توليد مدل رقومي زمين در مناطق پر تراكم جنگلي با تلفيق الگوريتم هاي فيلترسازي داده هاي ليدار هوابرد

Production of Digital Terrain Model (DTM) in Dense Forest Areas with Combined Airborne LiDAR Data Filtering Algorithms

توليد مدل­ هاي رقومي زمين در مناطق جنگلي با چالش زيادي روبرو است. امروزه تكنولوژي ليزر اسكنر هوايي به دليل قابليت نفوذ پالس ليزر در پوشش گياهي براي تهيه مدل رقومي زمين به خصوص در مناطق جنگلي بسيار مورد توجه قرار گرفته است. توليد مدل رقومي زمين با استفاده از داده­ هاي ليدار شامل دو مرحله اساسي فيلتر كردن و درون يابي مي­باشد. تاكنون الگوريتم­هاي فراواني براي فيلتر كردن خودكار داده­ هاي ليزر اسكن پيشنهاد شده است، توانايي و قابليت اين الگوريتم­ ها براي حذف نقاط غيرزميني از نقاط زميني متفاوت مي­باشد، هدف اين تحقيق تلفيق دو الگوريتم براي رسيدن به دقت بالاتري مي‌باشد. بدين صورت ابتدا با حذف نويز از داده ­هاي ليدار و محاسبه ممان سوم آماري (چولگي) و اعمال الگوريتم شيب مبنا نقاط زميني از نقاط غيرزميني جدا شدند. مقدار چولگي داده­هاي ليدار برابر با 48/0+ شد بنابراين نقاطي كه داراي ارتفاع بالاتري بودند به عنوان عارضه شناخته شده و حذف شدند، در ادامه برخي از نقاط غيرزميني به اشتباه به عنوان نقاط زميني شناخته شده بود كه با اعمال الگوريتم شيب مبنا اين نقاط نيز حذف شدند. الگوريتم شيب مبنا بر روي ابر نقاط با پنج آستانه شيب 18، 20، 22، 24 و 26 درجه پس از محاسبه خطاهاي نوع اول، نوع دوم و مجموع، بهترين آستانه شيب 22 درجه شناخته شد، اعمال گرديد. در آخر با درونيابي نقاط زميني با روش بي-اسپيلاين مدل رقومي زمين توليد شد. نتايج نشان داد كه مدل رقومي توليد شده داراي دقت ارتفاعي 21 سانتي­متر دقت قابل قبولي در مقايسه با تحقيقات قبلي دارد و همچنين دقت كاربر و دقت توليد كننده مربوط به نقاط زميني به ترتيب 93/38 و 94/5 درصد و براي نقاط غيرزميني به ترتيب 94/5 و 95/2 درصد بدست آمد كه نشان دهنده اين موضوع مي‌باشد كه جداسازي نقاط زميني و غيرزميني با دقت زياد انجام شده است.

Producing digital elevation models (DTMs) for forested areas is a challenging task. Nowadays, because of the capability of LiDAR pulses to penetrate through the vegetation canopy, airborne laser scanner technology has attracted enormous interest for DEM extraction especially in forested terrain. Producing Digital Terrain Models from airborne LiDAR data consist of two main steps of filtering and interpolation. Several automatic filtering algorithms for laser scanning data have been proposed. The capability of these algorithms to separate ground and non-ground points is not the same. The aim of this study is to combine two algorithms to achieve higher accuracy. In order to separate ground from non-ground points at first, noise was removed from LiDAR data, then the third moment (skewness) was calculated and finally slope-based algorithm was applied. The skew amount of LiDAR data was equal to + 0.48; so the points with greater height were recognized as object points and removed from point clouds. Some of the non-ground points were recognized by mistake as the ground points which were removed by applying slope-based algorithm. Slope-based algorithm with five threshold slopes 18, 20, 22, 24 and 26 degrees was applied on point clouds and after calculating type I, type II and total errors the best threshold slope of 22 degrees was found and implemented. Finally, a digital terrain model was produced by B-spline interpolation method. The results showed 21 cm vertical accuracy for produced digital elevation model which comparing to previous works was acceptable. User's and producer's accuracy for ground points was 93.38 and 94.5 and for non-ground points was 94.5 and 95.2, respectively. This accuracy indicates that the ground and non-ground points were separated very carefully.