ارزیابی کارایی دو رویکرد تصویرسنجی بردکوتاه و LiDAR گوشی هوشمند در برآورد مشخصه های قطر برابر سینه و ارتفاع تنه درختان (مطالعه موردی: جنگلهای بلوط در استان لرستان)

سابقه و هدف: در طول دو دهه اخیر، استفاده از فناوری های سنجش ازدور سه بعدی همانند LiDAR تلفن همراه و رویکردهای تصویرسنجی (Photogrammetry) برای استخراج اطلاعات ابر نقاط در بخش جنگل داری، رشد فزاینده ای داشته است. LiDAR تلفن همراه به سبب دارا بودن اسکن لیزری، امکان ساخت سه بعدی های دقیق و اندازه گیری اجسام را در زمانی کوتاه برای تک درختان فراهم می کند. در پژوهش پیش رو 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 اندازه گیری 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 سه بعدی سازی تنه درختان بود. مواد و روش : ۱۶ درخت بلوط ایرانی تک پایه در چهار منطقه زاگرس مرکزی انتخاب و بررسی شد. در روش تصویرسنجی بردکوتاه با گردش ۳۶۰ درجه به دور درخت و با اخذ تصاویر به صورت زوج تصویر در شرایط فوکوس دستی و با داشتن نور کافی عکس برداری شد. برای LiDAR تلفن همراه نیز فرایند اسکن تنه با قدم زدن در اطراف درخت صورت گرفت. پس از تهیه تصاویر و معرفی آن ها به نرم افزار، توجیه داخلی انجام شد. در مرحله بعد، تعیین موقعیت ایستگاه عکس برداری و معرفی طول کنترل و طول چک که از قبل روی تنه درختان قرار داده شده بودند، اندازه گیری شدند و برای تولید جسم سه بعدی، ایجاد ابر نقاط اولیه و ابر نقاط متراکم تهیه شدند. پردازش LiDAR گوشی آیفون نیز با استفاده برنامه کاربردی Scaniverse تکمیل شد. صحت سنجی طول چک و طول کنترل تا دقت میلی متر توسط کولیس سنجیده شد. در محیط نرم افزار Metashape فاصله های بین نقاط چک و نقاط کنترل با نقطه یابی و سرشکنی نقاط به دست آمد. برای ارزیابی فاصله های متناظر طول چک و طول کنترل حاصل از محصولات تصویرسنجی و LiDAR تلفن همراه (داده های برآوردی) و فاصله های متناظر با اندازه گیری مستقیم کولیس (داده های واقعی) از آماره های RMSE، RMSE%، MAE و MAE% استفاده شد. نتایج: گردش کار و مراحل پردازش تصویرسنجی بردکوتاه به صورت میانگین برای ۱۶ 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 با توجه به نوع سیستم مورد استفاده متفاوت است. در زمان بندی دو رویکرد تصویرسنجی بردکوتاه و LiDAR تلفن همراه، تصویرسنجی بردکوتاه شامل ده مرحله پردازشی است تا ابر نقاط متراکم پس از گذشت زمانی به نسبت طولانی اخذ شود، درحالی که 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 ۲۱ برابر مدت صرف شده توسط رویکرد LiDAR تلفن همراه است. رویکرد تصویرسنجی بردکوتاه در برآورد ارتفاع تنه با ۶۳/۶%=RMSE و رویکرد LiDAR تلفن همراه در برآورد قطر برابر سینه با ۸۶/۱%=RMSE، بهتر و دقیق تر عمل کردند. نتیجه گیری کلی: درختان تک پایه و دانه زاد 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 انشعاب های تاج درختان در ارتفاع پایین تر، ارتفاع تنه را قابل اندازه گیری می کند. مقایسه ی منصفانه دو رویکرد تصویرسنجی و فناوری LiDAR دشوار است. زیرا از زمان ظهور این فناوری، پژوهش هایی با تمرکز بر کیفیت و دقت حاصله از محصولات این فناوری انجام گرفته اند که از معیارها و تعاریف متفاوتی استفاده کرده اند. ازطرفی، انتخاب از بین این دو، منوط به در نظر گرفتن درختان به صورت هم زمان در شرایط تک درخت و در شرایط توده است.

کلیدواژه ها:

ابر نقاط ، اسکن ، حسگر ، فتوگرامتری ، علوم محیطی ، Metashape