ارزیابی کارایی دو رویکرد تصویرسنجی بردکوتاه و LiDAR گوشی هوشمند در برآورد مشخصههای قطر برابر سینه و ارتفاع تنه درختان (مطالعه موردی: جنگلهای بلوط در استان لرستان)
نویسندگان
1 دانشیار، گروه مدیریت جنگل، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه لرستان، خرمآباد، ایران
2 دانشیار، گروه تصویرسنجی و سنجشازدور، دانشکده مهندسی نقشهبرداری، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
3 دانشجوی دکتری مدیریت جنگل، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه لرستان، خرمآباد، ایران
4 نویسنده مسئول، دانشیار، گروه مدیریت جنگل، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه لرستان، خرمآباد، ایران
5 دانشیار، گروه تصویرسنجی و سنجشازدور، دانشکده مهندسی نقشهبرداری، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
doi
10.22092/ijfpr.2024.366678.2172چکیده
سابقه و هدف: در طول دو دهه اخیر، استفاده از فناوریهای سنجشازدور سهبعدی همانند LiDAR تلفن همراه و رویکردهای تصویرسنجی (Photogrammetry) برای استخراج اطلاعات ابر نقاط در بخش جنگلداری، رشد فزایندهای داشته است. LiDAR تلفن همراه بهسبب دارا بودن اسکن لیزری، امکان ساخت سهبعدیهای دقیق و اندازهگیری اجسام را در زمانی کوتاه برای تکدرختان فراهم میکند. در پژوهش پیشرو در شرایطی مشابه (شرایط جوی و نور)، ارتفاع تنه تا محل شروع تاج درختان و قطر برابر سینه با دو رویکرد تصویرسنجی بردکوتاه و LiDAR تلفن همراه با احتساب زمان از مرحله اخذ داده تا رسیدن به ابر نقاط متراکم اندازهگیری شد. هدف از این پژوهش، بررسی عملکرد تصویرسنجی بردکوتاه و حسگر LiDAR تلفن همراه و مقایسه این دو رویکرد ازنظر دقت محاسبه قطر برابر سینه و ارتفاع تنه درختان و نیز زمان اکتسابی برای سهبعدیسازی تنه درختان بود. مواد و روش: 16 درخت بلوط ایرانی تکپایه در چهار منطقه زاگرس مرکزی انتخاب و بررسی شد. در روش تصویرسنجی بردکوتاه با گردش 360 درجه به دور درخت و با اخذ تصاویر بهصورت زوجتصویر در شرایط فوکوس دستی و با داشتن نور کافی عکسبرداری شد. برای LiDAR تلفن همراه نیز فرایند اسکن تنه با قدم زدن در اطراف درخت صورت گرفت. پس از تهیه تصاویر و معرفی آنها به نرمافزار، توجیه داخلی انجام شد. در مرحله بعد، تعیین موقعیت ایستگاه عکسبرداری و معرفی طول کنترل و طول چک که از قبل روی تنه درختان قرار داده شده بودند، اندازهگیری شدند و برای تولید جسم سهبعدی، ایجاد ابر نقاط اولیه و ابر نقاط متراکم تهیه شدند. پردازش LiDAR گوشی آیفون نیز با استفاده برنامه کاربردی Scaniverse تکمیل شد. صحتسنجی طول چک و طول کنترل تا دقت میلیمتر توسط کولیس سنجیده شد. در محیط نرمافزار Metashape فاصلههای بین نقاط چک و نقاط کنترل با نقطهیابی و سرشکنی نقاط بهدست آمد. برای ارزیابی فاصلههای متناظر طول چک و طول کنترل حاصل از محصولات تصویرسنجی و LiDAR تلفن همراه (دادههای برآوردی) و فاصلههای متناظر با اندازهگیری مستقیم کولیس (دادههای واقعی) از آمارههای RMSE، RMSE%، MAE و MAE% استفاده شد. نتایج: گردش کار و مراحل پردازش تصویرسنجی بردکوتاه بهصورت میانگین برای 16 اصله درخت نمونه در جدولی تنظیم شد. برای دستیابی به ابر نقطه متراکم با تکنیک تصویرسنجی بردکوتاه لازم است که ده مرحله طی شود. مدت پردازش باتوجهبه نوع سیستم مورد استفاده متفاوت است. در زمانبندی دو رویکرد تصویرسنجی بردکوتاه و LiDAR تلفن همراه، تصویرسنجی بردکوتاه شامل ده مرحله پردازشی است تا ابر نقاط متراکم پس از گذشت زمانی بهنسبت طولانی اخذ شود، درحالیکه LiDAR تلفن همراه شامل فقط دو مرحله اسکن درخت و پردازش مستقیم برای اخذ ابر نقاط متراکم است. نتایج نشان داد که برای هر درخت، مدت اکتسابی برای رسیدن به ابر نقاط متراکم در رویکرد تصویرسنجی حدود 21 برابر مدت صرفشده توسط رویکرد LiDAR تلفن همراه است. رویکرد تصویرسنجی بردکوتاه در برآورد ارتفاع تنه با 63/6%=RMSE و رویکرد LiDAR تلفن همراه در برآورد قطر برابر سینه با 86/1%=RMSE، بهتر و دقیقتر عمل کردند. نتیجهگیری کلی: درختان تکپایه و دانهزاد بلوط زاگرس، گزینه مناسبی برای آزمودن فناوری LiDAR آیفون در پوشش جنگل هستند. شرایطی مانند تاج تنک، رسیدن نور کافی به تنه، ارتفاع کم و انشعابهای تاج درختان در ارتفاع پایینتر، ارتفاع تنه را قابلاندازهگیری میکند. مقایسهی منصفانه دو رویکرد تصویرسنجی و فناوری LiDAR دشوار است. زیرا از زمان ظهور این فناوری، پژوهشهایی با تمرکز بر کیفیت و دقت حاصله از محصولاتِ این فناوری انجام گرفتهاند که از معیارها و تعاریف متفاوتی استفاده کردهاند. ازطرفی، انتخاب از بین این دو، منوط به در نظر گرفتن درختان بهصورت همزمان در شرایط تکدرخت و در شرایط توده است.