An International Comparison of Individual Tree Detection and Extraction Using Airborne Laser Scanning

Abstract

Abstract:The objective of the "Tree Extraction" project organized by EuroSDR (European Spatial data Research) and ISPRS (International Society of Photogrammetry and Remote Sensing) was to evaluate the quality, accuracy, and feasibility of automatic tree extraction methods, mainly based on laser scanner data. In the final report of the project, Kaartinen and Hyyppä (2008) reported a high variation in the quality of the published methods under boreal forest conditions and with varying laser point densities. This paper summarizes the findings beyond the final report after analyzing the results obtained in different tree height classes. Omission/Commission statistics as well as neighborhood relations are taken into account. Additionally, four automatic tree detection and extraction techniques were added to the test. Several methods in this experiment were superior to manual processing in the dominant, co-dominant and suppressed tree storeys. In general, as expected, the taller the tree, the better the location accuracy. The accuracy of tree height, after removing gross errors, was better than 0.5 m in all tree height classes with the best methods investigated in this experiment. For forest inventory, minimum curvature-based tree detection accompanied by point cloud-based cluster detection for suppressed trees is a solution that deserves attention in the future.

Assessing visual green effects of individual urban trees using airborne Lidar data

“…There have been two main approaches for extracting tree parameters: model-based tree extraction and area-based tree extraction. For years, many studies (Naesset, 1997;Persson et al, 2002;Brandtberg et al, 2003;Hyyppä et al, 2004;Peuhkurinen et al, 2007;Yu et al, 2011;Vastaranta et al, 2012;Kaartinen et al, 2012) have been conducted to extract and accurately analyse 3D tree structures. Although many algorithms for tree modelling proved to extract tree objects effectively, most methods have been designed for forest landscapes and have no pre-processing of separating trees and buildings, which is a necessary task in tree extraction in urban areas.…”

Estudo de parâmetros populacionais de plantios clonais de <i>Eucalyptus</i> spp. a partir de nuvens de pontos obtidos com escaneamento a laser aerotransportado

“…Segundo Forrester et al Devido à qualidade das informações produzidas, os sistemas ALS possuem inúmeras aplicações na área florestal, tais como: caracterização da estrutura da floresta (COOPS et al, 2007; LEFSKY et al, 1999; LIM et al, 2003), determinação do número de indivíduos (KAARTINEN et al, 2012;OLIVEIRA et al, 2012;VAUHKONEN et al, 2012) Outra abordagem que vem sendo utilizada é a dupla amostragem, que envolve a medição de duas variáveis, a principal ou de interesse, com maior custo e dificuldade de obtenção, e a secundária ou auxiliar, mais fácil e barata de se medir.…”

“…Devido à qualidade das informações produzidas, os sistemas ALS possuem inúmeras aplicações na área florestal, tais como: caracterização da estrutura da floresta (COOPS et al, 2007;LEFSKY et al, 1999;LIM et al, 2003), determinação do número de indivíduos (KAARTINEN et al, 2012;OLIVEIRA et al, 2012;VAUHKONEN et al, 2012), e estimativa das alturas do dossel (HYYPPÄ; INKINEN, 1999;NELSON, 2002), do volume ZONETE, 2009), da área basal (HUDAK et al, 2006) e da biomassa acima do solo . Esta dissertação visa explorar as possíveis contribuições do uso de dados ALS para a qualificação e quantificação de plantios clonais do gênero…”

“…A curvatura mínima é uma das duas curvaturas principais de uma superfície e corresponde a curvatura da seção normal com o menor valor em um determinado ponto na superfície (Figura 4.8). Em uma superfície como o CHM, o valor mais alto da curvatura mínima descreve o topo da árvore -curvatura mínima maior que zero e os valores menores que zero descrevem os vales entre as árvores (KANKARE, et al, 2011;KAARTINEN et al, 2012). As curvaturas, geralmente são utilizadas para indicar o quanto um objeto é curvo (PRASICEK, et al 2014).…”

“…Devido à grande importância dessas medidas, uma das abordagens utilizadas para a estimativa de variáveis a partir de dados ALS é baseada em árvores individuais ou Individual Tree Detection (ITD), consistindo na detecção das árvores, no delineamento das copas e na extração de seus atributos PITKÄNEN et al 2004;NELSON, 2003;KANKARE et al, 2011). Essa abordagem, geralmente utiliza o modelo digital de alturas (CHM) gerado a partir da interpolação das alturas dos retornos ALS, estando o seu desempenho relacionado ao algoritmo de detecção e a sua parametrização, e as condições da floresta, como densidade e distribuição espacial (VAUHKONEN et al, 2014;KAARTINEN et al, 2012;VAUHKONEN et al, 2012). Em cada parcela foram mensurados os diâmetros a altura do peito (DAP) de todos os indivíduos, a altura total das 10 árvores localizadas nas linhas centrais da parcela e 4 alturas totais das árvores de maior DAP.…”