Использование данных лазерного сканирования в моделировании лесных ландшафтных сцен
Автор: Ткачева А.А., Данилин И.М.
Журнал: Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии @technologies-sfu
Статья в выпуске: 6 т.10, 2017 года.
Бесплатный доступ
Трехмерное моделирование лесных ландшафтных сцен по данным лазерного сканирования представляет собой нетривиальную задачу, решение которой требует выполнения ряда подзадач. Первоначально исходное облако точек кластеризуется на несколько групп: точки поверхности Земли, лиственной массы и антропогенные объекты. На основании полученного подмножества точек растительности восстанавливается лесной покров в трехмерном пространстве. Существует несколько подходов моделирования сложных природных объектов растительности, описать которые с помощью графических примитивов не представляется возможным. Первый подход основывается на использовании L-систем, второй подход на воксельном представлении. Воксел является расширением пиксела для трехмерного пространства и представляет собой минимальную трехмерную единицу, чем меньше его размерность, тем точнее и реалистичнее модели объектов. Широкое применение воксельное моделирование получило в медицине и в компьютерных играх. Описание предложенного метода подразделяется на четыре этапа: получение исходного облака точек, включая стандартную предобработку данных - фильтрацию от шумов и совмещение данных в единую систему координат; построение трехмерной карты высот по исходным данным; отображение полученных результатов; оптимизация и визуализация конечной модели ландшафта.
Лазерное сканирование, облако точек, трехмерное моделирование лесных ландшафтов
Короткий адрес: https://sciup.org/146115240
IDR: 146115240 | DOI: 10.17516/1999-494X-2017-10-6-727-740
Список литературы Использование данных лазерного сканирования в моделировании лесных ландшафтных сцен
- Wulder M.A. and Franklin S.E. (Eds.). Remote Sensing of Forest Environments. Concepts and Case Studies. Kluwer Acad. Publ., Dordrecht, Boston, London, 2003. 519 p.
- Næsset E., Gobakken T., Holmgren J. Laser scanning of forest resources: the Nordic experience, Scandinavian Journal of Forest Research, 2004, 19(6), 482-499.
- Wulder M.A., Han T., White C.J., Sweda T., Tsuzuki H. Integrating profiling LiDAR with Landsat data for regional boreal forest canopy attribute estimation and change characterization, Remote Sensing of Environment, 2007, 110, 123-137.
- Hollaus M., Wagner W., Schadauer K., Maier B., Gabler K. Growing stock estimation for alpine forests in Austria: a robust lidar-based approach, Canadian Journal of Forest Research, 2009, 39, 1387-1400.
- Straub C., Dees M., Weinacker H., Koch B. Using airborne laser scanner data and CIR orthophotos to estimate the stem volume of forest stands, Photogrammetrie, Fernerkundung, Geoinformation, 2009, 3, 277-287.
- Gatziolis D., Fried S.J., Monleon V.S. Challenges to estimating tree height via LiDAR in closed-canopy forests: a parable from Western Oregon, Forest Science, 2010, 56(2), 139-155.
- Suvanto A., Maltamo M. Using mixed estimation for combining airborne laser scanning data in two different forest areas, Silva Fennica, 2010, 44(1), 91-107.
- Danilin I.M., Medvedev E.M. Technology for Monitoring and Inventory of Forest Resources Based on Laser Location, Digital Aerial Photography and Satellite Geopositioning, Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies, 2011, 4(3), 326-336.
- Данилин И.М., Фаворская М.Н. Описание программных модулей использования данных лазерной локации и цифровой аэрофотосъемки лесных территорий, Исследование Земли из космоса, 2013, 2, 62-73
- Данилин А.И., Данилин И.М., Свищев Д.А. Зондирование лесного покрова высокочастотными импульсными лазерами и цифровыми аэро-и космическими фотоаппаратами сверхвысокого разрешения: опыт применения в Сибири, Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева, 2013, 5(51), 85-89
- Hudak A.T., Haren A.T., Crookston N.L., Lieberman R.J., Ohmann J.L. Imputing forest structure attributes from stand inventory and remotely sensed data in Western Oregon, USA, Forest Science, 2014, 60(2), 253-269.
- Hüttich C., Stelmaszczuk-Górska M.A., Eberle J., Kotzerke P., Schmullius C. Operational forest monitoring in Siberia using multi-source Earth observation data, Siberian Journal of Forest Science, 2014, 5, 38-52.
- Ткачева А.А. Использование данных дистанционного зондирования Земли при трехмерном моделировании естественных ландшафтных сцен. Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева, 2014а, 5(57), 136-144
- Ткачева А.А. Применение алгоритма Space сolonization при трехмерном моделировании сложных природных объектов, Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева, 2014б, 1(53), 85-91
- Усольцев В.А., Часовских В.П., Норицина Ю.В., Норицин Д.В. Аллометрические модели фитомассы деревьев для лазерного зондирования и наземной таксации углеродного пула в лесах Евразии: сравнительный анализ //Сибирский лесной журнал, 2016, 4, 68-76.
- Runions A., Lane B., Prusinkiewicz P. Modeling tree with a Space colonization algorithm, Eurographics Workshop on Natural Phenomena. The Eurographics Ass., 2007, 63-70.
- Favorskaya M.N., Zotin A.G., Danilin I.M., Smolentcseva S.N. Realistic 3D-modelling of forest growth with natural effect InAdvances in Intelligent Decision Technologies. Smart Innovation, Systems & Technologies. V. 4/G. P. Wren, L. C. Jain, K. Nakamatsu, R. J. Howlett (Eds.). Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2010, 191-199.
- Favorskaya M.N., Zotin A.G., Chunina A.A. Procedural modeling of broad-leaved trees under weather conditions in 3D virtual reality InIntelligent Interactive Multimedia Systems and Services/G.A. Tsihrintzis, M. Virvou, L.C. Jain, R.J. Howlett (Eds.). Vol. 11. Springer, Heidelberg, 2011, 51-59.
- Favorskaya M.N., Tkacheva A.A., Danilin I.M., Medvedev E.M. Fusion of airborne LiDAR and digital photography data for tree crowns segmentation and measurement InIntelligent Interactive Multimedia Systems and Services. Smart Innovation, Systems & Technologies. V. 40/E. Damiani, R.J. Howlett, L.C. Jain, L. Gallo, G. De Pietro (Eds.). Springer Int. Publ., Switzerland, 2015, 191-201.
- Smelik R.M., Tutenel T., Biddara R., Benes B. A survey on procedural modeling for virtual words, Proc. Workshop on 3D Advanced Media in Gaming and Simulation, 2014, 25-34.
- Favorskaya M.N., Tkacheva A.A. Wind rendering in 3D landscape scenes InIntelligent Decision Technology Support in Practice. SIST 42/J.W. Tweedale, R. Neves-Silva, L.C. Jain, G. Phillips-Wren, J. Watada, and R.J. Howlett (Eds.). Springer Int. Publ., Switzerland, 2016, 169-183.
