project - EIP-AGRI Operational Group

Methodological proposal for the forest digitalization to obtaining high accuracy of forest stands parameters in Castilla-La Mancha and Valencia region
Propuesta metodológica de digitalización del monte para la obtención de parámetros dasométricos con alta precisión en Castilla-La Mancha y Valencia.

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Completed | 2018 - 2020 Spain
Completed | 2018 - 2020 Spain
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Objectives

The lack of forest management is due (i) either to the cost of drafting the high precision Forest management projects and (ii) to the cost of forestry works that are usually greater than the income obtained, given the situation of the timber sector in recent years. To solve this, our project proposes (a) to validate the reliability of the inventory by means of the terrestrial laser lidar mobile (TLM), (b) generation of calculation algorithms to obtain forest stand variables based on the cloud of points obtained with TLM, lowering costs of inventorying and (c) application and validation of the algorithms on a higher scale (compartment / management area).

Objectives

La falta de gestión forestal es debida (i) bien al coste de la redacción de los IGFS desarrollados con alta precisión y (ii) bien al coste del aprovechamiento forestal que suele ser mayor que los ingresos obtenidos, dada la situación del sector de la madera en los últimos años. Para solventar esto, nuestro proyecto propone (a) validar la fiabilidad de la inventariación mediante láser lídar terrestre móvil (LTM), (b) generación de algoritmos de cálculo para obtención de variables dasométricas en base a la nube de puntos obtenidas con LTM, abaratando costes de inventariación y (c) aplicación y validación de los algoritmos a escala superior (cantón/cuartel).

Activities

1. Forest stand characterization by classical inventory sampling techniques. Cost Evaluation
2. Forest stand characterization using the new LTM technique. Costs and comparison of both techniques.
3. Development of software for processing point clouds from the LTM at two scales: plot and compartment.
4. Validation of the LTM data processing software and comparison with commercial software (time analysis).
5. Upscaling of the new methodological approach. Full inventory at compartment level based on the digitized forest by LTM technique. Cost evaluation

Activities

1. Caracterización dasométrica mediante técnicas clásicas de inventario por muestreo. Evaluación de Costes
2. Caracterización dasométrica mediante la nueva técnica LTM. Costes y comparación de ambas técnicas.
3. Desarrollo de Software de procesado de nubes de puntos procedentes del LTM a dos escalas: parcela y cantón
4. Validación del software de procesado de datos LTM y comparación con software comercial (análisis de tiempos)
5. Escalado de la metodología. Inventario completo a nivel cantón en base al digitalizado mediante LTM de los cantones de los dos montes estudiados. Cálculo de costes totales

Additional information

FULL MEMBERSHIP
MAIN PARTNERS: Universidad de Castilla La Mancha/ DIELMO 3D SL, (Digital Elevation Models) / NATURTEC (Naturaleza y Tecnología de la Mancha, SL)
OTHER PARTNERS: CAPAZITA INNOVACIÓN Y TECNOLOGÍA SL / Junta Administrativa de Bienes de Fuertescusa (JABF)                                                                                                  

Project details
Main funding source
Rural development 2014-2020 for Operational Groups
Rural Development Programme
2014ES06RDNP001 España - Programa Nacional de Desarrollo Rural
Location
Main geographical location
Valencia / València
Other geographical location
Cuenca

EUR 288140.68

Total budget

Total contributions from EAFRD, national co-financing, additional national financing and other financing.

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5 Practice Abstracts

Presentation at specialized fairs in cartography, LiDAR, and artificial intelligence, such as GeoWeek 2022-2024 in Denver (CO-USA), Intergeo 2024 (Germany), and the 2022 IEEE/CVF Computer Vision Pattern Recognition Conference (Nueva Orleans, LA-USA)..

Presentación en ferias especializadas en cartografía y LiDAR e inteligencia artificial como Geoweek 2022-2024 en Denver (CO-USA), Intergeo 2024 (Germany), and the 2022 IEEE/CVF Computer Vision Pattern Recognition Conference (Nueva Orleans, LA-USA)..

Outreach results: streaming events; media advertising, online advertising, etc. Media advertising “forestales.net” resulted in a total of 123 specialized blog visitors (Forestry Blog Banner Campaign); Online advertising: Google Ads Search Campaign Spain (gads search interest ratio RI= 5.9%); Display Network Campaign Spain (RI=0. 32%); Display Network Campaign UK (RI=0.08%); Project Visibility by Channel: Facebook Spain (RI=0.78%); Facebook UK (RI=0.16%); Outbound Linkedin Campaign, invitations made =2029; Contacts made =780; Intersteded in linkedin demo =80.

Resultados de divulgación: eventos en streaming; publicidad en medios, publicidad online, etc. La publicidad en medios "forestales.net" resultó en un total de visitantes blogs especializados de 123 (Campaña Banner Blog Forestales); Publicidad online: Google Ads Campaña de Búsqueda España (ratio de interés gads search RI= 5.9%);  Campaña RED de Display España (RI=0.32%); Campaña RED de Display Reino Unido (RI=0.08%); Visibilidad del Proyecto por Canal: Facebook  España (RI=0.78%); Facebook  Reino Unido (RI=0.16%); Campaña Outbound Linkedin, invitaciónes realizadas =2029; Contactos conseguidos =780; Intersados en demo linkedin =80.

A divulgative publication in a non-JCR journal. The use of terrestrial mobile LiDAR laser technology (LTM) has allowed us to develop an innovative methodology aimed at the digitization of the forest, by obtaining point clouds at plot and canton level. From these point clouds, and through the development of our own specific software based on artificial intelligence (AID-FOREST), we obtain all the dendro and dasometric parameters that characterize the canyon directly, that is, without using allometric relations (number of trees, basimetric area, average height, dominant height, height of the first whorl, volume of the stem with bark, cover, ...), either from the point of view of the forest or from the point of view of the forest itself. ), either from a statistical sampling point of view, when the point clouds correspond to plots (including sampling errors), or from a total inventory point of view (foot by foot) when the point clouds come from the whole canyon. This was the first informative article published when the software was still preliminary. The added value of this publication is that it allowed to shed light on this technology so far not used in Spain. Reference: F.R. López Serrano, J.C. García González; E. Rubio, J.M. Sánchez García; M. Andrés Abellán; F.A. García Morote, M.I. Picazo Córdoba, Iván Pérez Anta; Diego Garcés Alonso; G.A. Marquet García; J. Serena Innerarity.

TÍTULO: LIDAR Terrestre móvil e inteligencia artificial al servicio de una inventariación forestal rápida y precisa.

REF. REVISTA: Foresta (ISSN 1575-2356). Volumen 77, pp. 20-21. Madrid (2020).

Publicación divulgativa en una revista no en JCR. La utilización de la tecnología láser LiDAR terres­tre móvil (LTM) nos ha permitido desarrollar una metodología innovadora encaminada a la digitali­zación del monte, mediante la obtención de nubes de puntos a nivel de parcela y de cantón. A partir de estas nubes de puntos, y mediante el desarro­llo de un software propio y específico, basado en la inteligencia artificial (AID-FOREST), se obtienen todos los parámetros dendro y dasométricos que caracterizan al cantón de forma directa, esto es, sin utilizar relaciones alométricas (número de pies, área basimétrica, altura media, altura dominante, altura del primer verticilo, volumen del fuste con corteza, cobertura, ... ), bien desde el punto de vis­ta de muestreo estadístico, cuando las nubes de puntos corresponden a parcelas (incluyendo los errores de muestreo), bien desde el punto de vista de inventario total (pie a pie) cuando las nubes de puntos proceden del cantón completo. Este fué el primer artículo divulgativo publicado cuando el software era todavía preliminar. El valor añadido de esta publicación es que permitió dar luz a esta tecnología hasta ahora no utilizada en España. Referencia: F.R. López Serrano, J.C. García González; E. Rubio, J.M. Sánchez García; M. Andrés Abellán; F.A. García Morote, M.I. Picazo Córdoba, Iván Pérez Anta; Diego Garcés Alonso; G.A. Marquet García; J. Serena Innerarity.

TÍTULO: LIDAR Terrestre móvil e inteligencia artificial al servicio de una inventariación forestal rápida y precisa.

REF. REVISTA: Foresta (ISSN 1575-2356). Volumen 77, pp. 20-21. Madrid (2020).   

Publication of a JCR paper (Journal Citation Report) explaining in detail how AID-FOREST software works, the fundamentals on which it is based and the configuration parameters. It demonstrates the validity of the software as it is validated using more than 70 sample plots and more than 10,000 trees. The added value of this publication is that it is the first time that a software based on artificial intelligence is published demonstrating the usefulness of the software regardless of the processed forest species, the extent of the scanned plots and the density of trees present in those plots. The practical recommendation for the user is that it is important to read and understand the basics of this software to be able to use it with guarantees of success. Reference: F.R. López Serrano, E. Rubio, F.A. García Morote, M. Andrés Abellán, M.I. Picazo Córdoba, F. García Saucedo, E. Martínez García, J.M. Sánchez García, J. Serena Innerarity, L. Carrasco Lucas, O. García González, J.C. García González.

TITLE: Artificial intelligence-based software (AID-FOREST) for tree detection: A new framework for fast and accurate forest inventorying using LiDAR point clouds. REF. JOURNAL: International Journal of Applied Earth Observations and Geoinformation.  Volume 113 pp. (2022) . DOI: https://doi.org/10.1016/j.jag.2022.103014

JCR Impact Factor (IF) (2021): 7.672

JCR Category: Remote Sensing

Category rank: 05/32

Quartile: Q1

Publicación de un artículo JCR (en el journal citation report) donde se explica con detalle cómo funciona AID-FOREST software, los fundamentos en los que se basa y los parámetros de configruación. En el se demuestra la validez del software ya que es validado utilizando más de 70 parcelas de muestreo y máss de 10000 árboles. El valor añadido de esta publicación es que es la primera vez que se publica un software basado en inteligencia artificial demostrando la utilidad del mismo independientemente de la especie forestal procesada, de la extensión de las parcelas escaneadas y de la densidad de pies presente en dichas parcelas. La recomendación práctica para el usuario es que es importante leer y entender las bases de este software para poder utilizarlo con garantías de éxito. F.R. López Serrano, E. Rubio, F.A. García Morote, M. Andrés Abellán, M.I. Picazo Córdoba, F. García Saucedo, E. Martínez García, J.M. Sánchez García, J. Serena Innerarity, L. Carrasco Lucas, O. García González , J.C. García González.

TÍTULO: Artificial intelligence-based software (AID-FOREST) for tree detection: A new framework for fast and accurate forest inventorying using LiDAR point clouds. REF. REVISTA: International Journal of Applied Earth Observations and Geoinformation.  Volumen 113 pp. (2022) . DOI: https://doi.org/10.1016/j.jag.2022.103014

Factor de Impacto (IF) en JCR (2021): 7.672

Categoría en JCR: Remote Sensing

Clasificación en la categoría: 05/32

Cuartil: Q1

The main result/product of our "Grupo Operativo" has been the development and validation of a software based on artificial intelligence (AI) called AID-FOREST [v1.1.6 (511)], which automatically processes lidar point clouds to obtain the dendro and dasometric parameters required for forest inventory. To date, few softwares use AI and, above all, it has not been extensively applied to forest inventory. It does not matter the size of the point cloud (from a few square meters to tens or hundreds of hectares), nor is it necessary to debug or preprocess the point cloud to remove noise. AID-FOREST identifies (detects) all individuals (trees) and measures the main parameters of interest at tree level (diameter at breast height, total height, basal area, height of the first whorl of the tree, total volume of the stem with bark) and at plot or compartment level (number of trees per ha, basal area, average height, dominant height, average height of the first whorl, volume per ha and crown coverage). It characterizes the Compartment with the mean values per hectare as well as the absolute and relative sampling errors of the different parameters at 95% probability. It also generates the digital terrain, surface and height models. For forestry practitioners there has always been the handicap of the cost of forest inventory and its accuracy, so the main added value of using this software for professionals is the saving of time and money, as well as an increase in the accuracy of estimates, a highly valued aspect in forest management. It is also very useful in the control of forest management, where by performing an inventory before and after harvesting, it is known quite accurately the timber removed from the forest.

El principal resultado ha sido el desarrollo y validación de un software basado en inteligencia artificial (IA) denominado AID-FOREST [v1.1.6 (511)], el cual procesa nubes de puntos lidar de una forma automática para obtener los parámetros dendro y dasométricos imprescindibles en la inventariación forestal. Hasta la fecha, pocos softwares utilizan la IA y, sobre todo, no se han aplicado a la inventariación forestal de forma extensiva. No importa el tamaño de la nube de puntos (desde pocos metros cuadrados has decenas o centenas de hectáreas), ni es necesario depurar o preprocesar la nube de puntos para eliminar ruido. AID-FOREST se encarga de identificar (detectar) todos los individuos (árboles) y medir los principales parámetros de interés a nivel árbol (diámetro normal, altura total, área basal, altura del primer verticilo del árbol, volumen total del tronco con corteza) y a nivel parcela o rodal/cantón (nº de pies por ha, área basimétrica, altura media, altura dominante, altura media del primer verticilo, volumen por ha y fracción de cabida cubierta). Caracteriza el rodal/cantón con los valores medios por hectárea así como los errores absolutos y relativos de los diferentes parámetros al 95% de probabilidad. Además genera el modelo digital del terreno, de superficies y de alturas. Para los profesionales del sector forestal siempre ha existido el handicap del coste del inventario forestal y su precisión, el principal valor añadido es el ahorro de tiempo y dinero, así como un incremento en la precisión de las estimaciones, aspecto muy valorado en la gestión forestal. También resulta muy util en el control de la gestión forestal, donde realizando un inventario antes y después de las cortas, se sabe con bastante precisión la madera sacada del monte.

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Contacts

Project coordinator

  • UNIVERSIDAD de Castilla la Mancha, CIF Q- 1368009E / ÁNGELES GONZÁLEZ MORENO, VICERRECTORA DE TRANSFERENCIA E INNOVACION. COORDINADOR: FRANCISCO RAMÓN

    Project coordinator

Project partners

  • DIELMO 3D SL, (Digital Elevation Models)

    Project partner

  • NATURTEC (Naturaleza y Tecnología de la Mancha, SL)

    Project partner