Untersuchungen zur zerstörungsfreien Strukturanalyse von Forstpflanzen : Dissertation, Technische Universität München, Fakultät Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt
Zielsetzung der Arbeit ist die Entwicklung eines kostengünstigen Verfahrens zur zerstörungsfreien räumlichen Analyse der Struktur forstlicher Baumpflanzen. Für die dreidimensionale Erfassung von Objektdaten sind in verschiedenen Bereichen der Industrie zahlreiche Verfahren eingeführt. Die meisten davon sind allerdings auf ihre Eignung in der Forstwirtschaft beziehungsweise bei der Pflanzenvermessung noch nicht geprüft worden. Es existieren nur wenige Projekte mit entsprechenden Zielsetzungen. Deswegen wird im ersten Teil der vorliegenden Arbeit eine Evaluierung existierender Verfahren zur dreidimensionalen Datenerhebung, welche auch für den Bereich der forstlichen Forschung von Interesse sein könnten, vorgenommen. Hierfür werden zunächst die Verfahren der Schall- und Magnetfeldmessung, die Tomographie, sowie insbesondere die unterschiedlichen aktiven und passiven photogrammmetrischen Verfahren anhand ihrer theoretischen Prinzipien und Einsatzgrundsätze beschrieben und bewertet. Soweit vorhanden, werden publizierte Untersuchungen zur Erfassung dreidimensionaler Baumdaten an dieser Stelle in die Überlegungen mit einbezogen. Ziel dieser Darstellung ist es, einen umfassenden Überblick über den aktuellen Wissensstand zur räumlichen Vermessung von Pflanzen zu geben. Die Evaluation existierender 3D-Messverfahren ergibt, dass viele davon schon aus finanziellen Gesichtspunkten, trotz teilweise prinzipieller Eignung, wenig für den praktischen Einsatz im Forstbereich denkbar sind. Neben Laserscannern und Tomographie ist dies auch für die Stereophotogrammmetrie zu sagen, obwohl diese sich schon für einige forstliche Messaufgaben, darunter auch einfache Messungen an Bäumen, bewährt hat. Verfahren wie Schall- und Magnetfeldmessung sind finanziell weniger aufwändig, scheiden jedoch aufgrund der notwendigen langwierigen Messungen direkt am Objekt aus. Die Evaluierung führt daher zu dem Ergebnis, dass insbesondere zwei photogrammmetrische Verfahren vielversprechende Ansätze zum Erreichen der im Rahmen dieser Arbeit bearbeiteten Messziele darstellen: Silhouettenschnitt und Mehrbildtriangulation. Im zweiten Hauptteil der Arbeit werden diese beiden Messmethoden vorgestellt und darauf basierende Verfahren zur Vermessung von Pflanzen entwickelt. Der Silhouettenschnitt erweist sich dabei prinzipiell als besonders vorteilhaft, weil hiermit weitgehend automatisiert vollständige Volumenmodelle inklusive Informationen zur Pflanzenoberfläche gewonnen werden können. Als limitierender Faktor für den tatsächlichen Einsatz in der Praxis stellt sich allerdings die für die komplexen Messobjekte notwendige Rechenkapazität dar. Mit der für die Untersuchungen vorliegenden Hard- und Software-Ausstattung treten aus diesem Grund zahlreiche Probleme auf, die einen Einsatz dieser ansonsten sehr vielversprechenden Methode für die gegebene Aufgabenstellung zum gegenwärtigen Zeitpunkt als nicht praktikabel erscheinen lassen. Weiterhin wird ein auf der Mehrbildtriangulation beruhendes Messverfahren entwickelt.
