated, the hierarchical crown high point cloud data has already been created. Calculate the maximum value by excluding the tree crown high point group data by hierarchy created corresponding to the same tree crown as the existing tree crown. Taking FIG. 7 as an example, in the second layer crown high point group areas, for example, the crown high point group areas B4 and B5 are assumed to be already extracted crown high point group areas, and the already extracted crown height The point cloud areas 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。 The tree vertices b1, b2, b3, . . . extracted in the second layer crown high point group areas B1, B2, B3, . Since FIG. 7 is a monochrome image, in FIG. 7, tree vertices b1, b2, b3, . . . Each of the extracted tree vertices in the first layer tree crown high point group region is indicated by a black dot. The tree vertices in the tree crown high point group region of the 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 process of extracting tree vertices b1, b2, b3, ... in the second layer crown high point group area is completed, Hmax (maximum tree crown height in the survey target forest area) - D (layer width) x Ni (current Processing target layer)=Hi (maximum crown height in the next processing target layer) (step S55) is performed. The maximum tree crown height Hi in the next processing target layer is the maximum tree crown height (Hmax) in the survey target forest area (Hmax) = 25 m, the layer width (D) = 1 m, and the processing target layer Ni = 2, 25m−1m×2=23m, and the maximum tree crown height Hi in the next processing target layer is 23m. 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 as Ni=3, The process target layer is set to the second layer, and the process returns to the tree crown high point group data generation process for each layer 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 layer is a layer with a tree crown height of 22 m to 23 m, and in this third layer, the tree crown high point group data creation process for each layer (step S53) is performed. 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. Then, the third layer crown high point group area corresponding to the third layer crown high point group data is displayed on the 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 the third layer crown high point group areas C1, C2, C3, . . . displayed on the display. In addition, in FIG. 8, not only the third layer crown high point group areas C1, C2, C3, . . . Tree vertices are also shown. Further, in FIG. 8, the areas filled in with gray are the third layer tree crown high point group areas C1, C2, C3, . . . indicates the presence of a tree whose vertex reaches the third layer (22 m to 23 m). For example, in FIG. 8, looking at the state (cross-sectional view) of the group of trees contained in the black frame, among these groups of trees, the vicinity of the tree apex reaches the third layer shown in a belt shape. It can be seen that there are trees with

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 layer and the third layer crown high point group areas C1, C2, C3, . . . However, in order to clarify the distinction from the tree crown high point group regions of each layer obtained in other layers, the third layer and the third layer shown in a band shape on the original color image of FIG. The three-level tree crown high point group areas 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 layer crown high point group area, the already extracted first layer crown high point group areas A1, A2, A3, . . . Point cloud region B1. B2, B3, . 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。 When the third layer crown high point group areas C1, C2, C3, . . . are extracted in this manner, Using a local maximum value filter (for example, 3 meshes × 3 meshes), the maximum value in each of the individual third layer crown high point group regions C1, C2, C3, ... is extracted, and the extracted maximum value is the tree vertex of the tree (step S54).

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。 In this case as well, among the layered tree crown high point cloud data corresponding to individual tree crowns created in the layer (in this case, the third layer) for which the maximum value should be calculated, the layered crown high point cloud data has already been created. The maximum value is calculated by excluding the hierarchical crown high point group data corresponding to the same crown as the crown of the tree. Taking FIG. 8 as an example, for example, the crown high point group areas C4 and C5 among the third layer tree crown high point group areas are assumed to be already extracted tree crown high point group areas. The high point group areas 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。 The tree vertices c1, c2, c3, . . In addition, since FIG. 8 is a monochrome image, in FIG. 8, each of the tree vertices extracted in the tree crown high point group regions of all layers up to this point is indicated by a black dot. In order to clarify the distinction between the tree vertices in the first layer crown high point group area and the tree vertices extracted in the second and first layer crown high point group areas, the original color image of FIG. , the tree vertices extracted in the second-layer and first-layer tree crown high point group regions are indicated by red circle points.

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 processing for extracting tree vertices c1, c2, c3, . The separate crown high point group data creation process (step S53) and the tree vertex calculation process (step S54) are successively repeated.Such processes may be performed until Hi=0, but not necessarily Hi=0. It is not necessary to do this until it reaches 0, and it can be set as appropriate according to the conditions of the survey target forest area. 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 showing the tree crown high point group areas for each layer from the first layer to the fifth layer and tree vertices in the tree crown high point group areas for each layer. In FIG. 9, the tree crown high point group areas for each layer (first to fifth layer tree crown high point group areas) extracted in each layer are shown in different colors for each layer. Since FIG. 9 is a monochrome image, it is difficult to read each layer by color, but in fact, on the color image that is the basis of FIG. The layers are indicated by color, such as orange, yellow for the third layer, yellowish green for the fourth layer, and green for the fifth layer. The maximum value (tree vertex) in the new tree crown high point group region extracted in each layer is indicated by a black dot. By sequentially performing such processing up to lower layers, a crown high point cloud image of each tree crown can be obtained for each layer.

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 tree crown high point group data creation process for each layer (step S53) and the tree vertex calculation process (step S54) sequentially from the first layer (top layer) to the bottom layer. FIG. 4 is a diagram showing a tree crown high point group area and tree vertices; By sequentially performing the tree crown high point group data creation process for each layer (step S53) and the tree vertex calculation process (step S54) from the first layer (top layer) to the bottom layer, the first layer (top layer ) to the lowest layer, and all crown apexes existing in the forest area to be surveyed can be extracted. In FIG. 10, the black circle points are tree vertices of individual tree crowns for each layer. Here, since the vertex of each crown is the vertex of each tree having that crown, the tree height of the tree having that crown can be obtained by obtaining the vertex of the crown. The tree height of each tree can be obtained from the noise-removed 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 layered crown high point group regions extracted in each layer are shown in different colors for each layer. Since FIG. 10 is a monochrome image, it is difficult to read each layer by color. The layers are indicated by color, such as orange, yellow for the third layer, yellowish green for the fourth layer, and green for the fifth layer.

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。 After all tree vertices existing in the survey target forest area are extracted in this way, the precise crown image data creation process (step S60) in the flowchart of FIG. 1 is performed. This precise canopy image data creation process is a process of creating precise canopy image data that enables highly accurate extraction of the canopy corresponding to each tree.

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。 In the precise crown image data creation process, based on the crown vertices extracted for each layer, an area division algorithm is used to divide adjacent tree crowns from the crown height of the tree crown. Precise crown image data in which the crown is segmented is created. Specifically, using the tree apex of the tree crown extracted for each layer as a seed (Seed), the known region A detailed canopy image is created using the Watershed algorithm, which is a segmentation method. In the forest resource information calculation method according to the embodiment, noise-removed canopy height image data from which noise has been removed by the averaging process (step S51) shown in FIG. 4 is used as the z-value.

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 mentioned above, the noise-removed canopy height image data is obtained by removing the extreme irregularities that exist in individual tree crowns (parts where branches and leaves are sparse compared to the surroundings, long branches and leaves, etc.). is smoothed. Therefore, when performing region segmentation by the Watershed algorithm, by using such noise-removed tree canopy height image data, region segmentation by the Watershed algorithm can be performed with high accuracy.

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 capable of classifying individual objects by extracting the boundaries of individual objects with high accuracy when a large number of closely spaced adjacent 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 Public 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 creates a 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 shows a detailed canopy image displayed on the display. As shown in FIG. 11, in the precise canopy image created using the Watershed algorithm, each canopy is segmented to surround the apex of each tree. In FIG. 11, areas surrounded by frame lines L are individual tree crowns.

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 crown high point group regions for each layer extracted in each layer are shown in different colors for each layer. Since FIG. 11 is a monochrome image, it is difficult to read each layer by color. Layers are indicated by colors such as red, second layer orange, third layer yellow, fourth layer yellowish green, and fifth layer 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 detailed canopy image shown in FIG. 11, the canopy corresponding to each tree obtained by the area division by the Watershed algorithm represents the canopy of the tree belonging to each hierarchy with high accuracy. It becomes a thing. As mentioned above, the Watershed algorithm is an algorithm that can classify each object by extracting the boundaries of each object with high precision when a large number of closely spaced objects exist in a connected state. is. Therefore, by using the Watershed algorithm, densely existing tree crowns can be classified as individual tree crowns with high accuracy regardless of the size of the tree crown (crown diameter and 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。 When the precise crown image data is created in this manner, the precise crown information creation process (step S70) is performed based on the precise crown image data to obtain precise information (precise crown information) on the crown of each tree. ). The precise crown information created in the precise crown information creation process (step S70) includes at least the crown label number (serial number) corresponding to each tree, the crown position of the crown corresponding to each tree (crown center position), The crown diameter of the crown corresponding to each tree, the crown area of the crown corresponding to each tree, etc. can be exemplified, and in addition, the crown shape of the crown corresponding to each tree can 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. The forest resource information calculation process calculates information on forest resources based on the precise crown information created in the precise crown information creation process (step S70). Examples of the information about forest resources calculated in the forest resource information calculation process (step S80) include the diameter at breast height of each tree and the volume of each tree. In addition to the above-mentioned diameter at breast height and timber volume of each tree, the tree height of each tree can be mentioned as the information about the forest resources. The tree height of each tree can be obtained based on the tree vertices calculated in the tree vertex calculation process (step S54).

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 information on these forest resources, the forest resource information calculation process (step S80) includes a breast height diameter calculation process (step S81) for calculating the breast height diameter of each tree, and a timber volume as a resource for each tree. A timber amount calculation process (step S82) and a forest resource information tabulation process (step S83) for tabulating 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。 The diameter at breast height calculation process (step S81) calculates the diameter at breast height by a multiple regression equation from at least one of the crown area and crown diameter, which have a strong correlation with the diameter at breast height, and the tree height. Interpolation can also be used to estimate the DBH of unmeasured trees. From this, it is possible to calculate the breast-height diameter of all surveyed trees existing in the surveyed forest area. When obtaining the multiple regression equation, it is possible to obtain the variables of the multiple regression equation by selecting about 10 standard trees for each tree species in a field survey and measuring the crown area, crown diameter and tree height of the selected standard trees. 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。 The timber volume determination process (step S82) obtains the timber volume from a two-variable timber volume formula of diameter at breast height and tree height. Note that a quick reference table is known in which the timber volume is obtained from the breast height diameter and the tree height, and the wood resources (timber volume) can be obtained from such a quick reference table. The quick reference table is described in the following documents (publicly known documents 3 and 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
Publicly Known Document 3: Forestry Agency Planning Division, Tree Trunk Volume Table East Japan Edition, Japan Forestry Research Institute, page 334, 2003 Publicly Known Document 4: Forestry Agency Planning Division, Tree Trunk Volume Table West Japan Edition, Japan Forestry Research Institute, Page 320, 1970

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 aggregation process (step S83) aggregates the resource information of each tree such as the number of surveyed trees, crown diameter, crown area, breast height diameter, height and 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 also includes XY coordinates representing the center position of the tree crown. Further, the number of survey target trees can be obtained based on the label numbers obtained by the precise crown 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 "tree crown diameter" represents the size of the horizontal spread of the tree crown when viewed from above, and the "breast height diameter" is the thickness of the trunk of the tree (in each tree, It represents the diameter of a human approximately at chest height). Since the crown and the trunk of a tree are not actually a perfect circle, it cannot be called a "diameter" in the strict sense. It is written as "diameter", and it is written as "breast height diameter" to represent 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 tree crown, the crown diameter, the crown area, and the chest height. The diameter (denoted as "DBH" in FIG. 12), tree height, and volume are displayed in association with the crown number (label number).

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 to the number of trees to be surveyed, the forest resource information aggregation process (step S83) includes the average crown diameter calculated for each tree, the maximum crown diameter calculated for each tree, and the minimum, mean crown area calculated for each tree, maximum and minimum crown area calculated for each tree, mean DBH diameter calculated for each tree, Mean value of DBH calculated for each tree, maximum and minimum DBH calculated for each tree, mean value of tree height calculated for each tree, for each tree Calculate the maximum and minimum values of the tree height calculated by the method, the average value of the timber volume calculated for each tree, and the maximum and minimum values of the timber volume calculated for each tree, Calculate the total value of timber volume, and calculate the amount of forest resources per hectare (ha) used in forest management (here, the number of trees and timber volume). It also performs processing to register in the attribute database as information indicating the outline of forest resources (forest resource outline information). 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 Figure 13, the number of surveyed trees, the average crown diameter, the maximum and minimum crown diameters, the average crown area, the maximum and minimum crown areas, the average breast height diameter, and the breast height Average diameter, maximum and minimum diameter at chest height, average tree height, maximum and minimum tree height, average volume, maximum and minimum volume, and total volume are displayed. , and the amount of forest resources per hectare (ha) used in forest management (here, the number and volume of trees) are displayed. By displaying such forest resource summary information on the display, it is possible to grasp the summary of the forest resources in the surveyed forest area.

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 collectively referred to as forest resource information. By combining such forest resource information with existing forest survey database (for example, databases such as forest management ledgers maintained by prefectures), it is possible to grasp the current state of forests and plan forest management such as thinning. can be used for forest management. For example, when trying to thin a forest, it will be useful when simulating 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, after creating 3D point cloud data from aerial image data obtained by photographing an area including a survey target forest area using a drone or the like, the 3D point cloud data Create survey target forest area image data based on group data and geographical information, and based on the created survey target forest area image data, crown height image data representing tree crown heights existing in the survey target forest area to create Then, after creating noise-removed tree crown height image data by removing noise from the tree crown height image data by averaging processing, based on the noise-removed tree crown height image data, existing in each layer including the first layer The hierarchical tree crown high point cloud data corresponding to each tree crown is created for each layer, and the hierarchical crown high point cloud data corresponding to each tree crown created for each layer is used to create the tree crown corresponding to each tree crown. The maximum value of the 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, hierarchical crown high point cloud data is created for each layer, and from the hierarchical crown high point cloud data corresponding to each tree crown created for each layer, the hierarchical crown high point cloud corresponding to each tree crown is obtained. The process of calculating the maximum value of the data is, for example, by slicing each tree crown for each layer like a CT (Computed Tomography) scan to create tree crown high point cloud data for each layer. It is a process of calculating the maximum value from the tree crown high point group data for each hierarchy obtained. By performing such processing, the maximum value of individual tree crowns existing in each layer can be calculated for each layer. Note that the “tree top of tree crown” calculated for each layer is the tree top of the tree having the tree crown, and the tree height of the tree can be obtained from the calculated tree top.

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 vertex) of individual tree crowns existing in each layer, each tree crown A watershed algorithm is used to create precise crown image data in which adjacent crowns are segmented into individual crowns from the crown heights of .

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 manner is precise canopy image data that enables highly accurate extraction of individual canopies corresponding to the trees to be surveyed. For this reason, the precise crown information created based on the precise crown image data becomes highly accurate crown information corresponding to each tree of the survey target trees, and information on forest resources (forest resource information ), it is possible to obtain highly accurate forest resource information. As a result, it is possible to provide high-precision forest resource information with little measurement error and high objectivity for the entire forest area to be surveyed, for each subdivision, and for any range, so it can be used for forest management such as planning forest operations 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 addition, in the embodiment, since a general camera and a popular drone can be used as shooting 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, since aerial image data obtained by photographing the surveyed forest area with a camera is used, understory vegetation (shrubs and grasses not included in the survey) existing under the tree canopy (between the tree canopy and the ground) etc.) is less likely to be captured as image data, the effect of reducing noise processing for removing understory vegetation as noise can also be obtained.

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. Subsequently, 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 device 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. , a three-dimensional point cloud data creation unit 20 having the function of performing the processing of step S20 in FIG. 1, a survey target forest area image data creation unit 30 having the function of performing the processing of step S30 in FIG. A tree crown height image data generation unit 40 having a function of performing the processing of step S40, a hierarchical tree vertex extraction unit 50 having a function of performing the processing of step S50 in FIG. 1, and a function of performing the processing of step S60 in FIG. an accurate crown image data creation unit 60 having a precise crown image data creation unit 70 having the function of performing the processing of step S70 in FIG. 1; a forest resource information calculation unit 80 having the function of performing the processing of step S80 in FIG. have

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。 The hierarchy-specific tree vertex extraction unit 50 also includes components for performing a plurality of processes, which will be described later with reference to FIG. 15 . In addition, the forest resource information calculation unit 80 includes a chest height diameter calculation unit 81 having a function of performing the processing of step S81 in FIG. and a forest resource information tallying unit 83 having a function of performing the processing of step S83 in .

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 showing the configuration of the hierarchical tree vertex extraction unit 50 shown in FIG. As shown in FIG. 15, the hierarchical tree vertex extracting unit 50 includes an averaging processing unit 51 for performing the averaging processing in step S51 in FIG. 4 and an initial value setting processing in step S52 in FIG. The initial value setting unit 52, the hierarchical crown high point group data creation unit 53 for performing the hierarchical crown high point group data creation processing in step S53 in FIG. 4, and the tree vertex calculation processing in step S54 in FIG. and a calculation processing unit 58 for performing calculations such as Hmax−D×Ni=Hi in step S55, Hi>0 in step S56, and Ni=Ni+1 in step S57 in FIG. there is

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 device 1 according to the embodiment shown in FIGS. ), the forest resource information calculation device 1 according to the embodiment can obtain the same effects as those obtained by the forest resource information calculation method according to the embodiment described above. Note that the description of the processing contents of the forest resource information calculation device 1 according to the embodiment will be 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。 Further, the forest resource information calculation device 1 according to the embodiment has the functions of each of the components (see FIGS. 14 and 5) included in the forest resource information calculation device 1 installed as a computer program. By giving predetermined data to each component, the function of each component is executed by computer software.

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 of creating survey target forest area image data based on three-dimensional point cloud data corresponding to an area including the survey target forest area and geographical information, A crown height image data creation processing step for creating crown height image data representing the crown height of each tree existing in the survey target forest area based on the survey target forest area image data, and crown height image data. Among the tree crown heights obtained from the above, the layer having the maximum tree crown height is defined as the first layer, and a plurality of layers having a layer width of a predetermined length starting from the maximum tree crown height are set from the first layer toward the ground surface. and a hierarchical tree vertex extraction processing step of extracting tree vertices of a tree crown having tree vertices in each layer including the first layer when the tree vertices are present in each layer.

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。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, modified implementations as shown below are also 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, the trees to be surveyed are planted trees such as larch, Japanese red pine, Japanese cedar, and cypress. However, the trees to be surveyed are not limited to the above planted trees. Instead, for example, when there is a forest in which beech or oak grow in clusters within a predetermined area, the beech or oak can also be used as the trees to be surveyed.

(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 embodiment, a drone is used to obtain aerial image data, but the invention is not limited to drones. For example, an aircraft may be used to obtain aerial image data. .

(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 embodiment, SFM (Structure from Motion), which is a three-dimensional shape restoration technique, is used to create a distortion-free map-corrected orthorectified image from aerial image data. 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 Reference Signs List 1 Forest resource information calculation device 10 Aerial data input unit 20 Three-dimensional point cloud creation unit 30 Investigation target forest area image data creation unit 40 Canopy height Image data creating unit 50 Hierarchical tree vertex extracting unit 51 Averaging processing unit 52 Initial value setting unit 53 Hierarchical crown high point group data creating unit 54 Tree vertex calculation unit 58 Operation processing unit 60 Precise crown image data creation unit 70 Precise crown information creation unit 80 Forest resource information calculation unit 81 Chest height diameter Calculation unit 82... Timber calculation unit 83... Forest resource information aggregation unit S10... Aerial photograph data input process S20... Three-dimensional point group creation process S30... Survey target forest area Image data generation processing S40 Tree crown height image data generation processing unit S50 Hierarchical tree vertex extraction processing S51 Averaging processing S52 Initial value setting processing S53 Hierarchical crown High point group data creation process, S54... tree vertex calculation process, S55... calculation process of Hmax-DxNi=Hi, S56... calculation process of Hi>0, S57... Ni=Ni+1 Arithmetic processing, S60... Precise crown image data creation process, S70... Precise tree crown information creation process, S80... Forest resource information calculation process, S81... Breast height diameter calculation process, S82... Wood quantity calculation process , S83 . , B2, B3, . . . 2nd layer crown high point group area, b1, b2, b3 . High point group area, c1, c2, c3 . hierarchy to be processed, Hi ... the maximum crown height in the next hierarchy to be processed

Claims (9)

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、を有し、
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し、
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。
A forest resource information calculation device for creating forest resource information about a survey target forest area,
a survey target forest area image data creation unit that creates survey target forest area image data based on three-dimensional point cloud data corresponding to an area including the survey target forest area and geographical information;
a tree crown height image data creation unit that creates tree crown height image data representing the crown height of each tree existing in the survey target forest area based on the survey target forest area image data;
Among the tree crown heights obtained from the tree crown height image data, the layer having the maximum tree crown height is defined as the first layer, and the layer having a layer width of a predetermined length starting from the maximum tree crown height is selected from the first layer to the ground surface. a hierarchical tree vertex extraction unit that extracts tree vertices of a tree crown having tree vertices in each hierarchy including the first hierarchy when a plurality of tree vertices are set toward each hierarchy,
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 generates meshed digital surface model data and digital elevation model data for each mesh. Create crown height image data in which the crown height is obtained for each mesh by taking the difference from the model data,
In the hierarchical tree vertex extraction unit,
Using the tree crown height image data obtained by obtaining the tree crown height for each mesh, layered tree crown high point group data corresponding to individual tree crowns existing in each layer including the first layer is created for each layer. a tree crown high point cloud data creation unit for each hierarchy;
From the hierarchical crown high point cloud data corresponding to the individual tree crowns created by the hierarchical crown high point cloud data creation unit, the maximum value of the hierarchical crown high point cloud data corresponding to the individual tree crowns is a tree vertex calculation unit that calculates the tree vertex of the tree crown corresponding to the tree crown high point group data by hierarchy, and sets the calculated maximum value to the tree vertex of the tree crown corresponding to the tree crown high point group data by hierarchy;
A forest resource information calculation device characterized by including
請求項1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 device according to claim 1 ,
When calculating the maximum value, the tree vertex calculation unit selects a tree crown for which the hierarchical crown high point group data has already been created among the hierarchical crown high point group data corresponding to the individual tree crowns. and calculating the maximum value while excluding hierarchical tree crown high point group data corresponding to the same tree crown.
請求項1又は2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 device according to claim 1 or 2 ,
In the hierarchical tree vertex extraction unit,
Each mesh of the tree crown height image data is set as a mesh to be processed, an averaging filter is superimposed on the mesh to be processed, and the average value of the tree crown heights of each mesh included in the averaging filter is the crown height of the mesh to be processed. It further includes an averaging processing unit that creates noise-removed tree canopy height image data by sequentially performing the processing for each processing target mesh,
The tree crown height point cloud data creation unit for each layer uses the noise-removed tree crown height image data created by the averaging processing unit as the tree crown height image data obtained by obtaining the tree crown height for each mesh, and uses the tree crown height image data to obtain the tree crown height for each mesh. A forest resource information calculation device characterized by creating separate crown high point group data.
請求項1~3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 1 to 3 ,
The forest resource information calculation apparatus, wherein the layer width is set to a length in the range of 0.2 m to 2.0 m.
請求項1~4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 1 to 4 ,
The three-dimensional point cloud data is created by SFM (Structure from Motion), which is a three-dimensional shape restoration technology, from photographed image data obtained by overlapping and shifting photographing locations from the sky. A forest resource information calculation device characterized by:
請求項1~4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 1 to 4 ,
A forest resource information calculation apparatus, wherein the three-dimensional point cloud data is created based on laser measurement data obtained by irradiating a laser beam from the sky.
請求項1~6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 device according to any one of claims 1 to 6 ,
Based on the tree vertices of the tree crown extracted for each of the above-mentioned layers, a precise tree crown in which individual tree crowns are segmented using a region division algorithm that divides adjacent tree crowns from the crown height of the tree crown. A forest resource information calculation apparatus, further comprising a precise canopy image data creation unit for creating image data.
請求項7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 7 ,
The forest resource information calculation apparatus, wherein the area division algorithm is a Watershed algorithm.
請求項7又は8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 7 or 8 ,
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 about the survey target forest area based on the precise crown information corresponding to each tree created by the precise crown information creation unit;
further having
The precise crown information corresponding to each tree includes at least a crown label number corresponding to each tree, a crown position of the crown corresponding to each tree, a crown diameter of the crown corresponding to each tree, and each tree. contains the crown area of the crown corresponding to
The Forest Resource Information Calculation Department has
a chest-height diameter calculator that calculates the diameter of each tree at approximately the height of a person's chest as the chest-height diameter of each tree;
a timber calculation unit for calculating the timber volume of each tree;
The height of each tree obtained based on the diameter at breast height of each tree, the volume of each tree, the precise crown information created by the precise crown information creating unit, and the tree vertices extracted by the hierarchical tree apex extracting unit A forest resource information calculation device characterized by comprising a forest resource information totaling unit that performs processing for totalizing the forest resource information.
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