Φωτογραμμετρική αποτύπωση δασών και δασικών εκτάσεων με χρήση uav: Τεχνικές αυτόματης αφαίρεσης της βλάστησης και παραγωγής Ψηφιακού Μοντέλου Εδάφους για υδρολογική χρήση σε περιβάλλον GIS
Creators: name: Γιάγκας, Φώτης Δημοσθένη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2016
Subjects: Μη Επανδρωμένα Εναέρια Οχήματα
Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους
Ύψος Βλάστησης
Unmanned Aerial Vehicles
Digital Terrain Model
Vegetation Height

description: Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η φωτογραμμετρική αποτύπωση μιας δασικής περιοχής με χρήση UAV και η διερεύνηση της δυνατότητας εκτίμησης του DTM της περιοχής βάσει του DSM που παράγεται για αυτή φωτογραμμετρικά. Περαιτέρω, γίνεται χρήση του παραχθέντος DTM σε εφαρμογή υδρολογικής ανάλυσης για να διαπιστωθεί η καταλληλότητά του έναντι του DSM για τη συγκεκριμένη χρήση. Τέλος, χρησιμοποιείται η διαφορά μεταξύ DSM και DTM ως μοντέλο ύψους βλάστησης για την παραγωγή – μέσω ταξινόμησης – ενός χάρτη τύπων βλάστησης κατάλληλου για την εκτίμηση του συντελεστή απορροής μιας λεκάνης υδατοσυλλογής. Σαν περιοχή μελέτης επιλέχθηκε το περιαστικό δάσος της Θεσσαλονίκης (Σέιχ Σου). Για την αποτύπωση χρησιμοποιήθηκαν 495 αεροφωτογραφίες που ελήφθησαν με χρήση UAV από ύψος ~ 200m από την επιφάνεια ενδιαφέροντος. Στο έδαφος μετρήθηκαν με δέκτη RTK GNSS και ακρίβεια 5cm, συνολικά 44 σημεία. Tα μισά από αυτά χρησιμοποιήθηκαν στην επίλυση του μπλοκ (φωτοσταθερά) και τα άλλα μισά στον εκ των υστέρων έλεγχο της ακρίβειας (σημεία ελέγχου). Η ακρίβεια του αεροτριγωνισμού άγγιξε τα ~ 13cm (3D). Το παραχθέν νέφος σημείων αριθμεί 146.593.725 σημεία. Η ακρίβεια του ορθοφωτοχάρτη (οριζοντιογραφική) είναι ~ 8cm. Για τον ορθοφωτοχάρτη επετεύχθη ανάλυση ~ 9cm, ενώ για το DSM αυτή ανήλθε σε ~ 18cm. Εκτός αυτών παράχθηκε επίσης τρισδιάστατο φωτορεαλιστικό μοντέλο της περιοχής μελέτης. Η μεθοδολογία εξαγωγής του DTM αφορά σε ταξινόμηση και φιλτράρισμα των σημείων του νέφους βάσει των οποίων παράγεται το μοντέλο της επιφάνειας με σκοπό τη συμπερίληψη σε αυτό, αποκλειστικά σημείων εδάφους. Η μεθοδολογία απέδωσε ένα DTM που σε αντίθεση με το DSM λειτούργησε ικανοποιητικά ως βάση για την πραγματοποίηση υδρολογικής ανάλυσης. Επίσης, με ταξινόμηση της διαφοράς DSM – DTM κατασκευάστηκε ένας χάρτης τύπων βλάστησης για τον οποίο μπορεί φωτοερμηνευτικά να επιβεβαιωθεί ότι αποδίδει ικανοποιητικά την πραγματικότητα. Προϋπόθεση για την εφαρμογή της μεθοδολογίας που χρησιμοποιήθηκε για την εκτίμηση του DTM είναι η ύπαρξη επαρκών διάκενων στην υψηλή βλάστηση, ώστε να είναι ορατό το έδαφος στις αεροφωτογραφίες. Η μεθοδολογία συνεπώς δεν μπορεί να εφαρμοστεί σε περιοχές με πλήρη φυτοκάλυψη, αλλά μπορεί να φανεί χρήσιμη σε αρκετές περιπτώσεις όπου η βλάστηση δεν καλύπτει πλήρως το έδαφος.
description: Purpose of this work is the photogrammetric surveying of a forest area using UAV and the investigation of the capability of estimation of the Digital Terrain Model (DTM) of the area, on the basis of the photogrammetrically produced Digital Surface Model (DSM) (point cloud form). Further, the resulting DTM is used in hydrological analysis application to determine its suitability for that use against the DSM. Finally, through classification of the difference between DSM and DTM as a vegetation height model, a vegetation types (heights) map is produced, suitable for assessing the surface drainage rate of a watershed. The survey area selected was the forest of Seih-Sou (Thessaloniki). For the survey, 495 aerial images were used, taken by UAV from a height of ~ 200m from the surface of interest. A total of 44 ground control points were measured on the ground with an accuracy of 5cm using an RTK GNSS receiver. Half of them were used to solve the block (control points) and the other in the subsequent verification of accuracy (check points). The accuracy of the aerial triangulation touched ~ 13cm (3D). The produced dense point cloud, counts 146,593,725 points. The accuracy of the produced orthophotomap (planar) reached ~ 8cm. The spatial resolution of the orthophotomap reached ~ 9cm, while for the produced DSM, that reached ~ 18cm. Beyond these, a 3D photorealistic model of the study area was produced as well. The DTM extraction methodology refers to classification and filtering of cloud points and aims in the production of a surface model including ground points only (DTM). The method yielded a DTM which in contrast to the DSM, functioned satisfactorily as a basis for hydrological analysis. Also, by classification of the DSM - DTM difference, a vegetation types map was constructed, for which it can be confirmed by photointerpretation that it adequately reflects reality. A prerequisite for the application of the methodology used for the assessment of the DTM, is that sufficient clearances in the high vegetation must be present, in order for the ground to be visible on the aerial images. The methodology therefore cannot be applied in areas with fully closed vegetation canopies, but can be useful in several cases where the vegetation does not completely cover the ground.