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HT5 - Mesurer des diamètres à 1,30 m de façon automatique

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Ce tutoriel utilise le script suivant dans le sous-dossier HowTo de Computree : HT5_Measuring_DBH_automatically.xsct2

Objectifs du tutoriel

Ce tutoriel montre comment :

  1. Détecter de manière automatique les tiges, les positions et le diamètre à hauteur de poitrine (DHP) d’arbres à partir de nuages de points LiDAR terrestre
  2. Comprendre et configurer les paramètres des étapes CompuTree
  3. Exporter les résultats sous forme d’attributs dans un fichier .csv

Chargement des nuages de points

Veuillez vous référer au tutoriel HT1 - Charger, visualiser, découper et exporter un nuage de points T-Lidar à la section Chargement d’un nuage de points.

Pour de meilleurs résultats, utilisez des scans multiples. La détection des tiges est hautement dépendante de la qualité des données. On cherche donc à maximiser la représentation des objets sur le terrain et à minimiser l’occlusion.

Extraction d’un sous-nuage (facultatif)

Veuillez vous référer au tutoriel HT1 - Charger, visualiser, découper et exporter un nuage de points T-Lidar à la section Extraction d’un sous-nuage.

Réduction de la densité de points (facultatif)

L’étape PB_StepReducePointsDensity1 est issue du plugin base (base / Nuages de points / Réduction de la densité de points)

Si vous utilisez des scans multiples, il est recommendé d’ajouter une étape permettant de réduire la densité de points afin de réduire les temps de calcul. Selon la puissance de votre ordinateur, une Résolution de 0.5 ou 1 cm devrait est être suffisante.

Plus la résolution est fine (nombre de points par centimètre cube élevé), plus les temps de calcul seront élevés.

Séparation des points sol / végétation

Veuillez vous référer au tutoriel HT2 - Créer un Modèle Numérique de Terrain à partir d’un nuage de points T-Lidar.

Création de clusters par tranches horizontales

L’étape OE_StepHorizontalClustering04 est issue du plugin onfensamv2 (onfensamv2 / Clustering / tranches horizontales)

Assurez-vous que le modèle d’entrée est bien Points végétation! Pour accéder à la fenêtre de configuration des résultats d’entrée, faire un clic droit sur l’étape, puis sélectionnez Config. résultats d’entrée

Cette étape permet d’aggréger les points en petits groupes (clusters). La scène est d’abord découpée en tranches horizontales de l’ Épaisseur choisie. Puis, pour chacune des tranches, les points sont aggrégés selon leur espacement en (X,Y). La Distance maximale séparant deux points d’un même groupe est spécifiée en paramètre.

Résultat de l’étape de création des clusters:

Chaque couleur représente ici un cluster.

Filtrage des clusters

L’étape OE_StepFilterClustersBySize est issue du plugin onfensamv2 (onfensamv2 / Filtrage de clusters / nb. de points)

Cette étape filtre les clusters selon un Nombre de points minimum par groupe. Si le nombre de points contenu dans un cluster est inférieur à cette valeur, le cluster sera éliminé.

La résolution du nuage de point et l’épaisseur des tranches horizontales lors de la création des clusters sont à tenir compte lors de la définition de ce paramètre. Si la résolution du nuage de points est grossière et si la taille des tranches est fine, il faut s’attendre que le nombre de points par cluster sera assez faible dès le départ.

Aggrégation des clusters en billons

L’étape OE_StepDetectSection07 est issue du plugin onfensamv2 (onfensamv2 / Aggrégation verticale de clusters en billon)

Cette étape effectue une aggrégation verticale des groupes de points en billons. Un Seuil de distance vertical est utilisé pour la comparaison des groupes de points en pair. S’il y a intersection verticale des boîtes englobantes des clusters sur cette distance, ceux-ci seront aggrégés. Il y a arrêt d’aggrégation lors d’une rupture verticale au niveau du nuage de points. La présence d’occlusions ou d’une branche sont des causes communes.

Résultat de l’étape d’aggrégation:

Chaque couleur représente ici un billon.

Filtrage des billons

L’étape OE_StepFilterGroupsByGroupsNumber est issue du plugin onfensamv2 (onfensamv2 / Filtrage de groupes niv.1 / nb. de groupes niv.2)

Cette étape générique permet de retirer les groupes (ici les billons) possédant un nombre insuffisant de sous-groupes (ici les clusters). Les groupes de niveau 1 (billons) sont éliminés s’ils possèdent un nombre inférieur au Nombre minimal de groupe de niveau 2 requis. Cette étape permet de retirer la plupart des petites branches et faux billons.

Résultat de l’étape de filtrage des billons:

Fusion des billons parallèles

L’étape OE_StepMergeNeighbourSections04 est issue du plugin onfensamv2 (onfensamv2 / Fusion de billons parallèles)

Cette étape permet de fusionner les billons parallèles. Dans le cas d’occlusion par exemple, certaines branches peuvent être coupées, ce qui peut créer deux billons côte à côte qui devraient ne faire qu’un:

En premier lieu, les clusters contenus dans chacun des billons sont recréés selon une certaine épaisseur (en Z). Par la suite, les billons appartenant au même arbre sont aggrégés. L'outil utilise les paramètres suivants:
  • La Distance de recherche de voisinnage est un paramètre d’optimisation de calcul.
  • La Distance maximum en XY entre les barycentres des clusters. Si la distance horizontale entre les barycentres des clusters comparés est supérieure à ce paramètre, les billons ne seront pas fusionnés.
  • La Distance maximum en Z entre les barycentres des clusters. Si la distance verticale entre les barycentres des clusters comparés est supérieure à ce paramètre, les billons ne seront pas fusionnés.
  • Le Facteur d’accroissement maximal permet à ce que la fusion ne crée pas un éloignement trop important entre le nouveau barycentre et les points du cluster. Un facteur d’accroissement de 2 signifit donc que la distance entre le nouveau barycentre et les points du cluster peut doublé.

Fusion de billons alignés

L’étape OE_StepMergeEndToEndSections04 est issue du plugin onfensamv2 (onfensamv2 / Fusion de billons alignés)

Cette étape permet de fusionner les billons alignés en direction. L'étape fonctionne de la manière suivante (voir également le schéma explicatif ci-bas):
  • Les clusters sont regréés pour chaque billon selon l’ Épaisseur des groupes en Z.
  • Les billons sont ensuite comparés en pair. Si la distance entre deux billons est inférieure à la Distance maximale, les billons peuvent être fusionnés.
  • Des lignes imaginaires rejoingnant les barycentres des clusters des billons sont tracées. Le Nombre de barycentres à considérer doit être spécifié.
  • La distance maximale entre la ligne et l’extrémité du premier billon est calculée (maxDist). La distance entre la ligne du premier billon et celle du deuxième billon ne doit pas dépasser MaxDist * un Facteur multiplicatif.
  • On doit également indiquer une valeur de Chevauchement toléré en Z.

Schéma explicatif:

Résultat de la fusion:

On peut remarqué un exemple de chevauchement en Z sur l’image de gauche.

Ajout des coordonnées

L’étape OE_StepSetFootCoordinatesVertically est issue du plugin onfensamv2 (onfensamv2 / Ajout d’une coordonnée de base / billon // MNT)

Cette étape necessite deux modèles d’entrée: le Modèle Numérique de Terrain et les Billons fusionnées!

Aucun paramètre n’est requis. Cette étape permet d’associer une position aux billons en projetant le cluster le plus bas sur le MNT.

Ajustement et filtrage de cylindres

L’étape OE_StepFitAndFilterCylindersInSections est issue du plugin onfensamv2 (onfensamv2 / Ajustement/Filtrage des cylindres / billon)

Cette étape effectue l’ajustement de cylindres sur les billons ainsi qu’une filtration de ceux-ci selon la qualité de l’ajustement. Les Rayon minimum et Rayon maximum sont spécifiés afin de limiter l’ajustement de cylindres sur des arbres trop petits ou trop grands. La qualité de l’ajustement est ensuite évaluée selon l’*Erreur absolue* et/ou l’*Erreur relative*. On peut également filtrer les cyclindres selon la verticalité de ceux-ci, un Angle maximal depuis le zénith est alors spécifié.

Résultat de l’ajustement de cylindres:

Calcul des diamètres des cylindres

L’étape OE_StepExtractDiametersFromCylinders est issue du plugin onfensamv2 (onfensamv2 / Calcul d’un diamètre moyen des cylindres / billon)

Cette étape permet de calculer le diamètre à hauteur de poitrine (DHP) des arbres. Pour ce faire, un cercle est ajusté sur un cylindre précédemment créé. Une Hauteur minimale ainsi qu’une Hauteur maximale d’évaluation sont spécfiées. Les rayons des cercles sont calculés entre ces deux valeurs pour calculer une regression. La valeur à Hauteur de référence (généralement 1.30 mètres) est alors interpolée ce cette regression. La Décroissance métrique maximale permet de s’assurer qu’aucun cylindre aberrant ne sera utilisé dans le calcul. Un Nombre de cylindres minimum pour ajuster un cercle est également spécifié.

Visualisation des résultats

Pour afficher les cercles ajustés à l’écran, il suffit d’activer les résultats dans les gestionnaires d’étape et de modèle.

Un simple clic droit sur Diamètre à 1.30 permet de changer la couleur des cercles.

Pour afficher à l’écran les attributs, activez Information ItemDrawable dans l’onglet Action et cliquez sur l’objet désiré.

Export des attributs

L’étape PB_CSVExporter est issue du plugin base (base / Exporters / Export d’attributs (csv))

Sélectionnez d’abord le modèle d’entrée.

Glissez ensuite les attributs désirés dans la fenêtre de droite.

Spécifiez finalement l’emplacement et le nom du fichier csv.

Si vous utilisez un arbre d’étape préfait, faites un clic droit sur l’étape Attributs/Items d’un groupe puis sélectionnez Config. résultats d’entrée pour sélectionner les attributs et Config. paramètres pour spécifier le nom du fichier.

 

1 Plugin Base.
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