Original paper

VecTree – Concepts for 3D modelling of deciduous trees from terrestrial Lidar

Lamprecht, Sebastian; Stoffels, Johannes; Udelhoven, Thomas

Abstract

This paper presents some concepts for 3D-modeling of deciduous trees using terrestrial Lidar, by presenting a novel approach (VecTree) by Lamprecht (2013), which considers itself as a further developed slicing approach. The model takes advantage of cross-section radii to describe the surface as a series of truncated cones, which corresponds to a hierarchical graph. The modelling is done iteratively in the growing direction, in which search spheres are defined around each determined cross section. The topology of the points is represented by a clustering approach, which considers the pairwise spatial neighbourhood of the points. The identification of a branch or trunk section is done by fitting a circle to each slice. In this paper the modelling approach is explained step by step and the implementation is described too. This approach shall mainly propose alternative concepts of modelling for the description of the trunks or branches, e.g. to optimize the volume estimations or the determination of branch diameters or angles.

Kurzfassung

Diese Arbeit stellt einige Konzepte zur 3D-Modellierung von Laubbäumen aus terrestrischem Lidar vor, indem ein neuartiger Ansatz (VecTree) nach Lamprecht (2013) beschrieben wird, der sich als eine Weiterentwicklung von Slicing Ansätzen versteht. Das Modell nutzt Querschnittsradien zur Beschreibung der Oberfläche als eine Folge von Kegelstümpfen, was einer Beschreibung als hierarchischer Graph entspricht. Die Modellierung erfolgt iterativ in Wuchsrichtung, indem Suchbereiche um jeden ermittelten Querschnitt definiert werden. Die Topologie der Punkte wird durch ein Clustering abgebildet, welches die paarweise Distanz von Punkten, also den Abstand jedes einzelnen Punktes zu allen anderen Punkten, berücksichtigt. Die Identifikation eines Ast- bzw. Stammquerschnittes erfolgt jeweils durch Anpassung eines Ausgleichskreises. In diesem Artikel wird der Modellierungsansatz Schritt für Schritt erläutert sowie auf dessen Implementierung eingegangen. Durch den Ansatz sollen vor allem alternative Möglichkeiten zur Modellierung und Beschreibung von Baumstämmen bzw. Ästen, z.B. zur Optimierung der Volumenschätzung und Bestimmung von Astdurchmessern oder -winkeln, aufgezeigt werden.

Keywords

holzvolumenterrestrisches lidarastwinkelforstbaummodell