Оценка точности мобильного лазерного сканера Л-Скан Нано при таксации городских насаждений

Содержание

Введение

Глава 1. Природно–климатические условия района исследований

1.1. Расположение г. Екатеринбурга

1.2. Климат.

1.3. Гидрография и гидрологические условия

1.4. Почвы

1.5. Геология и рельеф

1.6. Экология района исследования

Глава 2. Состояние вопроса

2.1. Лидар, определение. История развития лидаров. Виды лидаров.

2.2. Направления использования лидаров в лесном хозяйстве

2.3. Фирмы, производящие лидары

Глава 3. объекты, методика и объем работ

3.1. Объекты исследований

3.2. Методика полевых работ

3.3. Методика камеральных работ

3.4. Объем работ

Глава 4. Безопасность и экологичность работы

4.1. Анализ объекта на соответствие нормативным требованиям

4.2. Анализ вредных и опасных производственных факторов при проведении полевых работ

4.3. Анализ вредных и опасных производственных факторов при проведении камеральных работ

4.4. Требования к помещениям для работы с ПЭВМ

4.5. Требования к организации рабочих мест пользователей ПК

Заключение

Список использованной литературы

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Оценка точности мобильного лазерного сканера Л-Скан Нано при таксации городских насаждений

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования обусловлена возрастающей ролью городских лесов и зеленых насаждений в формировании комфортной среды обитания населения, а также необходимостью внедрения современных технологических решений в практику инвентаризации и мониторинга городских древостоев. Урбанизированные территории России характеризуются высокой концентрацией населения, промышленных объектов и транспортной инфраструктуры, что обуславливает повышенную антропогенную нагрузку на зеленые насаждения. В соответствии с требованиями Лесного кодекса РФ (ФЗ № 200-ФЗ) и нормативами градостроительного проектирования (СП 82.13330.2016 «Благоустройство территорий»), органы местного самоуправления обязаны вести учет зеленых насаждений, осуществлять их паспортизацию и контролировать состояние древостоев. Традиционные методы таксации, основанные на полевых измерениях с использованием мерной вилки, высотомера и возрастного бурава, являются трудоемкими, требуют значительных временных затрат и не всегда обеспечивают необходимую точность при работе в сложных городских условиях.

Развитие технологий дистанционного зондирования, в частности лазерного сканирования (лидарной съемки), открывает новые перспективы для автоматизации процессов инвентаризации городских насаждений. Мобильные лазерные сканеры (МЛС) позволяют оперативно получать трехмерные модели объектов, включая древесно-кустарниковую растительность, с высокой детализацией и точностью координатной привязки. Применение МЛС в городском лесном хозяйстве способствует сокращению сроков проведения таксационных работ, повышению объективности оценок и формированию цифровых баз данных зеленых насаждений [1, c. 45]. Однако внедрение новых технологических решений требует тщательной проверки их метрологических характеристик и сопоставления результатов с данными традиционных методов таксации.

Степень разработанности проблемы в отечественной научной литературе свидетельствует о растущем интересе к применению лазерного сканирования в лесном хозяйстве. Исследования, проведенные сотрудниками ФГБУН «ВНИИЛМ», ФГБОУ ВО «СПбГЛТУ» и ФГБОУ ВО «МГУЛ», показали высокую эффективность воздушного лазерного сканирования для инвентаризации лесного фонда на больших площадях. Вместе с тем, вопросы применения мобильных наземных лазерных сканеров для таксации городских насаждений изучены недостаточно, отсутствуют отечественные методические рекомендации по оценке точности получаемых данных и их сопоставлению с нормативными требованиями ОСТ 56-69-83 «Пробные площади лесоустроительные. Метод закладки». Практическое использование МЛС в городском озеленении требует разработки адаптированных методик полевых и камеральных работ, а также определения границ применимости технологии для различных типов городских насаждений.

Цель выпускной квалификационной работы – оценить точность определения таксационных показателей городских насаждений с использованием мобильного лазерного сканера Л-Скан Нано в сравнении с традиционными методами полевой таксации.

Для достижения поставленной цели определены следующие задачи:

• изучить теоретические основы технологии лазерного сканирования и особенности применения лидаров в лесном хозяйстве;
• проанализировать современное состояние рынка мобильных лазерных сканеров и выявить технические характеристики прибора Л-Скан Нано;
• охарактеризовать природно-климатические условия г. Екатеринбурга и дендрологический состав городских насаждений объекта исследования;
• провести полевую таксацию модельных деревьев традиционными методами и выполнить лазерное сканирование тех же объектов;
• осуществить камеральную обработку данных лазерного сканирования и определить таксационные показатели древостоя по результатам сканирования;
• сравнить результаты двух методов и оценить точность определения диаметра ствола, высоты дерева и объема древесины по данным МЛС.

Объектом исследования являются городские насаждения скверов и парков Ленинского района г. Екатеринбурга, представленные смешанными древостоями с преобладанием березы повислой (Betula pendula Roth.) и липы мелколистной (Tilia cordata Mill.).

Предмет исследования – точность определения таксационных показателей (диаметр ствола на высоте 1,3 м, высота дерева, видовое число, объем ствола) при использовании мобильного лазерного сканера Л-Скан Нано.

Методологическая база исследования включает теоретические основы лесной таксации, изложенные в трудах отечественных ученых (Н.П. Анучин, П.М. Верхунов, В.В. Загреев), методические подходы к закладке пробных площадей согласно ОСТ 56-69-83, принципы работы лазерных дальномеров и технологии обработки облаков точек. В ходе полевых работ применялись инструментальные методы измерения диаметра (мерная вилка), высоты (электронный высотомер Vertex IV) и возраста деревьев (возрастной бурав Pressler). Камеральная обработка данных лазерного сканирования осуществлялась с использованием специализированного программного обеспечения для работы с облаками точек. Нормативную базу исследования составили: Лесной кодекс РФ, ОСТ 56-69-83, СП 82.13330.2016, ГОСТ Р 55875-2013 «Озеленение городских и сельских поселений», методические рекомендации ФГБУ «Рослесинфорг» по проведению лесоустроительных работ.

Научная новизна работы заключается в получении количественных оценок точности определения таксационных показателей городских насаждений при использовании отечественного мобильного лазерного сканера Л-Скан Нано, а также в разработке методических подходов к сопоставлению данных МЛС с результатами традиционной полевой таксации в условиях урбанизированной среды.

Теоретическая значимость исследования состоит в расширении научных представлений о возможностях и ограничениях применения технологий наземного лазерного сканирования для инвентаризации городских лесов и зеленых насаждений. Практическая значимость работы определяется возможностью использования полученных резуль

…