Computree Documentation

Métriques de points (XYZ)

Plugin : Base
Nom de classe : PB_StepComputePointMetrics

Description

Cette étape regroupe toutes les métriques de points disponibles dans les différents plugins actifs.

Dans Computree une "métrique" est un indicateur calculé sur un type de données précis. Les métriques de points sont calculées à partir d'un nuage de points. A minima les coordonnées (x,y,z) des points, et dans certains cas d'autres attributs issus du format standard LAS. De plus, une emprise peut optionnellement être fournie pour sélectionner les points à prendre en compte.

La liste des métriques de points disponibles est fournie en dernière partie de cette page.

Données d'entrée

Structure des données d'entrée recherchées :

Result : Points
    ...
        Groupe (Group)
            Scène (Item with points)
            Emprise de la placette (2D area shape) - Optionnel
            Attributs LAS (LAS point attributes) - Optionnel


Toutes les métriques de points prennent les mêmes données en entrée :
  • Un nuage de points. C'est avec les coordonnées de ce nuage de points que les métriques sont calculées.
  • Optionnellement une emprise. Si elle est sélectionnée, seuls les points inclus dans cette emprise sont pris en compte pour le calcul.
  • Optionnellement des attributs LAS. Certaines métriques nécessitent des attributs complémentaires en plus des coordonnées. Si les attributs LAS ne sont pas sélectionnés, ces metriques seront fixées à leur valeur par défaut.

Données de sortie

Cette étape ajoute au résultat d'entrée un conteneur "métriques", contenant toutes les métriques calculées.

Détails

Il faut prendre garde à deux aspects lors de l'utilisation des métriques de points.

Premièrement, est-ce que la métrique nécessite les attributs LAS pour son calcul ? Si oui, il faut impérativement sélectionner ces attributs dans les données d'entrée, sous peine d'obtenir la valeur par défaut pour la métrique systématiquement.
Les métriques utilisant les attributs LAS, ont le mot clé LAS dans leur intitulé.

Deuxièmement, les nuages de points sont originellement codés en altitude absolue. Mais il est fréquent de modifier ces nuages en soutrayant l'altitude du sol, afin d'obtenir des nuages de points en hauteur, où le relief est "retiré".
Il est donc important de savoir si un nuage des points est en Altitude (Alti) ou en Hauteur (Ht).
  • Certaines métriques sont indifférentes, et fonctionnent dans les deux cas.
  • D'autres n'ont de sens que pour un nuage en altitude
  • D'autres n'ont de sens que pour un nuage en hauteur
C'est à l'utilisateur de vérifier les métriques adaptées au nuage de points fourni.
Pour éclairer ce choix, les titres de métriques contiennent généralement les mots clé Alti, Ht ou les deux. S'il n'y a pas de précision, la métrique fonctionne a priori pour les deux cas (en cas de doute se reporter à sa description ci-dessus).

Liste des métriques de points disponibles :

Indicateurs statistiques standards (Ht)

Plugin : Base, Nom de classe : CT_CloudMetrics

Description

Calcul des indicateurs statistiques standards, tels que le minimum, la maximum, la moyenne, l'écart-type,...
Ces calculs sont effectués sur la coordonnée Z des points.
Cependant ils n'ont d'intérêt que pour un nuage de points en Hauteur, et non en Altitude.
Il faut donc s'assurer que le nuage de points a été pré-traité, pour soustraire l'altitude du sol à tous les points.

Détails

Les indicateurs suivants sont calculés :
  • N : Nombre de points
  • Min : Hauteur minimum
  • Max : Hauteur maximum
  • Mean : Hauteur moyenne
  • Mode : Mode des hauteurs. La gamme de hauteur est divisée en 64 classes, le mode est le centre de la classe avec le plus grand nombre de points. En cas d'égalité, la classe la plus basse est renvoyée.
  • StdDev : Ecart-type des hauteurs
  • Var : Variance des hauteurs
  • CV : Coefficient de variation des hauteurs
  • IQDist : Distance interquartile des hauteurs
  • Skew : Skewness des hauteurs
  • Kurt : Kurtosis des hauteurs
  • AAD : Moyenne des écarts absolus à la moyenne
  • MADMed : Médiane des écarts absolus à la médiane
  • MADMode : Médiane des écarts absolus au mode
  • L1 à L4 : L-Moments
  • LCV : Coefficient de variation L-Moments des hauteurs
  • LSkew : Skewness L-Moments des hauteurs
  • LKurt : Kurtosis L-Moments des hauteurs
  • P01 à P99 : 1er, 5ième, 10ième, 15ième,... 90ième, 95ième et 99ième percentiles de hauteurs (interpolation linéaire entre les observations)
  • CRR : ((Moyenne - Minimum) / (Maximum – Minimum))
  • QuadMean : Moyenne quadratique des hauteurs
  • CubMean : Moyenne cubique des hauteurs

Calcul de percentiles (Ht), paramétrable

Plugin : ONF, Nom de classe : ONF_MetricQuantiles

Description

Calcul des percentiles de hauteurs. Cette métrique permet de définir plus précisement la finesse des percentiles à calculer.

Détails

Les indicateurs suivants peuvent être calculés :
  • Percentiles : percentiles de hauteurs sélectionnés (interpolation linéaire entre les observations)
  • Hmin : hauteur minimale (~H00)
  • Hmed : hauteur médiane (~H50)
  • H99 : percentile 99 de hauteur
  • Hmax : hauteur maximale (~H100)

Moyenne des N plus hauts points (Ht)

Plugin : ONF, Nom de classe : ONF_MetricNApexMean

Description

Calcul de la moyenne des n plus hauts points. Parmi les points disponibles, dont la hauteur est supérieure au seuil spécifié (en pourcentage de la hauteur maximale), les n plus gros sont utilisés.S'il y a assez de points de hauteur supérieure au seuil, n = N (paramètre Nombre de points à moyenner). Sinon n est égal au nombre de points de hauteur supérieure au seuil.

Une utilisation de cette métrique est de l'appliquer à un nuage de points correspondant à des apex d'arbres détéctés, pour calculer par exemple une hauteur dominante (hauteur moyenne des n plus gros arbres à l'hectare)

Détails

Les indicateurs suivants peuvent être calculés :
  • Apex_Hmean : Moyenne de la hauteur des n points les plus hauts
  • Apex_n : Nombre de points n, utilisés pour le calcul de la moyenne. Inférieur ou égal au nombre de points recherché N, selon le nombre de points disponibles au-dessus du seuil de hauteur.
  • Apex_Hmax : Hauteur maximale
  • Apex_Hthr : Hauteur seuil

Taux de pénétration dans les houppiers (LAS, Alti/Ht)

Plugin : ONF, Nom de classe : ONF_MetricLASPointCrown

Description

Ces métriques calculent des taux de pénétration dans les premiers mètres du sommet d'un houppier (où de tout nuage de point), en utilisant uniquement les premiers retours (first) du nuage de points.
Elles sont conçues pour être calculées sur des nuages de points à l'échelle de l'arbre et peuvent fonctionner indifféremment en altitude ou en hauteur.
Attention cependant, en zone de forte pente la soustraction de l'altitude du sol pour passer à un nuage en hauteur, conduit à une déformation du houppier. En cas de fort relief, il est donc conseillé de calculer ces métriques avec des nuages de points par houppier codés en altitude.
Le taux de pénétration sur les X premiers mètres, Pen_Xm, est le nombre de points first situés à plus de X m depuis l'apex (sommet de l'arbre) en descendant, divisé par le nombre de points first total dans le nuage de points. Le taux de pénétration sur les XX% supérieurs du houppier, Pen_TopXX, est le nombre de points first situés en-dessous des XX% supérieurs du houppier, divisé par le nombre de points first total dans le nuage de points. Un taux de pénétration élevé signifie que la partie du houppier concernée est très perméable et/ou étroite.

Attention : cette étape nécessite les attributs LAS, pour identifier les points first.De plus, pour que ces indicateurs de pénétration aient du sens, il faut que les points sols soient inclus dans le nuage de points.

Détails

Les indicateurs suivants peuvent être calculés :
  • X_Apex : coordonnée X du point le plus haut (apex)
  • Y_Apex : coordonnée Y du point le plus haut (apex)
  • Z_Apex : coordonnée Z du point le plus haut (apex)
  • Pen1m : Taux de pénétration dans le premier mètre
  • Pen2m : Taux de pénétration dans les deux premiers mètres
  • Pen3m : Taux de pénétration dans les trois premiers mètres
  • Pen4m : Taux de pénétration dans les quatre premiers mètres
  • Pen5m : Taux de pénétration dans les cinqs premiers mètres
  • PenT25 : Taux de pénétration dans les 25% supérieurs du houppier
  • PenT50 : Taux de pénétration dans les 50% supérieurs du houppier
  • PenT75 : Taux de pénétration dans les 75% supérieurs du houppier

Métriques de forme de houppier (Alti/Ht)

Plugin : ONF, Nom de classe : ONF_MetricPointCrownShape

Description

Ces métriques décrivent la forme du sommet d'un houppier (sur les 5 mètres les plus hauts).
Elles sont conçues pour être calculées sur des nuages de points à l'échelle de l'arbre.
Elles n'utilisent que les coodonnées (X, Y, Z), et peuvent fonctionner indifféremment en altitude ou en hauteur.
Attention cependant, en zone de forte pente la soustraction de l'altitude du sol pour passer à un nuage en hauteur, conduit à une déformation du houppier. En cas de fort relief, il est donc conseillé de calculer ces métriques avec des nuages de points par houppier codés en altitude.

Détails

Les indicateurs suivants peuvent être calculés :
  • X_Apex : coordonnées X du point le plus haut (apex).
  • Y_Apex : coordonnées Y du point le plus haut (apex)
  • Z_Apex : coordonnées Z du point le plus haut (apex)
  • Ainsi que les métriques suivantes, détaillées ci-dessous : Npu05m, Npu1m, Npu2m, Npu3m, Npu4m, Npu5m, mDZu05m, mDZu1m, mDistZu2m, MDZu3m, MDZu4m, MDistZu5m, mAngu05m, mAngu1m, mAngu2m, mAngu3m, mAngu4m, mAngu5m, mDXYu05m, mDXYu1m, mDXYu2m, mDXYu3m, mDXYu4m, mDtXYnf5m, mDXY05m, mDXY1m, mDXY2m, mDXY3m, mDXY4m, mDXY5m, Slope05m, Slope1m, Slope2m, Slope3m, Slope4m, Slope5m, Convex05m, Convex1m, Convex2m, Convex3m, Convex_4m, AUC1m, AUC2m, AUC3m, AUC4m, AUC5m
Les métriques sont calculées sur des tranches de hauteur en descendant depuis l'apex (point le plus haut), et sont codées comme suit.Pour une partie des métriques (Np, mDZ, mAng, mDXY) il s'agit de tranches plus ou moins épaisses mais partant toujours du sommet (suffixées _uXm, u comme under) :
  • u05m : tranche depuis le sommet, jusqu'à -0.5 m
  • u1m : tranche depuis le sommet, jusqu'à -1 m
  • u2m : tranche depuis le sommet, jusqu'à -2 m
  • u3m : tranche depuis le sommet, jusqu'à -3 m
  • u4m : tranche depuis le sommet, jusqu'à -4 m
  • u5m : tranche depuis le sommet, jusqu'à -5 m
Les métriques calculées sur ces tranches, sont les suivantes :
  • Np : Nombre de points total de la tranche
  • mDZ en mètres : Moyenne de la distance verticale entre chaque point de la tranche et l'apex (points projetés sur l'axe Z)
  • mDXY en mètres : Moyenne de la distance horizontale entre chaque point de la tranche et l'apex (points projetés sur le plan (X,Y))
  • mAng en degrés: Moyenne de l'angle des points de la tranche depuis l'apex : Moyenne(atan(DXY/DZ))
Pour les autres métriques (DXY, Slope, Convex, AUC) il s'agit de tranches successives, centrées sur les hauteurs indiquées H (suffixées _Xm) :
  • 05m : tranche de -0.25 m à -0.75 m depuis le sommet
  • 1m : tranche de -0.75 m à -1.25 m depuis le sommet
  • 2m : tranche de -1.5 m à -2.5 m depuis le sommet
  • 3m : tranche de -2.5 m à -3.5 m depuis le sommet
  • 4m : tranche de -3.5 m à -4.5 m depuis le sommet
  • 5m : tranche de -4.5 m à -5.5 m depuis le sommet
Les métriques calculées sur ces tranches, sont les suivantes :
  • mDXY en mètres : Moyenne de la distance horizontale entre chaque point de la tranche et l'apex (points projetés sur le plan (X,Y))
  • Slope : Pente depuis la tranche précédente.
  • Convex : Convexité depuis la tranche précédente
  • AUC : Aire sous la courbe depuis le sommet, jusqu'au centre de la tranche
L'idée des métriques Slope, Convexity et Area Under Curve (AUC), est de décrire un "profil de forme du houppier" en deux dimensions (distance XY moyenne à l'apex ; Z).
Pour cela, pour chacune des tranches [-0.25;-0.75] [-0.75;-1.25] [-1.5;-2.5] [-2.5;-3.5] [-3.5;-4.5] [-4.5;-5.5], une distance moyenne horizontale (XY) des points à l'apex est calculée, en ne prenant en compte que les points qui sont à plus ou moins un écart-type de la distance horizontale moyenne de ces points.
Le profil est ainsi consitué sur un graphique à deux dimensions, de "points moyens" ayant pour coordonnée X de cette distance moyenne, et pour coordonnée Z la hauteur du centre de la tranche.
L'indicateur Slope_Xm, donne en degrés, la pente reliant un point moyen de ce profil à celui de la tranche précédente (au-dessus). Par exemple Slope_0_5m est la pente entre l'apex et le point moyen de la tranche [-0.25;-0.75], et Slope_3m est la pente entre le point moyen de la tranche [-1.5;-2.5] et le point moyen de la tranche [-2.5;-3.5]
L'indicateur Convexity_Xm donne la convexités pour deux pentes successives (tranche indiquée + précédente.
L'indicateur AreaUnderCurve donne l'aire sous le profil jusqu'à la tranche indiquée.

Métriques d'intensité (LAS, Alti/Ht)

Plugin : ONF, Nom de classe : ONF_MetricIntensity

Description

Calcul d'indicateurs d'intensités. Ces métriques peuvent être calculées indifféremment sur des données en altitude ou en hauteurs.
Les métriques calculées sont le nombre de points, l'intensité mximale, l'intensité moyenne, l'écart-type de l'intensité et le coefficient de variation de l'intensité.
Ces métriques sont déclinées selon différentes catégories de points (cf. détails).

Détails

Les indicateurs suivants peuvent être calculés :
  • n,
  • n_f, n0595_f, n1090_f, ntp25_f,
  • n_o, n0595_o, n1090_o, ntp25_o,

  • imx_f, imn_f, isd_f, icv_f,
  • imx_o, imn_o, isd_o, icv_o,
  • imx_a, imn_a, isd_a, icv_a,

  • i0595mnf, i0595sd_f, i0595cv_f,
  • i0595mno, i0595sd_o, i0595cv_o,

  • i1090mnf, i1090sd_f, i1090cv_f,
  • i1090mno, i1090sd_o, i1090cv_o,

  • itp25mnf, itp25sd_f, itp25cv_f,
  • itp25mno, itp25sd_o, itp25cv_o,

  • ip05_f, ip10_f, ip25_f, ip50_f, ip75_f, ip90_f, ip95_f,
  • ip05_o, ip10_o, ip25_o, ip50_o, ip75_o, ip90_o, ip95_o
n est le nombre total de points de la zone (tous retours confondus).
Pour les autres métriques, le préfixe signifie :
  • n : le nombre de points d'un sous-ensemble utilisé pour le calcul
  • i : une métrique d'intensité pour le sous-ensemble de points considéré
Le type de calcul est codé comme suit :
  • mx : maximum
  • mn : moyenne
  • sd : écart-type
  • cv : coefficient de variation
Le type de retours considérés (définissant le sous-ensemble de points utilisé) est codé comme suit :
  • f : premiers retours
  • o : retours uniques. Il s'agit des retours pour lequels le rayon laser n'a généré aucun autre retour (sous-ensemble des f)
  • a : tous les retours
Enfin, différentes sélections de points basées sur leur intensité (ou leur coordonnée Z pour tp25) sont proposées :
  • Pas de code : tous les points f/o
  • 0595 : tous les points f/o situés entre les percentiles 5% et 95% d'intensité. Elimination de 5% des intensités les plus faibles et les plus fortes.
  • 1090 : tous les points f/o situés entre les percentiles 10% et 90% d'intensité. Elimination de 10% des intensités les plus faibles et les plus fortes.
  • tp25 : tous les points situés dans les 25% les plus hauts de la plage de hauteurs des points f/o
P05, P10, P25, P50, P75, P90 et P95 correspondent aux percentiles d'intensité 5%, 10%, 25%, , 50%, 75%, 90% et 95%, pour les points f/o.

Par exemple :
  • i0595mn_f correspond à la moyenne des intensités, des points f, situées entre les percentiles 5% et 95% d'intensité (en ne tenant compte que des points f)
  • itp25sd_f correpond à l'écart-type des intensités des 25% de points f les plus hauts
  • ip25_o correspond au percentile 25% d'intensité des points o

Calcul du LAD par tranche (Ht), paramétrable

Plugin : ONF, Nom de classe : ONF_MetricLADBouvierEtAl2015

Description

Calcul du LAD par tranche de hauteurs.Les indicateurs suivants peuvent être calculés :
  • LAD_xxxx : LAD pour la tranche de hauteur xxxx en cm


Détails

Fournit des résultats identiques à la fonction LAD du package LidR de R (metrics_stdmetrics.R).

Référence : Bouvier, M., Durrieu, S., Fournier, R. a, & Renaud, J. (2015). Generalizing predictive models of forest inventory attributes using an area-based approach with airborne las data. Remote Sensing of Environment, 156, 322-334. http://doi.org/10.1016/j.rse.2014.10.004


Taux de couvert (LAS, Ht)

Plugin : ONF, Nom de classe : ONF_MetricCoverRatio

Description

Calcul du taux de couvert, à partir des points first. Taux de couvert = (nombre de points first > seuil / nombre total de points first).


Nombre de points par type/classe (LAS, Alti/Ht)

Plugin : ONF, Nom de classe : ONF_MetricNbyLASClass

Description

Calcul des nombres de points pour chaque type de retour et chaque type de classification LAS. Calcul de quelques indicateurs complémentaires (cf. détails).

Détails

Les indicateurs suivants peuvent être calculés :
  • N : Nombre total de points
  • N_first : Nombre de points First
  • N_last : Nombre de points Last
  • N_int : Nombre de points Intermediate
  • N_only : Nombre de points Only
  • N_error : Nombre de points en Erreur (nombre de retours ou numéro de retour aberrant)
  • N_Cla00_NeverClassified : Nombre de points classés 0
  • N_Cla01_Unclassified : Nombre de points classés 1
  • N_Cla02_Ground : Nombre de points classés 2
  • N_Cla03_LowVegetation : Nombre de points classés 3
  • N_Cla04_MediumVegetation : Nombre de points classés 4
  • N_Cla05_HighVegetation : Nombre de points classés 5
  • N_Cla06_Building : Nombre de points classés 6
  • N_Cla07_LowPointNoise : Nombre de points classés 7
  • N_Cla08_ModelKeyPoint : Nombre de points classés 8
  • N_Cla09_Water : Nombre de points classés 9
  • N_Cla10_Rail : Nombre de points classés 10
  • N_Cla11_RoadSurface : Nombre de points classés 11
  • N_Cla12_OverlapPoint : Nombre de points classés 12
  • N_Cla13_WireGuard : Nombre de points classés 13
  • N_Cla14_WireConductor : Nombre de points classés 14
  • N_Cla15_TransmissionTower : Nombre de points classés 15
  • N_Cla16_WireStructureConnector : Nombre de points classés 16
  • N_Cla17_BridgeDeck : Nombre de points classés 17
  • N_Cla18_HighNoise : Nombre de points classés 18
  • N_Cla19_63_Reserved : Nombre de points classés 19 à 63
  • N_Cla64_255_UserDefinable : Nombre de points classés 63 à 255
  • ZRange : Zmax - Zmin
  • NumberOfLines : Nombre de lignes vols couvrant la zone
  • N_bestLine : Nombre de points de la ligne de vols ayant le plus de points
  • N_secondLine : Nombre de points de la seconde ligne de vols ayant le plus de points
  • N_worstLine : Nombre de points de la ligne de vols ayant le moins de points

Min et Max des champs LAS

Plugin : ONF, Nom de classe : ONF_MetricMinMaxLASFields

Description

Calcul pour chaque champ du format LAS, les valeurs min et max. Ces métriques sont principalement utilisées pour du contrôle de données.

Détails

Les indicateurs peuvent être calculés :
  • X_Min : Minimum des coordonnées X
  • X_Max : Maximum des coordonnées X
  • Y_Min : Minimum des coordonnées Y
  • Y_Max : Maximum des coordonnées Y
  • Z_Min : Minimum des coordonnées Z
  • Z_Max : Maximum des coordonnées Z
  • Intensity_Min : Minimum des Intensités
  • Intensity_Max : Maximum des Intensités
  • Return_Number_Min : Minimum des Numéros de retours (N)
  • Return_Number_Max : Maximum des Numéros de retours (N)
  • Number_of_Returns_Min : Minimum des Nombres de retours (R)
  • Number_of_Returns_Max : Maximum des Nombres de retours (R)
  • Classification_Flags_Min : Minimum du champ Classification_Flags
  • Classification_Flags_Max : Minimum du champ Classification_Flags
  • Scanner_Channel_Min : Minimum du champ Scanner_Channel
  • Scanner_Channel_Max : Maximum du champ Scanner_Channel
  • Scan_Direction_Flag_Min : Minimum du flag Scan_Direction
  • Scan_Direction_Flag_Max : Maximum du flag Scan_Direction
  • Edge_of_Flight_Line_Min : Minimum du champ Ligne de vol
  • Edge_of_Flight_Line_Max : Maximum du champ Ligne de vol
  • Classification_Min : Plus petite classe de Classification utilisée
  • Classification_Max : Plus grande classe de Classification utilisée
  • Scan_Angle_Rank_Min : Minimum du champ Scan_Angle_Rank
  • Scan_Angle_Rank_Max : Maximum du champ Scan_Angle_Rank
  • User_Data_Min : Minimum du champ User_Data
  • User_Data_Max : Maximum du champ User_Data
  • Point_Source_ID_Min : Minimum du champ Point_Source_ID
  • Point_Source_ID_Max : Maximum du champ Point_Source_ID
  • GPS_Time_Min : Minimum des Temps GPS
  • GPS_Time_Max : Maximum des Temps GPS
  • Red_Min : Minimum de la composante Rouge
  • Red_Max : Maximum de la composante Rouge
  • Green_Min : Minimum de la composante Verte
  • Green_Max : Maximum de la composante Verte
  • Blue_Min : Minimum de la composante Bleue
  • Blue_Max : Maximum de la composante Bleue