Klasifikace dat leteckého laserového skenování v pískovcových skalních městech

• Thesis title in Czech: Klasifikace dat leteckého laserového skenování v pískovcových skalních městech
• Thesis title in English: Classification of Airborne Laser Scanning Data in Sandstone Landscapes
• Key words: letecké laserové skenování, filtrace dat, skalní útvary, pískovcová skalní města, extrakce a rozpoznávání objektů
• English key words: airborne laser scanning, data filtering, rock formations, object extraction and recognition, sandstone landscapes
• Academic year of topic announcement: 2015/2016
• Thesis type: diploma thesis
• Thesis language: čeština
• Department: Department of Applied Geoinformatics and Cartography (31-370)
• Supervisor: RNDr. Mgr. Jakub Lysák, Ph.D.
• Author: hidden - assigned by the advisor, waiting for guarantor's approval
• Date of registration: 15.12.2015
• Date of assignment: 15.01.2016
• Date of electronic submission: 20.04.2018
• Date of proceeded defence: 22.05.2018
• Opponents: Ing. Markéta Potůčková, Ph.D.

Preliminary scope of work

Diplomová práce se bude zabývat klasifikací dat leteckého laserového skenování ve členitém terénu pískovcových skalních měst. Cílem práce je navržení a popsání metodiky filtrace terénních bodů z bodového mračna o relativně vysoké hustotě, díky čemuž je možné k filtraci přistupovat i jinými způsoby, než umožňují běžně používané filtrační algoritmy. Ty totiž v takto členitém přírodním terénu selhávají. Děje se tak z principu fungování těchto algoritmů, protože předpokládají spojitý průběh terénu. Při jejich použití v pískovcových skalních městech dochází k záměnám vegetace (často vzrostlých stromů) se skalními věžemi a výsledky buďto obsahují obě entity nebo žádnou.
Navržená metodika bude postavena na geometrickém vyhodnocení bodového mračna. V ideálním případě lze z 3D vizualizace či řezu bodovým mračnem rozpoznat skalní věž a strom díky jejich struktuře, i když se svým vnějším tvarem velmi podobají. Body získané odrazem od skalní věže tvoří „dutý“ výstupek, protože se signál nedostal dovnitř věže. Na rozdíl od toho strom popisují body rozeseté nepravidelně od terénu po vrcholek stromu, protože odrazy probíhaly od jednotlivých větví a listů. K aplikaci těchto předpokladů bude využita interpolace, která hrubě aproximuje povrch bodového mračna tak, aby kopírovala vnější tvar stromů nebo skalních věží. Tento povrch bude sloužit jako vstup do segmentace, která vytvoří hranice objektů v místech lokálních minim povrchu. V jednotlivých objektech bude dále analyzováno vnitřní rozložení bodů, aby mohly být parametry filtrace uzpůsobeny třídě objektu.
Hustota bodového mračna bude hrát při implementaci metodiky významnou roli. V současné době již existují data pořízená ČÚZK v Adršpašsko-Teplických skalách, která by svými parametry měla být dostatečná pro odzkoušení navržené filtrace. Pro zhodnocení výsledku bude na několika zájmových lokalitách provedena manuální filtrace bodového mračna a terénní průzkum pro ještě větší spolehlivost referenčních dat.

Preliminary scope of work in English

This work is concerned with the classification of airborne laser scanning data in sandstone landscapes called "rock cities ". Standard filters do not work reliably in such a rugged terrain covered with dense vegetation and in the results the rock formations are smoothed or even removed from the terrain.
The method of classification suggested in this work is based on the procedure used in manual filtration. When exploring a sufficiently dense point cloud in 3D, one is able to distinguish rock formations from trees even though their shapes are similar. In contrast to trees, rock pillars are modeled only by points reflected off the surface and therefore they make concave elevations in the ground. Because of penetration of trees, there are points reflected off a treetop, branches, leaves and also ground under the tree. The proposed method segments a point cloud according to local minima in approximated surface and classifies these objects into classes rock, tree, and mix by inner point distribution. Objects in classes tree and mix are then filtered by lasground function from LAStools.
The method will be tested with merged point cloud consisted of data from the standard airborne laser scanning of the Czech Republic and experimental detailed scanning of the Adršpach-Teplice rocks.