論文の概要: A Framework for Individual Tree Growth Reconstruction Using Multi-Platform Laser Scanning
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.22129v1
- Date: Fri, 24 Jul 2026 09:23:18 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-27 20:58:57.091687
- Title: A Framework for Individual Tree Growth Reconstruction Using Multi-Platform Laser Scanning
- Title(参考訳): マルチプラットフォームレーザースキャナーによる木成長の個別再構築のためのフレームワーク
- Abstract要約: 実生林における樹木の生長の復元は, 歴史的幹レベルのデータが不足しているため, 困難である。
本研究では,136点の雲を用いて,乳房高さ(DBH)と茎の体積成長を推定する枠組みについて検討した。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 1.6607717011624847
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Accurate tree-level forest monitoring using laser scanning data requires reliable tree delineation, consistent tree correspondence across multitemporal point clouds, and accurate estimation of tree attributes and their change. Reconstructing tree growth in boreal forests is challenging due to the scarcity of historical stem-level data, propagation of errors from older sensors into change estimation, and growth rates with a magnitude of measurement uncertainty. This study investigates a framework for estimating individual tree diameter at breast height (DBH) and stem volume growth using 136 point clouds acquired between 2014--2025 with 11 scanners on airborne (ALS), mobile (MLS), and terrestrial laser scanning (TLS) platforms across boreal forest test sites. Trees were delineated from an MLS point cloud using deep learning-based segmentation which was transferred to the remaining point clouds, resulting in reliable multitemporal tree correspondence. Stem curves were derived from MLS/TLS data, with ALS data used for height estimation, enabling DBH and volume estimation and time series. A height growth-based scaling model was used to reconstruct stem attributes across time and estimate growth. Results showed that modeled growth achieved higher agreement with manual growth estimates than differencing independently estimated attributes from point clouds. The modeled-manual 5- and 10-year growth RMSEs were 55--111\% and 26--67\% for DBH, and 31--87\% and 21--67\% for volume, respectively, depending on plot difficulty. The scaling model was temporally robust, with errors remaining stable or stabilizing after 5--6 years, reaching maximum RMSEs of 8--12\% for DBH and 12--23\% for volume after 12 years. Combining MLS/TLS-derived stem measurements with multitemporal ALS-derived heights provided a robust framework for individual tree growth estimation without requiring multiple under-canopy scans.
- Abstract(参考訳): レーザスキャニングデータを用いた正確な森林モニタリングには,信頼性の高い樹木の起伏,多点雲を横断する一貫した樹木対応,樹木属性とその変化の正確な推定が必要である。
実生林における樹木の生長の復元は, 過去の幹レベルのデータ不足, 古いセンサからの誤差の伝播による変化推定, 測定の不確かさの程度による成長速度の増大などにより困難である。
本研究では,2014~2025年の間に取得した136点の雲と,航空機(ALS),移動機(MLS),地上レーザースキャン(TLS)プラットフォームを用いて,乳房高さ(DBH)と茎体積成長を推定する枠組みについて検討した。
木は深層学習に基づくセグメンテーションを用いてMLS点群から切り離され、残りの点群に移動され、信頼性の高い多時木対応が得られた。
ステム曲線はMLS/TLSデータから導出され、高度推定にALSデータを使用し、DBHとボリューム推定と時系列が可能である。
高度成長に基づくスケーリングモデルを用いて,茎特性を時間的に再構築し,成長を推定した。
その結果, モデル成長は, 点雲と独立に推定される属性を区別するよりも, 手動成長推定値と高い一致を示した。
DBHは55--111\%, DBHは26--67\%, 体積は31--87\%, 21--67\%であった。
スケーリングモデルは時間的に堅牢で,5~6年後にはエラーが安定あるいは安定化し,DBHは8~12倍,12年後には12~23倍の最大RMSEに達した。
MLS/TLS由来の茎測定と多時期ALS由来の高度測定を組み合わせることで、複数のアンダーキャノピースキャンを必要とせず、個々の木の成長を推定できるロバストな枠組みが得られた。
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