Dissertação

{en_GB=LiDAR data acquisition and processing for ecology application} {} EVALUATED

{pt=A recolha de dados ecológicos no campo é essencial para diagnosticar, monitorizar e gerir ecossistemas de forma sustentável. Como a aquisição desta informação de forma tradicional é geralmente morosa, devido à capacidade de registar grande volume de dados em curtos períodos, a automatização da aquisição de dados tem crescido em popularidade. Laser scanners terrestes (TLS), particularmente sensores LiDAR, quando aplicados em ecologia, permitem reconstruir a estrutura 3D da vegetação, e inferir características dos ecossistemas com base na variação espacial da densidade de pontos. Contudo, a baixa quantidade de informação obtida por feixe, falta de ferramentas de análise de dados e o elevado custo dos equipamentos limitam a sua utilização. Deste modo, desenvolveu-se um TLS de baixo-custo (<10k€) e mecanismos de aquisição e processamento de dados aplicáveis a dois casos de estudo: um parque urbano e uma zona alvo de restauro ecológico. A orientação do LiDAR foi modificada para realizar observações no plano vertical e foi integrado um motor para rotação do mesmo, atingindo uma aquisição de dados de 360° com elevada resolução. Foram ainda integrados sensores de movimento e localização para correção automática de erros e georreferenciação. Dos dados gerados, foram criados histogramas de variação da densidade de pontos ao longo da altura da vegetação, onde o estrato arbustivo era facilmente distinguível do estrato arbóreo, e calculadas a altura máxima de árvores e cobertura arbustiva. Estes resultados concordaram com os dados de campo, portanto, o TLS tem demonstrado ser eficaz no cálculo de métricas de complexidade estrutural da vegetação., en=The collection of ecological data in the field is essential to diagnose, monitor and manage ecosystems in a sustainable way. Since acquisition of this information through traditional methods are generally time-consuming, due to the capability of recording large volumes of data in short time periods, automation of data acquisition sees a growing trend. Terrestrial laser scanners (TLS), particularly LiDAR sensors, have been used in ecology, allowing to reconstruct the 3D structure of vegetation, and thus, infer ecosystem characteristics based on the spatial variation of the density of points. However, the low amount of information obtained per beam, lack of data analysis tools and the high cost of the equipment limit their use. This way, a low-cost TLS (<10k€) was developed along with data acquisition and processing mechanisms applicable in two case studies: an urban garden and a target area for ecological restoration. The orientation of LiDAR was modified to make observations in the vertical plane and a motor was integrated for its rotation, enabling the acquisition of 360° data with high resolution. Motion and location sensors were also integrated for automatic error correction and georeferencing. From the data generated, histograms of point density variation along the vegetation height were created, where shrub stratum was easily distinguishable from tree stratum, and maximum tree height and shrub cover were calculated. These results agreed with the field data, whereby the developed TLS has proved to be effective in calculating metrics of structural complexity of vegetation.}
{pt=deteção remota, ecologia, LiDAR, sistema laser estacionário, low cost, en=remote sensing, ecology, LiDAR, stationary laser scanning, low cost}

Janeiro 15, 2021, 10:30

Orientação

ORIENTADOR

João Nuno De Oliveira e Silva

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Adriana Príncipe da Silva

Faculdade de Ciências/ULisboa

Especialista