KR101080985B1 - Method for checking height of tree and population using lidar - Google Patents

Method for checking height of tree and population using lidar Download PDF

Info

Publication number
KR101080985B1
KR101080985B1 KR1020110056388A KR20110056388A KR101080985B1 KR 101080985 B1 KR101080985 B1 KR 101080985B1 KR 1020110056388 A KR1020110056388 A KR 1020110056388A KR 20110056388 A KR20110056388 A KR 20110056388A KR 101080985 B1 KR101080985 B1 KR 101080985B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
data
tree
height
lidar
ground
Prior art date
Application number
KR1020110056388A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
안철호
김충평
안호준
홍용현
Original Assignee
주식회사 범아엔지니어링
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 범아엔지니어링 filed Critical 주식회사 범아엔지니어링
Priority to KR1020110056388A priority Critical patent/KR101080985B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101080985B1 publication Critical patent/KR101080985B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G06T17/05Geographic models
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10Image acquisition modality
    • G06T2207/10028Range image; Depth image; 3D point clouds

Abstract

PURPOSE: A method for checking the height of tree and population using LiDAR is provided to analyze the types of tree and height from the tree height data. CONSTITUTION: A point data is obtained through an aerial LiDAR. The point data is classified into a ground data, a building data, and a vegetation data. A ground model is formed. A true tree height data is calculated using the tree population data and the ground data. The types of tree and the height of tree are analyzed from the true tree height data.

Description

항공 라이다 성과를 이용한 수고 및 개체 수 확인방법{Method for Checking Height of Tree and Population Using LiDAR} Method for Checking Height of Tree and Population Using LiDAR}

본 발명은 항공 라이다(LiDAR) 성과를 이용한 수고 및 개체 수 확인방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 수종이 혼재되어 있는 혼효림에 대하여 항공 라이다(LiDAR) 성과를 이용한 수고 및 개체 수 확인방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for identifying the effort and the population by using the aviation lidar (LiDAR) results, and more particularly, to a method for identifying the effort and the population using the aviation LiDAR (LiDAR) for mixed forests. It is about.

근래 들어 지리 정보 체계(Geographic Information System; GIS)에 대한 관심이 높아지고 관련 분야에 대한 연구개발이 활발히 이루어지면서, GIS의 응용과 활용 폭이 다방면으로 급속하게 확대되고 있다. GIS는 공간에 관련된 문제를 해결하기 위하여 지리 자료를 이용하고 관리하기 위한 컴퓨터 기반의 시스템을 의미한다.Recently, with increasing interest in Geographic Information System (GIS) and active research and development in related fields, the application and utilization of GIS is rapidly expanding in many ways. GIS is a computer-based system for using and managing geographic data to solve space related problems.

여기서, 상기 GIS를 구축함에 있어 가장 기초적인 자료는 수치 지도(digital map)이다. 수치 지도는 고전적인 종이 지도와 달리, 측량에 의해 얻어진 각종 지형 자료들이 수치 편집에 의해 파일로 저장되고 색인화 된다. 수치 지도의 제작은 일반적으로 항공사진 및 위성 영상에 의하여 얻어진 지형 자료를 바탕으로 이루어지며, 이러한 자료를 해석하고 수치화하는 작업이 필요하다. 한편, 최근에는 범지구적 위치결정 체계(Global Positioning System; GPS)를 이용하여 수치 지형 자료(digital terrain data)를 획득하는 기술이 활발히 연구되고 있다.Here, the most basic data in constructing the GIS is a digital map. Numerical maps, unlike classical paper maps, store and index various terrain data obtained by surveying into numerical files. The production of digital maps is generally based on topographical data obtained from aerial photographs and satellite images, and it is necessary to interpret and quantify these data. On the other hand, recently, techniques for acquiring digital terrain data using a global positioning system (GPS) have been actively studied.

GPS는 인공위성을 이용한 첨단 항법 체계로서, 정확한 지상의 측정 위치를 결정하기 위해 사용된다. 특별히 설계된 GPS 수신기들은 지구상의 어느 곳에서나 시간 제약 없이 인공위성에서 발신하는 정보를 수신하여 정지 또는 이동하는 물체의 절대적 위치를 측정할 수 있다.
GPS is a state-of-the-art navigation system using satellites, which is used to determine the exact position of measurement on the ground. Specially designed GPS receivers can measure the absolute position of a stationary or moving object by receiving information from satellites anywhere in the world without time constraints.

한편, 수목을 관리하기 위하여, 직접 사람이 측정하는 매뉴얼적인 방식과, 항공사진 또는 위성 영상 등의 원격탐사 기술을 이용하여 수목에 대한 산림정보를 생성하는 방법이 널리 이용되고 있다. 그러나, 직접 측정방식은 막대한 시간과 비용이 소요되며, 항공사진 또는 위성 사진을 이용한 방식은 산림의 표면만을 촬영하기 때문에 정보의 활용성이 저하되는 문제점이 있다. 촬영된 항공 사진과 위성영상은 2차원 데이터로 제공되어 수목의 캐노피(canopy) 분석 및 지형의 수치표면 모델(DSM) 제작과 같은 3차원 분석의 시행이 어렵게 된다. 더구나, 항공 사진은 촬영 고도에 따라 공간 해상도의 차이를 보이고, 위성영상은 촬영 위성의 종류에 따라 영상의 공간 해상도에서 차이를 보이는 문제점이 존재한다.On the other hand, in order to manage trees, a manual method of measuring by a person directly, and a method of generating forest information on trees using remote sensing techniques such as aerial photographs or satellite images are widely used. However, the direct measurement method takes enormous time and cost, and the method using aerial photographs or satellite photographs only photographs the surface of the forest, thereby degrading the utility of information. The captured aerial and satellite images are provided as two-dimensional data, making it difficult to carry out three-dimensional analysis such as canopy analysis of trees and digital surface model (DSM) of terrain. In addition, there is a problem in that the aerial photograph shows a difference in spatial resolution according to the altitude taken, and the satellite image shows a difference in the spatial resolution of the image according to the type of the satellite photographed.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 한국등록특허 제0948099호는 항공레이저 측량을 이용하여 식생의 면적을 산출하는 시스템 및 이를 이용한 식생의 면적 산출방법을 개시하였고, 한국등록특허 제0935857호는 산림의 개체목 분포를 항공라이다자료로부터 수직방향으로 분석하고, 디지털 항공사진 자료로부터 수평방향으로 분석하여 3차원 위치 및 수목의 크기를 자동으로 생성하는 항공라이다와 디지털 항공사진을 이용한 3차원 산림지리정보 생성시스템 및 방법을 개시하였으며, 한국등록특허 제0884100호는 항공 레이저 측량을 이용하여 수목의 캐노피 데이터를 쉽게 얻을 수 있는 항공 레이저 측량을 이용한 수목 캐노피 추출 시스템 및 방법을 개시하였다.In order to solve this problem, Korean Patent No. 0948099 discloses a system for calculating the area of vegetation using aerial laser surveying and a method of calculating the area of vegetation using the same, and Korean Patent No. 0935857 describes a forest object. Analysis of the distribution in the vertical direction from the aeronautical lidar data and in the horizontal direction from the digital aerial photograph data to generate three-dimensional forest geographic information using the aeronautical lidar and digital aerial photographs. A system and method have been disclosed, and Korean Patent No. 084100 discloses a tree canopy extraction system and method using aerial laser surveying, which can easily obtain tree canopy data using aerial laser surveying.

그러나, 이들 특허는 산림지역에 대한 면적과 식생의 분포 등에 유용한 데이터이지만, 주요 산림자원인 개별적인 수목에 대한 정보가 부족하며, 개별 수목에 대한 캐노피 정보를 쉽게 얻을 수 있지만, 다양한 형태와 크기를 가진 수목이 조밀한 간격으로 분포되어 있는 경우에 있어서는 수목이 검출되지 않는 문제점을 가지고 있다.
However, although these patents are useful data for the area and vegetation distribution of forest areas, they lack information on individual trees, which are the main forest resources, and canopy information on individual trees can be easily obtained. In the case where trees are distributed at close intervals, trees are not detected.

이에, 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위하여 예의 노력한 결과, 주변의 여타 수목들과 일정거리를 두고 독립되어 있는 수목 개체로부터 그 형상과 수고에 대한 정보를 취득하고, 이를 기준화하여 수목모델을 형성하여 산림지역에 대한 수목 검출을 시행할 경우, 다양한 수종이 혼재되어 있는 혼효림에서 정확하게 수고 및 개체 수를 검출할 수 있다는 점을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
Accordingly, the present inventors have made diligent efforts to solve the above problems, and as a result, obtains information about the shape and the effort from the independent tree objects at a certain distance from the surrounding trees, and forms a tree model based on this. Therefore, when the tree detection for the forest area is carried out, it is confirmed that the tree and the population can be accurately detected in the mixed forest where various species are mixed, thereby completing the present invention.

본 발명의 목적은 다양한 수종이 혼재되어 있는 혼효림에서 항공 라이다(LiDAR) 성과를 이용하여 정확하게 수고 및 개체 수를 확인하는 방법을 제공하는데 있다.
An object of the present invention is to provide a method for accurately identifying the effort and the population by using the aerial LiDAR performance in a mixed forest mixed with various species.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 항공 라이다(LiDAR)로 취득된 포인트(point) 데이터의 분포특성과 반향(echo) 정보를 이용하여, 항공 라이다(LiDAR)로 취득된 포인트(point) 데이터를 지면데이터, 건물데이터 및 식생데이터로 분류하는 단계; (b) 상기 분류된 지면데이터를 이용하여 수고를 산정하기 위한 레퍼런스 데이터인 지면모델을 형성하는 단계; (c) 상기 식생데이터와 지면모델을 이용하여 순수 수목높이 데이터를 형성하는 단계; (d) 상기 형성된 순수 수목높이 데이터로부터 수목형태와 수목높이를 분석하여 제외높이 및 최고높이를 검출하는 단계; (e) 상기 순수 수목높이 데이터에서 주변 수목개체로부터 독립되어 있는 개별수목들을 대상으로 수관 형태에 따라 샘플링을 수행하는 단계; (f) 상기 샘플링된 개별수목에 대한 수고 및 수관폭에 대한 변동범위를 검출하고, 수목모델을 수립하는 단계; 및 (g) 상기 수립된 수목모델과 상기 식생데이터를 매칭 비교하여 수목의 수고 및 개체수를 확인하는 단계를 포함하는 항공 라이다(LiDAR) 성과를 이용한 수고 및 개체 수 확인방법을 제공한다.
In order to achieve the above object, the present invention (a) the point acquired by the air LiDAR (LiDAR) by using the distribution characteristics and echo information of the point data acquired by the air LiDAR (LiDAR) (point) classifying the data into ground data, building data, and vegetation data; (b) forming a ground model, which is reference data for estimating effort using the classified ground data; (c) forming pure tree height data using the vegetation data and the ground model; (d) detecting the exclusion height and the highest height by analyzing the tree shape and the tree height from the formed pure tree height data; (e) performing sampling according to the shape of the water pipe on the individual trees independent of the surrounding tree objects in the pure tree height data; (f) detecting a variation range for the effort and the pipe width for the sampled individual trees, and establishing a tree model; And (g) matching the established tree model with the vegetation data to identify the tree's effort and population.

본 발명에 따른 항공 라이다(LiDAR) 성과를 이용한 수고 및 개체 수 확인방법은 다양한 수종이 혼재되어 있는 혼효림에서 정확하게 수고 및 개체 수를 확인할 수 있으므로, 수목의 개체관리에 유용하다. 또한 수목의 수고 및 개체수 검출을 위한 일련의 과정에서 얻어지는 수관의 수직적인 구조에 대한 분석방법은 산림자원에 대한 시계열 자료에 동일 분석방법을 적용할 경우에 산림 내 수관의 변화량을 측정할 수 있어 산림에 의한 이산화탄소 흡수량 산정에 중요한 매개변수인 수목성장량의 계측에 유용하다.
Effort and population identification method using the aviation LiDAR (LiDAR) performance according to the present invention is useful in the management of the individual trees, since it is possible to accurately identify the effort and population in the mixed forest mixed with various species. In addition, the analysis method for vertical structure of water pipes obtained from a series of processes for tree effort and population detection can measure the change of water pipes in the forest when the same analysis method is applied to time series data of forest resources. It is useful for measuring tree growth, which is an important parameter for estimating CO2 absorption by.

도 1은 본 발명에 따른 항공 LiDAR 성과를 이용한 수고 및 개체 수 확인방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실험대상지역의 항공사진(A) 및 동일 실험대상지역에 대한 항공 라이다(LiDAR)로 취득된 포인트(point) 데이터의 분류가 완료된 사진(B)이다(오렌지 색: 지면데이터, 초록색: 식생데이터, 적색: 건물데이터).
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 분류된 항공 라이다의 지면데이터(A) 및 포인트(point) 형태의 지면데이터를 불규칙삼각망(Triangulated Irregular Network; TIN) 형태의 면(surface) 데이터로 형성한 지면모델(B) 결과이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 순수 수목높이 데이터의 개념도(A) 및 결과 사진(B)이다.
도 5는 본 발명에 착안된 수관급(Crown Class)의 예시(A)와 일 실시예에 따른 수목높이의 분석 결과(B)이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 개별 수목에 대한 수고 및 수관 폭을 관측하여 수목 모델링 데이터를 형성하는 설명도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 수립된 독립 수목에 대한 수목모델 결과이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수목 개체의 검출 결과이다.
1 is a flow chart of the effort and individual identification method using the aviation LiDAR results according to the present invention.
FIG. 2 is a photograph (B) of classifying point data acquired by aerial photograph A of a test subject area and an air lidar LiDAR for the same test subject area according to an embodiment of the present invention. (Orange color: ground data, green: vegetation data, red: building data).
FIG. 3 illustrates surface data A and point data of an airborne lidar classified according to an embodiment of the present invention as surface data in the form of a triangulated irregular network (TIN). It is the result of the formed ground model (B).
4 is a conceptual diagram (A) and result photo (B) of pure tree height data according to an embodiment of the present invention.
5 is an example (A) and the analysis result (B) of the tree height according to an embodiment of the crown class of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram for forming tree modeling data by observing the height of an individual tree and the width of a pipe according to an embodiment of the present invention.
7 is a tree model result for independent trees established according to an embodiment of the present invention.
8 is a detection result of an individual tree according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 독립 수목 개체에 대한 수목모델을 형성하여 개체 검출에 적용할 경우, 다양한 수종이 혼재되어 있는 혼효림에서 정확하게 수고 및 개체 수를 검출할 수 있다는 것을 확인하였다.According to the present invention, when a tree model for an independent tree individual is formed and applied to individual tree detection, it is confirmed that the tree and the number of trees can be accurately detected in a mixed forest where various species are mixed.

따라서, 본 발명은 (a) 항공 라이다(LiDAR)로 취득된 포인트(point) 데이터의 분포특성과 반향(echo) 정보를 이용하여, 항공 라이다(LiDAR)로 취득된 포인트(point) 데이터를 지면데이터, 건물데이터 및 식생데이터로 분류하는 단계; (b) 상기 분류된 지면데이터를 이용하여 수고를 산정하기 위한 레퍼런스 데이터인 지면모델을 형성하는 단계; (c) 상기 식생데이터와 지면모델을 이용하여 순수 수목높이 데이터를 형성하는 단계; (d) 상기 형성된 순수 수목높이 데이터로부터 수목형태와 수목높이를 분석하여 제외높이 및 최고높이를 검출하는 단계; (e) 상기 순수 수목높이 데이터에서 주변 수목개체로부터 독립되어 있는 개별수목들을 대상으로 수관 형태에 따라 샘플링을 수행하는 단계; (f) 상기 샘플링된 개별수목에 대한 수고 및 수관폭에 대한 변동범위를 검출하고, 수목모델을 수립하는 단계; 및 (g) 상기 수립된 수목모델과 상기 식생데이터를 매칭 비교하여 수목의 수고 및 개체수를 확인하는 단계를 포함하는 항공 라이다(LiDAR) 성과를 이용한 수고 및 개체 수 확인방법에 관한 것이다.
Accordingly, the present invention uses (a) the point data acquired by the aviation lidar (LiDAR) by using the distribution characteristics and echo information of the point data acquired by the aviation lidar (LiDAR). Classifying into ground data, building data, and vegetation data; (b) forming a ground model, which is reference data for estimating effort using the classified ground data; (c) forming pure tree height data using the vegetation data and the ground model; (d) detecting the exclusion height and the highest height by analyzing the tree shape and the tree height from the formed pure tree height data; (e) performing sampling according to the shape of the water pipe on the individual trees independent of the surrounding tree objects in the pure tree height data; (f) detecting a variation range for the effort and the pipe width for the sampled individual trees, and establishing a tree model; And (g) matching the established tree model with the vegetation data to identify the tree's effort and population. The method relates to the effort and population identification using LiDAR performance.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 항공 라이다(LiDAR) 성과를 이용한 수고 및 개체 수 확인방법을 자세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the drawings to describe the labor and individual identification method using the air LiDAR (LiDAR) performance according to the present invention in detail.

도 1은 본 발명에 따른 항공 라이다(LiDAR) 성과를 이용한 수고 및 개체 수 확인방법의 순서도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 먼저, 데이터가 입력되면 항공 라이다(LiDAR)로 취득된 포인트(point) 데이터의 분포특성과 반향(echo) 정보를 이용하여, 항공 라이다(LiDAR)로 취득된 포인트(point) 데이터를 지면데이터, 건물데이터 및 식생데이터로 분류한다. 취득된 레이저 포인트의 점 집단을 일정한 격자간격으로 구성한 후에 가장 낮은 포인트를 초기 지면포인트로 추출하고, 이 초기 지면포인트를 정점으로 하는 불규칙삼각망(Triangulated Irregular Network : TIN) 데이터를 작성한다. 작성된 불규칙삼각망 데이터에 기초하여 주변 포인트들에 대한 반복각(Iteration Angle)과 반복거리(Iteration Distance)에 따라 지면데이터를 탐색하는 과정을 반복하여 최종 지면데이터를 분류한다. 건물데이터는 상기 작성된 지면데이터의 불규칙삼각망 데이터를 기준으로 높이오차(Z tolerance)와 건물 크기(Max. Building Size) 등을 이용하여 건물데이터를 추출, 분류한다. 수목을 나타내는 식생데이터는 취득된 포인트데이터의 반향(echo)정보를 분석하여 반사되어 돌아오는 펄스의 불규칙한 시간에 따라 식생으로 분류한다.1 is a flow chart of the effort and population identification method using the air LiDAR (LiDAR) performance according to the present invention. As shown in FIG. 1, first, when data is input, the data is acquired using the air LiDAR by using distribution characteristics and echo information of point data acquired by the air LiDAR. Point data is classified into ground data, building data, and vegetation data. After the point groups of the acquired laser points are configured with a constant lattice spacing, the lowest point is extracted as an initial ground point, and a Triangulated Irregular Network (TIN) data is created using the initial ground point as a vertex. The final ground data is classified by repeating the process of searching the ground data according to the iteration angle and the iteration distance with respect to the surrounding points based on the generated irregular triangle network data. The building data is extracted and classified using the Z tolerance and the Max. Building Size based on the irregular triangle network data of the created ground data. Vegetation data representing the tree is classified into vegetation according to the irregular time of the reflected pulse by analyzing echo information of the acquired point data.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실험대상지역의 항공사진(A) 및 동일 실험대상지역에 대한 항공 라이다(LiDAR)로 취득된 포인트(point) 데이터의 분류가 완료된 사진(B)이다. 도 2의 (B)에서 지면데이터는 오렌지 색, 식생데이터는 초록색, 건물데이터는 적색으로 나타내었다.
FIG. 2 is a photograph (B) of classifying point data acquired by aerial photograph A of a test subject area and an air lidar LiDAR for the same test subject area according to an embodiment of the present invention. . In FIG. 2B, the ground data is orange, the vegetation data is green, and the building data is shown in red.

항공 라이다(LiDAR)로 취득된 포인트(point) 데이터에 대한 분류가 끝나면, 지면모델을 형성한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 분류된 항공 라이다의 지면데이터(A) 및 포인트(point) 형태의 지면데이터를 불규칙삼각망(Triangulated Irregular Network; TIN) 형태의 면(surface) 데이터로 형성한 지면모델(B) 결과이다.After the classification of the point data acquired by the air lidar (LiDAR) is completed, a ground model is formed. FIG. 3 illustrates surface data A and point data of an airborne lidar classified according to an embodiment of the present invention as surface data in the form of a triangulated irregular network (TIN). It is the result of the formed ground model (B).

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 지면모델은 수고를 산정하기 위한 레퍼런스 데이터로써, 상기 분류된 지면데이터를 이용하여 형성할 수 있다.As shown in FIG. 3, the ground model is reference data for calculating effort, and may be formed using the classified ground data.

상기 지면모델은 불규칙적으로 존재하는 지면데이터의 특성을 고려하여 복잡한 지형변화에 따른 고도차에 대한 표현이 가능한 불규칙삼각망(Triangulated Irregular Network; TIN) 데이터로 형성된다.
The ground model is formed of Triangulated Irregular Network (TIN) data capable of expressing elevation differences due to complex terrain changes in consideration of characteristics of irregular ground data.

지면모델 형성이 완료되면, 이를 이용하여 순수 수목높이 데이터를 형성한다. When the ground model is completed, pure tree height data is formed by using it.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수목높이 데이터의 개념 설명도(A) 및 결과 사진(B)이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 항공 라이다(LiDAR)로 취득된 포인트 데이터들의 높이 성과는 평균해수면(Mean Sea level)으로부터의 높이를 갖는다. 즉, 상기 분류된 식생데이터의 높이는 지면으로부터의 나무 높이가 아닌 지면높이를 포함하고 있는 평균해수면상의 높이인 것이다. 따라서, 상기 순수 수목높이 데이터는 상기 분류된 식생데이터의 높이값에서 지면모델의 높이를 제외시킴으로써 형성된다.
4 is a conceptual explanatory diagram (A) and a result photograph (B) of tree height data according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the height performance of the point data acquired with the air LiDAR has a height from the mean sea level. That is, the height of the classified vegetation data is not the height of the tree from the ground but the height on the average sea level including the ground height. Thus, the pure tree height data is formed by subtracting the height of the ground model from the height values of the classified vegetation data.

순수 수목높이 데이터가 형성되면, 이들로부터 수목형태와 수목높이를 분석하여 제외높이 및 최고높이를 검출한다.When pure tree height data is formed, the tree height and the tree height are analyzed to detect the exclusion height and the highest height.

도 5는 본 발명에 착안된 수관급(Crown Class)의 예시(A)와 일 실시예에 따른 수목높이의 분석 결과(B)이다. 5 is an example (A) and the analysis result (B) of the tree height according to an embodiment of the crown class of the present invention.

본 발명은 여러 종의 나무들이 랜덤하게 분포되어 있는 혼효림 지역에서 효율적인 개체산정을 위한 방안으로 국가산림조사 요령의 수관급(Crown Class)에 착안하여 상기 형성된 수목높이 데이터를 이용하여 수관의 수직적인 구조를 분석하여 최고점의 수관높이와 피압목의 높이를 기준으로 설정된 제외높이를 수목모델 형성을 위한 기준치로 적용한다. 즉, 분석 결과에 따라 절대적으로 낮은 높이를 갖는 식생데이터와 하층을 형성하는 식생데이터는 관목류, 덩굴류 및 피압목의 범위로 간주하여 수고 추출대상에서 제외시켰다. The present invention focuses on the crown class of the National Forest Research Guidelines as a method for efficient population estimation in a mixed forest where several species of trees are randomly distributed. Analyze and apply the exclusion height, which is set based on the height of the crown and the height of the tree under the peak, as a criterion for forming the tree model. In other words, vegetation data having an extremely low height and vegetation data forming a lower layer were considered as a range of shrubs, vines, and trees under the analysis results, and were excluded from the extraction.

본 발명에서, 수관급(Crown Class)이란 입목의 수관 발달 상태를 구분한 것으로 개개 입목형질의 우열(優劣)을 판단하는 기준을 의미하는 것으로, 수관이 공간을 차지하는 정도, 수관의 위치, 수관의 피압(被壓), 피해 정도, 수간(樹幹)의 모양 등에 의하여 정해 놓은 입목 등급의 구분기준으로, 수간급(樹幹級) 또는 수형급(樹型級)이라고도 하며, 간벌목(間伐木) 선정기준으로 활용하고 있다. In the present invention, the crown class (Crown Class) refers to a criterion for judging the superiority of individual tree morphologies by dividing the crown development state of the tree, the degree of the crown occupying space, the position of the crown, the crown As the criteria for classifying timbers determined by blood pressure, damage level, shape of trunk, etc., it is also called tree trunk or tree type. It is used as a standard.

본 발명에서, "수고"는 나무의 높이를 의미하는 것이고, "수관"은 나무의 줄기와 잎이 많이 달려 있는 줄기의 윗부분을 의미한다.
In the present invention, "trouble" means the height of the tree, "water pipe" means the upper part of the stem of the tree and the leaf a lot.

독립적인 수목의 경우에 있어서는 수고 및 수관을 모델링하는 것이 가능하지만, 여러 종의 수목이 혼재되어 있는 산림지역에서는 많은 높이 변화를 가지고 있기 때문에 1개의 크라운이 독립된 수목인지, 몇 개의 작은 수목들로 구성되어 있는지에 대한 판단이 어려운 것으로 알려져 있다.In the case of independent trees, it is possible to model toils and crowns, but in forest areas where several species of trees are mixed, there are many height variations, so one crown is an independent tree or a few small trees. Judgment as to whether or not it is known is difficult.

따라서, 본 발명에서는 상기 순수 수목높이 데이터에서 주변 수목개체로부터 독립되어 떨어져 있는 개별 수목들을 대상으로 수관 형태에 따라 샘플링을 수행하고, 샘플링된 개별수목에 대한 수고 및 수관 폭에 대한 변동범위를 검출하여 수목모델을 수립하였다.Therefore, in the present invention, sampling is performed according to the shape of the pipe on individual trees that are separated from the surrounding tree objects in the pure tree height data, and the variation range for the effort and the width of the pipe for each sampled tree is detected. A tree model was established.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 개별 수목에 대한 수고 및 수관 폭을 관측하여 개별 수목에 대한 수목모델을 형성하는 설명도이다. 6 is an explanatory view of forming a tree model for individual trees by observing the hardwood and pipe widths for individual trees according to an embodiment of the present invention.

도 6에서 (A)는 개별 수목에 대한 수고와 수관 폭을 관측하는 과정으로서, 다양한 형태의 수관에 따른 수목모델을 위해 수관 폭이 가장 넓은 곳과 변곡이 발생하는 위치에 대하여 관측하여 다양한 형태의 수관 모형을 취득하는 방법을 설명하는 사진이며, (B)는 상기 형성된 수목높이 데이터를 이용하여 수관의 수직적인 구조를 분석하여 얻은 수관 높이와 관측된 개별 수목의 수관 모형을 적용하여 형성한 수목모델링 데이터 사진이다.In Figure 6 (A) is a process of observing the effort and the width of the pipe for the individual trees, for the tree model according to the various types of pipes to observe the location of the widest pipe and the location where the inflection occurs in various forms (B) is a tree modeling formed by applying the height of the pipe obtained by analyzing the vertical structure of the pipe using the tree height data formed above and the observed tree model of the individual tree. Data picture.

상기 수목모델은 (a) 수종확인을 위한 수목명 데이터, (b) 수고에 따른 개체 검출조건인 제외높이 및 최고높이 및 (c) 수관 형태에 따른 검출조건인 수관 모형의 정점(vertex) 데이터 및 수관 폭의 변동범위를 바탕으로 수립될 수 있다.
The tree model includes (a) tree name data for species identification, (b) exclusion height and maximum height, which are individual detection conditions according to the effort, and (c) vertex data of the water pipe model, which is detection conditions according to the water pipe type, and It can be established based on the fluctuation range of the pipe width.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 수립된 독립 수목에 대한 수목모델 결과이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 소나무 및 전나무 등과 같은 침엽수종은 화살촉 모양과 같은 첨탑 형태의 수관 형태가 많으며, 활엽수종은 폭이 넓은 삼각형 또는 역삼각형, 둥근 원형 또는 콘 모양의 수관 등 다양한 형태가 있으며, 수관 형태에 따라 모형을 형성함으로써 다양한 형태의 수목모델을 수립할 수 있다.
7 is a tree model result for independent trees established according to an embodiment of the present invention. As shown in Fig. 7, coniferous trees such as pine and fir have a lot of spire-like water pipes, such as arrowheads, hardwoods have a variety of forms, such as a wide triangle or inverted triangle, round or cone-shaped water pipes In addition, various types of tree models can be established by forming a model according to the shape of the water pipe.

다양한 형태의 개별 수목들에 대한 수목모델이 수립되면, 상기 수립된 수목모델과 상기 식생데이터를 매칭 비교하여 수목의 수고 및 개체수를 확인한다. When a tree model for various types of individual trees is established, the tree model and the number of individuals are identified by matching and comparing the established tree model with the vegetation data.

수고와 개체수를 확인하는 과정은 일련의 탐색 알고리즘으로 상기 지면데이터 및 식생데이터와 수목모델 사이에서 하기 두 가지 조건이 성립하는 식생데이터의 포인트 집단을 수목으로 검출한다.The process of identifying the effort and the number of individuals is a series of search algorithms, which detects the point data of the vegetation data with the following two conditions between the ground data and the vegetation data and the tree model.

수고 및 개체 수 검출을 위한 첫 번째 조건은 수고 조건으로, 상기 지면데이터와 식생데이터의 포인트 간의 높이차의 연산하여 얻어지는 높이결과와 상기 수목모델의 제외 높이 및 최고 높이를 비교하여, 제외 높이 미만의 식생 데이터는 관목류, 넝쿨류 및 피압목의 식생으로 간주하여 수목개체로 적용하지 않으며 제외 높이 이상, 최고 높이 이하의 범위내에 존재하는 식생 데이터만을 수목으로 간주하는 조건이며, 두 번째 조건은 형상 조건으로, 상기 식생데이터의 포인트 집단과 수목모델의 수관 형태에 대한 모델링 결과가 수관 폭의 변동범위내에서 매칭되어야 하는 조건이다.
The first condition for the effort and the number of individuals detected is the effort condition. The height result obtained by calculating the height difference between the points of the ground data and the vegetation data is compared with the exclusion height and the maximum height of the tree model, Vegetation data is regarded as vegetation of shrubs, vines and subcutaneous trees, and is not applied to tree objects. Only vegetation data existing within the range above the exclusion height and below the maximum height are considered as trees. The second condition is the shape condition. In addition, the modeling result of the point group of the vegetation data and the pipe shape of the tree model is a condition to be matched within the fluctuation range of the pipe width.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수목 개체의 검출 결과이다. 8 is a detection result of an individual tree according to an embodiment of the present invention.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 항공 라이다(LiDAR) 성과를 이용한 수고 및 개체 수 확인방법을 이용하면 다양한 수종이 혼재되어 있는 혼효림에서도 정확하게 수고 및 개체 수를 확인할 수 있다.
As shown in Figure 8, by using the aviation lidar (LiDAR) performance according to the present invention using the effort and population identification method it is possible to accurately identify the effort and population even in mixed forests mixed with various species.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시태양일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, those skilled in the art will readily appreciate that many modifications are possible in the exemplary embodiments without materially departing from the novel teachings and advantages of this invention. something to do. Thus, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (5)

(a) 항공 라이다(LiDAR)로 취득된 포인트(point) 데이터의 분포특성과 반향(echo) 정보를 이용하여, 항공 라이다(LiDAR)로 취득된 포인트(point) 데이터를 지면데이터, 건물데이터 및 식생데이터로 분류하는 단계;
(b) 상기 분류된 지면데이터를 이용하여 수고를 산정하기 위한 레퍼런스 데이터인 지면모델을 형성하는 단계;
(c) 상기 식생데이터와 지면모델을 이용하여 순수 수목높이 데이터를 형성하는 단계;
(d) 상기 형성된 순수 수목높이 데이터로부터 수목형태와 수목높이를 분석하여 제외높이 및 최고높이를 검출하는 단계;
(e) 상기 순수 수목높이 데이터에서 주변 수목개체로부터 독립되어 있는 개별수목들을 대상으로 수관 형태에 따라 샘플링을 수행하는 단계;
(f) 상기 샘플링된 개별수목에 대한 수고 및 수관폭에 대한 변동범위를 검출하고, 수목모델을 수립하는 단계; 및
(g) 상기 수립된 수목모델과 상기 식생데이터를 매칭 비교하여 수목의 수고 및 개체수를 확인하는 단계를 포함하는 항공 라이다(LiDAR) 성과를 이용한 수고 및 개체 수 확인방법.
(a) The ground data and the building data of the point data acquired by the aviation lidar (LiDAR) by using the distribution characteristics and echo information of the point data acquired by the aviation lidar (LiDAR) And classifying the vegetation data;
(b) forming a ground model, which is reference data for estimating effort using the classified ground data;
(c) forming pure tree height data using the vegetation data and the ground model;
(d) detecting the exclusion height and the highest height by analyzing the tree shape and the tree height from the formed pure tree height data;
(e) performing sampling according to the shape of the water pipe on the individual trees independent of the surrounding tree objects in the pure tree height data;
(f) detecting a variation range for the effort and the pipe width for the sampled individual trees, and establishing a tree model; And
(g) a method of identifying effort and population using aerial LiDAR results comprising the step of matching and comparing the established tree model with the vegetation data.
제1항에 있어서, 상기 지면모델은 불규칙적으로 존재하는 지면데이터의 특성을 고려하여 복잡한 지형변화에 따른 고도차에 대한 표현이 가능한 불규칙삼각망 (Triangulated Irregular Network; TIN) 데이터로 형성되는 것을 특징으로 하는 항공 라이다(LiDAR) 성과를 이용한 수고 및 개체 수 확인방법.
The ground model of claim 1, wherein the ground model is formed of Triangulated Irregular Network (TIN) data capable of expressing an altitude difference according to a complicated terrain change in consideration of characteristics of irregularly existing ground data. How to identify the effort and population using aviation LiDAR performance.
제1항에 있어서, 상기 순수 수목높이 데이터는 분류된 식생데이터의 높이가 실제 수목의 높이가 아닌 지면높이를 포함하고 있는 평균해수면 상의 높이임을 고려하여 상기 분류된 식생데이터의 높이값에서 지면모델의 높이를 제외시킴으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 항공 라이다(LiDAR) 성과를 이용한 수고 및 개체 수 확인방법.
According to claim 1, The pure tree height data is the height of the classified vegetation data considering that the height of the classified vegetation data is the height on the average sea level including the ground height, not the height of the actual tree of the ground model Effort and population identification method using the aviation LiDAR (LiDAR) performance, characterized in that formed by excluding the height.
제1항에 있어서, 상기 제외높이는 상기 순수 수목높이 데이터의 수관의 수직적인 구조 분석을 통하여 확인된 피압목의 높이를 기준으로 설정된 것임을 특징으로 하는 항공 라이다(LiDAR) 성과를 이용한 수고 및 개체 수 확인방법.
According to claim 1, The height of the exclusion and the number of individuals using the aerial LiDAR (LiDAR) performance, characterized in that the set based on the height of the tree under the vertical structure analysis through the vertical structural analysis of the water pipe of the pure tree height data checking way.
제1항에 있어서, 상기 수목모델은 (a) 수종 확인을 위한 수목명 데이터, (b) 수고에 따른 개체 검출조건인 제외높이 및 최고높이 및 (c) 수관 형태에 따른 검출조건인 수관 모형의 정점(vertex) 데이터 및 수관 폭의 변동범위를 바탕으로 수립되는 것을 특징으로 하는 항공 라이다(LiDAR) 성과를 이용한 수고 및 개체 수 확인방법.The tree model according to claim 1, wherein the tree model includes (a) tree name data for identifying species, (b) exclusion height and maximum height, which are individual detection conditions according to effort, and (c) detection conditions according to water pipe type. A method for identifying labor and population using LiDAR performance, which is established based on vertex data and fluctuation ranges of pipe widths.
KR1020110056388A 2011-06-10 2011-06-10 Method for checking height of tree and population using lidar KR101080985B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110056388A KR101080985B1 (en) 2011-06-10 2011-06-10 Method for checking height of tree and population using lidar

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110056388A KR101080985B1 (en) 2011-06-10 2011-06-10 Method for checking height of tree and population using lidar

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101080985B1 true KR101080985B1 (en) 2011-11-09

Family

ID=45397322

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110056388A KR101080985B1 (en) 2011-06-10 2011-06-10 Method for checking height of tree and population using lidar

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101080985B1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101510618B1 (en) 2013-06-27 2015-04-14 남서울대학교 산학협력단 Method and apparatus for separating street trees areas using airborne lidar data
KR20190020219A (en) 2017-08-17 2019-02-28 고려대학교 산학협력단 Modeling stand-level mortality based on maximum stem number and seasonal temperature
WO2020213787A1 (en) * 2019-04-19 2020-10-22 서울대학교산학협력단 System and method for monitoring forest gap using lidar survey data
CN111861775A (en) * 2020-06-29 2020-10-30 成都同新房地产开发有限公司 GIS-based nursery stock asset informatization management method and system
KR102220151B1 (en) 2020-09-25 2021-02-24 서울대학교 산학협력단 Complementing device and method for data of the sky using aerial lidar data and program recording medium
CN113112590A (en) * 2021-04-14 2021-07-13 中国科学院新疆生态与地理研究所 Method for acquiring ecological change and vegetation index in ecological water delivery engineering
KR102393527B1 (en) 2021-06-07 2022-05-04 주식회사 유오케이 Vegetation monitoring method using seasonal multi-view LiDAR information
KR20220085661A (en) * 2020-12-15 2022-06-22 서울대학교산학협력단 Revegetation system and method using lidar data and program recording medium

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100741155B1 (en) 2006-07-21 2007-07-20 한진정보통신(주) System for extracting height data of tree using laser pulse and method therefor
KR100884100B1 (en) 2008-09-30 2009-02-20 (주)지오투정보기술 System and method for detecting vegetation canopy using airborne laser surveying
KR100935857B1 (en) 2009-08-25 2010-01-07 홍종옥 System for generating 3d forest geographical information data using aerial lidar data and digital aerial photo data and method therefor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100741155B1 (en) 2006-07-21 2007-07-20 한진정보통신(주) System for extracting height data of tree using laser pulse and method therefor
KR100884100B1 (en) 2008-09-30 2009-02-20 (주)지오투정보기술 System and method for detecting vegetation canopy using airborne laser surveying
KR100935857B1 (en) 2009-08-25 2010-01-07 홍종옥 System for generating 3d forest geographical information data using aerial lidar data and digital aerial photo data and method therefor

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101510618B1 (en) 2013-06-27 2015-04-14 남서울대학교 산학협력단 Method and apparatus for separating street trees areas using airborne lidar data
KR20190020219A (en) 2017-08-17 2019-02-28 고려대학교 산학협력단 Modeling stand-level mortality based on maximum stem number and seasonal temperature
KR102010134B1 (en) * 2017-08-17 2019-08-13 고려대학교 산학협력단 Modeling stand-level mortality based on maximum stem number and seasonal temperature
WO2020213787A1 (en) * 2019-04-19 2020-10-22 서울대학교산학협력단 System and method for monitoring forest gap using lidar survey data
CN111861775A (en) * 2020-06-29 2020-10-30 成都同新房地产开发有限公司 GIS-based nursery stock asset informatization management method and system
CN111861775B (en) * 2020-06-29 2024-04-09 成都同新房地产开发有限公司 Seedling asset informatization management method and system based on GIS
KR102220151B1 (en) 2020-09-25 2021-02-24 서울대학교 산학협력단 Complementing device and method for data of the sky using aerial lidar data and program recording medium
KR20220085661A (en) * 2020-12-15 2022-06-22 서울대학교산학협력단 Revegetation system and method using lidar data and program recording medium
KR102453056B1 (en) * 2020-12-15 2022-10-11 서울대학교 산학협력단 Revegetation system and method using lidar data and program recording medium
CN113112590A (en) * 2021-04-14 2021-07-13 中国科学院新疆生态与地理研究所 Method for acquiring ecological change and vegetation index in ecological water delivery engineering
CN113112590B (en) * 2021-04-14 2023-08-29 中国科学院新疆生态与地理研究所 Ecological variation and vegetation index obtaining method in ecological water delivery engineering
KR102393527B1 (en) 2021-06-07 2022-05-04 주식회사 유오케이 Vegetation monitoring method using seasonal multi-view LiDAR information

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101080985B1 (en) Method for checking height of tree and population using lidar
Guo et al. Lidar boosts 3D ecological observations and modelings: A review and perspective
Falkowski et al. The influence of conifer forest canopy cover on the accuracy of two individual tree measurement algorithms using lidar data
Xiao et al. Individual tree crown modeling and change detection from airborne lidar data
KR100795396B1 (en) Method for monitoring altered city using airborne laser surveying data and digital orthophoto
Goodwin et al. Characterizing urban surface cover and structure with airborne lidar technology
Estornell et al. Study of shrub cover and height using LiDAR data in a Mediterranean area
JP2003344048A (en) System for processing forest information
Ali-Sisto et al. Forest change detection by using point clouds from dense image matching together with a LiDAR-derived terrain model
CN108896021B (en) Method for extracting artificial forest stand structure parameters based on aerial photogrammetry point cloud
JP2015200615A (en) Laser measurement result analysis system
Apostol et al. Height extraction and stand volume estimation based on fusion airborne LiDAR data and terrestrial measurements for a Norway spruce [Picea abies (L.) Karst.] test site in Romania
Smits et al. Individual tree identification using different LIDAR and optical imagery data processing methods
Rouzbeh Kargar et al. Stem and root assessment in mangrove forests using a low-cost, rapid-scan terrestrial laser scanner
Lausch et al. A range of earth observation techniques for assessing plant diversity
Sun et al. Retrieval and accuracy assessment of tree and stand parameters for Chinese fir plantation using terrestrial laser scanning
Zeybek et al. An automated approach for extracting forest inventory data from individual trees using a handheld mobile laser scanner
Yang et al. Airborne LiDAR and photogrammetric point cloud fusion for extraction of urban tree metrics according to street network segmentation
Zhu et al. Research on deep learning individual tree segmentation method coupling RetinaNet and point cloud clustering
Liu et al. Dominant trees analysis using UAV LiDAR and photogrammetry
Parkan et al. Individual tree segmentation in deciduous forests using geodesic voting
Wang et al. Retrieving individual tree heights from a point cloud generated with optical imagery from an unmanned aerial vehicle (UAV)
Aravinth et al. Evaluation and Analysis of building Height with LiDAR Data
Ishak et al. Estimating single tree stem and branch biomass using terrestrial laser scanning
Xiao Detecting changes in trees using multi-temporal airborne LIDAR point clouds

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161102

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181101

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191001

Year of fee payment: 9