الثورة في مسح الغابات باستخدام تقنية LiDAR المحمولة: من سحب النقاط إلى بيانات دقيقة لأشجار الفاكهة مع الرقمنة

عندما تفكر في المسوحات الحرجية، ما الذي يتبادر إلى ذهنك؟ هل يحمل شريط قياس ومقياس ارتفاع أثناء سيره عبر الغابات الكثيفة؟ أو الوقوف تحت شجرة، والنظر إلى الأعلى، ومحاولة تقدير ارتفاعها، ولكن دائمًا ما تخطئ العلامة ببضعة سنتيمترات؟ هذه الأساليب التقليدية لا تتطلب عمالة كثيفة فحسب، بل إنها أيضًا عرضة لعدم الدقة. اليوم، نقدم لكم حصة عملية من فريقنا التقني، نعرض فيها كيف تعمل تقنية المسح ثلاثي الأبعاد جنبًا إلى جنب مع خوارزميات الذكاء الاصطناعي على جعل عمليات مسح الغابات "سهلة ودقيقة"!

غالبًا ما تتطلب المسوحات الحرجية التقليدية من المساحين حمل أشرطة القياس وعدادات الارتفاع، والتنقل في الغابات الكثيفة والجبال النائية. هذه العملية تستغرق وقتا طويلا، وتتطلب عمالة مكثفة، وعرضة للخطأ البشري. تشمل نقاط الألم الرئيسية في صناعة مسح الغابات ما يلي:

• تستغرق القياسات اليدوية التقليدية (شريط القياس/مقياس الارتفاع) وقتًا طويلاً وتتطلب عمالة مكثفة ومكلفة.
• تتأثر الدقة بالتضاريس وتغطية الفروع والخطأ البشري، مما يجعل من الصعب التحكم في الأخطاء.
• يمكن جمع البيانات الخطية الأساسية فقط، وأبعاد البيانات محدودة، مما لا يلبي احتياجات الإدارة الدقيقة.
• تفتقر البيانات إلى معايير موحدة، ولا يمكن تتبعها. ولا يمكن للاستقصاءات واسعة النطاق أن تعتمد إلا على أخذ العينات، مما يؤدي إلى بيانات غير تمثيلية.

مع تطور تقنية LiDAR، أحدثت تقنية السحابة النقطية ثلاثية الأبعاد ثورة رقمية في مسوحات الغابات. تنقل تقنية LiDAR المحمولة، بما تتمتع به من قدرات فعالة ومرنة في جمع البيانات، مسوحات الغابات من النهج "اليدوي والخام" إلى العصر "الذكي والدقيق". فهو يقوم بإجراء مسح بدون تلامس، ويتكيف بشكل مثالي مع التضاريس المعقدة في البساتين، ويحمي أشجار الفاكهة من التلف ويزيل مخاطر السلامة من التسلق. ومن خلال مسح بسيط، يتم التقاط البنية ثلاثية الأبعاد لمنطقة الغابة بأكملها.

تتمثل الميزة الأساسية لجهاز LiDAR المحمول في قدرته على التقاط المناظر الطبيعية للغابات في العالم الحقيقي رقميًا، ومن خلال برامج متخصصة، استخراج معلومات الأشجار الفردية وتحليلها بدقة. العملية برمتها بسيطة وفعالة، وحتى المبتدئين يمكنهم إتقانها بسرعة. الخطوات الأربع لإكمال عملية جمع البيانات وإخراجها بالكامل هي:

دعونا نلقي نظرة على هذه الصورة:

هذه عبارة عن بيانات سحابة نقطية ثلاثية الأبعاد تم جمعها باستخدام ماسح ضوئي ليزر محمول. لا تستعيد السحابة النقطية اللون الحقيقي لمنطقة الغابة (مثل أشجار المناظر الطبيعية أو منصات الغابات) فحسب، بل تسمح أيضًا، من خلال وحدة RTK المدمجة عالية الدقة، بإخراج السحب النقطية الإحداثية المطلقة في الوقت الفعلي دون الحاجة إلى نقاط تحكم معقدة. يمكن للمساحين ببساطة السير على طول المسار المخطط وجمع معلومات الإحداثيات المكانية الغنية ثلاثية الأبعاد. سواء كان ذلك تيجان الأشجار الكثيفة أو جذوع الأشجار في الأسفل، كل شيء "رقمي" بسهولة.

عندما تنمو الأشجار بالقرب من بعضها البعض بفروع متداخلة، يصعب التمييز بينها باستخدام الطرق التقليدية. ومع ذلك، في برنامج Point Cloud، يصبح كل شيء واضحًا. بفضل خوارزميات التجميع المكانية القوية، يمكن للبرنامج تقسيم الأشجار بدقة، وتعيين ملصقات ألوان مختلفة لكل شجرة على حدة. إن ما كان ذات يوم غابة متواصلة أصبح الآن منفصلاً بوضوح، ولم تعد مسوحات الغابات مجرد "رؤية الغابة"، بل أصبحت الآن قادرة على "رؤية الأشجار" على وجه التحديد.

بمجرد اكتمال تجزئة الشجرة الواحدة، يبدأ العمل الحقيقي - استخراج معلمات قياس الشجرة تلقائيًا. توفر وحدة الحساب والتحليل المتخصصة مجموعة أدوات غنية: إضافة الأشجار ودمجها وحذفها وإزالة القضبان الداعمة وتحليل التاج وحتى حساب حجم المخزون وتخزين الكربون.

بالنقر فوق "حساب السمات"، يقوم النظام تلقائيًا بإنشاء تقرير شجرة تفصيلي. هنا، كل شجرة لها معرف فريد خاص بها، ويتم إخراج البيانات التالية:

• الموقع المكاني (X، Y، Z)
• ارتفاع الشجرة (م)
• DBH (القطر عند ارتفاع الثدي) (سم)
• قطر التاج (م)
• قطر الأرض (م)
• ارتفاع الفرع (م)

البيانات دقيقة وكاملة، ويتم كل ذلك بنقرة واحدة فقط!

ومع توفر البيانات، أصبحت الخرائط ضرورية. سواء كان الأمر يتعلق بإعداد تقارير المشروع أو إدارة الغابات، فإن خريطة التوزيع البديهية أمر لا بد منه. يشتمل البرنامج على أداة إنشاء "خريطة التوزيع" القوية. يمكنك تصفية الأشجار بدقة استنادًا إلى متطلبات العالم الحقيقي من خلال تعيين حدود الخاصية (على سبيل المثال، إظهار الأشجار التي يزيد ارتفاعها عن 5 أمتار فقط، أو تلك التي تحتوي على DBH أكبر من قيمة معينة).

من القياس اليدوي إلى المسوحات الرقمية بتقنية LiDAR، لا يعد هذا مجرد ترقية للأدوات ولكنه تحول في النهج المتبع في المسوحات الحرجية. لماذا يتجه المزيد والمزيد من الأشخاص إلى استخدام أجهزة LiDAR المحمولة لإجراء مسوحات الغابات؟ جوهر الأمر يكمن في المزايا الأربع التي لا يمكن الاستغناء عنها:

• المسح دون الاتصال:قابلة للتكيف مع تضاريس البستان المعقدة، دون الإضرار بأشجار الفاكهة أو المخاطرة بالسلامة من التسلق.
• ترميم عالي الدقة لبنية الشجرة ثلاثية الأبعاد:تكون أخطاء ارتفاع الشجرة وDBH وقطر التاج أقل بكثير من الأدوات التقليدية.
• تعزيز الكفاءة:التكامل بين العمل الميداني والعمل المكتبي، مع التحقق من البيانات في الموقع.
• بيانات يمكن تتبعها وسهلة التكامل:يمكن لبيانات السحابة النقطية الرقمية استخراج معلمات الأشجار متعددة الأبعاد تلقائيًا، مما يدعم الإدارة الدقيقة للبساتين.

من "المشي عبر الغابة" إلى "النظر إلى الكمبيوتر" ومن "التقدير" إلى "الحسابات الدقيقة"، نجح جهاز LiDAR المحمول في حل العديد من تحديات المسوحات التقليدية لأشجار الفاكهة بشكل كامل. لقد أحدث ثورة في مسوحات الغابات من النهج "اليدوي والتقريبي" إلى نموذج "المسح بنقرة واحدة والتحليل الذكي".