elib
DLR-Header
DLR-Logo -> http://www.dlr.de
DLR Portal Home | Impressum | Datenschutz | Kontakt | English
Schriftgröße: [-] Text [+]

Tree Stem Detection and Crown Delineation in a Structurally Diverse Deciduous Forest Combining Leaf-On and Leaf-Off UAV-SfM Data

Dietenberger, Steffen und Mueller, Marlin M. und Bachmann, Felix und Nestler, Maximilian und Ziemer, Jonas und Metz, Friederike und Heidenreich, Marius G. und Koebsch, Frankziska und Hese, Sören und Dubois, Clémence und Thiel, Christian (2023) Tree Stem Detection and Crown Delineation in a Structurally Diverse Deciduous Forest Combining Leaf-On and Leaf-Off UAV-SfM Data. Remote Sensing, 15 (18). Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/rs15184366. ISSN 2072-4292.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
9MB

Kurzfassung

Accurate detection and delineation of individual trees and their crowns in dense forest environments are essential for forest management and ecological applications. This study explores the potential of combining leaf-off and leaf-on structure from motion (SfM) data products from unoccupied aerial vehicles (UAVs) equipped with RGB cameras. The main objective was to develop a reliable method for precise tree stem detection and crown delineation in dense deciduous forests, demonstrated at a structurally diverse old-growth forest in the Hainich National Park, Germany. Stem positions were extracted from the leaf-off point cloud by a clustering algorithm. The accuracy of the derived stem co-ordinates and the overall UAV-SfM point cloud were assessed separately, considering different tree types. Extracted tree stems were used as markers for individual tree crown delineation (ITCD) through a region growing algorithm on the leaf-on data. Stem positioning showed high precision values (0.867). Including leaf-off stem positions enhanced the crown delineation, but crown delineations in dense forest canopies remain challenging. Both the number of stems and crowns were underestimated, suggesting that the number of overstory trees in dense forests tends to be higher than commonly estimated in remote sensing approaches. In general, UAV-SfM point clouds prove to be a cost-effective and accurate alternative to LiDAR data for tree stem detection. The combined datasets provide valuable insights into forest structure, enabling a more comprehensive understanding of the canopy, stems, and forest floor, thus facilitating more reliable forest parameter extraction.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/199793/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Tree Stem Detection and Crown Delineation in a Structurally Diverse Deciduous Forest Combining Leaf-On and Leaf-Off UAV-SfM Data
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Dietenberger, Steffensteffen.dietenberger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0003-2771-6068147543420
Mueller, Marlin M.marlin.mueller (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7267-3886NICHT SPEZIFIZIERT
Bachmann, FelixDLR JenaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nestler, MaximilianDLR JenaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ziemer, JonasFSU JenaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Metz, FriederikeDLR JenaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Heidenreich, Marius G.University GöttingenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Koebsch, FrankziskaUniversity GöttingenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hese, SörenFSU JenaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dubois, Clémenceclemence.dubois (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Thiel, ChristianChristian.Thiel (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:5 September 2023
Erschienen in:Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:15
DOI:10.3390/rs15184366
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:2072-4292
Status:veröffentlicht
Stichwörter:unoccupied aerial vehicle (UAV); RGB; structure from motion (SfM); individual tree crown delineation (ITCD); stem detection; tree position; point cloud; leaf-off; leaf-on; deciduous forest
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Komponenten und Systeme
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CS - Komponenten und Systeme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Unbemannte Flugsysteme, L - Digitale Technologien, L - Klima, Wetter und Umwelt
Standort: Jena
Institute & Einrichtungen:Institut für Datenwissenschaften > Datenanalyse und -intelligenz
Hinterlegt von: Dietenberger, Steffen
Hinterlegt am:27 Nov 2023 13:38
Letzte Änderung:27 Nov 2023 13:38

Nur für Mitarbeiter des Archivs: Kontrollseite des Eintrags

Blättern
Suchen
Hilfe & Kontakt
Informationen
electronic library verwendet EPrints 3.3.12
Gestaltung Webseite und Datenbank: Copyright © Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Alle Rechte vorbehalten.