Towards an enhanced understanding of airborne LiDAR measurements of forest vegetation
Hovi A. (2015). Towards an enhanced understanding of airborne LiDAR measurements of forest vegetation. https://doi.org/10.14214/df.200
Tiivistelmä
Väitöskirja käsittelee metsien mittausta ilma-aluksesta tehdyn laserkeilauksen avulla. Perustutkimusluonteisessa työssä selvitettiin, miten metsän rakenne ja heijastusominaisuudet sekä keilain- ja keilauskohtaiset parametrit vaikuttavat laserkeilaimella tehtyihin mittauksiin. Lisäksi selvitettiin aaltomuotolaserkeilainten käyttömahdollisuuksia verrattuna yleisemmin käytettyihin kaikulaserkeilaimiin. Osajulkaisussa I tutkittiin alikasvospuustosta kaikulaserkeilaimella tehtyjä mittauksia. Energiahäviöt ylempiin latvuskerroksiin vaikuttivat todennäköisyyteen saada kaikuja alikasvospuista ja vääristivät kaikujen jakaumaa siten, että kaikuja saatiin eniten voimakkaasti heijastavista kohteista. Laserkaikujen intensiteetti ei soveltunut alikasvoksen puulajin tunnistukseen, mutta alikasvospuuston määrää pystyttiin ennustamaan kaikujen korkeusjakauman avulla. Osajulkaisussa II kehitettiin maastofotogrammetriaan perustuva menetelmä laserkeilaustutkimuksen tueksi. Maastossa otettujen digikuvien avulla pystyttiin visualisoimaan laserkaikuja ja -aaltomuotoja sekä tutkimaan niiden geometrista tarkkuutta. Kuvilta laskettu kasvillisuuden silhuettiala oli yhteydessä lasersignaalin voimakkuuteen. Osajulkaisussa III kehitettiin simulointimalli lasermittausten mallintamiseen ja verrattiin simuloituja aineistoja taimikkokasvillisuudesta aaltomuotolaserkeilaimella tehtyihin mittauksiin. Simuloimalla näytettiin, miten kasvillisuuden rakenne ja laserkeilaimen ominaisuudet vaikuttavat mittauksiin. Tulokset osoittivat, että aaltomuotolaserkeilaimella tehdyt mittaukset kuvaavat taimikkokasvillisuuden rakennetta ja niitä on mahdollista hyödyntää taimikkokasvillisuuden kartoituksessa. Osajulkaisussa IV tutkittiin aaltomuotolaserkeilaimella tehtyjen mittausten käyttöä puulajin tunnistuksessa. Aaltomuotolaserkeilaus paransi tuloksia verrattuna kaikulaserin tallentaman intensiteetin käyttöön. Lisäksi selvitettiin, mitkä muut tekijät puulajin lisäksi vaikuttavat lasermittauksiin. Tunnetuista tekijöistä puuyksilöiden välistä lasersignaalin vaihtelua selittivät parhaiten puun pituus ja fenologinen tila, mutta aineistoon jäi paljon puuyksilöstä riippuvaa selittämätöntä vaihtelua. Väitöskirjan tulokset lisäävät ymmärrystä metsäkasvillisuudesta tehtyhin laserkeilausmittauksiin vaikuttavista tekijöistä ja luovat perustaa keilainlaitteiden sekä aineistojen tulkintamenetelmien jatkokehitykselle.
Avainsanat
kaukokartoitus;
laserkeilaus;
metsien inventointi;
kalibrointi;
pulssilaser;
fysikaalinen mallinnus;
säteenseuranta
-
Hovi,
University of Helsinki, Department of Forest Sciences
Sähköposti
aarne.hovi@helsinki.fi
Julkaistu 10.9.2015
Katselukerrat 4872
Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.200 | Lataa PDF
Osajulkaisut
Korpela I., Hovi A., Morsdorf F. (2012). Understory trees in airborne LiDAR data - Selective mapping due to transmission losses and echo-triggering mechanisms. Remote Sensing of Environment 119: 92–104.
https://doi.org/10.1016/j.rse.2011.12.011
Korpela I., Hovi A., Korhonen L. (2013). Backscattering of individual LiDAR pulses explained by photogrammetrically derived vegetation structure. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing 83: 81–93.
https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2013.06.002
Hovi A., Korpela I. (2014). Real and simulated waveform-recording LiDAR data in juvenile boreal forest vegetation. Remote Sensing of Environment 140: 665–678.
https://doi.org/10.1016/j.rse.2013.10.003
Hovi A., Korhonen L., Vauhkonen J., Korpela I. (2015). LiDAR waveform features for tree species classification and their sensitivity to tree- and acquisition related parameters. Manuscript accepted for publication in Remote Sensing of Environment.
