[논문]산림지역 수목의 기하학적 구조 측정을 위한 휴대용 라이다 장비의 활용성 평가

최승운; 김태근; 김종필; 김성재

doi:10.11108/kagis.2022.25.2.048

[국내논문] 산림지역 수목의 기하학적 구조 측정을 위한 휴대용 라이다 장비의 활용성 평가
Assessment on the Applicability of a Handheld LiDAR for Measuring the Geometric Structures of Forest Trees 원문보기

한국지리정보학회지 = Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies, v.25 no.2, 2022년, pp.48 - 58

최승운 (국립공원공단 국립공원연구원) , 김태근 (국립공원공단 국립공원연구원) , 김종필 (국립공원공단 국립공원연구원) , 김성재 ((주)신우아이씨티)

초록
AI-Helper

본 연구에서는 흉고직경, 수고 등 산림지역 수목의 기하학적 구조 측정을 위한 휴대용 라이다 장비의 활용성을 평가하였다. 휴대용 라이다 장비의 정확도를 파악하기 위하여 태백산국립공원 내 대상지역(30m×30m)을 선정하고 매목조사를 통해 흉고직경과 수고를 측정하였다. 또, 라이다 장비의 활용성에 대한 객관적인 평가를 위해 편향, 평균제곱근오차, 절대평균오차, 상관계수 등 4가지 통계지표를 활용하였다. 분석결과, 흉고직경의 경우 매목조사와 휴대용 라이다 장비를 이용한 측정치가 거의 유사한 것으로 나타났으며, 휴대용 라이다 장비는 기존의 조사방식을 대체하기에 충분하였다. 그러나, 매목조사에 의한 수고 측정치는 다양한 오차를 포함하고 있어 라이다의 정확도를 파악하기에는 한계가 있었다. 향후 보다 신뢰성 있는 수고 측정방법을 통해 수집된 자료로부터 라이다 장비의 정확도를 평가하는 연구가 필요할 것으로 생각된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study tried to assess the applicability of a hand-held LiDAR for measuring the geometric structures of forest trees including diameters at a breast height(DBH) and tree height(H). A traditional method using tapelines was conducted to analyze the accuracy of the LiDAR instrument in the Taebaeksan national park in South Korea. Four statistical indices which are bias, root mean square error, mean absolute error, and correlation coefficient were employed to compare the measurements by the LiDAR instrument and traditional method. The DBHs from the LiDAR were very similar to those from the traditional method. And it indicated that the LiDAR is sufficient to be a alternative of a traditional method. However, there was a limitation in assessing the accuracy of LiDAR for measuring tree height by comparing the measurements by observer's eyes since they included different error sources. Further study is needed to assess the accuracy of LiDAR instrument for tree height through more reliable measurements.

주제어

표/그림 (9)

그림 Figure 1. Location of the study area in the Taebaeksan national park
표 TABLE 1. Technical specifications of the Leica laser scanners
그림 FIGURE 2. Sample images of a labeled tree captured by a RGB camera and the hand-held LiDAR instrument
표 TABLE 2. Environmental conditions of the surveyed area
그림 FIGURE 3. Sequential procedures and pathways for LiDAR scanning of this study
그림 FIGURE 4. Comparison images (a) before and (b) after data pre-processing and noise reduction including removal of understory vegetation
표 TABLE 3. Four statistical indices to evaluate the performance of the LiDAR instrument for measuring the geometric structures of forest trees
그림 FIGURE 5. Scatter plots showing (a) diameters at breast height (DBH) and (b) tree height (H) measured by the LiDAR instrument and traditional methods
표 TABLE 4. Descriptive statistics showing the performance of the LiDAR instrument for measuring diameters at breast height(DBH) and tree heights(H)

참고문헌 (24)

Balenovic, I., X. Liang, L. Jurjevic, J. Hyyppa, A. Seletkovic and A. Kukko. 2021. Hand-held personal laser scanning - Current status and perspectives for forest inventory application. Croatian Journal of Forest Engineering 42:165-183.

상세보기
Bauwens, S., H. Bartholomeus, K. Calders and P. Lejeune. 2016. Forest inventory with terrestrial LiDAR: A comparison of static and hand-held mobile laser scanning. Forests 7(6):127.

상세보기
Bitelli, G., M. Dubbini and A. Zanutta. 2004. Terrestrial laser scanning and digital photogrammetry techniques to monitor landslide bodies. Proceedings of XXth ISPRS Congress Commission V. pp.246-251.
Donager, J. J., T. T. Sankey, J. B. Sankey, A. E. Sanchez Meador, A. J. Springer and J. D. Bailey. 2018. Examining forest structure with terrestrial lidar: Suggestions and novel techniques based on comparisons between scanners and forest treatments. Earth and Space Science 5:753-776.

상세보기
Farr, T. G. and M. Kobrick. 2000. Shuttle Radar Topography Mission produces a wealth of data. Eos, Transanctions American Geophysical Union 81(48):583-585.
Hopkinson, C., L. Chasmer, C. Young-Pow and P. Treitz. 2004. Assessing forest metrics with a gound-based scanning LiDAR. Canadian Journal of Remote Sensing 34:573-583.
Hyyppa, E., X. Yu, H. Kaartinen, T. Hakala, A. Kukko, M. Vastaranta, J. Hyyppa. 2020. Comparison of backpack, handheld, under-canopy UAV, and above-canopy UAV laser scanning for field reference data collection in boreal forests. Remote Sensing 12(20):3327.

상세보기
Kang, D.B., J.C. Huh and K.N. Ko. 2017. Analysis of factors influencing the measurement error of ground-based LiDAR. Journal of the Korean Solar Energy Society 37(6):25-37.

원문보기 상세보기
Kankare, V., M. Holopainen, M. Vastaranta, E. Puttonen, X. Yu, J. Hyyppa, M. Vaaja, H. Hyyppa and P. Alho. 2013. Individual tree biomass estimation using terrestrial laser scanning. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing 75:64-75.

상세보기
Karagianni, A. 2017. Terrestrial Laser Scanning in Building Documentation. Civil Engineering and Architecture 5(6):215-221.
Ko, C.U., J.S. Kim, D.G. Kim and J.T. Kang. 2021. Analysis of optimal pathways for terrestrial LiDAR scanning the establishment of digital inventory of forest resources. Korean Journal of Remote Sensing 37(2):245-256.

원문보기 상세보기
Liang, X., V. Kankare, J. Hyyppa, Y. Wang, A. Kukko, H. Haggren, X. Yu, H. Kaartinen, A. Jaakkola, F. Guan, M. Holopainen and M. Vastaranta. 2016. Terrestrial laser scanning in forest inventories. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing 115:63-77.

상세보기
Lim, K., P. Treitz, M. Wulder, B. St-Onge and M. Flood. 2003. LiDAR remote sensing of forest structure. Progress in Physical Geography 27:88-106.

상세보기
Maas, H.G., A. Bienert, S. Scheller and E. Keane. 2008. Automatic forest inventory parameter determination from terrestrial laser scanner data. International Journal of Remote Sensing 29:1579-1593.

상세보기
Proudman, A., M. Ramezani and M. Fallon. 2021. Online estimation of diameter at breast height(DBH) of forest trees using a handheld LiDAR. Proceedings of 2021 European Conference on Mobile Robots(ECMR).
Pu, S. 2008. Generating building outlines from terrestrial laser scanning. International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences 37(B5): 451-456.
Seidel, D., S. Fleck and C. Leuschner. 2012. Analyzing forest canopies with ground-based laser scanning: A comparison with hemispherical photography. Agricultural and Forest Meteorology 154:1-8.

상세보기
Stal, C., J. Verbeurgt, L. De Sloover and A. De Wulf. 2021. Assessment of handheld mobile terrestrial laser scanning for estimating tree parameters. Journal of Forest Research 32:1503-1513.
Teo, T.A. and C.M. Chiu. 2015. Pole-like road object detection from mobile lidar system using a coarse-to-fine approach. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing 8(10):4805-4818.

상세보기
Valenca, J. I. Puente, E. Julio, H. Gonzalez-Jorge and P. Arias-Sanchez. 2017. Assessment of cracks on concrete bridges using image processing supported by laser scanning survey. Construction and Building Materials 146:668-678.

상세보기
Van Leeuwen, M. and M. Nieuwenhuis. 2010. Retrieval of forest structural parameters using LiDAR remote sensing. European Journal of Forest Research 129:749-770.

상세보기
Vastaranta, M., T. Melkas, M. Holopainen, H. Kaartinen, J. Hyyppa, H. Hyyppa. 2009. Laser-based field measurements in tree-level forest data acquisition. Photogrammetric Journal of Finland 21:51-61.
Xie, Y., J. Zhang, X. Chen, S. Pang, H. Zeng and Z. Shen. 2020. Accuracy assessment and error analysis for diameter at breast height measurement of trees obtained using a novel backpack LiDAR system. Forest Ecosystems 7:33-43.

상세보기
Zhang, K. and H. C. Frey. 2006. Road grade estimation for on-road vehicle emissions modeling using light detection and ranging data. Journal of the Air & Waste Management Association 56(6):777-788.

상세보기

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증