JP2008111725A - Leaf area index calculating device, leaf area index calculating method and program thereof - Google Patents
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Abstract
【課題】航空レーザー計測を用いて葉面積指数を高精度に推定することができる葉面積指数算出方法を提供する。
【解決手段】上空から地上へレーザーを照射し、地上で反射したレーザーの反射強度データを記憶する手順と、地盤の反射率を記憶する手順と、記憶した反射強度データから、樹木の樹冠で反射したレーザーの反射強度を抽出する手順(S13)と、記憶した反射強度データから、樹冠を通過して地盤で反射したレーザーの反射強度を抽出する手順(S14)と、記憶した反射強度データ及び反射率に基づいて、樹冠に到達する直前のレーザーの入射強度を算出する手順(S12)と、樹冠に到達する直前のレーザーの入射強度、樹冠を通過したレーザーの反射強度、及び樹冠で反射したレーザーの反射強度を用いて、樹木の葉面積指数を算出する手順(S15)とを含む。
【選択図】 図8There is provided a leaf area index calculation method capable of estimating a leaf area index with high accuracy using aeronautical laser measurement.
A method for storing laser reflection intensity data reflected from the ground by irradiating a laser from the sky and reflecting on the ground, a procedure for storing the reflectance of the ground, and a reflection from the stored reflection intensity data by a tree crown. Of extracting the reflected intensity of the laser (S13), extracting the reflected intensity of the laser reflected by the ground after passing through the canopy from the stored reflected intensity data, and the stored reflected intensity data and reflection Based on the rate, the procedure (S12) for calculating the incident intensity of the laser immediately before reaching the crown, the incident intensity of the laser immediately before reaching the crown, the reflected intensity of the laser passing through the crown, and the laser reflected by the crown And calculating the leaf area index of the tree using the reflection intensity (S15).
[Selection] Figure 8
Description
本発明は、林分パラメータとして重要な葉面積指数を算出する葉面積指数算出装置、葉面積指数算出方法及びそのプログラムに関する。 The present invention relates to a leaf area index calculating apparatus, a leaf area index calculating method, and a program thereof for calculating an important leaf area index as a stand parameter.
樹木本数、樹冠面積、樹高、胸高直径、及び葉面積指数(Leaf Area Index:LAI)等の林分パラメータを把握することは、森林の状態を定量化し、林業や保全活動へ反映させる上で重要である。ここで、LAIは、植物の葉の多少の度合いを示す指標であり、地上の単位面積に対しての、その上方に存在するすべての葉の片側の総面積の比率である(例えば、特許文献1参照。)。 Understanding forest parameters such as the number of trees, crown area, tree height, breast height diameter, and leaf area index (LAI) is important for quantifying forest conditions and reflecting them in forestry and conservation activities. It is. Here, LAI is an index indicating a certain degree of the leaf of a plant, and is a ratio of the total area of one side of all the leaves existing above the unit area on the ground (for example, patent document) 1).
LAI推定手法としては、現地調査を行うのが一般的である。しかし、この方法では、局所的にしか推定することができず、広域のLAIを推定するのには、時間や労力がかかる。 As an LAI estimation method, a field survey is generally performed. However, this method can only estimate locally, and it takes time and labor to estimate a wide area LAI.
そこで、広域にLAIを推定する場合には、衛星データを活用する手法がある。これは、衛星データより正規化植生指標(NDVI)を求め、NDVIとLAIの回帰分析を実施することによって得られた回帰式に基づいて推定をするものである。この手法においても、LAIの実測値を取得していることが前提であり、広域展開できるものの、実測データがなければ実施できない。 Therefore, there is a method of utilizing satellite data when estimating LAI over a wide area. This is based on a regression equation obtained by obtaining a normalized vegetation index (NDVI) from satellite data and performing regression analysis of NDVI and LAI. This method is also based on the premise that an actual measurement value of LAI is acquired and can be expanded over a wide area, but cannot be implemented without actual measurement data.
また、航空レーザーを活用して広域のLAIを推定する手法がある。この方法では、航空レーザーにより計測されたレーザー反射地点の高さとDEMの差をとった地上面からの高さ(樹高データ)を用いてLAIを推定する。具体的には、横軸を地上面からの高さ、縦軸を頻度としたヒストグラムから累積頻度分布を作成し、これが光の減衰を表現していると仮定してLAIを算出している。
しかしながら、従来の航空レーザーを活用したLAI推定手法では、ヒストグラムが樹冠内部の情報を反映しきれていないため、算出したLAIには疑問が残る。即ち、LAIを高精度に推定することができない問題点があった。 However, in the conventional LAI estimation method using an aerial laser, since the histogram does not reflect the information inside the tree crown, the calculated LAI remains questionable. That is, there is a problem that LAI cannot be estimated with high accuracy.
上記問題点を鑑み、本発明は、航空レーザー計測を用いて広域かつ簡易にLAIを高精度に推定することができる葉面積指数算出装置、葉面積指数算出方法及びそのプログラムを提供することである。 In view of the above problems, the present invention is to provide a leaf area index calculation apparatus, a leaf area index calculation method, and a program thereof that can estimate LAI in a wide area and easily with high accuracy using aviation laser measurement. .
本願発明の一態様によれば、(イ)上空から地上へレーザーを照射し、地上で反射したレーザーの反射強度データを記憶するステップと、(ロ)地盤の反射率を記憶するステップと、(ハ)記憶した反射強度データから、樹木の樹冠で反射したレーザーの反射強度を抽出するステップと、(ニ)記憶した反射強度データから、樹冠を通過して地盤で反射したレーザーの反射強度を抽出するステップと、(ホ)記憶した反射強度データ及び反射率に基づいて、樹冠に到達する直前のレーザーの入射強度を算出するステップと、(ヘ)記憶した反射強度データから、地盤で反射したレーザーの反射強度を抽出するステップと、(ト)樹冠に到達する直前のレーザーの入射強度、樹冠を通過したレーザーの反射強度、樹冠で反射したレーザーの反射強度、及び地盤で反射したレーザーの反射強度を用いて、樹木の葉面積指数を算出するステップとを含む葉面積指数算出方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, (b) irradiating a laser from the sky to the ground and storing reflection intensity data of the laser reflected on the ground; (b) storing the reflectance of the ground; C) A step of extracting the reflection intensity of the laser reflected by the tree crown from the stored reflection intensity data, and (d) extracting the reflection intensity of the laser reflected by the ground after passing through the tree crown from the stored reflection intensity data. And (e) calculating the incident intensity of the laser immediately before reaching the crown based on the stored reflection intensity data and reflectance, and (f) a laser reflected on the ground from the stored reflection intensity data. The step of extracting the reflection intensity of the laser, and (g) the incident intensity of the laser just before reaching the crown, the reflection intensity of the laser that passed through the crown, and the reflection of the laser reflected by the crown Degrees, and by using the reflection intensity of the laser reflected by the ground, leaf area index calculating method comprising the steps of calculating the leaf area index tree is provided.
本願発明の他の態様によれば、コンピュータを、(イ)上空から地上へレーザーを照射し、地上で反射したレーザーの反射強度データを記憶する手段と、(ロ)地盤の反射率を記憶する手段と、(ハ)記憶した反射強度データから、樹木の樹冠で反射したレーザーの反射強度を抽出する手段と、(ニ)記憶した反射強度データから、樹冠を通過して地盤で反射したレーザーの反射強度を抽出する手段と、(ホ)記憶した反射強度データ及び反射率に基づいて、樹冠に到達する直前のレーザーの入射強度を算出する手段と、(ヘ)記憶した反射強度データから、地盤で反射したレーザーの反射強度を抽出する手順と、(ト)樹冠に到達する直前のレーザーの入射強度、樹冠を通過したレーザーの反射強度、樹冠で反射したレーザーの反射強度、及び地盤で反射したレーザーの反射強度を用いて、樹木の葉面積指数を算出する手段手段として機能させるためのプログラムが提供される。 According to another aspect of the present invention, the computer stores (b) means for irradiating a laser beam from the sky to the ground and storing the reflection intensity data of the laser beam reflected on the ground, and (b) storing the reflectance of the ground. Means, (c) means for extracting the reflection intensity of the laser reflected by the tree crown from the stored reflection intensity data, and (d) the laser reflected from the ground after passing through the tree crown from the stored reflection intensity data. Means for extracting the reflection intensity; (e) means for calculating the incident intensity of the laser immediately before reaching the tree crown based on the stored reflection intensity data and reflectance; and (f) the ground from the stored reflection intensity data. The procedure to extract the reflection intensity of the laser reflected in (1), (g) the incident intensity of the laser just before reaching the crown, the reflection intensity of the laser that passed through the crown, the reflection intensity of the laser reflected by the crown, Using reflection intensity of the laser reflected by the fine ground, a program to function as the means means for calculating the leaf area index tree is provided.
本願発明の更に他の態様によれば、(イ)上空から地上へレーザーを照射するレーザー照射手段と、(ロ)地上で反射したレーザーの反射強度データを記憶する反射強度記憶手段と、(ハ)地盤の反射率を記憶する反射率記憶手段と、(ニ)記憶した反射強度データから、樹木の樹冠で反射したレーザーの反射強度を抽出し、記憶した反射強度データから、樹冠を通過して地盤で反射したレーザーの反射強度を抽出し、記憶した反射強度データから、地盤で反射したレーザーの反射強度を抽出し、記憶した反射強度データ及び反射率に基づいて、樹冠に到達する直前のレーザーの入射強度を算出し、樹冠に到達する直前のレーザーの入射強度、樹冠を通過したレーザーの反射強度、樹冠で反射したレーザーの反射強度、及び地盤で反射したレーザーの反射強度を用いて、樹木の葉面積指数を算出する演算手段と、(ホ)葉面積指数を出力する出力手段とを備える葉面積算出装置が提供される。 According to still another aspect of the present invention, (a) a laser irradiation means for irradiating a laser from the sky to the ground, (b) a reflection intensity storage means for storing reflection intensity data of the laser reflected on the ground, and (c) ) Reflectivity storage means for storing the reflectance of the ground, and (d) Extracting the reflection intensity of the laser reflected by the tree crown from the stored reflection intensity data, and passing the tree crown from the stored reflection intensity data Extracts the reflection intensity of the laser reflected on the ground, extracts the reflection intensity of the laser reflected on the ground from the stored reflection intensity data, and based on the stored reflection intensity data and reflectance, the laser immediately before reaching the tree crown The incident intensity of the laser just before reaching the crown, the reflected intensity of the laser that passed through the crown, the reflected intensity of the laser reflected by the crown, and the level reflected by the ground Using reflection intensity of Heather, a calculating means for calculating a leaf area index tree, leaf area calculation unit and an output means for outputting the (e) leaf area index is provided.
本発明によれば、航空レーザー計測を用いてLAIを高精度に推定することができる葉面積指数算出装置、葉面積指数算出方法及びそのプログラムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a leaf area index calculation device, a leaf area index calculation method, and a program thereof that can estimate LAI with high accuracy using aeronautical laser measurement.
したがって、このLAIを林分パラメータとして用いて、CO2削減量を精度良く推定すること等が可能となる。 Therefore, it is possible to accurately estimate the CO 2 reduction amount using this LAI as a stand parameter.
次に、図面を参照して、本発明の第1及び第2の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。 Next, first and second embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. Further, the embodiments described below exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention includes the material, shape, structure, The layout is not specified as follows. The technical idea of the present invention can be variously modified within the scope of the claims.
本発明の第1の実施の形態に係る葉面積指数算出装置は、図1に示すように、中央処理装置(CPU)1、表示部2、入力部3、出力部4及び記憶装置5を備える。入力部3としては、例えばキーボード、マウス、OCR等の認識装置、スキャナ、カメラ等の画像入力装置、マイク等の音声入力装置等が使用可能である。出力部4としては、液晶ディスプレイ、CRTディスプレイ等の表示装置や、インクジェットプリンタ、レーザープリンタ等の印刷装置等を用いることができる。表示部2は、液晶ディスプレイ、CRTディスプレイ等である。記憶装置5には、ROM及びRAMが組み込まれている。ROMは、CPU1において実行されるプログラムを格納する。RAMは、CPU1におけるプログラム実行処理中に利用されるデータ等を一時的に格納したり、作業領域として利用される一時的なデータメモリ等として機能する。記憶装置5としては、例えば半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスクや磁気テープ等が採用可能である。 As shown in FIG. 1, the leaf area index calculation device according to the first embodiment of the present invention includes a central processing unit (CPU) 1, a display unit 2, an input unit 3, an output unit 4, and a storage device 5. . As the input unit 3, for example, a recognition device such as a keyboard, a mouse, and an OCR, an image input device such as a scanner and a camera, a voice input device such as a microphone, and the like can be used. As the output unit 4, a display device such as a liquid crystal display or a CRT display, a printing device such as an ink jet printer or a laser printer, or the like can be used. The display unit 2 is a liquid crystal display, a CRT display, or the like. The storage device 5 includes a ROM and a RAM. The ROM stores a program executed by the CPU 1. The RAM functions as a temporary data memory or the like that temporarily stores data or the like used during program execution processing in the CPU 1 or is used as a work area. As the storage device 5, for example, a semiconductor memory, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a magnetic tape, or the like can be used.
図2は、本発明の第1の実施の形態の葉面積指数算出装置の概略構成図である。(第1の)地盤反射強度抽出部6、入射強度算出部7、表示処理部10、(第2の)地盤反射強度抽出部11、反射率算出部12、樹冠反射強度抽出部13、樹冠通過強度抽出部14、及び葉面積指数算出部15は、図1に示したCPU1により実現される。 FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the leaf area index calculating apparatus according to the first embodiment of this invention. (First) ground reflection intensity extraction unit 6, incident intensity calculation unit 7, display processing unit 10, (second) ground reflection intensity extraction unit 11, reflectance calculation unit 12, canopy reflection intensity extraction unit 13, canopy passage The intensity extraction unit 14 and the leaf area index calculation unit 15 are realized by the CPU 1 shown in FIG.
図2に示す地盤反射強度記憶部8、反射率記憶部9、オルソフォト画像記憶部20、反射強度データ記憶部21、反射率記憶部22、樹木頂点記憶部23、DEM記憶部24、閾値記憶部25、地盤反射強度記憶部26、入射強度記憶部27、樹冠反射強度記憶部28、樹冠通過強度記憶部29及び葉面積指数記憶部31は、図1に示した記憶装置5に含まれる。 The ground reflection intensity storage unit 8, the reflectance storage unit 9, the orthophoto image storage unit 20, the reflection intensity data storage unit 21, the reflectance storage unit 22, the tree vertex storage unit 23, the DEM storage unit 24, and the threshold storage shown in FIG. The unit 25, the ground reflection intensity storage unit 26, the incident intensity storage unit 27, the canopy reflection intensity storage unit 28, the canopy passage intensity storage unit 29, and the leaf area index storage unit 31 are included in the storage device 5 shown in FIG.
オルソフォト画像記憶部20は、LAI算出対象となる森林域Aを含むオルソフォト画像を格納する。「オルソフォト画像」とは、写真画像に三次元計測データ等を与えて正射変換を行った画像である。オルソフォト画像は、例えば、座標(X,Y)とそれに対応する赤(R)、緑(G)、青(B)の色情報を含む。 The orthophoto image storage unit 20 stores an orthophoto image including the forest area A that is an LAI calculation target. An “orthophoto image” is an image obtained by orthogonal transformation by giving three-dimensional measurement data or the like to a photographic image. The orthophoto image includes, for example, coordinate (X, Y) and corresponding color information of red (R), green (G), and blue (B).
反射強度データ記憶部21は、航空レーザー(以下、単に「レーザー」という。)の反射強度データを格納する。反射強度データは、航空機に設けたレーザー照射手段(図示省略)によりレーザーを地上へ照射し、航空機内のレーザー受信手段(図示省略)により地上で反射したレーザーを受信することで取得することができる。反射強度データは、任意の地点で得られるランダムデータであり、3次元座標(X,Y,Zd)とレーザーの反射強度を含む。高さの座標Zdは、地盤や樹木等のレーザーの反射地点の高さを示す。 The reflection intensity data storage unit 21 stores reflection intensity data of an aviation laser (hereinafter simply referred to as “laser”). The reflection intensity data can be obtained by irradiating the ground with laser by means of laser irradiation means (not shown) provided in the aircraft and receiving the laser reflected on the ground by laser receiving means (not shown) in the aircraft. . The reflection intensity data is random data obtained at an arbitrary point, and includes three-dimensional coordinates (X, Y, Zd) and the reflection intensity of the laser. The height coordinate Zd indicates the height of a laser reflection point such as the ground or a tree.
レーザーの反射強度は、パルス波形で示される。パルス波形には複数のピーク値があり、最初のピーク値を「ファーストパルスの強度Ifirst」、最後のピーク値を「ラストパルスの強度Ilast」と定義する。 The reflection intensity of the laser is indicated by a pulse waveform. The pulse waveform has a plurality of peak values. The first peak value is defined as “first pulse intensity I first ”, and the last peak value is defined as “last pulse intensity I last ”.
DEM記憶部24は、森林の地盤のグリッドデータ(DEM:Digital Elevation Model)を格納する。DEMは、例えば平面直角座標系のX軸、Y軸を一定間隔(0.5m)で区切ったメッシュの格子点に割り当てている。DEMは、3次元座標(X,Y,Zh)を含む。高さの座標Zhは、地盤の高さを示す。 The DEM storage unit 24 stores grid data (DEM: Digital Elevation Model) of forest ground. The DEM, for example, is assigned to mesh lattice points obtained by dividing the X-axis and Y-axis of a plane rectangular coordinate system at a constant interval (0.5 m). The DEM includes three-dimensional coordinates (X, Y, Zh). The height coordinate Zh indicates the height of the ground.
地盤反射強度抽出部6は、反射強度データ記憶部21から、既知反射率領域内の座標(X,Y)の複数の反射強度データに含まれるファーストパルスの強度Ifirstをそれぞれ読み出す。ここで、「既知反射率領域」とは、地盤の反射率が予め分かっている領域をいい、例えばアスファルトや草原の領域である。更に、地盤反射強度抽出部6は、複数のファーストパルスの強度Ifirstの平均値を算出し、その平均値を、図3に示すような、既知反射率領域における地盤に直接達して反射したレーザーの反射強度(以下、「地盤反射強度」という。)Iaとして抽出する。既知反射率領域における地盤反射強度Iaは、地盤反射強度記憶部8に記憶される。 The ground reflection intensity extraction unit 6 reads the first pulse intensity I first included in the plurality of reflection intensity data of the coordinates (X, Y) in the known reflectance region from the reflection intensity data storage unit 21. Here, the “known reflectance region” refers to a region where the reflectance of the ground is known in advance, for example, an asphalt or grassland region. Further, the ground reflection intensity extraction unit 6 calculates the average value of the first pulse intensities I first , and the average value of the reflected laser reaches the ground in the known reflectance region as shown in FIG. The reflection intensity (hereinafter referred to as “ground reflection intensity”) Ia is extracted. The ground reflection intensity Ia in the known reflectance region is stored in the ground reflection intensity storage unit 8.
入射強度算出部7は、地盤反射強度記憶部8から、既知反射率領域における地盤反射強度Iaを読み出す。更に、入射強度算出部7は、反射率記憶部9から反射強度Iaに対応する既知の反射率Raを読み出す。既知の反射率Raは、図4に示すような一般的な分光反射特性のグラフから設定可能である。入射強度算出部7は、既知反射率領域における地盤反射強度Ia及び既知の反射率Raを用いて、式(1)のように、図3に示すような、地盤に入射するレーザーの強度(以下、「入射強度」という。)I0を算出する。 The incident intensity calculation unit 7 reads the ground reflection intensity Ia in the known reflectance region from the ground reflection intensity storage unit 8. Further, the incident intensity calculation unit 7 reads a known reflectance Ra corresponding to the reflection intensity Ia from the reflectance storage unit 9. The known reflectance Ra can be set from a general spectral reflection characteristic graph as shown in FIG. The incident intensity calculation unit 7 uses the ground reflection intensity Ia and the known reflectance Ra in the known reflectance region, and the intensity of the laser incident on the ground as shown in FIG. , Referred to as “incident intensity.”) I0 is calculated.
I0=Ia/Ra …(1)
例えば、地盤反射強度Iaの値を12.2とし、使用したレーザーの波長が1.064[μm]程度であることを考慮して反射率Raの値を0.14とすると、入射強度I0の値は、87.12となる。算出された入射強度I0は、入射強度記憶部27に格納される。
I0 = Ia / Ra (1)
For example, assuming that the value of the ground reflection intensity Ia is 12.2 and the wavelength of the laser used is about 1.064 [μm], the value of the reflectance Ra is 0.14. The value is 87.12. The calculated incident intensity I0 is stored in the incident intensity storage unit 27.
樹木頂点記憶部23は、森林域A内の樹木毎に、樹木頂点の座標を格納する(この樹木頂点の算出方法については後述する)。本発明の第1の実施の形態においては、一例として、図5に示すオルソフォト画像において、森林域A内の樹木(樹冠)T1〜T6のLAIを算出することとする。例えば、オルソフォト画像記憶部20が、樹木(樹冠)T1〜T6の形状・座標等を、オルソフォト画像に対応させて格納していれば良い。なお、LAIの算出対象は樹木T1〜T6に限定されず、例えば森林域A内のすべての樹木のLAIを算出しても良い。樹木頂点記憶部23は、図5に示した樹木T1〜T6毎に、樹木頂点Pi(i=1〜6)の座標(Xi,Yi)を格納する。 The tree vertex storage unit 23 stores the coordinates of tree vertices for each tree in the forest area A (a method for calculating the tree vertices will be described later). In the first embodiment of the present invention, as an example, LAI of trees (crowns) T1 to T6 in the forest area A is calculated in the orthophoto image shown in FIG. For example, the orthophoto image storage unit 20 may store the shapes and coordinates of trees (tree crowns) T1 to T6 in association with the orthophoto image. Note that the calculation target of the LAI is not limited to the trees T1 to T6. For example, the LAI of all the trees in the forest area A may be calculated. The tree vertex storage unit 23 stores the coordinates (Xi, Yi) of the tree vertex Pi (i = 1 to 6) for each of the trees T1 to T6 shown in FIG.
樹冠反射強度抽出部13は、樹木頂点記憶部23から樹木頂点Piの座標(Xi,Yi)を読み出し、樹木頂点Piの座標(Xi,Yi)に一致、或いは最も近い座標(X,Y)のラストパルスの強度Ifirstを、図3に示すような樹冠で反射したレーザーの反射強度(以下、「樹冠反射強度」という。)Ictとして抽出する。樹冠反射強度Ictは、樹冠反射強度記憶部28に格納される。 The tree crown reflection intensity extracting unit 13 reads the coordinates (Xi, Yi) of the tree vertex Pi from the tree vertex storage unit 23, and coincides with or is closest to the coordinates (Xi, Yi) of the tree vertex Pi. The intensity I first of the last pulse is extracted as the reflection intensity (hereinafter referred to as “crown reflection intensity”) Ict of the laser reflected by the tree crown as shown in FIG. The tree crown reflection intensity Ict is stored in the tree crown reflection intensity storage unit 28.
樹冠通過強度抽出部14は、樹木頂点記憶部23に格納された樹木頂点Piの座標(Xi,Yi)を参照して、反射強度データ記憶部21から、樹木頂点Piの座標(Xi,Yi)に一致、或いは最も近い座標(X,Y)の反射強度データの反射地点の高さ(Z値)Zdを読み出す。更に、樹冠通過強度抽出部14は、DEM記憶部24から、DEMの樹木頂点Piの座標(Xi,Yi)に一致、或いは最も近い座標(X,Y)の地盤の高さZhを読み出す。更に、樹冠通過強度抽出部14は、反射地点の高さZdと地盤の高さZhとの差分値Zkを算出する。 The canopy passage intensity extraction unit 14 refers to the coordinates (Xi, Yi) of the tree vertex Pi stored in the tree vertex storage unit 23, and coordinates (Xi, Yi) of the tree vertex Pi from the reflection intensity data storage unit 21. The height (Z value) Zd of the reflection point of the reflection intensity data at the coordinates (X, Y) closest to or closest to is read. Further, the canopy passage strength extracting unit 14 reads out the ground height Zh at the coordinates (X, Y) closest to the coordinates (Xi, Yi) of the tree vertex Pi of the DEM from the DEM storage unit 24. Further, the canopy passage strength extracting unit 14 calculates a difference value Zk between the height Zd of the reflection point and the height Zh of the ground.
更に、樹冠通過強度抽出部14は、閾値記憶部25から閾値(例えば、1m)を読み出して、差分値Zkと比較する。差分値Zkが閾値以内の場合、レーザーが樹冠を通過し、地盤で反射したものと判断されるので、反射強度データのラストパルスの強度Ilastを、図3に示すような樹冠を通過して減衰した後に地盤で反射したレーザーの反射強度(以下、「樹冠通過強度」という。)Icbとして抽出する。図3に示すように、樹冠通過強度Icbは、樹冠を通過することで減衰しているので、樹冠内部の情報を有するといえる。抽出した樹冠通過強度Icbは、樹冠通過強度記憶部29に格納される。 Further, the canopy passage strength extraction unit 14 reads a threshold value (for example, 1 m) from the threshold value storage unit 25 and compares it with the difference value Zk. When the difference value Zk is within the threshold value, it is determined that the laser has passed through the canopy and reflected from the ground, so the last pulse intensity I last of the reflection intensity data passes through the canopy as shown in FIG. Extracted as Icb , the reflection intensity of the laser that was attenuated and then reflected off the ground (hereinafter referred to as “canopy passing intensity”). As shown in FIG. 3, it can be said that the canopy passage strength Icb has information inside the canopy because it is attenuated by passing through the canopy. The extracted canopy passage strength Icb is stored in the canopy passage strength storage unit 29.
地盤反射強度抽出部11は、反射強度データ記憶部21から、森林域A内の反射強度データの反射地点の高さ(Z値)Zdを読み出す。更に、地盤反射強度抽出部11は、DEM記憶部24から、森林域A内のDEMの地盤の高さZhを読み出す。更に、地盤反射強度抽出部11は、反射地点の高さZdと地盤の高さZhとの差分値Zkを算出する。 The ground reflection intensity extraction unit 11 reads the reflection point height (Z value) Zd of the reflection intensity data in the forest area A from the reflection intensity data storage unit 21. Further, the ground reflection intensity extraction unit 11 reads the DEM ground height Zh in the forest area A from the DEM storage unit 24. Further, the ground reflection intensity extraction unit 11 calculates a difference value Zk between the height Zd of the reflection point and the height Zh of the ground.
更に、地盤反射強度抽出部11は、閾値記憶部25から閾値(例えば、1m)を読み出して、差分値Zkと比較する。差分値Zkが閾値よりも小さい場合、レーザーが直接地盤に到達したものと判断されるので、反射強度データのファーストパルスの強度Ifirstを、図3に示すような地盤に直接達して反射したレーザーの反射強度(以下、「地盤反射強度」という。)Ibとして抽出する。抽出した樹冠通過強度Icbは、樹冠通過強度記憶部29に格納される。なお、樹冠通過強度Icbが森林域A内の反射率Rbで得られることから、地盤反射強度Ibも森林域Aから抽出している。 Further, the ground reflection intensity extraction unit 11 reads a threshold value (for example, 1 m) from the threshold value storage unit 25 and compares it with the difference value Zk. When the difference value Zk is smaller than the threshold value, it is determined that the laser has directly reached the ground. Therefore, the first pulse intensity I first of the reflected intensity data is directly reflected on the ground as shown in FIG. The reflection intensity (hereinafter referred to as “ground reflection intensity”) Ib is extracted. The extracted canopy passage strength Icb is stored in the canopy passage strength storage unit 29. Since the canopy passage intensity Icb is obtained from the reflectance Rb in the forest area A, the ground reflection intensity Ib is also extracted from the forest area A.
反射率算出部12は、入射強度記憶部27から入射強度I0を読み込み、地盤反射強度記憶部26から森林域A内の地盤反射強度Ibを読み込んで、式(2)を用いて、森林域A内の反射率Rbを算出する。 The reflectance calculation unit 12 reads the incident intensity I0 from the incident intensity storage unit 27, reads the ground reflection intensity Ib in the forest area A from the ground reflection intensity storage unit 26, and uses the formula (2) to calculate the forest area A The reflectance Rb is calculated.
Rb=Ib/I0 ・・・(2)
森林域A内の反射率Rbは、反射率記憶部22に記憶される。
Rb = Ib / I0 (2)
The reflectance Rb in the forest area A is stored in the reflectance storage unit 22.
図6に示すように、樹木T1〜T6毎に、森林域A内の地盤反射強度Ib、樹冠反射強度Ict、樹冠通過強度Icb及び入射強度I0が設定される。 As shown in FIG. 6, the ground reflection intensity Ib, the crown reflection intensity Ict, the canopy passage intensity Icb, and the incident intensity I0 in the forest area A are set for each of the trees T1 to T6.
葉面積指数算出部15は、地盤反射強度記憶部26、入射強度記憶部27、及び樹冠反射強度記憶部28、樹冠通過強度記憶部29のそれぞれに格納された森林域A内の地盤反射強度Ib、樹冠反射強度Ict、樹冠通過強度Icb及び入射強度I0を読み出して、樹木T1〜T6毎に、LAIを算出する。 The leaf area index calculation unit 15 includes a ground reflection intensity storage unit 26, an incident intensity storage unit 27, a canopy reflection intensity storage unit 28, and a canopy passage intensity storage unit 29. Then, the canopy reflection intensity Ict, the canopy passage intensity Icb and the incident intensity I0 are read out, and the LAI is calculated for each of the trees T1 to T6.
地盤反射強度Ibは下の式で表される。 The ground reflection intensity Ib is expressed by the following formula.
Ib=I0・Rb …(3)
ベール−ランベルトの法則を参考にすると、葉間隙(gap fraction)は下の式(4)で表される。
Ib = I0 · Rb (3)
With reference to the Beer-Lambert law, the gap fraction is expressed by the following equation (4).
T(z)=exp(−G・μ・z) …(4)
ここで、Tは葉間隙、Gは葉の投影係数、μは葉群密度、zは梢端からの透過距離を表す。
T (z) = exp (−G · μ · z) (4)
Here, T is the leaf gap, G is the leaf projection coefficient, μ is the leaf group density, and z is the transmission distance from the treetop.
樹冠通過強度Icbは、下の式(5)で表される。 The canopy passage strength Icb is expressed by the following equation (5).
Icb=(I0−Ict) ・exp(-2G・μ・d)・Rb …(5)
ここで、dは樹冠厚さを表す。式(5)より、樹冠通過強度Icbと 森林域A内の地盤反射強度Ibの比をとると式(6)のようになる。
Icb = (I0-Ict) ・ exp (-2G ・ μ ・ d) ・ Rb (5)
Here, d represents the crown thickness. From equation (5), if the ratio of the canopy passage intensity Icb and the ground reflection intensity Ib in the forest area A is taken, equation (6) is obtained.
Icb/Ib= ((I0−Ict)/ I0) ・ exp(-2G・μ・d) …(6)
葉面積指数は下の式(7)で表される。
Icb / Ib = ((I0−Ict) / I0) • exp (−2G · μ · d) (6)
The leaf area index is expressed by the following formula (7).
LAI=μ・d …(7)
葉を水平面に投影したと仮定して、G=1とする。式(6)及び式(7)より、葉面積指数LAIは、式(8)で求めることができる。
LAI = μ · d (7)
Assuming that the leaves are projected on the horizontal plane, G = 1. From Formula (6) and Formula (7), the leaf area index LAI can be obtained by Formula (8).
LAI=-1/2 ・ ln( (Icb・I0) / (Ib・(I0 - Ict)) ) …(8)
葉面積指数算出部15は、樹木T1〜T6毎に、地盤反射強度記憶部26、入射強度記憶部27、樹冠反射強度記憶部28及び樹冠通過強度記憶部29から、森林域A内の地盤反射強度Ib、樹冠反射強度Ict、樹冠通過強度Icb及び入射強度I0を読み出す。更に、葉面積指数算出部15は、式(8)のように、LAIを算出する。算出したLAIは、葉面積指数記憶部31に格納される。葉面積指数記憶部31は、図7に示すように、樹木T1〜T6毎に、LAIの値を格納する。出力部4は、LAIの値を、記録媒体に記録したり、画面に表示したり、印刷したりする。
LAI = -1 / 2 · ln ((Icb · I0) / (Ib · (I0-Ict))) ... (8)
The leaf area index calculation unit 15 performs ground reflection in the forest area A from the ground reflection intensity storage unit 26, the incident intensity storage unit 27, the crown reflection intensity storage unit 28, and the canopy passage intensity storage unit 29 for each of the trees T1 to T6. The intensity Ib, the canopy reflection intensity Ict, the canopy passage intensity Icb, and the incident intensity I0 are read out. Further, the leaf area index calculation unit 15 calculates LAI as shown in Expression (8). The calculated LAI is stored in the leaf area index storage unit 31. As shown in FIG. 7, the leaf area index storage unit 31 stores the LAI value for each of the trees T1 to T6. The output unit 4 records the LAI value on a recording medium, displays it on a screen, and prints it.
次に、本発明の第1の実施の形態に係る葉面積指数算出方法の一例を、図8のフローチャートを参照しながら説明する。 Next, an example of the leaf area index calculation method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG.
(イ)ステップS11において、地盤反射強度抽出部11が、反射強度データ記憶部21から、図3に示すような地盤に直接達して反射したレーザーの反射強度(地盤反射強度)Ibを抽出する。森林域A内の地盤反射強度Ibは、地盤反射強度記憶部26に格納される。 (A) In step S11, the ground reflection intensity extraction unit 11 extracts, from the reflection intensity data storage unit 21, the reflection intensity (ground reflection intensity) Ib of the laser that has directly reached the ground as shown in FIG. The ground reflection intensity Ib in the forest area A is stored in the ground reflection intensity storage unit 26.
(ロ)ステップS12において、地盤反射強度抽出部6が、反射強度データ記憶部21から、図3に示すような既知反射率領域の地盤反射強度Iaを抽出し、地盤反射強度記憶部8に記憶させる。そして、入射強度算出部7が、地盤反射強度記憶部8から、既知反射率領域の地盤反射強度Iaを読み出し、更に反射率記憶部9から既知の反射率Raを読み出して、式(1)を用いて、樹木T1〜T6の樹冠に到達する直前のレーザーの入射強度(入射強度)I0を算出する。入射強度I0は、入射強度記憶部27に格納される。 (B) In step S 12, the ground reflection intensity extraction unit 6 extracts the ground reflection intensity Ia in the known reflectance region as shown in FIG. 3 from the reflection intensity data storage unit 21 and stores it in the ground reflection intensity storage unit 8. Let Then, the incident intensity calculation unit 7 reads the ground reflection intensity Ia of the known reflectance region from the ground reflection intensity storage unit 8 and further reads the known reflectance Ra from the reflectance storage unit 9 to obtain the equation (1). Using this, the incident intensity (incident intensity) I0 of the laser immediately before reaching the crowns of the trees T1 to T6 is calculated. The incident intensity I0 is stored in the incident intensity storage unit 27.
(ハ)ステップS13において、樹冠反射強度抽出部13が、反射強度データ記憶部21から、図3に示すような樹木T1〜T6の樹冠で反射したレーザーの反射強度(樹冠反射強度)Ictを、樹木T1〜T6毎に抽出する。樹冠反射強度Ictは、樹冠反射強度記憶部28に格納される。 (C) In step S13, the crown reflection intensity extraction unit 13 calculates the reflection intensity (crown reflection intensity) Ict of the laser reflected from the tree of the trees T1 to T6 as shown in FIG. Extracted for each of the trees T1 to T6. The tree crown reflection intensity Ict is stored in the tree crown reflection intensity storage unit 28.
(ニ)ステップS14において、樹冠通過強度抽出部14は、反射強度データ記憶部21から、図3に示すような、樹木T1〜T6の樹冠を通過した後に地盤で反射したレーザーの反射強度(樹冠通過強度)Icbを、樹木T1〜T6毎に抽出する。樹冠通過強度Icbは、樹冠通過強度記憶部29に格納される。 (D) In step S14, the canopy passage intensity extracting unit 14 reflects the reflection intensity of the laser reflected from the ground after passing through the canopy of the trees T1 to T6 as shown in FIG. (Passing intensity) Icb is extracted for each of the trees T1 to T6. The canopy passage strength Icb is stored in the canopy passage strength storage unit 29.
(ホ)ステップS15において、葉面積指数算出部15が、地盤反射強度記憶部26、入射強度記憶部27、樹冠反射強度記憶部28及び樹冠通過強度記憶部29から森林域A内の地盤反射強度Ib、樹冠反射強度Ict、樹冠通過強度Icb及び入射強度I0を読み出して、式(7)を用いて、樹木T1〜T6毎にLAIを算出する。LAIは、葉面積指数記憶部31に格納される。 (E) In step S15, the leaf area index calculation unit 15 determines the ground reflection intensity in the forest area A from the ground reflection intensity storage unit 26, the incident intensity storage unit 27, the canopy reflection intensity storage unit 28, and the canopy passage intensity storage unit 29. Ib, canopy reflection intensity Ict, canopy passage intensity Icb and incident intensity I0 are read out, and LAI is calculated for each tree T1 to T6 using equation (7). The LAI is stored in the leaf area index storage unit 31.
なお、ステップS11〜S14の手順は、それぞれ独立して行うことが可能であり、図8のフローチャートに示した順序に特に限定されない。 Note that the procedures of steps S11 to S14 can be performed independently, and are not particularly limited to the order shown in the flowchart of FIG.
次に、図8のステップS11の森林域A内の地盤反射強度Ibの設定方法の詳細を、図9のフローチャートを参照しながら説明する。 Next, details of the method for setting the ground reflection intensity Ib in the forest area A in step S11 of FIG. 8 will be described with reference to the flowchart of FIG.
(イ)ステップS21において、表示部2が、オルソフォト画像を画面に表示している。利用者が、オルソフォト画像の森林域AをLAIの算出対象とする指示を入力部3に入力する。表示処理部10が、入力部3からの指示に応じて、森林域Aを示す画面上のピクセル座標(Xp,Yp)を読み出す。そして、表示処理部10が、ピクセル座標(Xp,Yp)に該当するオルソフォト画像上の平面直角座標(Xo,Yo)を読み、地盤反射強度抽出部11に引き渡す。 (A) In step S21, the display unit 2 displays an orthophoto image on the screen. A user inputs an instruction to the forest area A of the orthophoto image as an LAI calculation target to the input unit 3. The display processing unit 10 reads pixel coordinates (Xp, Yp) on the screen indicating the forest area A in response to an instruction from the input unit 3. Then, the display processing unit 10 reads the plane rectangular coordinates (Xo, Yo) on the orthophoto image corresponding to the pixel coordinates (Xp, Yp) and passes them to the ground reflection intensity extracting unit 11.
(ロ)ステップS22において、地盤反射強度抽出部11が、森林域A内の反射強度データを引き当てる。ステップS23において、地盤反射強度抽出部11が、反射強度データに含まれるレーザーの反射地点の高さZdを抽出する。 (B) In step S22, the ground reflection intensity extraction unit 11 assigns the reflection intensity data in the forest area A. In step S23, the ground reflection intensity extraction unit 11 extracts the height Zd of the reflection point of the laser included in the reflection intensity data.
(ハ)ステップS24において、地盤反射強度抽出部11が、DEM記憶部24から、森林域A内のDEMの地盤の高さZhを読み出す。ステップS25において、地盤反射強度抽出部11が、反射強度データの反射地点の高さZdと、DEMの地盤の高さZhとの差分値Zkをとる。 (C) In step S <b> 24, the ground reflection intensity extraction unit 11 reads the DEM ground height Zh in the forest area A from the DEM storage unit 24. In step S25, the ground reflection intensity extracting unit 11 takes a difference value Zk between the reflection point height Zd of the reflection intensity data and the DEM ground height Zh.
(ニ)ステップS26において、地盤反射強度抽出部11が、差分値Zkが閾値と比較する。差分値Zkが閾値以上の場合は、ステップS24に戻り、森林域A内の他の反射強度データを引き当てる。他方、差分値Zkが閾値以内場合は、ステップS27に進む。 (D) In step S26, the ground reflection intensity extraction unit 11 compares the difference value Zk with a threshold value. If the difference value Zk is equal to or greater than the threshold value, the process returns to step S24, and other reflection intensity data in the forest area A is allocated. On the other hand, if the difference value Zk is within the threshold value, the process proceeds to step S27.
(ホ)ステップS27において、地盤反射強度抽出部11が、反射強度データのファーストパルスの強度Ifirstを、図3に示すような地盤反射強度Ibとして抽出する。ステップS28において、地盤反射強度抽出部11が、地盤反射強度Ibを地盤反射強度記憶部26に記憶させる。 (E) In step S27, the ground reflection intensity extraction unit 11 extracts the first pulse intensity I first of the reflection intensity data as the ground reflection intensity Ib as shown in FIG. In step S28, the ground reflection intensity extraction unit 11 stores the ground reflection intensity Ib in the ground reflection intensity storage unit 26.
次に、図8のステップS13の樹冠反射強度Ictの設定方法の詳細を、図10のフローチャートを参照しながら説明する。 Next, details of the method for setting the crown reflection intensity Ict in step S13 of FIG. 8 will be described with reference to the flowchart of FIG.
(イ)ステップS31において、表示部2が、オルソフォト画像を表示している。表示処理部10が、入力部3からの指示に応じて、表示部2の画面に表示された森林域Aを示すピクセル座標(Xp,Yp)を読み出す。表示処理部10が、ピクセル座標(Xp,Yp)に該当するオルソフォト画像の平面直角座標(Xo,Yo)を読み、樹冠反射強度抽出部13に引き渡す。 (A) In step S31, the display unit 2 displays an orthophoto image. In response to an instruction from the input unit 3, the display processing unit 10 reads out pixel coordinates (Xp, Yp) indicating the forest area A displayed on the screen of the display unit 2. The display processing unit 10 reads the plane rectangular coordinates (Xo, Yo) of the orthophoto image corresponding to the pixel coordinates (Xp, Yp) and delivers them to the tree crown reflection intensity extracting unit 13.
(ロ)ステップS32において、樹冠反射強度抽出部13が、平面直角座標(Xo,Yo)に基づいて、樹木頂点記憶部23から森林域A内に存在する樹木T1〜T6の樹木頂点Pi(P1,P2,…P6)を読み出す。 (B) In step S32, the tree crown reflection intensity extraction unit 13 determines the tree vertices Pi (P1) of the trees T1 to T6 existing in the forest area A from the tree vertex storage unit 23 based on the plane rectangular coordinates (Xo, Yo). , P2,... P6).
(ハ)ステップS33において、樹冠反射強度抽出部13が、樹木頂点Pi(P1,P2,…P6)のうち、樹木頂点P1に着目する。 (C) In step S33, the tree crown reflection intensity extraction unit 13 pays attention to the tree vertex P1 among the tree vertices Pi (P1, P2,... P6).
(ニ)ステップS34において、樹冠反射強度抽出部13が、樹木頂点P1の座標(X1,Y1)に一致、或いは最も近い座標(X,Y)を有する反射強度データのファーストパルスの強度Ifirstを樹冠反射強度Ictとして抽出する。 (D) In step S34, the crown reflection intensity extraction unit 13 determines the intensity I first of the first pulse of the reflection intensity data having the coordinates (X, Y1) that are coincident with or closest to the coordinates (X1, Y1) of the tree vertex P1. Extracted as canopy reflection intensity Ict.
(ホ)ステップS35において、樹冠反射強度抽出部13が、抽出した樹冠反射強度Ictを、樹木T1の樹木頂点P1に対応させて樹冠反射強度記憶部28に記憶させる。 (E) In step S35, the canopy reflection intensity extracting unit 13 stores the extracted canopy reflection intensity Ict in the canopy reflection intensity storage unit 28 in association with the tree vertex P1 of the tree T1.
(ヘ)ステップS36において、樹冠反射強度抽出部13が、着目した樹木頂点Piが最後の樹木頂点P6であるか、即ち全ての樹木頂点Pi(P1,P2,…P6)に対して樹冠反射強度Ictを設定したか判断する。全ての樹木T1〜T6の樹木頂点Pi(P1,P2,…P6)に対して樹冠反射強度Ictを抽出していなければ、ステップS37においてiを1インクリメントし、ステップS34に戻り、次の樹木頂点P2に対して樹冠反射強度Ictを抽出する。この結果、全ての樹木T1〜T6の樹木頂点Pi(P1,P2,…P6)に対して樹冠反射強度Ictが抽出される。 (F) In step S36, the crown reflection intensity extraction unit 13 determines whether the focused tree vertex Pi is the last tree vertex P6, that is, the tree crown reflection intensity for all tree vertices Pi (P1, P2,... P6). Determine whether Ict is set. If the crown reflection intensity Ict is not extracted for the tree vertices Pi (P1, P2,... P6) of all the trees T1 to T6, i is incremented by 1 in step S37, and the process returns to step S34 to return to the next tree vertex. The crown reflection intensity Ict is extracted for P2. As a result, the crown reflection intensity Ict is extracted for the tree vertices Pi (P1, P2,... P6) of all the trees T1 to T6.
次に、図8のステップS14の樹冠通過強度Icbの設定方法の詳細を、図11のフローチャートを参照しながら説明する。 Next, details of the method for setting the canopy passage strength Icb in step S14 of FIG. 8 will be described with reference to the flowchart of FIG.
(イ)ステップS41において、表示部2が、オルソフォト画像を表示している。表示処理部10が、入力部3からの指示に応じて、表示部2の画面に表示されたLAIの算出対象となる樹木群の森林域Aを示すピクセル座標(Xp,Yp)を読み出す。表示処理部10が、ピクセル座標(Xp,Yp)に該当する平面直角座標(Xo,Yo)を読み、樹冠通過強度抽出部14に引き渡す。 (A) In step S41, the display unit 2 displays an orthophoto image. In response to an instruction from the input unit 3, the display processing unit 10 reads out pixel coordinates (Xp, Yp) indicating the forest area A of the tree group that is the target of the LAI calculation displayed on the screen of the display unit 2. The display processing unit 10 reads the plane rectangular coordinates (Xo, Yo) corresponding to the pixel coordinates (Xp, Yp) and delivers them to the tree crown passing intensity extracting unit 14.
(ロ)ステップS42において、樹冠通過強度抽出部14が、樹木頂点記憶部23から、森林域A内に存在する樹木T1〜T6の樹木頂点Pi(P1,P2,…P6)を読み出す。 (B) In step S42, the canopy passage strength extracting unit 14 reads out the tree vertices Pi (P1, P2,... P6) of the trees T1 to T6 existing in the forest area A from the tree vertex storage unit 23.
(ハ)ステップS43において、樹冠通過強度抽出部14が、読み出した樹木頂点Pi(P1,P2,…P6)のうち、樹木頂点P1に着目する。 (C) In step S43, the canopy passage strength extracting unit 14 pays attention to the tree vertex P1 among the read tree vertices Pi (P1, P2,... P6).
(ニ)ステップS44において、樹冠通過強度抽出部14が、樹木頂点P1の座標(X1,Y1)に一致、或いは最も近い座標(X,Y)を有する反射強度データを引き当てる。 (D) In step S44, the tree crown passing intensity extracting unit 14 assigns the reflection intensity data having the coordinates (X, Y1) that coincide with or are closest to the coordinates (X1, Y1) of the tree vertex P1.
(ホ)ステップS45において、樹冠通過強度抽出部14が、反射強度データの反射地点の高さZdを抽出する。 (E) In step S45, the canopy passage intensity extracting unit 14 extracts the height Zd of the reflection point of the reflection intensity data.
(ヘ)ステップS46において、樹冠通過強度抽出部14が、樹木頂点P1の座標(X1,Y1)に一致する、或いは最も近いDEMの地盤の高さZhを読み出す。 (F) In step S46, the canopy passage strength extracting unit 14 reads the ground height Zh of the DEM that is coincident with or closest to the coordinates (X1, Y1) of the tree vertex P1.
(ト)ステップS47において、樹冠通過強度抽出部14が、反射強度データの反射地点の高さZdと、DEMの地盤の高さZhとの差分値Zkをとる。 (G) In step S47, the canopy passage intensity extracting unit 14 takes the difference value Zk between the height Zd of the reflection point of the reflection intensity data and the height Zh of the ground of the DEM.
(チ)ステップS48において、樹冠通過強度抽出部14が、差分値Zkが、閾値以上か判断する。閾値よりも大きい場合は、ステップS49に進み樹木頂点Piの座標(Xi,Yi)に次に近い座標を有する反射強度データを引き当て、ステップS44に戻る。他方、閾値以内の場合は、ステップS50に進み、樹冠通過強度抽出部14が、Zdを有する反射強度データを引き当てる。 (H) In step S48, the canopy passage strength extraction unit 14 determines whether the difference value Zk is equal to or greater than a threshold value. If it is larger than the threshold value, the process proceeds to step S49, and reflection intensity data having coordinates next closest to the coordinates (Xi, Yi) of the tree vertex Pi are assigned, and the process returns to step S44. On the other hand, if it is within the threshold value, the process proceeds to step S50, and the canopy passage intensity extracting unit 14 allocates reflection intensity data having Zd.
(リ)ステップS51において、樹冠通過強度抽出部14が、反射強度データのラストパルスの強度Ilastを樹冠通過強度Icbとして抽出する。 (R) In step S51, the canopy passage intensity extraction unit 14 extracts the intensity I last of the last pulse of the reflection intensity data as the canopy passage intensity Icb.
(ヌ)ステップS52において、樹冠通過強度抽出部14が、樹冠通過強度Icbを樹冠通過強度記憶部29に樹木頂点P1と対応させて保存(設定)する。 (Nu) In step S52, the canopy passage strength extraction unit 14 stores (sets) the canopy passage strength Icb in the canopy passage strength storage unit 29 in association with the tree vertex P1.
(ル)ステップS53において、樹冠通過強度抽出部14が、着目したのが樹木頂点P6であるか、即ち全ての樹木T1〜T6の樹木頂点Pi(P1,P2,…P6)について樹冠通過強度Icbを設定したか判断する。全ての樹木頂点Pi(P1,P2,…P6)について樹冠通過強度Icbを設定していなければ、ステップS54に進み、次の樹木頂点P2を対象として、ステップS44に戻る。この結果、全ての樹木T1〜T6の樹木頂点Pi(P1,P2,…P6)について樹冠通過強度Icbが抽出される。 (L) In step S53, the canopy passage strength extraction unit 14 pays attention to the tree vertex P6, that is, the crown passage strength Icb for the tree vertices Pi (P1, P2,... P6) of all the trees T1 to T6. Determine whether or not. If the crown passing strength Icb has not been set for all the tree vertices Pi (P1, P2,... P6), the process proceeds to step S54, and the process returns to step S44 for the next tree vertex P2. As a result, the crown passage strength Icb is extracted for the tree vertices Pi (P1, P2,... P6) of all the trees T1 to T6.
本発明の第1の実施の形態によれば、従来、現地調査により局所的なLAIを求めることしかできなかったが、航空レーザー計測でLAIを推定できるので、現地に立ち入ることなく、広域かつ迅速にLAIを推定することができる。 According to the first embodiment of the present invention, conventionally, only local LAI can be obtained by field survey. However, since LAI can be estimated by aviation laser measurement, wide area and quickness can be achieved without entering the site. LAI can be estimated.
更に、地盤反射強度Ib、樹冠反射強度Ict、樹冠通過強度Icb及び入射強度I0等のレーザーの強度を活用し、樹冠内部の情報(レーザー反射強度の減衰量)を用いてLAIを推定しているので、高精度なLAIを推定することができる。 Furthermore, LAI is estimated using the information inside the tree canopy (attenuation of laser reflection intensity) by utilizing the laser intensity such as ground reflection intensity Ib, canopy reflection intensity Ict, canopy passage intensity Icb, and incident intensity I0. Therefore, it is possible to estimate the LAI with high accuracy.
更に、樹木頂点記憶部23に格納された樹木頂点Piを用いて、樹冠反射強度抽出部13が、樹木頂点Piに一致、或いは最も近い座標(X,Y)の樹冠反射強度Ictを抽出し、樹冠通過強度抽出部14が、樹木頂点Piに一致、或いは最も近い座標(X,Y)の樹冠通過強度Icbを抽出することにより、LAIを推定することができる。樹木頂点Piの決定方法は後述する。 Further, using the tree vertex Pi stored in the tree vertex storage unit 23, the crown reflection intensity extraction unit 13 extracts the tree crown reflection intensity Ict at the coordinates (X, Y) that coincide with or is closest to the tree vertex Pi. The LAI can be estimated by extracting the canopy passage strength Icb having the coordinates (X, Y) that coincides with or is closest to the tree vertex Pi. A method for determining the tree vertex Pi will be described later.
このようにして求めたLAIは森林のCO2吸収量を推定する際のパラメータとして活用することもできる。 The LAI obtained in this way can also be used as a parameter when estimating the amount of CO 2 absorbed in the forest.
(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態として、樹木頂点の特定方法について説明する。図13に示した樹木頂点記憶部23に含まれる樹木頂点Piは、以下のように特定している。
(Second Embodiment)
As a second embodiment of the present invention, a method for specifying a tree vertex will be described. The tree vertex Pi included in the tree vertex storage unit 23 illustrated in FIG. 13 is specified as follows.
本発明の第2の実施の形態は、樹冠を際立たせて再現し、単木の頂点を認識するものである。この単木の頂点の認識のために、新たに「尾根谷度」データを作成することによって樹冠形状を判別する。 In the second embodiment of the present invention, a tree crown is emphasized and reproduced to recognize a vertex of a single tree. In order to recognize the vertices of this single tree, the crown shape is discriminated by newly creating “ridge valley degree” data.
尾根谷度は次の様に算出する。 The ridge valley degree is calculated as follows.
本発明の第2の実施の形態では、DEMとDSMの差のデータである樹木高のグリッドデータ(0.5m)を用いて、8方向(=全方位)に探索して地上開度(φ1)と地下開度(φ2)を求める。検索範囲は1m・2m・5m・10mの4通り試算し、樹冠形状を適切に表現できた2mに決定した。そして、検索範囲2mにおける大まかな地形を表す、地上開度と地下開度とに挟まれる角度の2等分線とを尾根谷度(φ3)と定義する。 In the second embodiment of the present invention, using the tree height grid data (0.5 m), which is the difference between DEM and DSM, the search is performed in 8 directions (= all directions) and the ground opening (φ1) And the underground opening (φ2). The search range was 4m, 1m, 2m, 5m, and 10m, and was determined to be 2m that could properly represent the crown shape. Then, the bisector of the angle between the ground opening and the underground opening representing the rough topography in the search range 2 m is defined as the ridge valley degree (φ3).
以下に図面を用いて樹木認識の実施の形態を説明する。 Embodiments of tree recognition will be described below with reference to the drawings.
図12は本発明の第2の実施の形態の樹木頂点認識装置の概略構成図である。図12に示すように、特定地域の地盤のグリッドデータ(DEM:Digital Elevation Model)を記憶したデータベース110と、特定地域の表層(森林)のグリッドデータ(DSM:Digital Surface Model)を記憶したデータベース111と、特定地域のデジタル写真を記憶したデータベース112と、表示部13と、樹木高算出部114と、樹木高データが記憶されるファイル(メモリ)115と、平滑フィルタ部116と(3ピクセル×3ピクセル)、尾根谷度算出部117と、尾根谷度が記憶されるファイル118と、表示処理部119と、局所最大フィルタ部120と、樹木頂点候補抽出部121と、樹木頂点候補データが記憶されるファイル122と、樹冠上部抽出部123と、樹冠上部データが記憶されるファイル124と、樹木頂点決定部125と、樹木頂点データが記憶されるファイル126と出力部130等を備えている。 FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a tree vertex recognition apparatus according to the second embodiment of this invention. As shown in FIG. 12, a database 110 storing grid data (DEM: Digital Elevation Model) of the ground in a specific area and a database 111 storing grid data (DSM: Digital Surface Model) of the surface layer (forest) of the specific area. A database 112 storing digital photographs of a specific area, a display unit 13, a tree height calculation unit 114, a file (memory) 115 storing tree height data, and a smoothing filter unit 116 (3 pixels × 3 Pixel), a ridge valley degree calculation unit 117, a file 118 in which the ridge valley degree is stored, a display processing unit 119, a local maximum filter unit 120, a tree vertex candidate extraction unit 121, and tree vertex candidate data are stored. File 122, tree crown upper extraction unit 123, file 124 in which tree crown upper data is stored, and tree vertex determination unit 1 25, a file 126 in which tree vertex data is stored, an output unit 130, and the like.
データベース110は、特定地域の地盤のグリッドデータ(DEM:Digital Elevation Model:本発明の第2の実施の形態では0.5m間隔の格子状のデータ)を記憶している。このグリッドデータは、地盤のX、Y、Z(地盤高Za)とを対応させて記憶させられている。つまり、レーザーデータを読み込み、それぞれの同じ標高値を結んだ等高線図に対してTINを発生させて地面を復元する。 The database 110 stores grid data (DEM: Digital Elevation Model: grid-like data at intervals of 0.5 m in the second embodiment of the present invention) of ground in a specific area. This grid data is stored in association with X, Y, and Z (ground height Za) of the ground. That is, the laser data is read, and the ground is restored by generating a TIN for the contour maps connecting the same elevation values.
データベース111は、特定地域の表層(森林)のグリッドデータ(DSM:Digital Surface Model:本発明の第2の実施の形態では0.5m間隔)を記憶している。このグリッドデータ(本発明の第2の実施の形態では0.5m間隔の格子状のデータ)は、樹木表面のX、Y、Z(Zb:樹木表面高)とを対応させて記憶している。つまり、レーザーデータを読み込み、それぞれの同じ標高値を結んだ等高線図に対してTINを発生させて表層を復元する。 The database 111 stores grid data (DSM: Digital Surface Model: 0.5 m interval in the second embodiment of the present invention) of the surface layer (forest) of a specific area. This grid data (in the second embodiment of the present invention, grid-like data with an interval of 0.5 m) stores X, Y, and Z (Zb: tree surface height) of the tree surface in association with each other. . That is, the laser data is read and the surface layer is restored by generating a TIN for the contour map connecting the same elevation values.
すなわち、これらのグリッドデータは、格子間隔0.5mのX−Y平面直角座標系に、緯度経度に対応するX値、Y値とレーザー計測によって得られたZ値を割り当てている。 That is, in these grid data, an X value and a Y value corresponding to latitude and longitude and a Z value obtained by laser measurement are assigned to an XY plane rectangular coordinate system having a lattice interval of 0.5 m.
樹木高算出部114は、データベース110のDSMとデータベース111のDEMとの差を求め、これをファイル115(メモリ)のX,Y座標に割付ける。 The tree height calculation unit 114 obtains a difference between the DSM of the database 110 and the DEM of the database 111 and assigns the difference to the X and Y coordinates of the file 115 (memory).
平滑フィルタ部116は、Average filterとも呼ばれるものであり、ファイル115の樹木高グリッドデータDiに対して、各々のデータを中心とするX−Y座標面3×3範囲(本発明の第2の実施の形態では1.5m×1.5m)で平均を求め、これをファイル126に保存する。 The smoothing filter unit 116 is also referred to as an average filter, and with respect to the tree height grid data Di of the file 115, an XY coordinate plane 3 × 3 range centering on each data (second embodiment of the present invention). In this embodiment, the average is obtained by 1.5 m × 1.5 m) and stored in the file 126.
尾根谷度算出部117は、ファイル126に平均化された樹木高グリッドデータDdi(Dd1、Dd2・・)が保存されると、樹木高グリッドデータDdiが付加されている任意の平均化された樹木高グリッドデータDdi(以下樹木高グリッドデータDdiという)から各々のデータを中心としたX−Y座標面の任意半径の検索範囲(検索範囲は樹冠の立体形状の特徴を適切に表現できた2mに決定している。以下2m範囲毎)で尾根谷度を求め、これをファイル118に保存する。 When the tree height grid data Ddi (Dd1, Dd2,...) Is stored in the file 126, the ridge valley degree calculation unit 117 stores any averaged tree to which the tree height grid data Ddi is added. Search range of arbitrary radius of XY coordinate plane centering on each data from high grid data Ddi (hereinafter referred to as tree high grid data Ddi) (search range is 2m which can properly express the characteristics of the solid shape of tree crown) The degree of ridge valley is obtained at every 2 m range below and stored in the file 118.
局所最大値フィルタ部120は、ファイル118の尾根谷度のデータDeiに3×3範囲のフィルタを順次適用し、この結果をファイル127に保存する。 The local maximum value filter unit 120 sequentially applies a 3 × 3 range filter to the data Dei of the ridge valley degree of the file 118 and stores the result in the file 127.
樹木頂点候補抽出部121は、ファイル127の樹冠立体形状の特徴データDfi(XY、尾根谷度)とファイル118のDei(Xpi、Ypi、尾根谷度)とを比較し、同じものを頂点候補Dgiとしてファイル122に保存する。 The tree vertex candidate extraction unit 121 compares the crown three-dimensional shape feature data Dfi (XY, degree of ridge valley) of the file 127 with Dei (Xpi, Ypi, degree of ridge valley) of the file 118, and the same is obtained as the vertex candidate Dgi. As a file 122.
樹冠上部抽出部123は、ファイル118の尾根谷度データ(樹冠立体形状の特徴データDei)に森林の状態に応じた閾値を設けることによって樹冠の上部のデータDeiを抽出し、これを樹冠上部のデータDhi(Dh1、Dh2・・・)としてファイル124に保存する。 The crown top extraction unit 123 extracts the data Dei at the top of the crown by providing a threshold corresponding to the state of the forest in the ridge valley degree data (crown solid shape feature data Dei) of the file 118, and extracts this data Data Dhi (Dh1, Dh2,...) Is stored in the file 124.
樹木頂点決定部125は、ファイル124の樹冠の上部のデータDhi(Dh1、Dh2・・)とファイル122の頂点候補Dgi(Dg1、Dg2・・)とを重ね合わせ一致したものを仮の頂点と決定し、これをファイル128に保存する。そして、樹冠上部に複数の仮の頂点が存在するときは、この樹冠上部で最も樹木高が高いものを単木の頂点として決定し、これをファイル129に保存する(Pi)。 The tree vertex determination unit 125 determines a superposition of the data Dhi (Dh1, Dh2,...) And the vertex candidate Dgi (Dg1, Dg2,. This is saved in the file 128. When there are a plurality of temporary vertices at the top of the tree crown, the highest tree height at the top of the tree crown is determined as a single tree vertex and stored in the file 129 (Pi).
表示処理部119は決定した頂点を例えば○印(△印、×印、番号等の識別)にして画面に表示する。このとき、写真画像と重ねて表示してもよい。 The display processing unit 119 displays the determined vertex on the screen with, for example, a circle (identification of a triangle, a cross, a number, etc.). At this time, it may be displayed so as to overlap with the photographic image.
出力部130は、ファイル129の頂点Piの座標(XY)に樹木番号を付けてプリンタ(図示せず)又は画面に表示する。このとき、樹木高も表示してもよい。 The output unit 130 attaches a tree number to the coordinates (XY) of the vertex Pi of the file 129 and displays it on a printer (not shown) or a screen. At this time, the tree height may also be displayed.
(動作説明)
上記のように構成された樹木頂点特定装置について以下に動作を説明する。本発明の第2の実施の形態では表示部13にデータベース110のDSM及びデータベース111のDEM並びにデジタル写真を重ね表示している。
(Description of operation)
The operation of the tree vertex specifying apparatus configured as described above will be described below. In the second embodiment of the present invention, the display unit 13 displays the DSM of the database 110, the DEM of the database 111, and the digital photograph in an overlapping manner.
図13は本発明の第2の実施の形態の樹木頂点認識装置の概略動作を説明するフローチャートである。 FIG. 13 is a flowchart for explaining the schematic operation of the tree vertex recognition apparatus according to the second embodiment of this invention.
本発明の第2の実施の形態では、樹木高算出部114が航空レーザー計測により取得されたデータ(DSM:Digital Surface Model)を読み込む(S71)。また、地盤のグリッドデータ(以下、DEM:Digital Elevation Model)を読み込む(S72)。 In the second embodiment of the present invention, the tree height calculation unit 114 reads data (DSM: Digital Surface Model) acquired by aviation laser measurement (S71). Further, the grid data of the ground (hereinafter referred to as DEM: Digital Elevation Model) is read (S72).
そして、樹木高算出部114がDSMとDEMデータの差分Zci(Zci、Zci・・)をとり樹木高グリッドデータDiとして、ファイル115に保存する(S73)。 Then, the tree height calculation unit 114 takes the difference Zci (Dci, Zci,...) Between the DSM and DEM data and stores it as the tree height grid data Di in the file 115 (S73).
この樹木高のグリッドデータDiに対して、平滑フィルタ部116(Average filter16ともいう)が3×3範囲で順次平均化し、ファイル126に保存(樹木高のグリッドデータDdi(Dd1、Dd2、・・・))する(S74)。 A smoothing filter 116 (also referred to as an average filter 16) sequentially averages the tree height grid data Di in a 3 × 3 range and stores it in the file 126 (tree height grid data Ddi (Dd1, Dd2,...). )) (S74).
次に、尾根谷度算出部117が2m範囲毎(Ddi)に地上開度及び地下開度を算出する(S75)。次に、地下開度及び地上開度を用いて尾根谷度算出部117が「尾根谷度」データを作成することによって樹冠の立体形状の特徴を判別できるようにした尾根谷画像を得てファイル118に保存する(S76)。 Next, the ridge valley degree calculation part 117 calculates the ground opening degree and the underground opening degree for every 2 m range (Ddi) (S75). Next, the ridge valley degree calculation unit 117 uses the underground opening degree and the ground opening degree to create a “ridge valley degree” data, thereby obtaining a ridge valley image that can distinguish the characteristics of the three-dimensional shape of the crown. It is stored in 118 (S76).
尾根谷度は次の様に算出する。樹木高のグリッドデータDdiを用いて、8方向(=全方位)に探索して地上開度(φ1)と地下開度(φ2)を求める。 The ridge valley degree is calculated as follows. Using the grid data Ddi of the tree height, search is made in eight directions (= all directions) to obtain the ground opening (φ1) and the underground opening (φ2).
検索範囲は1m・2m・5m・10mの4通り試算し、樹冠形状を適切に表現できた2mに決定した。 The search range was 4m, 1m, 2m, 5m, and 10m, and was determined to be 2m that could properly represent the crown shape.
そして、検索範囲2mにおける大まかな地形を表す、地上開度と地下開度に挟まれる角度の2等分線を尾根谷度(φ3)と定義していく(図20参照)。この尾根谷度のデータDeiは表示処理部119によって表示(尾根谷度画像)される。 Then, the bisector of the angle between the ground opening and the underground opening representing the rough topography in the search range 2 m is defined as the ridge valley degree (φ3) (see FIG. 20). The data Dei of the ridge valley degree is displayed by the display processing unit 119 (ridge valley degree image).
さらに、尾根谷度のデータDeiに局所最大値フィルタ部120を順次適用し(S77)、これをファイル127に保存する。 Further, the local maximum value filter unit 120 is sequentially applied to the data Dei of the ridge valley degree (S77), and is stored in the file 127.
このとき、樹冠の大きさに限らず最小のエリアサイズである3×3範囲に固定して、樹頂点ではなく「樹頂点の候補点」を抽出し、ファイル122に樹木頂点候補Dgh(dg1、・・)として保存する(S78)。この3×3範囲に固定したのは、例えば5×5にすると、樹木頂点候補が存在しない樹冠上部が多くなるという実験結果を得たので、3×3範囲とした。 At this time, not only the size of the tree crown but also the 3 × 3 range which is the minimum area size is fixed, and “tree vertex candidate points” are extracted instead of the tree vertices, and tree vertex candidates Dgh (dg1,. (S78). The 3 × 3 range is fixed because, for example, when it is 5 × 5, an experimental result has been obtained that the upper part of the crown where there are no tree vertex candidates is obtained.
一方で、「尾根谷度>0」は尾根地形を表現し、「尾根谷度<0」は谷地形を表現するといった性質を利用して、樹木頂点候補抽出部121が尾根谷度データに森林の状態に応じた閾値を設けることによって樹冠の上部を抽出して(S79)、冠上部抽出部124をラベリング化する(S80)。 On the other hand, using the property that “ridge valley degree> 0” expresses ridge topography and “ridge valley degree <0” expresses valley topography, the tree vertex candidate extraction unit 121 converts the forest into the ridge valley degree data. The upper part of the tree canopy is extracted by providing a threshold value according to the state (S79), and the upper crown extracting unit 124 is labeled (S80).
さらに、樹木頂点決定部125が樹頂候補点と樹冠上部エリア毎に、樹木頂点候補点の中から最高樹木高を求め、その点を樹木頂点と決定(S81)し、これを樹木頂点として抽出する(S82)。この樹木頂点の決定については後述する。 Further, the tree vertex determining unit 125 obtains the highest tree height from the tree vertex candidate points for each of the treetop candidate points and the upper tree crown area, determines that point as the tree vertex (S81), and extracts this as the tree vertex (S82). The determination of the tree vertex will be described later.
図14は本発明の第2の実施の形態の樹木頂点認識装置の尾根谷度を求める処理を説明するフローチャートである。 FIG. 14 is a flowchart illustrating processing for obtaining the ridge valley degree of the tree vertex recognition apparatus according to the second embodiment of this invention.
本発明の第2の実施の形態では、表示部13にオルソフォト画像を表示している(S90)。 In the second embodiment of the present invention, an orthophoto image is displayed on the display unit 13 (S90).
樹木高算出部114は、DSM(X、Y、Z)及びDEM(X、Y、Z)とを読み込み(S91)、差Zciを求め(S92)、これらを樹木高のグリッドデータDi(D1、D2、・・・)としてファイル115に保存する。 The tree height calculation unit 114 reads DSM (X, Y, Z) and DEM (X, Y, Z) (S91), obtains a difference Zci (S92), and obtains the tree height grid data Di (D1, D2). D2... Are stored in the file 115.
この樹木高データDiは、図15に示すように、座標(X,Y:平面直角座標)と樹木高Zciとが対応させられたデータとなる。 As shown in FIG. 15, the tree height data Di is data in which coordinates (X, Y: plane rectangular coordinates) and the tree height Zci are associated with each other.
次に、平滑フィルタ部116がファイル115の多数の樹木高のグリッドデータDiに対してフィルタ16で順次平均化(3×3範囲)し(S93)、この樹木高のグリッドデータDdiをファイル126に保存する。 Next, the smoothing filter unit 116 sequentially averages (3 × 3 range) the grid data Di of a number of tree heights in the file 115 by the filter 16 (S93), and the grid data Ddi of the tree height is stored in the file 126. save.
次に、尾根谷度算出部117は、個々のDdiにおいて2m範囲で順次、尾根谷度を求めることによって樹冠の立体形状の特徴を判別する(S94)。 Next, the ridge valley degree calculation unit 117 determines the feature of the three-dimensional shape of the tree crown by sequentially obtaining the ridge valley degree in the range of 2 m in each Ddi (S94).
尾根谷度は、8方向に探索(木の種類によって1m、5m、10mで行う場合もある)して地上開度と地下開度とを求め、地上開度と地下開度との差を2で割ることで求める(S94)。つまり、樹木の冠部(葉、枝)の立体形状の特徴が求められる。 The ridge valley degree is searched in 8 directions (may be performed at 1m, 5m, 10m depending on the type of tree) to obtain the ground opening and the underground opening, and the difference between the ground opening and the underground opening is 2 It is obtained by dividing by (S94). That is, the feature of the three-dimensional shape of the crown (leaves, branches) of the tree is required.
ファイル126の樹木高のグリッドデータDdiを用いて、図16に示すように8方向(=全方位)に探索して地上開度(φ1)と地下開度(φ2)を求める。検索範囲は樹冠の立体形状の特徴を適切に表現できた2mに決定している。 Using the tree height grid data Ddi of the file 126, the ground opening (φ1) and the underground opening (φ2) are obtained by searching in eight directions (= all directions) as shown in FIG. The search range is determined to be 2m, which can properly represent the three-dimensional shape of the tree crown.
図17は任意の検索範囲における樹木高のグリッドデータDdiを距離と高さからなる軸にプロットしたものである。また、図17の黒点は0.5m間隔のグリッドデータDdiを示す(2m範囲は図示せず)。 FIG. 17 is a plot of the tree height grid data Ddi in an arbitrary search range on an axis composed of distance and height. In addition, black dots in FIG. 17 indicate grid data Ddi at intervals of 0.5 m (2 m range is not shown).
つまり、図17は着目する標本地点から任意半径の範囲で一方向を見た場合の大まかな樹冠形状を表している。そして、この図17において、φ1が地上開度(地上角)であり、φ2が地下開度(地下角)である。そして、図18(a)(b)では地上開度と地下開度に挟まれる角度の2等分線と距離軸(水平軸)とで挟まれた角度を尾根谷度(φ3)と定義している。また、図18の黒点は0.5m間隔のグリッドデータDdiを示す(2m範囲は図示せず)
本形態では索範囲を2mとして、尾根谷度(φ3)を求め、尾根谷度のデータ(以下樹冠立体形状の特徴データDei(Dei:De1、De2・・・)としてファイル118に保存する(S96)。
That is, FIG. 17 shows a rough crown shape when one direction is viewed within a range of an arbitrary radius from the sample point of interest. In FIG. 17, φ1 is the ground opening (ground angle), and φ2 is the underground opening (ground angle). 18 (a) and 18 (b), the angle between the bisector of the angle between the ground opening and the underground opening and the distance axis (horizontal axis) is defined as the ridge valley degree (φ3). ing. Further, black dots in FIG. 18 indicate grid data Ddi at intervals of 0.5 m (2 m range is not shown).
In this embodiment, the ridge valley degree (φ3) is obtained with the search range set to 2 m, and is stored in the file 118 as ridge valley degree data (hereinafter, crown three-dimensional shape feature data Dei (Dei: De1, De2...)) (S96). ).
図19が樹木高をY軸とし距離をX軸として軌跡Aiの樹冠形状を表現した説明図である。図20が尾根谷度をY軸にし距離をX軸として軌跡Aiの樹冠の立体形状の特徴を表現した説明図である。 FIG. 19 is an explanatory diagram representing the crown shape of the locus Ai with the tree height as the Y axis and the distance as the X axis. FIG. 20 is an explanatory diagram expressing the characteristics of the three-dimensional shape of the crown of the trajectory Ai with the ridge valley degree as the Y axis and the distance as the X axis.
つまり、図20に示すように尾根谷度で軌跡Aiの樹冠の立体形状の特徴を表現すると、図19より顕著に樹冠間の境界が現れる。図19及び図20の番号(1)〜(6)は写真から肉眼で読み取った樹冠エリアを示すものである。 That is, as shown in FIG. 20, when the feature of the three-dimensional shape of the crown of the locus Ai is expressed by the ridge valley degree, the boundary between the crowns appears more conspicuously than in FIG. Numbers (1) to (6) in FIG. 19 and FIG. 20 indicate the crown area read from the photograph with the naked eye.
単木としての認識しやすさを向上するには、樹頂点とエッジ部分の値の差が大きいこと、樹頂点において値が同傾向を示すこと、エッジにおいて値が同傾向を示すこと等が挙げられる。図20に示すように、従来までの「高さ」データより本手法の「尾根谷度」データの方が先にあげた条件を満たしていることがわかる。これにより、樹冠ポリゴンを自動作成する際の精度向上に寄与することができる。 In order to improve the ease of recognition as a single tree, the difference between the values of the tree vertices and the edge part is large, the values show the same tendency at the tree vertices, the values show the same tendency at the edges, etc. It is done. As shown in FIG. 20, it can be seen that the “ridge valley degree” data of the present method satisfies the above-mentioned conditions than the conventional “height” data. Thereby, it can contribute to the accuracy improvement at the time of creating a crown crown polygon automatically.
図20においては、尾根谷度がマイナスの値となる点から急激に+方向にあがり、そして急激にマイナスの値となる点までの範囲が単木の樹冠部であることが分かる。 In FIG. 20, it can be seen that the range from the point where the ridge valley degree has a negative value to the point where it suddenly increases in the + direction and then suddenly becomes a negative value is the crown of a single tree.
また、図22は頂点候補と樹頂点の選定法を説明する図であり、各樹冠上部で樹木高が最も高い候補を選定することし示している。この樹木頂点の決定については詳細に後述する。 FIG. 22 is a diagram for explaining a method for selecting vertex candidates and tree vertices, and shows that a candidate having the highest tree height is selected at the top of each tree crown. The determination of the tree vertex will be described later in detail.
次に、尾根谷度算出部117は、求めた尾根谷度を樹冠立体形状の特徴データDeiとしてファイル118(XYが対応させられている)に保存(図21参照)する(S96)。 Next, the ridge valley degree calculation unit 117 stores the obtained ridge valley degree in the file 118 (XY is associated) as the crown crown shape feature data Dei (see FIG. 21) (S96).
前述の地上開度は、各要素(Ddi)に対し、その要素から8方向に探索し、考慮距離内で最大傾斜角を求める。8方向それぞれの最大傾斜角の平均を、天頂からの角度で表す。なお、地上開度の値は考慮範囲に依存し、判読を行いたい対象のスケールに合わせて設定する必要がある。 The above-mentioned ground opening is searched for each element (Ddi) in eight directions from the element, and the maximum inclination angle is obtained within the consideration distance. The average of the maximum inclination angles in each of the 8 directions is expressed as the angle from the zenith. Note that the value of the ground opening depends on the range to be considered and must be set according to the scale of the object to be read.
また、地下開度は各要素に対し、その要素から8方向に探索し、考慮距離内で最小傾斜角を求める。8方向それぞれの最小傾斜角の平均を、天頂からの角度で表す。地上開度と同様に、値は考慮範囲に依存し、判読を行いたい対象のスケールに合わせて設定する必要がある。 The underground opening is searched for each element in eight directions from the element, and the minimum inclination angle is obtained within the considered distance. The average of the minimum inclination angles in each of the 8 directions is expressed as the angle from the zenith. As with the ground opening, the value depends on the range to be considered and must be set according to the scale of the object to be interpreted.
尾根谷度は、算出された地上開度から地下開度を引き、2で割ることによって計算する。尾根地形は値がプラスになり、谷地形は値がマイナスで表現される。 The ridge valley degree is calculated by subtracting the underground opening from the calculated ground opening and dividing by 2. Ridge terrain has a positive value and valley terrain has a negative value.
そして、図13の樹木頂点抽出処理に進む。樹木頂点抽出処理のステップS7でファイル118の樹冠立体形状の特徴データDei(De1、De2・・)に対して3×3の局所最大値フィルタ部120(3×3範囲のウインドウを用いる)を適用して、これをファイル127に保存(Dfi)する。 And it progresses to the tree vertex extraction process of FIG. In step S7 of the tree vertex extraction process, the 3 × 3 local maximum value filter unit 120 (using a window of 3 × 3 range) is applied to the feature data Dei (De1, De2,...) Of the crown shape of the file 118. Then, this is saved (Dfi) in the file 127.
ステップS78で、樹木頂点候補抽出部121が樹冠エリア((1)、(2)・・)に存在するピーク点の樹冠立体形状の特徴データDfi(図22参照)を頂点候補(以下Dgi)として抽出し、ファイル122に保存する(図23参照)。具体的にはファイル118のデータの値とファイル127の同じ座標値のデータの値が同値の場合を「1」と、他を「0」としてファイル122に定義する(図23参照)。 In step S78, the tree vertex candidate extracting unit 121 uses the crown point feature data Dfi (see FIG. 22) of the peak point existing in the crown area ((1), (2),...) As a vertex candidate (hereinafter referred to as Dgi). Extracted and stored in the file 122 (see FIG. 23). Specifically, the value of the data of the file 118 and the value of the data of the same coordinate value of the file 127 are defined in the file 122 as “1” and the others as “0” (see FIG. 23).
ここで、局所最大フィルタ部120及び樹木頂点候補抽出部121の処理について説明を補充する。 Here, the description of the processes of the local maximum filter unit 120 and the tree vertex candidate extraction unit 121 will be supplemented.
つまり、局所最大フィルタ部120(Local max filter20ともいう)は、ファイル118の樹冠立体形状の特徴データDei(De1、De2・・)に3×3範囲のウインドウをかけ、このウインドウ内で最大となる値をウィンドウの中央値に置き換える処理を順次行う。これらを樹冠立体形状の特徴データDfiとしてファイル127に保存する。 That is, the local maximum filter unit 120 (also referred to as Local max filter 20) applies a window of 3 × 3 range to the feature data Dei (De1, De2,...) Of the tree crown shape of the file 118, and becomes the maximum in this window. The process of replacing the value with the median value of the window is sequentially performed. These are stored in the file 127 as feature data Dfi of the canopy solid shape.
そして、樹木頂点候補算出部21が樹冠立体形状の特徴データDfi(XY、尾根谷度)とファイル118のDei(XY、尾根谷度)とを比較し、同じものを頂点候補Dgiとしてファイル122に保存している。 Then, the tree vertex candidate calculation unit 21 compares the crown three-dimensional shape feature data Dfi (XY, degree of ridge valley) and Dei (XY, degree of ridge valley) of the file 118, and the same data is stored in the file 122 as the vertex candidate Dgi. Saved.
一方、ステップS79で樹冠上部抽出部123が「尾根谷度>0」は尾根地形を表現し、「尾根谷度<0」は谷地形を表現するといった性質を利用して、ファイル118の尾根谷度データ(樹冠立体形状の特徴データDei)に森林の状態に応じた閾値を設けることによって樹冠の上部のデータDeiを抽出し、これを樹冠上部のデータDhi(Dh1、Dh2・・・)としてファイル124に保存する(図24参照)。 On the other hand, in step S79, the upper crown extraction unit 123 uses the property that “ridge valley degree> 0” represents the ridge landform and “ridge valley degree <0” represents the valley terrain. The data Dei at the upper part of the canopy is extracted by setting a threshold value corresponding to the forest condition in the degree data (feature data Dei of the three-dimensional shape of the crown), and this is filed as data Dhi (Dh1, Dh2,...) 124 (see FIG. 24).
図24(a)の樹冠の上部のデータDhiは、閾値を超えるDeiを抽出したものであり、例えば番号1のエリアのデータDeiは、(Xh5、Yh5)を「1」、(Xh6、Yh6)を「1」・・(Xh10、Yh10)を「1」として示している。 The data Dhi at the top of the tree crown in FIG. 24A is obtained by extracting Dei exceeding the threshold. For example, the data Dei in the area of number 1 is (Xh5, Yh5) is “1”, (Xh6, Yh6) Is represented as “1” (Xh10, Yh10) as “1”.
図24の(b)は図24(a)を具体的に示すものであり、閾値を超えた頂点は「1」とする。「1」が連続している範囲が樹冠上部である。 FIG. 24B specifically shows FIG. 24A, and the vertex that exceeds the threshold is set to “1”. The range where “1” continues is the upper part of the tree crown.
そして、ステップS80でファイル124の中の頂点候補DhiのXhi、Yhiをポリゴン化(座標Xhi、Yhiと色情報)して表示処理部119によってラベルリング(纏まったエリアを(上部)にラベルを振る)させる(図25参照)。 In step S80, Xhi and Yhi of the vertex candidates Dhi in the file 124 are polygonized (coordinates Xhi and Yhi and color information), and the display processing unit 119 assigns a label to the grouped area (upper area). (See FIG. 25).
次に、ステップS81で樹木頂点決定部125は、ファイル124の樹冠の上部のデータDhi(Dh1、Dh2・・)とファイル122の頂点候補Dgi(Dg1、Dg2・・)とを重ね合わせ一致したものを仮の頂点と決定する。そして、樹冠上部のエリア内に複数の仮の頂点が存在するときは、この樹冠上部のエリア(図19、図20においては、番号1、2・・のエリア)で最も樹木高が高いものを単木の頂点として決定し、これをファイル129に保存する(Pi)。表示処理部119は決定した頂点を画面に表示する(図26参照)。すなわち、例えば、頂点候補Dgiは図27に示すように表示されるが、頂点決定された画像は図28に示すようになる。 Next, in step S81, the tree vertex determining unit 125 superimposes and matches the data Dhi (Dh1, Dh2,...) On the top of the tree of the file 124 and the vertex candidate Dgi (Dg1, Dg2,...) Of the file 122. Is determined as a temporary vertex. When there are a plurality of temporary vertices in the upper area of the tree crown, the area with the highest tree height in the upper area of the tree crown (the areas of numbers 1, 2,... In FIGS. 19 and 20). It is determined as a vertex of a single tree, and this is stored in the file 129 (Pi). The display processing unit 119 displays the determined vertex on the screen (see FIG. 26). That is, for example, the vertex candidate Dgi is displayed as shown in FIG. 27, but the vertex-determined image is as shown in FIG.
前述の頂点の決定について説明を補充する。例えば、図29の(a)に示すように、ファイル124に第1列目が「00110011100」、第2列目が「01111011110」、第3列目が「00110001000」、第4列目が「00000100011」という具合に頂点上部域が得られた場合に、図29(b)に示すように、「1」が隣接するまとまり(「0」が区切り)を1つの樹冠上部としてまとまり毎に通し番号を割り振っていく。 The explanation of the above-described vertex determination will be supplemented. For example, as shown in FIG. 29A, in the file 124, the first column is “00110011100”, the second column is “011111011110”, the third column is “001110001000”, and the fourth column is “00000100011”. When the top apex area is obtained, as shown in FIG. 29 (b), a serial number is assigned to each group, with “1” adjacent groups (“0” separated) as one crown top. To go.
そして、例えば、同一高の頂点が樹冠内に複数の頂点が存在することになると、一度、ファイル128のデータDQiを表示させて、オペレータによって指定させ、指定されたものを頂点Piと決定してファイル129に保存する。 For example, when a plurality of vertices having the same height are present in the crown, the data DQi of the file 128 is displayed once and designated by the operator, and the designated one is determined as the vertex Pi. Save to file 129.
次に、尾根谷度について説明を補充する。尾根谷度の特徴としては、図30に示すようなsinカーブの地形を考えると、尾根地形は「尾根谷度>0」、谷地形は「尾根谷度<0」で表現されるとともに、中腹のところで「尾根谷度=0」となることが挙げられる。 Next, the explanation about the ridge valley is supplemented. As the characteristics of the ridge valley degree, considering the terrain of the sin curve as shown in FIG. 30, the ridge terrain is represented by “ridge valley degree> 0”, the valley terrain is represented by “ridge valley degree <0”, By the way, it is mentioned that “degree of ridge valley = 0”.
ここで、わかりやすくするために、理想の樹木が図30に示すような形状をしているとすると、樹頂点では「尾根谷度>0」となっており、必ず「尾根谷度=0」となる点を通過して樹冠のエッジに到達し、そこでは「尾根谷度<0」となっていると考えられる。したがって、樹冠の上部は「尾根谷度>0」で定義できると言える。 Here, in order to make it easy to understand, if the ideal tree has a shape as shown in FIG. 30, “ridge valley degree> 0” at the top of the tree, and always “ridge valley degree = 0”. It reaches the edge of the canopy by passing through the point, where it is considered that the “ridge valley degree <0”. Therefore, it can be said that the upper part of the canopy can be defined as “degree of ridge valley> 0”.
このことを利用して、本業務では、図31に示すように樹頂点を絞り込むこととした。つまり、尾根谷度の値を利用することによって樹冠上部を抽出し、この抽出した中に存在する樹頂候補点のうち、最も樹高(DSM-DEM)が高い候補点を樹頂点として選定することとした。 Utilizing this fact, in this work, tree vertices are narrowed down as shown in FIG. In other words, the top of the tree crown is extracted by using the value of the ridge valley degree, and the candidate point having the highest tree height (DSM-DEM) is selected as the tree vertex among the candidate tree top points existing in this extraction. It was.
尾根谷度の閾値について説明を補充する。 The explanation is supplemented about the threshold value of the ridge valley degree.
尾根谷度に閾値を設定して樹冠上部を抽出する際、図32に示すように閾値αの場合には樹木5が抽出できなくなってしまうことがわかる。一方で、閾値βの場合には樹木5と樹木6が一本として認識されてしまう。このように、閾値によって抽出される樹頂点が左右されしまう問題を抱えている。 When the threshold value is set for the ridge valley degree and the upper part of the tree crown is extracted, it is understood that the tree 5 cannot be extracted in the case of the threshold value α as shown in FIG. On the other hand, in the case of the threshold value β, the trees 5 and 6 are recognized as one. Thus, there is a problem that the tree vertex extracted by the threshold is affected.
したがって、ここでは、樹冠上部を抽出するための最適な閾値について検討することとした。具体的には、尾根谷度の閾値を「10,15,20,25,30」の5種類に設定して、樹頂点の抽出結果が最も良いものを採用することとした。絞込み後の樹頂点の集計結果を表1に示す。
表1を見ると、「尾根谷度>20」での結果が最もよかったことがわかる。これと比較して「尾根谷度>10」での抽出本数が少ない理由は隣接する樹冠が一つとして認識されたためである。また、「尾根谷度>30」での抽出本数が少ない理由は、閾値を高く設定したために抽出できなかった樹冠があったためである。 Looking at Table 1, it can be seen that the result with “degree of ridge valley> 20” was the best. Compared to this, the reason why the number of extracted trees with “ridge ridge degree> 10” is small is that the adjacent tree crown was recognized as one. Also, the reason why the number of extractions with “ridge ridge degree> 30” is small is that there was a crown that could not be extracted because the threshold was set high.
従って、樹冠上部を抽出するための尾根谷度の閾値は「20」が最適であることがわかった。樹冠上部の抽出画像は図25、絞込み後の樹頂点抽出画像は図26に示している。 Therefore, it was found that “20” is the optimum threshold for the ridge valley degree for extracting the upper part of the tree crown. The extracted image of the upper part of the tree crown is shown in FIG. 25, and the extracted tree vertex extracted image is shown in FIG.
上記のようにある山林の樹冠の頂点を算出することによって、単木を特定できるので山林の資産の管理等に適用できる。例えば、出力部130がファイル129の頂点のデータPi(X、Y、Z)を出力して印刷させると、本数と高さが分かるので山林の価値等が自動的に把握できる。 By calculating the apex of the canopy of a certain forest as described above, a single tree can be specified, so that it can be applied to management of forest assets. For example, when the output unit 130 outputs and prints the vertex data Pi (X, Y, Z) of the file 129, the number and height are known, so that the value of the forest can be automatically grasped.
図33においては、樹木頂点を算出した後で樹冠ポリゴンを作成している。樹冠ポリゴン作成は、ステップS82で抽出された樹木頂点とファイル118の尾根谷度を用いてWetershedアリゴリズムにより、樹冠ポリゴン(図34参照)を生成する(S83、S85)。 In FIG. 33, the crown polygon is created after calculating the tree vertex. In creating the canopy polygon, a canopy polygon (see FIG. 34) is generated by the Wetershed algorithm using the tree vertices extracted in step S82 and the ridge valley degree of the file 118 (S83, S85).
また、ステップS83の閾値の決定方法は下記の通りである。 The threshold value determination method in step S83 is as follows.
図14の写真画像のようにオルソフォト画像において任意の線(軌跡Ai)を引き、尾根谷度算出部が尾根谷度の横断図を作成し、これを表示する(図20に該当)。 An arbitrary line (trajectory Ai) is drawn in the orthophoto image as in the photographic image of FIG. 14, and the ridge valley degree calculation unit creates a cross-sectional view of the ridge valley degree and displays it (corresponding to FIG. 20).
次に、この横断線のスタートからの追加距離(図20のX軸に相当)を追い、表示部のオルソ画像の樹冠と樹冠の境界を探す。 Next, an additional distance from the start of the crossing line (corresponding to the X axis in FIG. 20) is followed, and a tree crown and a boundary between the tree crowns in the display unit are searched.
そして、境界位置の追加距離を見て、その追加距離の尾根谷度(尾根谷度算出部が算出して表示させる)を図20から作業者が読み取る。 Then, looking at the additional distance of the boundary position, the operator reads the ridge valley degree (calculated and displayed by the ridge valley degree calculation unit) of the additional distance from FIG.
この行程を繰り返し、樹冠上部が形成される尾根谷度を読み取る。 This process is repeated to read the degree of ridge valley where the upper crown is formed.
図20の(1)では0と-50、(2)では-50と-20、(3)では-20と0、(4)では0と0、(5)では0と10、(6)では10と-10となった。 20 (1) 0 and -50, (2) -50 and -20, (3) -20 and 0, (4) 0 and 0, (5) 0 and 10, (6) Then it became 10 and -10.
この結果から、(1)〜(6)が分かれる尾根谷度10を閾値とする。 From this result, the ridge valley degree 10 in which (1) to (6) are separated is set as a threshold value.
閾値を0とすると(5)と(6)が一つの樹冠上部になるため、0は不採用とする。 If the threshold value is 0, (5) and (6) will be at the top of one tree crown, so 0 is not adopted.
閾値を30とすると(2)では樹冠上部が2つ形成され、(5)が樹冠上部にならないので、これも不採用とする。よって、図20では尾根谷度10程度が閾値としてふさわしいことになる。このようにして決定した閾値を用いている。 If the threshold is 30 (2), two upper crowns will be formed, and (5) will not be the upper crown. Therefore, in FIG. 20, a ridge valley degree of about 10 is suitable as a threshold value. The threshold value thus determined is used.
なお、上記実施の形態では航空写真を用いて説明したが、樹木高のグリッドデータ又はDEM、DSMにグレイスケールを割り当ててもよい。 Although the above embodiment has been described using aerial photographs, gray scale may be assigned to the tree height grid data, DEM, or DSM.
例えば、地上開度と地下開度の差分画像をグレイに、傾斜を赤のチャンネルにいれて、擬似カラー画像を作成することにより、尾根や山頂部分を白っぽく、また谷や窪地を黒っぽく表現し、傾斜が急な部分ほど赤く表現する。このような表現の組み合わせにより、1枚でも立体感のある画像(立体赤色化マップともいう)を用いてもよい。 For example, the difference image between the ground opening and the underground opening is gray, the slope is put in the red channel, and by creating a pseudo color image, the ridge and the top of the mountain are whitish, and the valley and the depression are expressed blackish, The steeper slope is expressed in red. With such a combination of expressions, even one image having a stereoscopic effect (also referred to as a stereoscopic red map) may be used.
例えば、地上開度の値が40度から120度程度の範囲に収まる場合は、50度から110度をグレイスケールに対応させ、255諧調に割り当てる。つまり、尾根の部分(凸部)の部分ほど地上開度の値が大きいので、色が白くなる。 For example, when the value of the ground opening is within a range of about 40 degrees to 120 degrees, 50 degrees to 110 degrees is assigned to 255 gradations corresponding to the gray scale. That is, the ridge portion (convex portion) has a larger value of the ground opening, so the color becomes white.
また、本発明の第2の実施の形態は、図35に示すようなコンピュータシステムVPSによって実現するのが好ましい。VPS1は、ワークステーション、プロセッサ、マイクロコンピュータ、ロジック、レジスタ等の適宜な組み合わせからなる中央情報処理装置(CPU)と、この中央情報処理装置に必要な制御・操作情報を入力するキーボード(KB)、マウス、対話型ソフトスイッチ、外部通信チャネル等を含む情報入力部と、中央情報処理装置から出力された情報を広義な意味で表示・伝送するディスプレイ、プリンタ、外部通信チャネル等を含む情報出力部と、中央情報処理装置に読み込まれるオペレーティングシステム、アプリケーションプログラム等の情報が格納されたロム(ROM)と、中央情報処理装置で随時処理すべき情報及び中央情報処理装置から随時書き込まれる情報を格納するラム(RAM)等とを備える。ROM、RAMを適宜統合、細分化することは差し支えない。 The second embodiment of the present invention is preferably realized by a computer system VPS as shown in FIG. The VPS 1 includes a central information processing device (CPU) composed of an appropriate combination of workstation, processor, microcomputer, logic, registers, etc., and a keyboard (KB) for inputting control / operation information necessary for the central information processing device, An information input unit including a mouse, an interactive soft switch, an external communication channel, etc., and an information output unit including a display, a printer, an external communication channel, etc. that display and transmit information output from the central information processing device in a broad sense A ROM that stores information such as an operating system and application programs read by the central information processing apparatus, and a ram that stores information to be processed by the central information processing apparatus and information to be written from the central information processing apparatus at any time. (RAM) and the like. It is possible to integrate and subdivide ROM and RAM as appropriate.
前述のアプリケーションプログラムは、本発明の第2の実施の形態の、樹木高算出部114と、尾根谷度算出部117と、表示処理部119と、局所最大フィルタ部120(Local max filterともいう)と、樹木頂点候補抽出部121と、樹冠上部抽出部123と、樹木頂点決定部125と、出力部130等である。 The application program described above includes the tree height calculation unit 114, the ridge valley degree calculation unit 117, the display processing unit 119, and the local maximum filter unit 120 (also referred to as a Local max filter) according to the second embodiment of the present invention. A tree vertex candidate extraction unit 121, a tree crown upper extraction unit 123, a tree vertex determination unit 125, an output unit 130, and the like.
本実施形態では、開度という概念を用いている。開度は当該地点が周囲に比べて地上に突き出ている程度及び地下に食い込んでいる程度を数量化したものである。つまり、地上開度は、着目する標本地点から距離Lの範囲内で見える空の広さを表しており、また地下開度は逆立ちをして地中を見渡す時、距離Lの範囲における地下の広さを表している。 In this embodiment, the concept of opening is used. The degree of opening is a quantification of the extent that the point is protruding above the ground and the extent of biting underground. In other words, the ground opening represents the size of the sky that can be seen within the distance L from the sample point of interest, and the underground opening is the basement in the range of distance L when looking up underground with a handstand. Represents the size.
開度は距離Lと周辺地形に依存している。一般に地上開度は周囲から高く突き出ている地点ほど大きくなり、山頂や尾根では大きな値をとり窪地や谷底では小さい。逆に地下開度は地下に低く食い込んでいる地点ほど大きくなり、窪地や谷底では大きな値をとり山頂や尾根では小さい。 The opening degree depends on the distance L and the surrounding terrain. In general, the ground opening increases as the point protrudes higher from the surroundings, and takes a larger value at the summit and ridge and smaller at the depression and valley bottom. On the contrary, the underground opening becomes larger as the depth of penetration into the basement is greater, with a large value at the depression and valley bottom, and a small value at the summit and ridge.
また、開度図は計算距離の指定によって、地形規模に適合した情報抽出が可能であり、方向性及び局所ノイズに依存しない表示が可能である。 In addition, the opening degree map can extract information suitable for the size of the terrain by specifying the calculation distance, and can display without depending on directionality and local noise.
つまり、尾根線及び谷線の抽出に優れており、豊富な地形・地質情報が判読できるものであり、一定範囲のDEMデータ上において、設定した当該地点Aから8方向のいずれか一方を見たときに最大頂点となる点Bを結ぶ直線L1と、水平線とがなす角度ベクトルθiを求める。この角度ベクトルの求め方を8方向に渡って実施し、これらを平均化したものを地上開度と称し、一定範囲のDEMデータ上(地表面:立体)に空気層を押し当てた立体を裏返した反転DEMデータの当該地点Aから8方向のいずれか一方を見たときに最大頂点となる点C(一番深い所に相当する)を結ぶ直線L2と、水平線とがなす角度を求める。この角度を8方向に渡って求めて平均化したのを地下開度ψiと称している。 In other words, it excels in the extraction of ridge lines and valley lines, and abundant topographical and geological information can be read, and one of the eight directions from the set point A was seen on a certain range of DEM data. An angle vector θi formed by the straight line L1 connecting the point B, which is sometimes the maximum vertex, and the horizontal line is obtained. This angle vector is calculated in eight directions, and the average of these is called the ground opening, and the solid with the air layer pressed against a certain range of DEM data (ground surface: solid) is turned over. Further, the angle formed by the straight line L2 connecting the point C (corresponding to the deepest point) that becomes the maximum vertex when any one of the eight directions from the point A of the inverted DEM data is viewed is obtained. Obtaining and averaging this angle over eight directions is referred to as underground opening ψi.
すなわち、地上開度は、着目点から一定距離までの範囲に含まれるDEMデータ上において、8方向毎に地形断面を生成し、それぞれの地点と着目点を結ぶ線L1の傾斜の最大値(鉛直方向から見たとき)を求める。このような処理を8方向に対して行う。傾斜の角度は天頂からの角度(平坦なら90度、尾根や山頂では90度以上、谷底や窪地では90度以下) また、地下開度は、反転DEMデータの着目点から一定距離までの範囲において、8方向毎に地形断面を生成し、それぞれの地点と着目点を結ぶ線の傾斜の最大値(地表面の立体図において鉛直方向からL2を見たときには最小値)を求める。このような処理を8方向に対して行う。 That is, the ground opening is a maximum value (vertical) of the slope of the line L1 that generates a topographic cross section for each of the eight directions on the DEM data included in the range from the point of interest to a certain distance and connects each point to the point of interest. (When viewed from the direction). Such processing is performed for eight directions. The angle of inclination is the angle from the zenith (90 degrees for flats, 90 degrees or more for ridges and peaks, and 90 degrees or less for valleys and depressions). Then, a topographic section is generated for each of the eight directions, and the maximum value of the slope of the line connecting each point and the point of interest is obtained (the minimum value when L2 is viewed from the vertical direction in the three-dimensional map of the ground surface). Such processing is performed for eight directions.
地表面の立体図において鉛直方向からL2を見たときの角度ψiは、平坦なら90度、尾根や山頂では90度以下、谷底や窪地では90度以上である。 The angle ψi when viewing L2 from the vertical direction in the three-dimensional map of the ground surface is 90 degrees if flat, 90 degrees or less at the ridge or peak, and 90 degrees or more at the valley or depression.
つまり、地上開度と地下開度は、2つの基本地点A(iA,jA,HA)とB(iB,jB,HB)を考える。 That is, the ground opening and the underground opening consider two basic points A (iA, jA, HA) and B (iB, jB, HB).
AとBの距離は
P = {(iA − iB)2 + (jA − jB)2}1/2 …(1)
となる。
The distance between A and B is
P = {(i A − i B ) 2 + (j A − j B ) 2 } 1/2 … (1)
It becomes.
標高0mを基準として、標本地点のAとBの関係を示したものである。標本地点Aから標本地点Bを見た仰角θは
θ=tan-1{(HB−HA)/P}
で与えられる。θの符号は(1)HA<HB の場合には正となり、(2)HA>HB の場合には負となる。
The relationship between A and B at the sample point is shown with an altitude of 0 m as a reference. The elevation angle θ when viewing the sample point B from the sample point A is θ = tan −1 {(HB−HA) / P}.
Given in. The sign of θ is positive when (1) HA <HB, and negative when (2) HA> HB.
着目する標本地点から方位D距離Lの範囲内にある標本地点の集合を DSL と記述して、これを「着目する標本地点のD−L集合」を呼ぶことにする。ここで、
DβL :着目する標本地点の DSL の各要素に対する仰角のうちの最大値
DδL :着目する標本地点の DSL の各要素に対する仰角のうちの最小値
として、次の定義をおこなう。
A set of sample points within the range of the azimuth D distance L from the sample point of interest is described as DSL, and this is referred to as a “DL set of sample points of interest”. here,
DβL: Maximum value of the elevation angle for each element of DSL at the sample point of interest
DδL: The following definition is made as the minimum value of the elevation angle for each element of DSL at the sample point of interest.
定義1:着目する標本地点のD−L集合の地上角及び地下角とは、各々
DφL =90− DβL
及び
DψL =90+ DδL
を意味するものとする。
Definition 1: The ground angle and underground angle of the D-L set of sample points of interest are each
DφL = 90− DβL
as well as
DψL = 90 + DδL
Means.
DφL は着目する標本地点から距離L以内で方位Dの空を見ることができる天頂角の最大値を意味している。一般に言われる地平線角とはLを無限大にした場合の地上角に相当している。また、DψL は着目する標本地点から距離L以内で方位Dの地中を見ることができる天底角の最大値を意味している。Lを増大させると、 DSL に属する標本地点の数は増加することから、 DβL に対して非減少特性を持ち、逆に DδL は非増加特性を持つ。したがって DφL 及びDψLは共にLに対して非増加特性を持つことになる。 DφL means the maximum value of the zenith angle at which the sky in the direction D can be seen within a distance L from the sample point of interest. Generally speaking, the horizon angle corresponds to the ground angle when L is infinite. Further, DψL means the maximum value of the nadir angle at which the ground in the direction D can be seen within a distance L from the sample point of interest. When L is increased, the number of sample points belonging to DSL increases, so that DβL has a non-decreasing characteristic, while DδL has a non-increasing characteristic. Therefore, both DφL and DψL have non-increasing characteristics with respect to L.
測量学における高角度とは、着目する標本地点を通過する水平面を基準にして定義される概念であり、θとは厳密には一致しない。また地上角及び地下角を厳密に議論しようとすれば、地球の曲率も考慮しなければならず、定義1は必ずしも正確な記述ではない。定義1はあくまでもDEMを用いて地形解析をおこなうことを前提として定義された概念である。 High angle in surveying is a concept defined with reference to a horizontal plane passing through the sample point of interest, and does not exactly match θ. In addition, if the ground angle and the underground angle are to be strictly discussed, the curvature of the earth must be taken into consideration, and definition 1 is not necessarily an accurate description. Definition 1 is a concept defined on the premise that terrain analysis is performed using DEM.
地上角及び地下角は指定された方位Dについての概念であったが、これを拡張したものとして、次の定義を導入する。 The ground angle and the underground angle are concepts about the specified direction D, but the following definition is introduced as an extension of this.
定義II:着目する標本地点の距離Lの地上開度及び地下開度とは、各々 ΦL=(0φL +45φL +90φL +135φL +180φL +225φL +270φL +315φL )/8
及び
ΨL=(0ψL +45ψL +90ψL +135ψL +180ψL +225ψL +270ψL +315ψL )/8
を意味するものとする。
Definition II: The ground opening and the underground opening at the distance L of the sample point of interest are ΦL = (0φL + 45φL + 90φL + 135φL + 180φL + 225φL + 270φL + 315φL) / 8
And ψL = (0ψL + 45ψL + 90ψL + 135ψL + 180ψL + 225ψL + 270ψL + 315ψL) / 8
Means.
地上開度は着目する標本地点から距離Lの範囲内で見える空の広さを表しており、また地下開度は逆立ちをして地中を見渡す時、距離Lの範囲における地下の広さを表している。 The ground opening represents the extent of the sky that can be seen within the distance L from the sample point of interest, and the underground opening represents the extent of the underground in the range of distance L when looking up underground with a handstand. Represents.
(その他の実施の形態)
上記のように、本発明は第1及び第2の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
(Other embodiments)
As described above, the present invention has been described according to the first and second embodiments. However, it should not be understood that the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
例えば、本発明の第1の実施の形態では、樹冠反射強度抽出部13が、樹木頂点Piの座標(Xi,Yi)に一致、或いは最も近い座標(X,Y)の反射強度データのラストパルスの強度Ifirstを、樹冠反射強度Ictとして抽出する例を説明したが、樹木頂点Piの代わりに、本発明の第2の実施の形態において説明した樹冠上部データ抽出部123により抽出された樹冠上部のデータDhiを用いても良い。即ち、樹冠反射強度抽出部13が、樹冠上部のデータDhiを用いて、樹冠上部付近の座標(X,Y)のラストパルスの強度Ifirstを、樹冠反射強度Ictとして抽出しても良い。 For example, in the first embodiment of the present invention, the crown reflection intensity extracting unit 13 matches the coordinates (Xi, Yi) of the tree vertex Pi or the last pulse of the reflection intensity data at the closest coordinates (X, Y). In the above description, the intensity I first is extracted as the canopy reflection intensity Ict, but instead of the tree vertex Pi, the crown upper part extracted by the crown upper data extraction unit 123 described in the second embodiment of the present invention. The data Dhi may be used. That is, the crown reflection intensity extraction unit 13 may extract the intensity I first of the last pulse at the coordinates (X, Y) near the upper part of the tree crown as the crown reflection intensity Ict using the data Dhi of the upper part of the tree.
また、本発明の第1の実施の形態では、樹冠通過強度抽出部14が、樹木頂点Piの座標(Xi,Yi)に一致、或いは最も近い座標(X,Y)の反射強度データのラストパルスの強度Ilastを、樹冠通過強度Icbとして抽出する例を説明したが、樹木頂点Piの代わりに、本発明の第2の実施の形態において説明した樹冠上部データ抽出部123により抽出された樹冠上部のデータDhiを用いても良い。即ち、冠通過強度抽出部14が、樹冠上部のデータDhiを用いて、樹冠上部付近の座標(X,Y)の反射強度データのラストパルスの強度Ilastを、樹冠通過強度Icbとして抽出しても良い。 Further, in the first embodiment of the present invention, the tree crown passage intensity extracting unit 14 has the last pulse of the reflection intensity data at the coordinates (X, Y) closest to the coordinates (Xi, Yi) of the tree vertex Pi. In the above description, the intensity I last of the tree is extracted as the canopy passage intensity I cb , but instead of the tree vertex Pi, the tree crown extracted by the crown upper data extraction unit 123 described in the second embodiment of the present invention. The upper data Dhi may be used. That is, the crown passage intensity extraction unit 14 extracts the last pulse intensity I last of the reflection intensity data of coordinates (X, Y) near the upper part of the tree crown as the crown passage intensity I cb using the data Dhi of the upper part of the tree. May be.
また、本発明の第2の実施の形態において樹木頂点の決定方法を説明したが、本発明の第1の実施の形態において用いる樹木頂点は、本発明の第2の実施の形態において説明した決定方法によるものでなくても良く、決定方法は特に限定されない。例えば、樹木頂点の特定方法としては、写真画像等の樹木の頂点を目視により特定する手法や、航空レーザー計測により取得されたデータを用いてDSMとDEMを作成し、DSMとDEMの差分をとることによって樹木高のグリッドデータを算出し、樹木高や樹木高の極大値を判別指標として樹木頂点を特定する手法を用いても良い。 In addition, although the tree vertex determination method has been described in the second embodiment of the present invention, the tree vertex used in the first embodiment of the present invention is determined as described in the second embodiment of the present invention. The determination method may not be limited, and the determination method is not particularly limited. For example, as a method for identifying tree vertices, DSM and DEM are created by using a technique for visually identifying tree vertices such as photographic images or data acquired by aerial laser measurement, and the difference between DSM and DEM is obtained. Thus, a method may be used in which grid data of tree height is calculated, and tree vertices are specified using the tree height or the maximum value of the tree height as a discrimination index.
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。 As described above, the present invention naturally includes various embodiments not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.
1…CPU
2…表示部
3…入力部
4…出力部
5…記憶装置
10…表示処理部
11…地盤反射強度抽出部
12…I0算出部
13…樹冠反射強度抽出部
14…樹冠通過強度抽出部
15…葉面積指数算出部
16…平滑フィルタ(アベレージフィルタ)
20…オルソフォト画像記憶部
21…反射強度データ記憶部
22…反射率記憶部
23…樹木頂点記憶部
24…DEM記憶部
25…閾値記憶部
26…地盤反射強度記憶部
27…入射強度記憶部
28…樹冠反射強度記憶部
29…樹冠通過強度記憶部
31…葉面積指数記憶部
110…データベース
111…データベース
112…データベース
113…表示部
114…樹木高算出部
116…平滑フィルタ
117…尾根谷度算出部
118…ファイル
119…表示処理部
120…局所最大値フィルタ
121…樹木頂点候補抽出部
122…ファイル
123…樹冠上部データ抽出部
124…ファイル
125…樹木頂点決定部
126…ファイル
127…ファイル
128…ファイル
129…ファイル
130…出力部
1 ... CPU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Display part 3 ... Input part 4 ... Output part 5 ... Memory | storage device 10 ... Display processing part 11 ... Ground reflection intensity extraction part 12 ... I0 calculation part 13 ... Crown reflection intensity extraction part 14 ... Crown passage intensity extraction part 15 ... Leaf Area index calculation unit 16 ... smoothing filter (average filter)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Orthophoto image memory | storage part 21 ... Reflection intensity data memory | storage part 22 ... Reflectivity memory | storage part 23 ... Tree vertex memory | storage part 24 ... DEM memory | storage part 25 ... Threshold memory | storage part 26 ... Ground reflection intensity memory | storage part 27 ... Incident intensity memory | storage part 28 ... Crown reflection intensity storage unit 29 ... Crown passage intensity storage unit 31 ... Leaf area index storage unit 110 ... Database 111 ... Database 112 ... Database 113 ... Display unit 114 ... Tree height calculation unit 116 ... Smooth filter 117 ... Ridge valley degree calculation unit 118 ... File 119 ... Display processing unit 120 ... Local maximum value filter 121 ... Tree vertex candidate extraction unit 122 ... File 123 ... Upper crown data extraction unit 124 ... File 125 ... Tree vertex determination unit 126 ... File 127 ... File 128 ... File 129 ... File 130 ... Output unit
Claims (9)
地盤の反射率を記憶するステップと、
記憶した前記反射強度データから、樹木の樹冠で反射したレーザーの反射強度を抽出するステップと、
記憶した前記反射強度データから、前記樹冠を通過して地盤で反射したレーザーの反射強度を抽出するステップと、
記憶した前記反射強度データ及び反射率に基づいて、前記樹冠に到達する直前のレーザーの入射強度を算出するステップと、
記憶した前記反射強度データから、地盤で反射したレーザーの反射強度を抽出するステップと、
前記樹冠に到達する直前のレーザーの入射強度、前記樹冠を通過したレーザーの反射強度、前記樹冠で反射したレーザーの反射強度、及び前記地盤で反射したレーザーの反射強度を用いて、前記樹木の葉面積指数を算出するステップ
とを含むことを特徴とする葉面積指数算出方法。 Irradiating a laser from the sky to the ground, storing the reflected intensity data of the laser reflected on the ground;
Storing the reflectance of the ground;
Extracting the reflected intensity of the laser reflected by the tree crown from the stored reflected intensity data;
From the stored reflection intensity data, extracting the reflection intensity of the laser reflected through the tree crown and reflected from the ground;
Calculating the incident intensity of the laser immediately before reaching the tree crown based on the stored reflection intensity data and reflectance;
Extracting the reflected intensity of the laser reflected from the ground from the stored reflected intensity data;
Using the incident intensity of the laser immediately before reaching the tree crown, the reflected intensity of the laser that has passed through the crown, the reflected intensity of the laser reflected by the crown, and the reflected intensity of the laser reflected by the ground, the leaf area of the tree A leaf area index calculation method comprising: calculating an index.
記憶した前記反射強度データから、前記地盤で反射したレーザーの反射強度を抽出し、
前記地盤で反射したレーザーの反射強度を前記地盤の反射率で割って、前記樹冠に到達する直前のレーザーの入射強度を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の葉面積指数算出方法。 Calculating the incident intensity of the laser just before reaching the tree crown,
Extracting the reflection intensity of the laser reflected from the ground from the stored reflection intensity data,
2. The leaf area index calculation method according to claim 1, wherein the incident intensity of the laser immediately before reaching the tree crown is calculated by dividing the reflection intensity of the laser reflected by the ground by the reflectance of the ground.
前記地盤の高さを記憶するステップと、
特定の閾値を記憶するステップと、
前記反射地点の高さと前記地盤の高さとの差分値と前記閾値を比較するステップと、
前記比較の結果、前記差分値が前記閾値以内である前記反射強度データに含まれる前記ラストパルスの強度を、前記樹冠を通過したレーザーの反射強度として抽出するステップと、
前記比較の結果、前記差分値が前記閾値よりも小さい前記反射強度データに含まれる前記ファーストパルスの強度を、前記地盤で反射したレーザーの反射強度として抽出するステップ
とを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の葉面積指数算出方法。 The reflection intensity data includes the intensity of the first pulse of the laser, the intensity of the last pulse of the laser, and the height of the reflection point of the laser;
Storing the height of the ground;
Storing a specific threshold;
Comparing the threshold value with the difference value between the height of the reflection point and the height of the ground;
As a result of the comparison, extracting the intensity of the last pulse included in the reflection intensity data whose difference value is within the threshold as the reflection intensity of the laser that has passed through the tree crown;
And extracting the intensity of the first pulse included in the reflection intensity data whose difference value is smaller than the threshold as a result of the comparison as a reflection intensity of the laser reflected by the ground. Item 3. The leaf area index calculation method according to Item 1 or 2.
コンピュータを、
上空から地上へレーザーを照射し、地上で反射したレーザーの反射強度データを記憶する手段と、
地盤の反射率を記憶する手段と、
記憶した前記反射強度データから、樹木の樹冠で反射したレーザーの反射強度を抽出する手段と、
記憶した前記反射強度データから、前記樹冠を通過して地盤で反射したレーザーの反射強度を抽出する手段と、
記憶した前記反射強度データ及び反射率に基づいて、前記樹冠に到達する直前のレーザーの入射強度を算出する手段と、
記憶した前記反射強度データから、地盤で反射したレーザーの反射強度を抽出する手段と、
前記樹冠に到達する直前のレーザーの入射強度、前記樹冠を通過したレーザーの反射強度、前記樹冠で反射したレーザーの反射強度、及び前記地盤で反射したレーザーの反射強度を用いて、前記樹木の葉面積指数を算出する手段
として機能させるためのプログラム。 (Program. Claims 5 to 8 are the same as claims 1 to 4.)
Computer
Means for irradiating a laser from the sky to the ground and storing the reflected intensity data of the laser reflected on the ground;
Means for storing the reflectance of the ground;
Means for extracting the reflection intensity of the laser reflected by the crown of the tree from the stored reflection intensity data;
Means for extracting the reflection intensity of the laser reflected by the ground through the tree crown from the stored reflection intensity data;
Means for calculating the incident intensity of the laser immediately before reaching the tree crown based on the stored reflection intensity data and reflectance;
Means for extracting the reflected intensity of the laser reflected from the ground from the stored reflected intensity data;
Using the incident intensity of the laser immediately before reaching the tree crown, the reflected intensity of the laser that has passed through the crown, the reflected intensity of the laser reflected by the crown, and the reflected intensity of the laser reflected by the ground, the leaf area of the tree A program that functions as a means of calculating an index.
記憶した前記反射強度データから、前記地盤で反射したレーザーの反射強度を抽出する手段と、
前記地盤で反射したレーザーの反射強度を前記地盤の反射率で割って、前記樹冠に到達する直前のレーザーの入射強度を算出する手段
として機能させるための請求項5に記載のプログラム。 The computer,
Means for extracting the reflected intensity of the laser reflected from the ground from the stored reflected intensity data;
The program according to claim 5, which functions as means for calculating the incident intensity of a laser immediately before reaching the tree crown by dividing the reflection intensity of the laser reflected by the ground by the reflectance of the ground.
前記コンピュータを、
前記地盤の高さを記憶する手段と、
特定の閾値を記憶する手段と、
前記反射地点の高さと前記地盤の高さとの差分値と前記閾値を比較する手段と、
前記比較の結果、前記差分値が前記閾値以上である前記反射強度データに含まれる前記ラストパルスの強度を、前記樹冠を通過したレーザーの反射強度として抽出する手段と、
前記比較の結果、前記差分値が前記閾値よりも小さい前記反射強度データに含まれる前記ファーストパルスの強度を、前記地盤で反射したレーザーの反射強度として抽出する手段
として機能させるための請求項5又は6に記載のプログラム。 The reflection intensity data includes the intensity of the first pulse of the laser, the intensity of the last pulse of the laser, and the height of the reflection point of the laser;
The computer,
Means for storing the height of the ground;
Means for storing a specific threshold;
Means for comparing the threshold value with a difference value between the height of the reflection point and the height of the ground;
As a result of the comparison, means for extracting the intensity of the last pulse included in the reflection intensity data whose difference value is equal to or greater than the threshold as the reflection intensity of the laser that has passed through the crown,
As a result of the comparison, the intensity of the first pulse included in the reflection intensity data in which the difference value is smaller than the threshold is extracted as a reflection intensity of a laser reflected by the ground. 6. The program according to 6.
前記地盤で反射したレーザーの反射強度を、前記樹木の樹冠に到達する直前のレーザーの入射強度で割ることにより、前記反射率を算出する手段
として機能させるための請求項5〜7のいずれか1項に記載のプログラム。 The computer,
Any one of Claims 5-7 for making it function as a means to calculate the said reflectance by dividing the reflection intensity of the laser reflected in the said ground by the incident intensity of the laser immediately before reaching the crown of the said tree. The program described in the section.
前記地上で反射した前記レーザーの反射強度データを記憶する反射強度記憶手段と、
地盤の反射率を記憶する反射率記憶手段と、
記憶した前記反射強度データから、樹木の樹冠で反射したレーザーの反射強度を抽出し、記憶した前記反射強度データから、前記樹冠を通過して地盤で反射したレーザーの反射強度を抽出し、記憶した前記反射強度データ及び反射率に基づいて、前記樹冠に到達する直前のレーザーの入射強度を算出し、記憶した前記反射強度データから、地盤で反射したレーザーの反射強度を抽出し、前記樹冠に到達する直前のレーザーの入射強度、前記樹冠を通過したレーザーの反射強度、前記樹冠で反射したレーザーの反射強度、及び前記地盤で反射したレーザーの反射強度を用いて、前記樹木の葉面積指数を算出する演算手段と、
前記葉面積指数を出力する出力手段
とを備える葉面積指数算出装置。 Laser irradiation means for irradiating laser from the sky to the ground,
Reflection intensity storage means for storing reflection intensity data of the laser reflected on the ground;
Reflectance storage means for storing the reflectance of the ground;
From the stored reflection intensity data, the reflection intensity of the laser reflected by the crown of the tree is extracted, and from the stored reflection intensity data, the reflection intensity of the laser reflected by the ground passing through the crown is extracted and stored. Based on the reflection intensity data and the reflectance, the incident intensity of the laser immediately before reaching the canopy is calculated, and the reflected intensity of the laser reflected from the ground is extracted from the stored reflection intensity data, and reaches the crown. The leaf area index of the tree is calculated using the incident intensity of the laser just before the reflection, the reflection intensity of the laser that has passed through the crown, the reflection intensity of the laser reflected by the crown, and the reflection intensity of the laser reflected by the ground. Computing means;
A leaf area index calculating device comprising: output means for outputting the leaf area index.
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