Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie - Centralny System Uwierzytelniania
Strona główna

Skanowanie laserowe i technologie nawigacyjne - zaawansowane aplikacje w leśnictwie

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: L.2s.SKA.SM.LLLGEZ
Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Skanowanie laserowe i technologie nawigacyjne - zaawansowane aplikacje w leśnictwie
Jednostka: Katedra Zarządzania Zasobami Leśnymi
Grupy:
Punkty ECTS i inne: 5.00 Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:
  • roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
  • tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
  • 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
  • tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
  • nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.
Język prowadzenia: polski
Pełny opis:

Zasady pozyskiwania danych ALS dla leśnictwa i ochrony przyrody. Charakterystyka danych skanowania laserowego pozyskiwanych z różnych platform.

Formaty danych wykorzystywane do zapisu danych ALS. Przegląd oprogramowania do analiz danych ALS.

Potencjalne pola zastosowań danych ALS w gospodarce leśnej oraz badaniach naukowych.

Technologia naziemnego skanowania laserowo (ang. Terrestrial Laser Scanning; TLS). Omówienie zasad pomiaru odległości do obiektu. Zasięgi poszczególnych typów skanerów. Rejestracja kąta wysłanego impulsu, wielkość plamki, gęstość skanowania, długości fali stosowanego światła. Dokładności pomiaru TLS. Typy naziemnych skanerów laserowych: impulsowych (ang. discret, time-of-flight, ToF) i fali ciągłej (phase-shift, full waveform). Liczba odbić plamki lasera. Intensywność, zasięg pionowy i poziomy, albedo obiektu. Przegląd rozwiązań technicznych wiodących firm : RIEGL, Leica, TOPCON, FARO, TRIMBLE i innych.

Wzajemne łączenie (ang. matching) pojedynczych chmur punktów TLS ze sobą. Wykorzystanie sztucznych obiektów wystawianych w terenie (cele; ang. target). Nadawanie georeferencji połączonej chmurze punktów. Filtracja chmury punktów TLS (usuwanie błędów; ograniczenie zasięgu). Eksportowanie zintegrowanych skanów do pliku XYZI. Generowanie modeli NMT (ang. DTM), NMPT (ang. DSM) oraz zNMPT (ang. nDSM).

Edycja chmury punktów TLS w zewnętrznych oprogramowaniach. Pomiary bezpośrednie obiektów (położenie, wymiary, kształt) w chmurze punktów TLS. Klasyfikacja chmury punktów TLS.

Zastosowanie TLS, ALS w modelowaniu drzewostanów. Integracja danych TLS z danymi ALS i innymi warstwami GIS. Integracja chmury punktów TLS z obrazem z kamery cyfrowej (ang. rendering/color points). Specjalistyczne formaty danych stosowane w oprogramowaniach dostarczanych przez producentów skanerów. Możliwości stosowania TLS i Mobilnego Skanowanie Laserowe (MLS) w badaniach drzew i drzewostanów; HLS (Hand Held) + Backpack w badaniach naukowych - precyzyjne leśnictwo 3D/4D.

Problematyka związana z tworzeniem map użytkowania i pokrycia terenu - Land Use Land Cover (LULC) oraz ich aktualizacji. Projekt CORINE LC z wykorzystaniem technik geoinformacyjnych i weryfikacją GNSS.

Przegląd architektury systemów: NAVSTAR-GPS (USA), GLONASS (Rosja), GALILEO (UE), BEIDOU-2 (Chiny). Projekt stacji korekcyjnych ASG-EUPOS w Polsce. Możliwości dostępu, usługi, zastosowania. Inne komercyjne sieci referencyjne w Polsce i Europie.

Technologia pomiarów i nawigacji NAVSTAR-GPS. Pomiar autonomiczny w różnych warunkach środowiskowych. Planowanie misji pomiarowej. Parametry pomiarowe (PDOP, SNR). Pomiar różnicowy dGPS (differential GPS). Typy i metody prowadzenia korekcji różnicowej.

CWL."Klasyfikacja chmury punktów ALS. Tworzenie Numerycznego Modelu Ternu (NMT) oraz Wysokościowego Modelu Koron (WMK).

Obliczanie wysokości oraz zasobności drzewostanów na podstawie danych ALS w metodzie powierzchni próbnych. Obliczanie statystyk opisowych chmury punktów ALS dla KPP.

Obliczanie statystyk opisowych chmury punktów 3D w siatce kwadratów o zadanej wielkości.

Określanie wysokości i zasobności drzewostanów na podstawie opracowanych modeli predykcyjnych.

Automatyczna detekcja drzew na podstawie danych ALS oraz określanie zagęszczenia drzewostanu.

Kartowanie obszarów leśnych o złożonej strukturze pionowej na podstawie danych ALS.

Pomiary terenowe - zebranie danych referencyjnych dla pomiarów TLS.

Przetwarzanie i edycja danych TLS typu RAW/ BIN. Import plików z oprogramowania FARO Scene. Przetwarzanie wsadowe plików ASCII. Edycja danych ASCII. Zapis i kompresja (format LAZ - LasTools). Transformacja pomiędzy układami współrzędnych. Ograniczenie zasięgu danych. Konwersje formatu LAS (ASPRS) do ASCII XYZ.

Oprogramowanie dedykowanego do skanera FARO. Oprogramowania LASEdit, FUGRO Viewer oraz PointVue a także wolnego oprogramowania. Zarządzanie projektami TLS, MLS. Widok planarny (2D intensywność oraz 3D) chmury punktów. Podstawowe funkcje oprogramowania. Import, eksport, widoki, narzędzia. Kolorowanie skanów.

Pomiary bezpośrednie w chmurze punktów 3D. Pomiar typu PIXEL oraz PIPE dla pni drzew. Półautomatyczne pomiary pni drzew. Wprowadzenie do oprogramowania FUSION (USDA Forest Service): generowanie modeli NMT oraz NMPT.

Wprowadzenie do oprogramowania Terrascan (Terrsolid). Import danych ASCII. Wizualizacja chmury TLS w programie Microstation V8i. Obliczanie statystyk. Ograniczanie zasięgu danych. Tworzenie profili podłużnych."

"Zarządzanie i edycja danych TLS, MLS w oprogramowaniu Terrasolid. Integracja z danymi ALS. Filtracja danych (usuwanie błędów tzw. ghost points; air points). Klasyfikacja danych: grunt metodą aktywnego trójkątowania oraz pozostałych nad gruntem. Generowanie powierzchni aproksymującej przebieg NMT. Eksport modelu. Nadawanie georeferencji chmurze punktów TLS, ALS. Tworzenie makropoleceń do automatycznego przetwarzania chmury. Kolorowanie chmury punktów. Import danych i produktów do oprogramowania ArcGIS Esri lub QGIS.

Wprowadzenie do obsługi odbiornika Trimble Pathfinder ProXRS. Oprogramowanie Pathfinder Office. Planowanie misji pomiarowej. Przygotowanie materiałów kartograficznych oraz danych wektorowych do konwersji i transferu do rejestratora TSC1.

Korekcja różnicowa dGPS w oprogramowaniu Pathfinder Office. Transformacje układów współrzędnych (WGS84/UTM - PUWG 1992).

Pomiary terenowe: Kartowanie klas pokrycia terenu (poligony) i obiektów liniowych i punktowych Nawigacja GPS. Wypełnianie przygotowanych słowników danych (baza atrybutowa).

Tworzenie kompozycji mapowych. Obliczenia dokładności pomiarów i nawigacji."

CWT.Naziemne skanowanie laserowe (TLS). Pomiary terenowe GNSS - zebranie danych referencyjnych (punkty dostosowania) dla pomiarów TLS na powierzchniach w drzewostanach. Pomiary referencyjne (charakterystyki drzewostanów) dla opracowania danych ALS. Demonstracja technologii HLS. Pomiary GNSS odbiornikami klasy kartograficznej GIS.

Literatura:

1. Będkowski K. 2017. Podstawy fotogrametrii i teledetekcji dla leśników. Warszawa, Wydawnictwo SGGW.

2. Wężyk P. 2014. Podręcznik dla uczestników szkoleń z wykorzystania produktów LiDAR. Warszawa.

3. Wężyk P., 2010. Naziemny skaning laserowy. [W:] 14.5.2. Teledetekcja i fotogrametria obszarów leśnych. Geomatyka w Lasach Państwowych. Część I. Podstawy. Centrum Informacyjne Lasów Państwowych, Warszawa: 343-356, ISBN 978-83-61633-01-3.

Efekty uczenia się:

WIEDZA - zna i rozumie:

LES_SLTNZAL_W01 Rozumie proces pozyskiwania chmur punktów lotniczego skanowania laserowego (ALS). Rozumie specyfikę pozyskiwania danych ALS na obszarach leśnych. Zna różne techniki pozyskiwania chmur punktów ze skanowania laserowego LiDAR - lotnicze, satelitarne, bezzałogowe ULS, naziemne i mobilne. LES2_W01, LES2_W02, LES2_W03 RL

LES_SLTNZAL_W02 Wie jakie wymogi powinny spełniać dane ALS/ULS w kontekście zastosowań w leśnictwie. Zna różne pola zastosowań danych ALS w leśnictwie. Wymienia różne oprogramowania bezpłatne i komercyjne wykorzystywane do przetwarzania danych ALS. LES2_W01, LES2_W02, LES2_W03 RL

LES_SLTNZAL_W03 Zna zasady technologii naziemnego skaningu laserowego (TLS) oraz typy skanerów naziemnych. Zna możliwości stosowania TLS i Mobilnego Skanowanie Laserowe (MLS) w badaniach drzew i drzewostanów; rozumie technologie HLS + Backpack LiDAR i jej znaczenie w badaniach naukowych - precyzyjne leśnictwo 3D/4D. LES2_W01, LES2_W02, LES2_W04 RL

LES_SLTNZAL_W04 Jest w stanie scharakteryzować proces łączenia skanów TLS (matching) i filtracji chmury punktów. Potrafi scharakteryzować produkty przetwarzania chmury punktów. LES2_W03 RL

LES_SLTNZAL_W05 Zna technologię generowania modeli wysokościowych : NMT, NMPT, nNMPT. Zna możliwości wykonywania pomiarów bezpośrednich w chmurze punktów oraz klasyfikacji chmury punktów. "LES2_W02

LES2_W03" RL

LES_SLTNZAL_W06 Zna aplikacje TLS i ALS z zakresu modelowania drzewostanów. Zna pojecie "Data fusion – integracja z danymi RS". Zna możliwości integracji z obrazem z kamery cyfrowej (rendering/color points). "LES2_W02

LES2_W03" RL

LES_SLTNZAL_W07 Zna zasady funkcjonowania systemów GNSS oraz możliwości stosowania w badaniach naukowych. "LES2_W01

LES2_W02

LES2_W03" RL

LES_SLTNZAL_W08 Jest w stanie scharakteryzować systemy nawigacyjne: NAVSTAR, GLONASS, BEIDOU-2; GALILEO oraz stacji naziemnych ASG-EUPOS. LES2_W02 RL

LES_SLTNZAL_W09 Zna podstawy teoretyczne pomiaru różnicowego dGPS oraz metody dokonywania poprawek. LES2_W02 LES2_W03 RL

UMIEJĘTNOŚCI - potrafi:

LES_SLTNZAL_U01 Potrafi zaplanować wykonanie nalotów ALS tak aby pozyskiwane dane spełniały parametry graniczne wymagane przy zastosowaniach leśnych. Potrafi wykonać stratyfikację drzewostanów na podstawie wysokości i zwarcia drzewostanu z wykorzystaniem danych ALS. Potrafi zaprojektować sieć kołowych powierzchni próbnych w celu wykonania inwentaryzacji zapasu dla obrębu leśnego. LES2_U01 LES2_U02 LES2_U04 RL

LES_SLTNZAL_U02 Potrafi wykonać klasyfikację chmury punktów ALS. Potrafi wygenerować Numeryczny Model Terenu (NMT) oraz Wysokościowy Model Koron (WMK) na podstawie danych ALS. Potrafi obliczyć statystki opisowe chmury punktów dla kołowych powierzchni próbnych. Potrafi tworzyć modele regresyjne wysokości oraz zasobności drzewostanów na podstawie danych z KPP oraz chmur punktów ALS. Potrafi wykonać predykcję zwarcia, wysokości oraz zasobności drzewostanów dla całego obrębu leśnego. LES2_U01 LES2_U02 LES2_U04 LES2_U05 RL

LES_SLTNZAL_U03 Potrafi dokonać przetwarzania i edycji danych typu RAW/ BIN. Wykonuje import plików z oprogramowania FARO Scene, przetwarzanie wsadowe plików ASCII, edycję danych oraz zapis, kompresję i transformację pomiędzy układami współrzędnych. LES2_U01 LES2_U02 LES2_U04 RL

LES_SLTNZAL_U04 Potrafi zarządzać projektami. Tworzy widoki planarne i 3D oraz wykorzystuje funkcje oprogramowania FARO. Wykonuje pomiary bezpośrednie w chmurze punktów 3D. Potrafi pracować w oprogramowaniu FARO Scene LT na danych TLS. LES2_U01 LES2_U02 LES2_U04 LES2_U06 RL

LES_SLTNZAL_U05 Potrafi obsługiwać odbiornik kartograficzny GNSS oraz oprogramowanie do planowania misji. Przygotowuje materiały kartograficzne oraz dane wektorowe do konwersji i transferu do rejestratora. LES2_U01 LES2_U02 LES2_U04 RL

LES_SLTNZAL_U06 Dokonuje pomiarów terenowych w trybie autonomicznym oraz pomiaru różnicowego (dGPS). Przeprowadza nawigację GPS. Dokonuje korekcji różnicowej dGPS w oparciu o pliki stacji bazowej ASG-EUPOS oraz transformacji układów współrzędnych (WGS84 - PUWG1992). LES2_U01 LES2_U02 LES2_U04 RL

KOMPETENCJE SPOŁECZNE - jest gotów do:

LES_SLTNZAL_K01 Krytycznej oceny i dyskusji wartości poznawczej i praktycznej współczesnej wiedzy oraz krytycznej oceny siebie, zespołów, w których pracuje LES2_K01 LES2_K02 RL

Metody i kryteria oceniania:

Sposoby weryfikacji oraz zasady i kryteria oceny

wkłady:

Test wielokrotnego wyboru (minimum 60% poprawnych odpowiedzi w celu uzyskania oceny 3.0); udział oceny z zaliczenia wykładów w ocenie końcowej wynosi 60%.

ćwiczenia:

"Test wielokrotnego wyboru (minimum 60% poprawnych odpowiedzi w celu uzyskania oceny 3.0); przygotowanie indywidulanego projektu

Udział oceny z zaliczenia ćwiczeń projektowych w ocenie końcowej wynosi 40%."

ćwiczenia terenowe:

wraz z udziałem w ocenie końcowej

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2020/2021" (zakończony)

Okres: 2020-10-01 - 2021-02-24
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Ćwiczenia laboratoryjne, 28 godzin więcej informacji
Ćwiczenia terenowe, 9 godzin więcej informacji
Wykład, 20 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Paweł Hawryło, Piotr Wężyk
Prowadzący grup: Paweł Hawryło, Rafał Olszewski, Piotr Wężyk
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2021/2022" (zakończony)

Okres: 2021-10-01 - 2022-02-27
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Ćwiczenia laboratoryjne, 28 godzin więcej informacji
Ćwiczenia terenowe, 9 godzin więcej informacji
Wykład, 20 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Paweł Hawryło, Piotr Wężyk
Prowadzący grup: Paweł Hawryło, Rafał Olszewski, Piotr Wężyk
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2022/2023" (zakończony)

Okres: 2022-10-01 - 2023-02-26
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Ćwiczenia laboratoryjne, 28 godzin więcej informacji
Ćwiczenia terenowe, 9 godzin więcej informacji
Wykład, 20 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Paweł Hawryło
Prowadzący grup: Paweł Hawryło, Wojciech Krawczyk, Piotr Wężyk
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Wykład - Egzamin
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie.
kontakt deklaracja dostępności USOSweb 7.0.0.0-7 (2024-02-19)