8 Zakład Urządzania Lasu, Geomatyki i Ekonomiki Leśnictwa, Instytut Zarządzania Zasobami Leśnymi, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie, al. 29 Listopada 46, 31-425 Kraków, p.wezyk@ur.krakow.pl, m.szostak@ur.krakow.pl, geo.rysiak@gmail.com, karolina.anna.zieba@gmail.com, p.hawrylo@ur.krakow.pl, m.ratajczak@ur.krakow.pl Abstrakt. W 2013 roku rozpoczęto w Laboratorium Geomatyki realizację projektu badawczego Bartek 3D, którego celem jest prowadzenie monitoringu 3D dębu szypułkowego (Quercus robur L.) Bartek w Zagnańsku, jednego z najstarszych drzew pomnikowych w Polsce. Drzewo o nieustalonym precyzyjnie wieku (600 1000 lat) jest w słabej kondycji, zabezpieczone stalowymi podporami i instalacją odgromową. Monitoring 3D polega na wykorzystaniu nieinwazyjnej technologii naziemnego skanowania laserowego. Dokładne pomiary pozwalają na pozyskanie danych referencyjnych, generowanie modeli 3D drzewa i monitorowanie jego zmian. W badaniach wykorzystano skanery: Faro Focus 3D, Leica C10, Riegl VZ-400 i RevScan. Obecnie trwają prace nad porównaniem modeli 3D z poszczególnych okresów skanowania oraz próby przygotowania wydruków modelu Bartka w technologii 3D. Słowa kluczowe:! Problemy leśnictwa w górach (2015).indd 147 2016-02-18 14:28:27
148 1. Wprowadzenie Od co najmniej kilkunastu lat obserwujemy dynamiczny rozwój technologii pomiarowej opartej na skanowaniu laserowym, często określanej akronimem LiDAR (Light Detection and Ranging). Jest to rewolucyjna, bezinwazyjna technologia stosowana z powodzeniem z poziomu zarówno naziemnego (ang. terrestrial laser scanning, TLS) jak i lotniczego (airborne laser scanning, ALS), w różnych dziedzinach gospodarki i nauki, związanych m.in. z monitorowaniem środowiska (np. osuwisk czy w geomorfologii) bądź też z leśnictwem i ochroną przyrody [Fleck 2002, Holmgren i Jonsson 2004, Hyyppä i in. 2004, McGaughey i in. 2004, Pfeifer i in. 2004, Andersen i in. 2006, Maas i in. 2008, Moorthy i in. 2008, Vonderach i in. 2012, Wężyk i in. 2013, Szostak i in. 2014]. Naziemne skanowanie laserowe pojedynczych drzew lub drzewostanów przeprowadza się najczęściej metodą statyczną, zazwyczaj w trybie jednostanowiskowym (ze środka powierzchni kołowej) lub wielostanowiskowym (np. 3 lub więcej stanowisk). Większa liczba stanowisk skanera wydłuża czas pracy w terenie, ale jednocześnie zapewnia możliwość pozyskania danych będących pełną reprezentacją 3D drzewa, a nie jedynie fragmentów pni i koron obserwowanych z jednej pozycji [Wężyk i Tompalski 2010]. Znane są prace badawcze z zakresu skanowania pojedynczych drzew i próby matematycznego opisu ich geometrii [Pfeifer i in. 2004], a także modelowania 3D z myślą o opracowaniu możliwie najdokładniejszych algorytmów, których zadaniem jest np. określenie parametru LAI [Moorthy i in. 2008], objętości poszczególnych fragmentów pnia, konarów czy korony [Vonderach i in. 2012], a nawet określenie odpowiedniego sortymentu [Zajączkowski i Jodłowski 2012]. W kwietniu 2013 roku, w Laboratorium Geomatyki (Zakład Urządzania Lasu, Geomatyki i Ekonomiki Leśnictwa na Uniwersytecie Rolniczym w Krakowie) rozpoczęto realizację projektu Bartek 3D, którego celem jest wieloletni monitoring dębu Bartek (dąb szypułkowy, Quercus robur L.), największego i jednego z najstarszych drzew pomnikowych w Polsce. Jego wiek szacowany jest na około 600 do 1000 lat. Od wielu lat dąb jest przedmiotem interdyscyplinarnych opracowań naukowych, które przyczyniają się do jego ochrony, ale także do popularyzacji wiedzy o nim i całym regionie. Hipoteza badawcza projektu oparta na dotychczasowej wiedzy o kondycji drzewa [Siewniak 2010] zakładała, że dzięki prowadzeniu cyklicznego monitoringu 3D metodami naziemnego skanowania laserowego (TLS) będzie można w precyzyjny sposób nadzorować zmiany stanu zewnętrznego drzewa, a tym samym analizować zmiany jego statyki. Przez obserwowanie kondycji drzewa rozumie się analizę zarówno zmiany położenia (uszkodzenia, ubytek) głównych konarów, jak i stopień defoliacji korony dębu czy obciążenia śniegiem. Skanowanie naziemne zaplanowano w okresie spoczynkowym (listopad kwiecień, tzw. Leaf-OFF), kiedy dąb Bartek pozbawiony jest aparatu asymilacyjnego oraz w fazie jego pełnego ulistnienia (maj październik; tzw. Leaf-ON).! Problemy leśnictwa w górach (2015).indd 148 2016-02-18 14:28:27
Działania monitoringu 3D podjęto przy udziale zarówno pracowników, doktorantów, jak i studentów z Sekcji Geomatyki Koła Naukowego Leśników Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie, a także studentów wolontariuszy z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, Uniwersytetu Pedagogicznego w Krakowie i Uniwersytetu Jagiellońskiego. Patronat nad projektem objęły: Generalna Dyrekcja Ochrony Środowiska, Dyrekcja Generalna Lasów Państwowych, gmina Zagnańsk oraz Nadleśnictwo Zagnańsk. Jedną z głównych przesłanek autorów projektu było wygenerowanie modelu 3D Bartka oraz porównanie w ten sposób uzyskanych danych biometrycznych z istniejącymi danymi uznawanymi do tej pory za referencyjne [Janicki 1987]. Pomiary parametrów pojedynczych drzew i drzewostanów z wykorzystaniem chmur punktów pochodzących z naziemnego skanowania laserowego są od kilkunastu lat przedmiotem intensywnych badań i praktycznych wdrożeń [Bienert i in. 2006, Côté i in. 2009, Fernández-Sarría i in. 2013, Henning i Radtke 2006, Lichti i in. 2002, Pfeifer i Winterhalder 2004, Pueschel 2013, Watt i Donoghue 2005, Vonderach i in. 2012, Wencel i in. 2008]. Jedne z pierwszych opracowań w Polsce w zakresie wykorzystania TLS w leśnictwie i ochronie przyrody powstały w Laboratorium Geomatyki Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie przy okazji realizacji projektu badawczego Analiza możliwości wykorzystania lidara terenowego (TLS) w leśnictwie [Wężyk i in. 2007, Wężyk 2008]. Technologia TLS została szerzej wykorzystana w ochronie przyrody i leśnictwie za sprawą badań własnych prowadzonych w Laboratorium Geomatyki [Wężyk i in. 2009, Wężyk 2010], w tym prac prowadzonych z zakresu określania miąższości drzew metodą brył obrotowych [Wężyk i Sroga 2010] czy automatyzacji wyznaczania liczby drzew [Wężyk i Tompalski 2010] i inwentaryzacji zieleni miejskiej [Tompalski 2009, Tompalski i Kozioł 2008]. Dąb Bartek (ryc. 1) rośnie w województwie świętokrzyskim, na terenie gminy Zagnańsk, nieopodal miejscowości Bartków (WGS84: 50 59 14 N, 20 38 59 E) na działce ewidencyjnej 260419_2.0017.999/4 (właściciel: Nadleśnictwo Zagnańsk, RDLP Radom) i od 1954 roku podlega prawnej ochronie jako pomnik przyrody wpisany do rejestru. Materiałami referencyjnymi dla pomiarów realizowanych w zakresie monitoringu 3D (chmury punktów TLS) mogły być jedynie dane archiwalne (literaturowe) lub te pozyskiwane tradycyjnymi metodami (taśma miernicza, wysokościomierz). W tabeli 1 zestawiono dostępne wybrane wyniki pomiarów biometrycznych, tj. m.in.: wysokości drzewa, pierśnicy, obwodu pnia i innych parametrów z okresu 1829 1985 [Janicki 1987]. Uważa się, że statyka dębu Bartek znajduje się obecnie w fazie krytycznej, a jego wytrzymałość mechaniczna obniża się w tak szybkim tempie, że zachodzi wysokie prawdopodobieństwo wywrócenia się drzewa np. pod wpływem silnego wiatru [Siewniak 2010]. W związku z tym powstają projekty dodatkowych podpór i usztywnień stabili-! Problemy leśnictwa w górach (2015).indd 149 2016-02-18 14:28:27
zujących czy też nowe koncepcje układów podtrzymujących w kształcie łuku przebiegającego ponad Bartkiem [Więckowski i Zwoliński 2010]. W sytuacji zagrożenia dalszego istnienia tego wyjątkowego drzewa, będącego niemym świadkiem historii Polski, bezdyskusyjne staje się wdrożenie do pracy nieinwazyjnych, a jednocześnie precyzyjnych technologii pomiarowych służących ciągłej obserwacji wybranych parametrów biometrycznych dębu Bartek. Fot. K. Zięba Ryc. 1. Dąb Bartek (maj 2014) Tabela 1. Zestawienie wyników pomiarów dębu z lat 1829 1985 [Janicki 1987] Mierzona cecha Rok pomiaru 1829 1920 1959 1968 1985 Pierśnica drzewa [cm] 252 265 283 287 306 Wysokość drzewa [m] 23,5 27,0 28,0 Wiek drzewa [lat] 800 1000 640 685 Obwód pnia przy ziemi [m] 13.4 13,4 13,4 Obwód pierśnicowy na wysokości 130 cm [cm] 792 832 890 900 920 Miąższość pnia [m 3 ] 29,40 36,92 Miąższość gałęzi [m 3 ] 38,68 48,08 Miąższość całego drzewa [m 3 ] 68,08 78,00 85,00! Problemy leśnictwa w górach (2015).indd 150 2016-02-18 14:28:27
Naziemne skanowanie laserowe oraz tradycyjne pomiary uzupełniające dębu Bartek przeprowadzono w okresie bezlistnym (kwiecień 2013 i 2014) a także ulistnionym (lipiec 2013, październik 2014). Wykorzystano w tym celu nowoczesne skanery naziemne: FARO FOCUS 3D (AGH w Krakowie, IBL oraz TPI Sp. z o.o.), RIEGL VZ-400 (Laser-3D) oraz Leica C10 (AGH w Krakowie). Chmury punktów TLS będące trójwymiarową reprezentacją Bartka pozyskiwano każdorazowo metodą wielostanowiskową (ryc. 2a). Podczas prac skanerem FARO FOCUS 3D (ryc. 2b), wokół drzewa rozmieszczano specjalne sfery referencyjne (białe kule o średnicy 15 cm) służące procesowi łączenia ze sobą pojedynczych skanów (chmur punktów TLS). Sfery identyfikowane są automatycznie w oprogramowaniu FARO SCENE bądź też manualnie przez operatora i pozwalają dzięki ich użyciu na stworzenie reprezentacji 3D drzewa, jego wizualizację i dalsze analizy np. wpasowanie figur geometrycznych (modelowanie obiektu, tworzenie siatki mesh). Łącznie stosowano do 20 sfer, co znacznie uprościło dobór ich rozmieszczenia w odpowiedniej odległości od stanowisk skanera (nie dalej niż kilkanaście metrów od stanowiska). W przypadku skanera Leica (ryc. 2c) stosowano odpowiednie tarczki pomiarowe (opracowanie w programie Cyclon), a przy pracy skanerem Riegl wykorzystano jedynie naturalne obiekty do wpasowania na siebie poszczególnych chmur punktów (oprogramowanie RiScan Pro). Dodatkowo, podczas skanowania TLS, wykorzystano kamery cyfrowe (zarówno wewnętrzne, wbudowane w skaner FARO FOCUS 3D czy Leica C10, jak i zewnętrzne RIEGL VZ-400), co umożliwiło nadanie chmurze punktów wartości RGB pikseli z matrycy aparatu, uzyskując realistyczny obraz drzewa. Odpowiednio połączone ze sobą chmury punktów (uzyskane błędy wpasowania względnego na poziomie 2 3 mm uznano za dopuszczalne) eksportowane były do formatu ASCII (XYZ i RGB). Zawierały one informację o położeni punktu XYZ, jego intensywności (siła odbicia promienia lasera) oraz RGB. Dla nadania georeferencji chmurze punktów TLS zastosowano wysokiej klasy odbiornik GNSS Javad Triumph (AGH, poprawki z sieci stacji referencyjnych ASG EUPOS, ryc. 3a) oraz tachimetr. W zależności od typu skanera zastosowano łącznie od 4 stanowisk (Leica C10), przez 12 13 stanowisk (FARO FOCUS 3D) do 23 w sytuacji użycia skanera RIEGL VZ-400. W celu sporządzenia dokumentacji fotograficznej (zdjęcia z georeferencją) wykorzystywano aparaty cyfrowe (RICOH) wyposażone w odbiornik GPS i kompas elektroniczny. Do dodatkowych pomiarów wysokości drzewa zastosowano wysokościomierz Vertex IV (firmy Haglöf, ryc. 3b). W lipcu 2013 roku przeprowadzono także precyzyjne obrazowanie 3D pnia skanerem triangulacyjnym RevScan HandyScan (firmy Creaform, Casp System, ryc. 4). Chmury punktów TLS zapisane w postaci plików ASCII zostały poddane konwersji do formatu wymiany danych LAS 1.2 (ASPRS). W kolejnych krokach przetwarzania przeprowadzono ich filtrację i klasyfikację w module oprogramowania TerraScan (Terrasolid). Ważnym etapem prac było modelowanie 3D, polegające na przejściu od chmury punktów TLS do zbiorów obiektów geometrycznych tworzących! Problemy leśnictwa w górach (2015).indd 151 2016-02-18 14:28:27
a) b) c) Fot. P. Wężyk Ryc. 2. Lokalizacja skanera i sfer (a). Skaner FARO FOCUS 3D (b), Leica C10 (c)! Problemy leśnictwa w górach (2015).indd 152 2016-02-18 14:28:27
siatkę trójkątów (mesh). Zastosowane specjalistyczne oprogramowanie umożliwiło dokonanie wielu operacji edycyjnych (wypełnianie brakujących fragmentów modelu), a także związanych z pomiarami bezpośrednimi i obliczeniami objętości. Modelowania dokonywano w użyczonych przez producentów programach: 3DReshaper (Technodigit), Geomagic Studio (3D Systems) oraz SketchUp (Trimble). a) b) Fot. P. Wężyk Ryc. 3. Referencyjne pomiary GNSS (a) oraz pomiar wysokościomierzem (b) Fot. P. Wężyk Ryc. 4. Skanowanie precyzyjne pnia Handy Scan RevScan (lipiec 2013)! Problemy leśnictwa w górach (2015).indd 153 2016-02-18 14:28:28
W wyniku przetworzeń chmur punktów TLS oraz modelowania otrzymano trójwymiarową reprezentację dębu Bartek pozwalającą na określenie parametrów biometrycznych drzewa. Podstawowym potwierdzeniem prawidłowego procesu połączenia chmur punktów TLS są m.in. widoki chmury: z góry (top), 2,5D izometryczny (ryc. 5a, b) oraz tzw. płaszczyzny (planarne) z pomiarów kwietniowych i lipcowych z 2013 roku (ryc. 6a, b). a) b) Ryc. 5. Widok z góry na chmurę punktów TLS (a) oraz widok 2,5D chmury punktów (b kolor na podstawie wysokości względnej ponad gruntem)! Problemy leśnictwa w górach (2015).indd 154 2016-02-18 14:28:28
a) b) Ryc. 6. Widok planarny chmury punktów TLS 30 320 (a kwiecień, b lipiec) Głównymi produktami przeprowadzonych do tej pory przetworzeń są modele drzewa wygenerowane w oprogramowaniu 3DReshaper (ryc. 7a, b, c). Wyniki pomiarów dębu Bartek przy wykorzystaniu technologii TLS wykazały pewne (czasem znaczące) różnice (tab. 2) w stosunku do istniejących danych referencyjnych, pozyskanych metodami tradycyjnymi [Janicki 1987]. Dotyczy to głównie wysokości drzewa, która według tablic informacyjnych zamieszczonych wokół Bartka wynosi 30,0 m czego nie potwierdziły ani wyniki wykonane wysokościomierzem Vertex (29,31 m, stan bezlistny) ani też skanowania TLS (FARO; 28,49 cm). Wynik ten wymagać będzie jeszcze sprawdzenia podczas dodatkowego skanowania, które na stanowisku obejmującym partie szczytowe Bartka należy przeprowadzić z naj-! Problemy leśnictwa w górach (2015).indd 155 2016-02-18 14:28:28
wyższą, a nie standardowo stosowaną rozdzielczością (na poziomie ¼ pełnych możliwości skanera). Kwestia średnicy pnia jest niezmiernie dyskusyjna (różnica sięgająca 10 cm, 3% błędu, tab. 2), co wynika przede wszystkim z przyjęcia konkretnego miejsca jej pomiaru (drzewo rośnie na lekko pochylonym terenie) i wyliczenia tego parametru z obwodu (L), gdyż inne tradycyjne urządzenia pomiarowe (średnicomierz) nie mogą być wykorzystane. Tu różnice są bardzo duże i zależą od tego, czy dokonywano pomiaru przy naciągniętej taśmie czy też przylegającej do pnia (tab. 2). W wyniku pomiaru taśmą przylegającą do drzewa w stosunku do obwodu wyznaczonego z pomiarów Handy Scan RevScan otrzymano różnicę 16 cm (1,2% błędu). a) b) Ryc. 7. Wyniki modelowania 3D chmury punktów TLS w 3DReshaper (a, b) oraz na podstawie pomiarów skanerem triangulacyjnym Handy Scan (c)! Problemy leśnictwa w górach (2015).indd 156 2016-02-18 14:28:28
c) Ryc. 7. cd. Tabela 2. Porównanie danych referencyjnych pozyskanych metodami tradycyjnymi do monitoringu 3D (technologia TLS, kwiecień 2013) Parametr Pomiar tradycyjny Monitoring 3D TLS Wysokość drzewa Vertex (Haglöf): H REF = 29,31 m H TLS = 28,49 m Obwód pnia na wysokości 130 cm od gruntu Pierśnica drzewa Pole pierśnicowego przekroju [g] Średnice pnia w kierunkach Powierzchnia rzutu korony Zasięgi rzutu korony na kierunkach N/S i W/E naciągnięta taśma miernicza: L n = 9,80 m; taśma przylegająca do załamań kory: L p = 13,70 m d 1.3 = 3,12 m L TLS 1/4 = 9,97 m L RevScan = 13,54 m z wygładzonymi krawędziami: L 3D = 10,90 m d 1.3 TLS = 3,03 m na podstawie pola przekroju g (wg tablicy informacyjnej) = 7,74 m 2 g TLS 1/4 = 7,23 m 2 g RevScan = 7,02 m 2 Brak danych N/S = 3,25 m; W/E = 3,60 m A tablica informacyjna = 720 m 2 A TLS = 604 m 2 40 30 m 37,95 m; 32,48 m Miąższość całego drzewa V tablica informacyjna = 72 m 3 V TLS = 122,5 m 3! Problemy leśnictwa w górach (2015).indd 157 2016-02-18 14:28:28
4. Wnioski Wykorzystanie technologii naziemnego skanowania laserowego pozwoliło na utworzenie pierwszych modeli 3D Bartka i precyzyjne wyznaczenie jego wybranych parametrów biometrycznych (wysokość, obwód, pole pierśnicowego przekroju itd.). 1. Technologia TLS pozwala na prowadzenie bardzo precyzyjnej inwentaryzacji i generowania modeli trójwymiarowych. Częste pozyskiwanie chmur punktów 3D daje możliwość ciągłego monitoringu stanu drzewa, w szczególności przemieszczeń konarów głównych, ubytków gałęzi czy nawet ilości aparatu asymilacyjnego. 2. Na podstawie kolorowej (RGB) chmury punktów TLS można generować animacje komputerowe z zakresu wirtualnej rzeczywistości (ang. virtual reality), znakomicie obrazujące stan obiektu przyrodniczego i relacje przestrzenne pomiędzy nim a jego otoczeniem. 3. Przetworzone chmury punktów z naziemnego skanowania laserowego mogą stanowić nowy wymiar edukacji przyrodniczej i doskonałą bazę naukową dla opracowania modeli 3D pomników przyrody. Szczególne podziękowania dla Dyrekcji Generalnej PGL LP za wsparcie finansowe projektu oraz dla: AGH w Krakowie, TPI sp. z o.o., Casp System, IBL w Warszawie oraz Laser-3D za użyczenie skanerów oraz dla wszystkich studentów wolontariuszy (UR, AGH, UP, UJ i in.) oraz instytucji udzielających nam wsparcia na obszarze badań (m.in. Nadleśnictwo Zagnańsk, Urząd Gminy, Urząd Marszałkowski). Andersen H. E., Reutebuch S. E., Mcgaughey R. J. 2006. A rigorous assessment of tree height measurements obtained using airborne lidar and conventional field methods. Canad. J. Remote Sens., 32, 5, 355 366. Bienert A., Scheller S., Keane E., Mullooly G., Mohan F. 2006. Application of terrestrial laserscanners for the determination of forest inventory parameters. [W:] H.-G. Maas, D. Schneider, Image engineering and vision metrology. Intern. Arch. Photogram., Remote Sens. Spatial Inform. Sci. 36, 5, Dresden, 25 27.09.2006. Côté J.-F., Widlowski J.-L., Fournier R., Verstraete M. 2009. The structural and radiative consistency of threedimensional tree reconstructions from terrestrial lidar. Remote Sens. Environ., 113, 1067 1081. Fernández-Sarría A., Velázquez-Martí B., Sajdak M., Martínez L., J. Estornell, 2013. Residual biomass calculation from individual tree architecture using terrestrial laser scanner and ground-level measurements. Comput. Electr. Agricult., 93, 90 97.! Problemy leśnictwa w górach (2015).indd 158 2016-02-18 14:28:28
Fleck S. 2002. Integrated analysis of relationships between 3D-structure, leaf photosynthesis, and branch transpiration of mature Fagus sylvatica and Quercus petraea trees in a mixed forest stand. Ph.D. Thesis, Bayreuther Forum Ökolog., 97, 183. Henning J. G., Radtke P. J. 2006. Detailed stem measurements of standing trees from ground based scanning lidar. Forest Scienc., 52, 1, 67 80. Holmgren J., Jonsson T. 2004. Large scale airborne laser scanning of forest resources in Sweden. Proc. of the ISPRS working group VII/2 Laser-Scanners for Forest and Landscape Assessment, Freiburg, Germany. Intern. Arch. Photogram., Remote Sens. Spatial Inform. Sci., 36, 8/W2, 157 160. Hyyppä J., Hyyppä H., Litkey P., Yu X., Haggrén H., Rönnholm P., Pyysalo U., Pitkanen J., Maltamo M. 2004. Algorithms and methods of airborne laser-scanning for forest measurements. Intern. Arch. Photogram., Remote Sens. Spatial Inform. Scienc., 36, 8, 1682 1750. Janicki S. 1987. Dąb Bartek. Polskie Towarzystwo Krajoznawcze. Oddział Świętokrzyski, Kielce (maszynopis). Lichti D. D., Gordon S. J., Stewart M. P. 2002. Ground-Based Laser Scanners: Operation, Systems and Applications. Geomatica, 56, 1, 21 33. Maas H.G., Bienert A., Scheller S., Keane E. 2008. Automatic forest inventory parameter determination from terrestrial laser scanner data. Int. J. Remote Sens., 29, 1579 1593. McGaughey R. J., Carson W., Reutebuch S., Andersen H.E. 2004. Direct measurement of individual tree characteristics from lidar data. Proceedings of the Annual ASPRS Conference, Denver, American Society of Photogrammetry and Remote Sensing. Moorthy I., Miller J.R., Hu B., Chen, J., Li Q. 2008. Retrieving crown leaf area index from an individual tree using ground-based lidar data. Can. J. Remote Sens., 34, 320 332. Pfeifer N., Gorte B., Winterhalder D. 2004. Automatic reconstruction of single trees from terrestrial laser scanner data. Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spat. Inf. Scienc., 35, B5, 114 119. Pfeifer N., Winterhalder D. 2004. Modelling of Tree Cross Sections from Terrestrial Laser- Scanning Data with Free-Form Curves. [W:] M. Thies, B. Koch, H. Spiecker, H. Weinacker, Laser-scanners for forest and landscape assessment. Intern. Arch. Photogram., Remote Sens. Spatial Inform. Sci., 36, 8, W2, Freiburg, Germany, 03 06.10.2004, 76 81. Pueschel P. 2013.The influence of scanner parameters on the extraction of tree metrics from FARO Photon 120 terrestrial laser scans. ISPRS J, Photogram. Remote Sens., 78, 58 68. Siewniak M. 2010. Opinia o stanie zdrowotnym i statycznym dębu pomnikowego Bartek rosnącego w gminie Zagnańsk. Centrum Dendrologiczne Pawłowice, Warszawa 31.03.2010 (maszynopis). Szostak M., Wężyk P., Tompalski P. 2014. Aerial orthophoto and airborne laser scanning as monitoring tools for land cover dynamics: A case study from the Milicz Forest District (Poland). Pure Appl. Geophys., 171, 6, 857 866. Tompalski P. 2009. Naziemny skaning laserowy w inwentaryzacji zieleni miejskiej na przykładzie Plant w Krakowie. Arch. Fotogram. Kartog. Teledet., 20, 421 431. Tompalski P., Kozioł K. 2008. Określanie wybranych parametrów drzew za pomocą naziemnego skaningu laserowego. Materiały III Krakowskiej Konferencji Młodych Uczonych, Kraków 25 27.09.2008, Sympozja i Konferencje KKMU, 3, 337 346.! Problemy leśnictwa w górach (2015).indd 159 2016-02-18 14:28:28
160 Vonderach C., Voegtle T., Adler P. 2012. Voxel-base approach for estimating urban tree volume from terrestrial laser scanning data. Int. Arch. Photogr. Remote Sens. Spat. Inf. Sci., 39 B8, 451 456. Watt P. J., Donoghue D. N. M. 2005. Measuring forest structure with terrestrial laser scanning. Int. J. Remote Sens., 26, 7, 1437 1446. Wencel A., Wężyk P., Zasada M. 2008. Możliwości zastosowania naziemnego skaningu laserowego w leśnictwie. [W:] T. Zawiła-Niedźwiecki, M. Zasada, Techniki geomatyczne w inwentaryzacji lasu potrzeby i możliwości. Wydawnictwo SGGW, 77 89. Wężyk P. 2008. Modelowanie chmury punktów ze skaningu laserowego w obszarze koron drzew. [W:] Geoinformacja obrazowa w świetle aktualnych potrzeb. Arch. Fotogram., Kartogr. Teledet., 18 b, 685 695. Wężyk P. 2010. Naziemny skaning laserowy. Teledetekcja i fotogrametria obszarów leśnych. Geomatyka w Lasach Państwowych, cz. I. Podstawy. Centrum Informacyjne Lasów Państwowych, Warszawa, 343 357. Wężyk P., Kozioł K., Glista M., Pierzchalski M. 2007. Terrestrial Laser Scanning Versus Traditional Forest Inventory. First Results from the Polish Forests. [W:] P. Rönnholm, H. Hyyppä, J. Hyyppä, ISPRS Workshop on Laser Scanning 2007 and SilviLaser 2007. Intern. Arch. Photogram. Remote Sens. Spat. Inform. Sci., 36, 3, W52, Espoo, Finland, 12 14.09.2007, 424 429. Wężyk P., Sroga R. 2010. Naziemny skaning laserowy w inwentaryzacji miąższości drzewostanów sosnowych, Roczn. Geomat., 8, 7, 43, 63 73. Wężyk P., Sroga R., Szwed P., Szostak M., Tompalski P., Kozioł K. 2009. Wykorzystanie technologii naziemnego skaningu laserowego w określaniu wybranych cech drzew i drzewostanów. Arch. Fotogram. Kartogr. Teledet., 19, 447 457. Wężyk P., Szostak M., Tompalski P. 2013. Use of airborne laser scanning data for a revision and update of a digital forest map and its descriptive database: A case study from the Tatra National Park. The Carpath.: Integrat. Nature Soc. Tow. Sustainab., IV, 615 627. Wężyk P., Tompalski P. 2010. Określanie parametru zagęszczenia drzew w drzewostanach sosnowych na podstawie analizy chmury punktów naziemnego skaningu laserowego. Rocz. Geom., 8, 7, 43, 83 90. Więckowski Z., Zwoliński A. 2010. Projekt dodatkowych podpór i usztywnień podpór istniejących pomnikowego drzewa Bartek. Koncepcja docelowego układu podpierającego drzewo. Politechnika Łódzka. Katedra Mechaniki Materiałów, Łódź (maszynopis). Zajączkowski G., Jodłowski K., 2012. Możliwości zdalnego określania sortymentów dla drzew i drzewostanów przy wykorzystaniu technologii skaningu laserowego. Prezentacja na VI Konferencji Geomatyka w Lasach Państwowych Geomatyka wobec nowych wyzwań leśnictwa, Rogów 18 20.09.2012! Problemy leśnictwa w górach (2015).indd 160 2016-02-18 14:28:28
161 Summary. In April 2013, the Laboratory of Geomatics (Institute of Forest Resources Management, University of Agriculture in Krakow) launched the scientific project Bartek 3D in cooperation with the Research Sections of Students from the University of Agriculture in Krakow, AGH in Krakow, Pedagogical University and the Jagiellonian University as well. The main aim of the project is the 3D monitoring of the biggest and probably one of the oldest tree in Poland pedunculate oak Bartek in Zagnańsk based on multi-temporal Terrestrial Laser Scanning (TLS) survey and modelling. One of the results of the project should be a 3D model of oak Bartek and detection of the changes in shape of tree. The traditional ground-based measurements (hypsometers: VERTEX Haglöf; SUUNTO; tape) were performed during the LEAF-OFF season in April 2013 and April 2014 and repeated in LEAF-ON period in July 2013 and October 2014 using scanners: FARO FOCUS 3D (courtesy of: AGH in Krakow, IBL Warsaw and TPI Ltd.), Leica C10 (AGH), VZ-400 (RIEGL; Laser-3D). Also the triangulation scanner RevScan (HandyScan; courtesy Casp System) were used. The Faro Scene 5.x software was used to match the 13 single scans performed around the Bartek. The TLS point cloud filtration and classification and modeling was performed using TerraScan (Terrasolid) and various CAD trial software like: 3DReshaper (Technodigit) and Geomagic (3DSystems). Key words:! Problemy leśnictwa w górach (2015).indd 161 2016-02-18 14:28:28