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LiDAR nella vegetazione: valutare osservazioni del terreno e relativi limiti

Comprendi aperture della chioma, ritorni laser, distribuzione dei punti, classificazione e verifiche, senza promettere terreno mai osservato dal sensore.

LiDAR nella vegetazione: valutare osservazioni del terreno e relativi limiti

Definire se la domanda riguarda il terreno o la chioma

Le indagini sulla vegetazione possono riguardare il terreno, la struttura della chioma, l'altezza relativa degli alberi o la loro relazione. Ogni scopo cambia quali osservazioni contano. Se è richiesto un DTM, gli abbondanti punti sulla sommità della chioma non dimostrano che il terreno sia stato registrato. Se è necessaria la struttura della vegetazione, una pulizia aggressiva può rimuovere informazioni preziose. Definire prodotti e unità di analisi come appezzamenti, sezioni di corridoi o aree campione. Concordare come verranno controllati i risultati sul campo. Ciò indirizza le scelte dei sensori e dell'acquisizione verso un requisito informativo piuttosto che verso una nuvola dall'aspetto denso la cui apparente completezza può avere poca connessione con l'analisi prevista.

Mettere in relazione le osservazioni del terreno con gli spazi vuoti e la geometria

Alcuni impulsi laser possono raggiungere il suolo attraverso le aperture tra foglie e rami. L'opportunità dipende dalla struttura della vegetazione, dalla direzione di osservazione, dalla geometria di acquisizione e dalle caratteristiche del sistema. LiDAR non vede semplicemente attraverso qualsiasi chioma continua e densa. Sotto una fitta copertura, le osservazioni del terreno possono rimanere scarse o irregolari. Ispeziona il sito prima di promettere i dettagli del terreno. Un blocco di prova dovrebbe rappresentare la vegetazione difficile e dimostrare la distribuzione spaziale dei punti a terra accettati, non solo una panoramica colorata. Identificare le aree prive di supporto adeguato per il prodotto richiesto in modo da poter prendere in considerazione tempestivamente misurazioni aggiuntive o una limitazione esplicita.

Veduta aerea della foresta di Acacia koa nella riserva forestale di Kipahulu, Maui
Veduta aerea della foresta di Acacia koa nella riserva forestale di Kipahulu, MauiFonte: Forest and Kim Starr · CC BY 3.0 us

Distinguere tutti i ritorni dalle osservazioni utili del terreno

Alcuni sistemi registrano più ritorni da un impulso, a seconda delle loro capacità. Questi possono aiutare a descrivere la struttura verticale, ma l’ultimo ritorno non corrisponde automaticamente al terreno. Rami, arbusti o altre superfici possono essere bassi senza raggiungere il terreno sottostante. Classificare utilizzando la geometria e il contesto, quindi ispezionare il risultato. Conserva gli attributi dei ritorni laser e le identità delle linee, ove pertinente. La perdita di attributi durante l'esportazione può ridurre le opzioni di valutazione successive. Riporta la densità totale separatamente dalla densità del punto terra non classificata e accettata, consentendo ai destinatari di comprendere quali osservazioni supportano effettivamente un prodotto del terreno.

Pianificare secondo le condizioni del sito

Le rotte dovrebbero tenere conto del rilievo altimetrico, della copertura, dell’accesso operativo e della capacità degli aeromobili. Ulteriori punti di vista o copertura possono aiutare in alcune circostanze, ma le impostazioni tecniche e le manovre devono seguire la documentazione del sistema e il piano operativo approvato. Valuta la geometria della scansione e il supporto della traiettoria sui pendii e negli spazi tra le chiome. Non copiare i parametri di un progetto precedente senza verificarne la pertinenza. Registrare le condizioni della vegetazione stagionale per effettuare confronti ripetuti. L'osservazione del terreno, le registrazioni del posizionamento e la verifica sul campo devono essere considerati insieme; nessun singolo parametro di volo può garantire una copertura completa del terreno in ogni ambiente forestale o piantagione.

Rivedere la classificazione nei profili rappresentativi

Scegli sezioni trasversali attraverso fitta vegetazione, terreno aperto, pendii e transizioni di copertura. Controlla se l'algoritmo segue un terreno credibile o collega invece le superfici della chioma inferiore. Al contrario, le caratteristiche taglienti del terreno possono essere rimosse da impostazioni eccessivamente aggressive. Utilizzare prove sul campo e immagini di supporto quando si interpretano modelli incerti. Conserva gli esempi prima e dopo. Una visualizzazione a colori di classificazione dall'alto verso il basso può nascondere gli errori verticali, mentre i profili mostrano se una modifica di parametro migliora il reale supporto al suolo o semplicemente attenua il risultato. Esaminare diverse condizioni prima di applicare un'impostazione preferita in un panorama diversificato.

Mappare le zone con poche osservazioni del terreno

La densità media del progetto può nascondere aree quasi prive di punti del terreno. Ispezionare i conteggi o le distanze spazialmente e collegarli alla griglia DTM proposta. Le ampie aree inosservate non dovrebbero essere riempite come se avessero lo stesso supporto del terreno aperto. Se è necessaria l'interpolazione, documentarne il metodo e i limiti e considerare l'identificazione delle zone a bassa confidenza. Una mappa di supporto distingue la forma misurata dalla forma stimata. Ciò è importante per la pianificazione degli accessi, l'interpretazione del terreno e altri lavori sensibili alla conformazione del terreno locale. Aiuta anche i destinatari a capire perché i dettagli raster apparenti possono superare le informazioni effettivamente osservate sotto la chioma.

Normalizzare la vegetazione su una base adatta

L'analisi dell'altezza della vegetazione confronta le osservazioni con un modello di terreno selezionato. Una base distorta modifica le altezze relative della chioma anche se le osservazioni della superficie superiore sembrano soddisfacenti. Controllare i sistemi di coordinate, i riferimenti di altezza e l'allineamento della griglia prima della normalizzazione. Esaminare i valori non plausibili sui bordi della chioma, sui pendii e sui giunti dei blocchi. Non rimuovere ogni risultato negativo senza trovarne la causa; un problema di registrazione o di interpolazione può spiegare il modello. Conservare la versione DTM esatta e il metodo di normalizzazione. Se il terreno viene successivamente migliorato, questa relazione consente di aggiornare l'analisi senza perdere traccia della fonte di elevazione originariamente utilizzata.

Verificare con riferimenti adatti all’ambiente

La misurazione di riferimento sotto la vegetazione presenta le sue sfide. Scegli un metodo in grado di testare il prodotto in modo appropriato e documentarne i limiti. Separare le condizioni aperte e coperte quando il comportamento dell'errore è diverso. I punti di controllo utilizzati nell'elaborazione non costituiscono una prova indipendente sufficiente. Registra la posizione del checkpoint, la copertura, le differenze e i motivi delle esclusioni. Se il test è disponibile solo su percorsi ad accesso aperto, indicare tale limitazione anziché estenderne i risultati all'intera foresta. I destinatari dovrebbero sapere quali ambienti sono stati effettivamente confrontati con riferimenti affidabili e quali rimangono valutati in modo meno diretto.

Preparare una consegna forestale informativa

Combina il contesto della copertura, il supporto del punto di riferimento, i profili, il DTM e le aree con supporto limitato nel rapporto. Laddove sono inclusi prodotti ad altezza di chioma, spiegare il loro metodo e la base del terreno. Separare le osservazioni dirette dall'interpretazione e dalla modellazione successive. Valuta una configurazione NiVO LiDAR attraverso queste prove piuttosto che un'anteprima convincente solo. Discutere un'indagine supplementare prima di utilizzare il terreno per decisioni che richiedono dettagli che potrebbero non supportare. Ciò preserva il valore delle osservazioni della vegetazione evitando al tempo stesso la promessa che ogni parte oscurata del sito fornisca lo stesso livello di informazioni affidabili sul terreno.

Scenario illustrativo: chioma fitta e osservazioni limitate del terreno

Immagina un ipotetico rilievo LiDAR ai margini della foresta la cui anteprima appare riccamente dettagliata. Il prodotto richiesto è un terreno per la revisione di un'eventuale via di accesso. Un revisore separa i punti di terra accettati da tutti i ritorni e scopre che la fitta chioma non fornisce un supporto altrettanto denso al di sotto di essa. La distribuzione del punto terra viene mappata invece di riportare solo la densità media del progetto. I profili attraversano il bordo aperto, il bordo piantumato e la parte più oscurata del percorso. Mostrano dove il terreno dipende dall’interpolazione e dove le osservazioni dirette forniscono un supporto locale più forte. La revisione quindi segue la superficie prevista piuttosto che l'aspetto di tutti i punti combinati in un display colorato.

La classificazione viene testata per evitare di accettare rami bassi come terreno semplicemente per colmare le lacune. Ove disponibili, vengono confrontate prove sul campo adeguate, registrando le condizioni rappresentate. Le aree scarsamente supportate vengono identificate anziché assegnate lo stesso status di terreno aperto. Se la pianificazione del percorso richiede dettagli mancanti, viene discusso un rilievo supplementare prima dell'accettazione. Il pacchetto distingue le informazioni sulla chioma, le osservazioni al suolo e il terreno modellato. Questo caso ipotetico preserva la struttura della vegetazione utile evitando che una nube densa e attraente diventi una promessa non supportata di informazioni complete sul terreno. Fornisce inoltre agli utenti una base spaziale per decidere dove un'altra misurazione è più preziosa.

Per la revisione del percorso, il team confronta una griglia di terreno interpolata dall’aspetto accurato con un prodotto più grossolano o esplicitamente limitato supportato da osservazioni del terreno reali. Non presuppone che la griglia più fine sia automaticamente più informativa. L'accettazione identifica quali tratti supportano l'interpretazione prevista e dove è richiesta un'altra misurazione. La mappa delle osservazioni del terreno, gli esempi di classificazione e le condizioni di riferimento testate rimangono con il set di dati. Ciò rende il prodotto utile per pianificare ulteriori lavori evitando che i dettagli raster visivi vengano confusi con il terreno appena misurato sotto ogni sezione della chioma.

Riferimenti tecnici

  1. USGS: Lidar Collection Requirements ↗
  2. PDAL: Height above a DEM ↗
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