High-Accuracy Filtering of Forest Scenes Based on Full-Waveform LiDAR Data and Hyperspectral Images
Notice bibliographique
Résumé
Airborne light detection and ranging (LiDAR) technology has been widely utilized for collecting three-dimensional (3D) point cloud data on forest scenes, enabling the generation of high-accuracy digital elevation models (DEMs) for the efficient investigation and management of forest resources. Point cloud filtering serves as the crucial initial step in DEM generation, directly influencing the accuracy of the resulting DEM. However, forest filtering presents challenges in dealing with sparse point clouds and selecting appropriate initial ground points. The introduction of full-waveform LiDAR data offers a potential solution to the problem of sparse point clouds. Additionally, advancements in multi-source data integration and machine learning algorithms have created new avenues that can address the issue of initial ground point selection. To tackle these challenges, this paper proposes a novel filtering method for forest scenes utilizing full-waveform LiDAR data and hyperspectral image data. The proposed method consists of two main steps. Firstly, we employ the improved dynamic graph convolutional neural network (IDGCNN) to extract initial ground points. In this step, we utilize three types of low-correlation features: LiDAR features, waveform features, and spectral features. To enhance its accuracy and adaptability, a self-attention module was incorporated into the DGCNN algorithm. Comparative experiments were conducted to evaluate the effectiveness of the algorithm, demonstrating that the IDGCNN algorithm achieves the highest classification accuracy with an overall accuracy (OA) value of 99.38% and a kappa coefficient of 95.95%. The second-best performer was the RandLA-net algorithm, achieving an OA value of 98.73% and a kappa coefficient of 91.68%. The second step involves refining the initial ground points using the cloth simulation filter (CSF) algorithm. By employing the CSF algorithm, non-ground points present in the initial ground points are effectively filtered out. To validate the efficacy of the proposed filtering method, we generated a DEM with a resolution of 0.5 using the ground points extracted in the first step, the refined ground points obtained with the combination of the first and second steps, and the ground points obtained directly using the CSF algorithm. A comparative analysis with 23 reference control points revealed the effectiveness of our proposed method, as evidenced by the median error of 0.41 m, maximum error of 0.75 m, and average error of 0.33 m.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».