樹冠拡張プロセスの解明に向けた３次元樹木モデルの時系列解析手法の構築

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樹木にとって樹冠の拡張は光資源獲得のための重要な挙動である。本研究では、地上型3次元レーザスキャナにより取得した点群に基づく3次元樹木モデルを複数の時間断面で正確に重ね合わせる技術と、枝葉の空間配置変化の定量化手法により、動的な樹冠拡張プロセスを記述するための時系列解析手法を開発することを目的として行った。3次元点群データに基づく樹木モデルの時系列解析に向け、過去に計測済みの試験林における点群データの再計測を実施した。また、試験林内での相対光量子密度の測定を行い、点群データから林内光環境を推定する手法を検討した。より正確な樹木モデルの構築のため、これまでに開発した樹木モデリング手法の改良を進めた。その結果、幹についてはより複雑な断面形状に対するモデリングが可能となった。さらに枝構造の検出手法を再検討し、よりロバストに検出可能な方法を開発した。葉の点群は幹や枝の検出の際に誤差の要因となるため、樹木モデリングの際の問題となっていた。このため、葉と幹・枝の反射強度の違いを利用し、葉由来の点群を除去する方法の開発を進めた。その結果、適切に反射強度情報が得られた点群に関しては、葉由来の点群の除去が可能であった。また、レーザスキャナの機種により得られる反射強度情報が異なることを確認し、本手法が適用可能な機種を特定した。樹冠部形質の定量化及び形状情報取得のため、点群をボクセルとして集約したデータの利用を試みた。その結果、ボクセル情報から個体ごと樹冠モデリングに成功し、樹冠体積、表面積等の定量化と形状情報を詳細に取得することができた。樹木モデルによる形態形質の推定の精度を検証する目的で、3次元計測した試験林において計測個体の一部を伐倒し、地上高別の幹、枝、葉のサイズあるいは現存量を測定した。その結果、高さ別の幹の直径や葉の現存量は高い推定精度であることを確認した。