Într-o realitate în care foarte mulți spun cuvinte frumoase, precum digitalizare, transparență, sustenabilitate, noi venim cu soluția.
VirtSilv scalează la nivel național!
Folosind datele obiective culese în teren, inteligența artificială și puterea de calcul a platformei VirtSilv, s-au generat hărți cu caracteristicile principale ale pădurilor românești, la un detaliu fără precedent!
Totul făcut din pasiune pentru pădurile noastre!

1. Metodologie

1.1. Suprafața de inventariat

Suprafața de inventariat este aleasă în funcție de anumite criterii.

Figura 1 - Hartă cu distribuția suprafețelor de probă

1.2. Scanare 3D în teren

Un scanner mobil este folosit pentru determinarea obiectivă a caracteristicilor arborilor (poziția, diametrul, înălțimea etc.) în mod individual. Scanerul utilizat este GeoSlam ZEB-HORIZON, capabil să cartografieze 3D mediul complex al pădurii și să extragă caracteristicile atât arborilor individuali cât și la nivel de suprafață macro (Fig. 2). Suplimentar, o cameră 360 este folosită pentru a înregistra fotosfere din zona de interes.

Figura 2 - Scanner mobil GeoSLAM Horizon        

Avantajele acestui tip de scaner sunt următoarele:

• SLAM nu necesită nicio intrare GNSS, software-ul poate fi utilizat pentru a cartografia dinamic datele atât din mediul interior cât și din exterior, totul într-un mod portabil.
• Capacitate de scanare mai rapidă atât față de metodele tradiționale cât și de scanarea laser terestră statică, reducând astfel timpul de scanare, în multe cazuri la jumătate.
• O densitate ridicată de puncte (300,000 puncte/sec) ce surprinde toate detaliile pe o rază de 100 m.
• User-friendly și ușor de folosit.

După preluarea datelor brute din teren, acestea fiind descărcate de pe unitatea centrală a scanerului, cu ajutorul unui stick-usb, urmează etapa procesării datelor brute. În această etapă, folosim GeoSLAM HUB, versiunea de procesare locală a software-ului SLAM (simultaneous localization and mapping / locație și cartografiere simultană). Software-ul este utilizat pentru a înregistra automat datele captate de sistemele laser prin scanerul mobil GeoSLAM, pentru a produce nori de puncte 3D complet aliniați (Fig. 3).

Figura 3 - Nor de puncte brut (vedere de sus) și arbori segmentați (vedere din profil)

1.3. Determinarea caracteristicilor arborilor

1.3.1. Segmentarea arborilor

Metoda de segmentare a arborilor implică utilizarea unor algoritmi foarte complecși în 4 etape:

• distingerea punctelor care reprezintă solul de punctele care reprezintă vegetația pădurii;
• crearea modelului digital de teren;
• identificarea trunchiurilor arborilor (detectarea se face în mod automat);
• reconstrucția arborilor.

Figura 4 - Exemplu de segmentare automată a arborilor folosind VirtSilv

(Left: Nor brut                   Right: Arbori segmentați automat)

1.3.2. Determinarea caracteristicilor pe arbori individuali și pe întreaga suprafață

Pentru a caracteriza suprafețele de monitorizare, au fost determinate caracteristicile pe arbore individual, stabilindu-se principalele elemente de caracterizare:

• Volum (m³)
• Poziția XYZ (translated to GPS)
• Diametrul la înălțimea de 1,30m (DBH)
• Înălțimea (H)
• Forma trunchiului
  

Figura 5 - Exemplu de arbore caracterizat automat de algoritmul VirtSilv

VirtSilv clasifică norul de puncte în biomasă deasupra solului și pe sol. Biomasa supraterană a fost determinată pe baza norului de puncte, formând un model individual pentru fiecare arbore (fig. 5).

Concentrându-ne pe arbori, ca și rezultate ale algoritmilor VirtSilv sunt imaginile 2D ale arborilor individuali (fig. 6) și la nivel de parcelă. Modelul de înălțime a coroanei (.tif) se realizează pe baza norului de puncte și poate fi asociat în continuare cu datele satelitare (fig. 7, fig. 17). Un alt produs este proiecția densității la nivelul solului care determină biomasa de pe sol (fig. 8).

Figura 6 – Imagine 2D pe arbore individual

Figura 7 –  Modelul de înălțime a coroanei (Canopy height model)

Figura 8 – Proiecția densității la nivelul solului (Density projection at ground-level)

1.3.3. Valorificarea superioară a lemnului pe picior

           Un instrument excelent pentru a ști ce poți face cu lemnul înainte de a fi recoltat. VirtSilv analizează arborele și pe baza formei acestuia și a parametrilor personalizați de intrare poate defini buștenii ce vor rezulta pe sortimentele dorite (fig. 9). Acest lucru permite o valorificare superioară a arborelui și calcularea costurilor esențiale înainte de operațiunile de recoltare, făcându-l un instrument obligatoriu în silvicultura modernă. Rezultatele acestui produs sunt grafice cu distribuția volumului de lemn industrial și o pre-sortare virtuală a volumului care poate fi valorificat industrial.

Figura 9 – Arbore în picioare împărțit în sortimente de bușteni

1.3.4. Determinarea speciei

Speciile au fost determinate vizual într-o aplicație GIS, din fotosferele 360 preluate în timpul scanării. Fotosferele pot fi vizualizate de oriunde cu ajutorul unui browser, deoarece sunt încărcate în online.

Figura 10 - Fotosfere 360 folosite în validarea speciei

1.4. Eșantionarea creșterii radiale a arborilor

Pentru a determina creșterea radială a arborilor s-a folosit rezistograful IML RESI PowerDrill. PowerDrill IML-RESI prezintă digital calitatea lemnului, măsurând rezistența burghiului prin lemn.

Figura 11 - PowerDrill IML-RESI

Nivelurile medii ale graficelor afișate sunt strâns corelate cu densitatea lemnului. Graficele arată variații de densitate în și între inelele arborilor și variații de densitate cauzate de degradare.

Figura 12 - Citirea rezistografului suprapusă peste imaginea scanată

Rezultatele “citirii” eșantioanelor redau date referitoare la:

● Vârsta arborelui
● Diametrul la 1.3 m
● Grosimea inelelor anuale
● Grosimea scoarței
● Creșterea medie pe perioada dorită

Figura 13 - Procesul de citire a datelor din rezistograf

2. Rezultate

2.1. Caracteristicile suprafeței și arborilor la nivel de suprafață monitorizată

Pentru fiecare suprafață de monitorizare s-au întocmit fișe sintetice asemănătoare celei de mai jos.

Figura 14 – Exemplu de fișă sintetică care prezintă informațiile extrapolate la hectar

Fișele sintetice conțin:

• Vedere 2D la nivelul coronamentului arborilor, care indică proiecția coroanelor pe sol și locația fiecărui arbore este reprezentată de un simbol cu mărimea diametral egală cu diametrul la 1.30m (DBH)

• date sintetice despre diametrul mediu (cm), înălțime (m) și vârstă (ani) împreună cu 2 histograme care indică distribuția și numărului arborilor din suprafața de monitorizare pe 2 criterii: diametru și înălțime.
• date extrapolate la hectar: volum, suprafața de bază, număr și creștere radială extrapolate la 1 hectar pe baza datelor din suprafața de monitorizare. Această secțiune conține 2 grafice care indică volumul (m3) și distribuția creșterii pe specie.
• vizualizarea la nivelul solului arată elementele aflate pe sol, cum ar fi lemnul mort, grămezi de crăci, etc.

• Harta termografică indică corelația dintre volum și diametru, stocul de carbon măsurat pe baza formei 3D unice a arborilor și o vizualiare a concentrației de biomasă din suprafața de monitorizare

Lemnul mort a fost măsurat pe baza norilor de puncte și a platformei VirtSilv. Din norul 3D s-au segemntat arborii căzuți pe sol, același procedeu folosindu-se și pentru arborii morți pe picior, datele fiind verificate cu ajutorul fotosferelor 360 din teren.

Figura 15 – Arbori morți în teren, identificați în imaginile 2D

2.3. Conectarea sateliților cu scanarea terestră (TLS)

Figura 16 - Procedeul de funcționare

Modelarea vârstei pădurii, suprafeței de bază, diametrului, înălțimii, numărului și volumului la nivel de pixeli a fost demonstrată pe suprafețe mari. Algoritmii pot fi implementati și pe alte infrastructuri.

Figura 17 - Biometria arborelui

VirtSilv este scalabil, extrem de personalizabil și se poate adapta la parametri specifici. Vezi mai multe făcând clic pe butonul de mai jos!