Due to changed air humidity, wooden houses can be affected negatively by for example deformations and settlements. Hälsingland farms (Hälsingegårdar) are a number of old homesteads, of which seven are listed at UNESCO’s World Heritage List. The wooden buildings at Hälsingland farms reflect the building techniques from the 18 and 19th century in Hälsingland province and are therefore of value both economically and culturally. To preserve the buildings in their original condition and to pass down the knowledge of the building techniques there is need of accurate documentation. Accurate documentation is possible through three-dimensional models created by, for example, terrestrial laser scanning. The aim of this study has been to develop recommendations for documentation of wooden buildings, such as Hälsingland farms, with terrestrial laser scanning and to create the base for future deformation investigations on Slåttagården, a Hälsingland farm. Terrestrial laser scanning was carried out in April 2017 at Slåttagården. With Global Navigation Satellite Systems (GNSS) receiver, five points on the ground were measured to establish a reference network. A number of control and check points were measured with a total station on and around the main building. The control points were marked with spherical targets. After the laser scanning was completed, the point clouds were registered in two different ways, with cloud-to-cloud registration and target-to-target registration. Then the point clouds were georeferenced into the external reference system. The position uncertainty was controlled in the software Cyclone by comparison between check points and modelled planes from the georeferenced point cloud. Registration and position uncertainties for the two registration methods differ marginally, which indicates that the use of targets in TLS projects similar to this study is not necessary. TLS is limited by the fact that it is a terrestrial technology and therefore needs to be supplemented with other documentation technologies, such as Unmanned Aircraft System. The study provide a base for future deformation studies at the Hälsingland farm Slåttagården. The collected data have low position uncertainty (about 0.01 m) and are therefore considered to be a good base for continued deformation studies. / Byggnader i trä kan vid ändrade fuktförhållanden påverkas negativt genom bland annat sättningar och deformationer. Hälsingegårdar är ett antal äldre bondgårdar, där sju av dessa är listade på UNESCO:s världsarvslista. Hälsingegårdarnas träbyggnader speglar 1700- och 1800-talens byggnadstekniker i Hälsingland och är därför av värde, både ekonomiskt och kulturellt. För att bevara byggnaderna i deras ursprungliga skick samt för att föra vidare kunskapen kring dåtidens byggnadstekniker krävs en noggrann dokumentation. Noggrann dokumentation är möjlig med hjälp av tredimensionella modeller skapade med exempelvis terrester laserskanning (TLS). Syftet med den här studien har varit att ta fram rekommendationer för utförandet av dokumentation av gamla träbyggnader, till exempel Hälsingegårdar, med hjälp av TLS samt att skapa underlag för framtida deformationsundersökningar på Hälsingegården Slåttagården. TLS utfördes under april månad 2017 på Slåttagården. Med GNSS-mottagare mättes fem punkter in för att etablera ett referensnätverk. Ett antal kontrollpunkter mättes in på byggnaden av huvudintresse med hjälp av en totalstation. Med totalstationen mättes också stödpunkter kring byggnaden in, dessa markerades med sfäriska signaler. Efter sex uppställningar TLS registrerades punktmolnen på två olika sätt; punktmolnsregistrering och registrering baserad på konnektionspunkter. Därefter georefererades punktmolnen till externa referenssystemet. Lägesosäkerheten kontrollerades därefter i programvaran Cyclone genom en jämförelse mellan kontrollpunkter och modellerade plan från det georefererade punktmolnet. Registrerings- och lägesosäkerheter för de båda registreringsmetoderna skiljer sig marginellt åt, vilket talar för att användning av signaler i laserskanningsprojekt liknande denna studie inte är nödvändig. TLS begränsas av att det är en markbunden teknik och behöver därför kompletteras med annan dokumentationsteknik, till exempel obemannade flygfarkostsystem (UAS). I studien skapades ett underlag för framtida deformationsundersökningar på Hälsingegården Slåttagården. Insamlade data har låg lägesosäkerhet (cirka 0,01 m) och bedöms därför ha goda förutsättningar för fortsatta deformationsundersökningar.

Terrestrische Laserscanner finden seit einigen Jahren immer stärkere Anwendung in der Praxis und ersetzen bzw. ergänzen bisherige Messverfahren, oder es werden neue Anwendungsgebiete erschlossen. Werden die Daten eines terrestrischen Laserscanners mit photogrammetrischen Bilddaten kombiniert, ergeben sich viel versprechende Möglichkeiten, weil die Eigenschaften beider Datentypen als weitestgehend komplementär angesehen werden können: Terrestrische Laserscanner erzeugen schnell und zuverlässig dreidimensionale Repräsentationen von Objektoberflächen von einem einzigen Aufnahmestandpunkt aus, während sich zweidimensionale photogrammetrische Bilddaten durch eine sehr gute visuelle Qualität mit hohem Interpretationsgehalt und hoher lateraler Genauigkeit auszeichnen. Infolgedessen existieren bereits zahlreiche Ansätze, sowohl software- als auch hardwareseitig, in denen diese Kombination realisiert wird. Allerdings haben die Bildinformationen bisher meist nur ergänzenden Charakter, beispielsweise bei der Kolorierung von Punktwolken oder der Texturierung von aus Laserscannerdaten erzeugten Oberflächenmodellen. Die konsequente Nutzung der komplementären Eigenschaften beider Sensortypen bietet jedoch ein weitaus größeres Potenzial. Aus diesem Grund wurde im Rahmen dieser Arbeit eine Berechnungsmethode – die integrierte Bündelblockausgleichung – entwickelt, bei dem die aus terrestrischen Laserscannerdaten und photogrammetrischen Bilddaten abgeleiteten Beobachtungen diskreter Objektpunkte gleichberechtigt Verwendung finden können. Diese Vorgehensweise hat mehrere Vorteile: durch die Nutzung der individuellen Eigenschaften beider Datentypen unterstützen sie sich gegenseitig bei der Bestimmung von 3D-Objektkoordinaten, wodurch eine höhere Genauigkeit erreicht werden kann. Alle am Ausgleichungsprozess beteiligten Daten werden optimal zueinander referenziert und die verwendeten Aufnahmegeräte können simultan kalibriert werden. Wegen des (sphärischen) Gesichtsfeldes der meisten terrestrischen Laserscanner von 360° in horizontaler und bis zu 180° in vertikaler Richtung bietet sich die Kombination mit Rotationszeilen-Panoramakameras oder Kameras mit Fisheye-Objektiv an, weil diese im Vergleich zu zentralperspektiven Kameras deutlich größere Winkelbereiche in einer Aufnahme abbilden können. Grundlage für die gemeinsame Auswertung terrestrischer Laserscanner- und photogrammetrischer Bilddaten ist die strenge geometrische Modellierung der Aufnahmegeräte. Deshalb wurde für terrestrische Laserscanner und verschiedene Kameratypen ein geometrisches Modell, bestehend aus einem Grundmodell und Zusatzparametern zur Kompensation von Restsystematiken, entwickelt und verifiziert. Insbesondere bei der Entwicklung des geometrischen Modells für Laserscanner wurden verschiedene in der Literatur beschriebene Ansätze berücksichtigt. Dabei wurde auch auf von Theodoliten und Tachymetern bekannte Korrekturmodelle zurückgegriffen. Besondere Bedeutung innerhalb der gemeinsamen Auswertung hat die Festlegung des stochastischen Modells. Weil verschiedene Typen von Beobachtungen mit unterschiedlichen zugrunde liegenden geometrischen Modellen und unterschiedlichen stochastischen Eigenschaften gemeinsam ausgeglichen werden, muss den Daten ein entsprechendes Gewicht zugeordnet werden. Bei ungünstiger Gewichtung der Beobachtungen können die Ausgleichungsergebnisse negativ beeinflusst werden. Deshalb wurde die integrierte Bündelblockausgleichung um das Verfahren der Varianzkomponentenschätzung erweitert, mit dem optimale Beobachtungsgewichte automatisch bestimmt werden können. Erst dadurch wird es möglich, das Potenzial der Kombination terrestrischer Laserscanner- und photogrammetrischer Bilddaten vollständig auszuschöpfen. Zur Berechnung der integrierten Bündelblockausgleichung wurde eine Software entwickelt, mit der vielfältige Varianten der algorithmischen Kombination der Datentypen realisiert werden können. Es wurden zahlreiche Laserscannerdaten, Panoramabilddaten, Fisheye-Bilddaten und zentralperspektive Bilddaten in mehreren Testumgebungen aufgenommen und unter Anwendung der entwickelten Software prozessiert. Dabei wurden verschiedene Berechnungsvarianten detailliert analysiert und damit die Vorteile und Einschränkungen der vorgestellten Methode demonstriert. Ein Anwendungsbeispiel aus dem Bereich der Geologie veranschaulicht das Potenzial des Algorithmus in der Praxis. / The use of terrestrial laser scanning has grown in popularity in recent years, and replaces and complements previous measuring methods, as well as opening new fields of application. If data from terrestrial laser scanners are combined with photogrammetric image data, this yields promising possibilities, as the properties of both types of data can be considered mainly complementary: terrestrial laser scanners produce fast and reliable three-dimensional representations of object surfaces from only one position, while two-dimensional photogrammetric image data are characterised by a high visual quality, ease of interpretation, and high lateral accuracy. Consequently there are numerous approaches existing, both hardware- and software-based, where this combination is realised. However, in most approaches, the image data are only used to add additional characteristics, such as colouring point clouds or texturing object surfaces generated from laser scanner data. A thorough exploitation of the complementary characteristics of both types of sensors provides much more potential. For this reason a calculation method – the integrated bundle adjustment – was developed within this thesis, where the observations of discrete object points derived from terrestrial laser scanner data and photogrammetric image data are utilised equally. This approach has several advantages: using the individual characteristics of both types of data they mutually strengthen each other in terms of 3D object coordinate determination, so that a higher accuracy can be achieved; all involved data sets are optimally co-registered; and each instrument is simultaneously calibrated. Due to the (spherical) field of view of most terrestrial laser scanners of 360° in the horizontal direction and up to 180° in the vertical direction, the integration with rotating line panoramic cameras or cameras with fisheye lenses is very appropriate, as they have a wider field of view compared to central perspective cameras. The basis for the combined processing of terrestrial laser scanner and photogrammetric image data is the strict geometric modelling of the recording instruments. Therefore geometric models, consisting of a basic model and additional parameters for the compensation of systematic errors, was developed and verified for terrestrial laser scanners and different types of cameras. Regarding the geometric laser scanner model, different approaches described in the literature were considered, as well as applying correction models known from theodolites and total stations. A particular consideration within the combined processing is the definition of the stochastic model. Since different types of observations with different underlying geometric models and different stochastic properties have to be adjusted simultaneously, adequate weights have to be assigned to the measurements. An unfavourable weighting can have a negative influence on the adjustment results. Therefore a variance component estimation procedure was implemented in the integrated bundle adjustment, which allows for an automatic determination of optimal observation weights. Hence, it becomes possible to exploit the potential of the combination of terrestrial laser scanner and photogrammetric image data completely. For the calculation of the integrated bundle adjustment, software was developed allowing various algorithmic configurations of the different data types to be applied. Numerous laser scanner, panoramic image, fisheye image and central perspective image data were recorded in different test fields and processed using the developed software. Several calculation alternatives were analysed, demonstrating the advantages and limitations of the presented method. An application example from the field of geology illustrates the potential of the algorithm in practice.

The implementation of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) and Structure‐from‐Motion (SfM) photogrammetry in assessing forest structures for forest inventory and biomass estimations has shown great promise in reducing costs and labour intensity while providing relative accuracy. Tree Height (TH) and Diameter at Breast Height (DBH) are two major variables in biomass assessment. UAV-based TH estimations depend on reliable Digital Terrain Models (DTMs), while UAV-based DBH estimations depend on reliable dense photogrammetric point cloud. The main aim of this study was to evaluate the performance of multirotor UAV photogrammetric point cloud in estimating homogeneous and heterogeneous forest structures, and their comparison to more accurate LiDAR data obtained from Aerial Laser Scanners (ALS), Terrestrial Laser Scanners (TLS), and more conventional means like manual field measurements. TH was assessed using UAVSfM and LiDAR point cloud derived DTMs, while DBH was assessed by comparing UAVSfM photogrammetric point cloud to LiDAR point cloud, as well as to manual measurements. The results obtained in the study indicated that there was a high correlation between UAVSfM TH and ALSLiDAR TH (R2 = 0.9258) for homogeneous forest structures, while a lower correlation between UAVSfM TH and TLSLiDAR TH (R2 = 0.8614) and UAVSfM TH and ALSLiDAR TH (R2 = 0.8850) was achieved for heterogeneous forest structures. A moderate correlation was obtained between UAVSfM DBH and field measurements (R2 = 0.5955) for homogenous forest structures, as well as between UAVSfM DBH and TLSLiDAR DBH (R2 = 0.5237), but a low correlation between UAVSfM DBH and UAVLiDAR DBH (R2 = 0.1114). This research has demonstrated that UAVSfM can be adequately used as a cheaper alternative in forestry management compared to more highcost and accurate LiDAR, as well as traditional technologies, depending on accuracy requirements.

No description available.

Runstenar dokumenteras idag både för att skapa en visuell avbildning och medsyftet att användas vid forskning. Om avbildningen ska användas vid forskningfinns krav på en låg mätosäkerhet. Vid de studier som funnits har terresterlaserskanning (TLS) varit den valda dokumentationsmetoden. Fotobaseradskanning vilken är en billigare dokumentationsmetod har utvecklats mycketunder senare tid i och med utvecklingen av högupplösta kameror ochanvändarvänliga mjukvaror för bildbehandling.Denna studie syftar till att finna svar på om fotobaserad skanning är en lämpligmetod vid avbildandet av runor och ornament då en 3D-modell med lågmätosäkerhet ska skapas. För att avgöra detta jämförs tre fotogrammetriskapunktmoln och modeller mot punktmoln och modeller från en TLS av märketHexagon Romer Absolute Arm. Punktmolnen och modellerna från HexagonRomer Absolute Armen bildar i denna studie referensmodellen. Endigitalkamera och en smartphonekamera används i studien. Fotografier tasmed båda kamerorna på ett avstånd av 40 cm från runorna. Medsmartphonekameran tas även fotografier på 10–20 cm för att utvärderaavståndets betydelse för resultatet.Jämförelser mellan de sammanlagda RMS-värdena för fotogrammetriskamodellernas och referensmodellens ytor visar på den lägsta avvikelsen fördigitalkamerans modell. Detta då RMS-värdet för avvikelsen motreferensmodellen endast är 0,30 mm för digitalkameran. RMS-värdena föravvikelserna för smartphonekamerans modell är 0,63 mm då fotograferingenutfördes på 10–20 cm och 2,59 mm om avståndet var 40 cm. Alla modellerhar avvikelser på mm-nivå vilket jämfört med tidigare studier får anses somsmå skillnader. Resultatet visar även på avståndets betydelse för punkttäthetenoch den skapade modellens mätosäkerhet. De punktmoln som skapades avsmartphonekamerans fotografier uppvisar en ungefärlig dubblering avpunkttätheten i det täta punktmolnet då avståndet minskas från 40 cm till 10–20 cm mellan kamera och objekt. Till viss del kan kortare avstånd med andraord kompensera för en kamera med sämre upplösning. Detta gör att även ensmartphonekamera kan vara ett alternativ vid dokumentation av runskrift omingen bättre kamera finns att tillgå. Studien antyder att en högupplöstdigitalkamera kan vara ett fullgott alternativ till TLS vid dokumentation avrunskrift med låg mätosäkerhet. Detta skulle underlätta för forskare vidinsamlandet av material vid studier av runskrift.

Mounting evidence suggests that tree species richness promotes ecosystem functioning in forests. However, the mechanisms driving positive biodiversity ecosystem functioning relationships remain largely unclear. This also holds for the previously proposed key mechanisms of resource partitioning in canopy space. Until recently, surveying and hence the study of crown space was very time-consuming and the images low resolution. The application of high-resolution laser scanning, however, now enables a fast and precise recording of entire forests. This thesis presents how the abandonment of management strongly alters the individual tree structure from the wood distribution along the trunk to the crown, a tree species-rich neighbourhood can increase the wood volume and crown dimension of individual trees as well as the productivity of large-sized trees, mobile laser scanning in forests is suitable for the acquisition of high-quality point clouds and determination of relevant management parameters, and the direction and strength of the relationship between tree species richness and canopy occupation depends on the definition of both canopy and species richness. These results reinforce the influence of species richness on ecosystem functions in oldgrowth forests and underline the importance of laser scanning for forest ecology research. The findings of the comparative analyses further highlight the importance of underlying definitions for the results obtained.

This thesis introduces and analyses a unique approach which involved iteratively engaging with stakeholders to generate a film about sea-level rise at a heritage site. The project used fine-scale remote sensing techniques, including airborne and terrestrial laser scanning (TLS), to produce spatially accurate and realistic 3D digital visualisations of projected sea level rise at Cotehele Quay, a site on the River Tamar in Cornwall which is owned and managed by the National Trust. Area residents and stakeholders were involved in a series of focus groups which provided guidance on the integration of the spatial models into a short film. This thesis makes an original contribution to knowledge about how non-scientific audiences understand and interpret visual realism and spatial accuracy when engaged with the process of developing such a tool. Ultimately, the thesis proposes a new kind of visual realism based on this knowledge, known as ‘participatory realism’. The main output of this research was a film, ‘Changing Tides at Cotehele Quay’, which is presently being used by the National Trust as part of their wider communication toolkit. In addition to reflecting on the production of the film, the thesis makes the argument that at present TLS is not being proactively used to engage wider audiences. The research explored how TLS and other spatial data can be used in settings which are more public-facing; the thesis analyses the results of this innovative practice and interrogates the way in which people interacted and responded in the course of their participation.

In this report, two methods for three-dimensional modeling are evaluated against each other. The first method is terrestrial laser scanning (LiDAR) that uses a laser beam to record the surrounding environment, and the second one is called Structure from Motion (SfM). The SfM technique works on the same bases as photogrammetry, which is that an object of interest is photographed from multiple angles with overlapping images and mutual points are identified and used to create a three- dimensional model. Since both the equipment and the software used to produce LiDAR models are very expensive the main thought of this project was to produce the SfM model using a cellphone camera and free open source software. The study was carried out in such a way that a “before and after” -model was generated of a small snowy mound to see how well the SfM method performed compared to the LiDAR method. The final result revealed that SfM method deviated with approximately 8mm from the LiDAR method. One of the main difficulties during this project was to correctly reference the models against exact coordinate, which also could have been one reason to why the two models differed the way they did. Taking into consideration the user-friendliness and the low cost of the SfM method, it is a very promising tool for earth science related field research. / I denna rapport så kommer två metoder för att framställa tredimensionella modeller att jämföras mot varandra. Den ena metoden är markbunden laserscanning (LiDAR), vilket använder sig av en scanner som skickar ut en laserstråle som scannar av omgivningen. Den andra metoden använder en teknik som kallas för ”Structure-from- Motion” (SfM). SfMs grunder bygger på samma teknik som används inom fotogrammetri, vilket är att objektet av intresse fotograferas, med en vanlig kamera, med ett flertal överlappande bilder och gemensamma punkter i dessa bilder används för att producera en tredimensionell modell. Då både utrustning och programvaran för att producera laserscanningar är mycket kostsamma så är grundtanken med denna undersökning att endast använda en mobiltelefonkamera och gratis öppen källkod programvara för att producera SfM modellen. Själva undersökningen gick till på så sätt att en ”före och efter” modell skapades av en snöhög med båda teknikerna för att se hur bra SfM förhöll sig mot LiDAR metoden. Resultatet visade sig att SfM metoden avvek från LiDAR-resultatet med ungefär 8mm. En av de största svårigheterna med detta projekt var att korrekt referera modellerna till exakta koordinater, vilket även kan vara en av orsakerna till att modellerna inte korrelerade med varandra helt och hållet. Med tanke på användarvänligheten och kostnaden för SfM metoden så är detta ett mycket lovande verktyg för användning inom geovetenskap.

La préparation d'interventions de maintenance dans les installations industrielles a dorénavant recours à des outils d'étude, de modélisation et de simulation basés sur l'exploitation de modèles virtuels 3D des installations. L'acquisition de ces modèles tridimensionnels s'effectue à partir de nuages de points mesurés, depuis plusieurs points de vue, par balayage angulaire horizontal et vertical d'un faisceau laser par scanner laser terrestre. L'expression dans un repère commun de l'ensemble des données acquises est appelée consolidation, au cours de laquelle les paramètres de changement de repères entre les stations sont calculés. L'objectif de cette thèse est d'améliorer la méthode d'acquisition de données laser en environnements industriels. Celle-ci doit, au final, garantir la précision et l'exactitude nécessaires des données tout en optimisant le temps et les protocoles d'acquisition sur site, en libérant l'opérateur d'un certain nombre de contraintes inhérentes au relevé topographique classique. Nous examinons, dans un premier temps, l'état de l'art des moyens et méthodes mis en œuvre lors de l'acquisition de nuages de points denses de scènes d'intérieurs complexes (Partie I). Dans un deuxième temps, nous étudions et évaluons les données utilisables pour la consolidation: données laser terrestres, algorithmes de reconstruction de primitives et systèmes de géolocalisation d'intérieur (Partie II). Dans une troisième partie, nous formalisons et expérimentons ensuite un algorithme de recalage basé sur l'utilisation de primitives appariées, reconstruites dans les nuages de points (Partie~III). Nous proposons finalement une approche probabiliste de l'appariement de primitives permettant l'intégration des informations et incertitudes a priori dans le système de contraintes utilisé pour le calcul des poses (Partie IV). / Many pre-maintenance operations of industrial facilities currently resort on to three-dimensional CAD models. The acquisition of these models is performed from point clouds measured by Terrestrial Laser Scanning (TLS). When the scenes are complex, several viewpoints for scanning, also known as stations, are necessary to ensure the completeness and the density of the survey data. The generation of a global point cloud, i.e. the expression of all the acquired data in a common reference frame, is a crucial step called registration. During this process, the pose parameters are estimated. If the GNSS systems are now a solution for many outdoor scenes, the registration of indoor TLS data still remains a challenge. The objective of this thesis is to improve the acquisition process of TLS data in industrial environments. The aim is to guarantee the precision and accuracy of acquired data, while optimizing on-site acquisition time and protocols by, as often as possible, freeing the operator from the constraints inherent to conventional topographic surveys. In a first part, we consider the state of the art of the means and methods used during the acquisition of dense point clouds of complex interior scenes (Part I). In a second part, we study and evaluate the data available for the registration: terrestrial laser scanner data, primitive reconstruction algorithms in point clouds and indoor geolocation systems (Part II). In the third part, we then formalize and experiment a registration algorithm based on the use of matched primitives, reconstructed from per station point clouds (Part III). We finally propose a probabilistic approach for matching primitives, allowing the integration of a priori information and uncertainty in the constraints system used for calculating poses (Part IV).

[ES] Esta tesis aborda el desarrollo de métodos de procesado y análisis de datos ALSFW para la caracterización de la estructura vertical del bosque y, en particular, del sotobosque. Para responder a este objetivo general, se establecieron seis objetivos específicos: En primer lugar, se analiza la influencia de la densidad de pulso, de los parámetros de voxelización (tamaño de vóxel y valor de asignación) y de los métodos de regresión sobre los valores de las métricas ALSFW y sobre la estimación de atributos de estructura del bosque. Para ello, se redujo aleatoriamente la densidad de pulsos y se modificaron los parámetros de voxelización, obteniendo los valores de las métricas ALSFW para las diferentes combinaciones de parámetros. Estas mismas métricas ALSFW se emplearon para la estimación de atributos de la estructura del bosque mediante diferentes métodos de regresión. En segundo lugar, se integran métodos de procesado y análisis de datos ALSFW en una nueva herramienta llamada WoLFeX (Waveform Lidar for Forestry eXtraction) que incluye los procesos de recorte, corrección radiométrica relativa, voxelización y extracción de métricas a partir de los datos ALSFW, así como nuevas métricas descriptoras del sotobosque. En tercer lugar, se evalúa la influencia del ángulo de escaneo utilizado en la adquisición de datos ALS y la corrección radiométrica en la extracción de métricas ALSFW y en la estimación de atributos de combustibilidad forestal. Para ello, se extrajeron métricas ALSFW con y sin corrección radiométrica relativa y empleando diferentes ángulos de escaneo. En cuarto lugar, se caracteriza la oclusión de la señal a lo largo de la estructura vertical del bosque empleando y comparando tres tipos diferentes de láser escáner (ALSFW, ALSD y láser escáner terrestre: TLS, por sus siglas en inglés), determinando así sus limitaciones en la detección de material vegetativo en dos ecosistemas forestales diferenciados: el boreal y el mediterráneo. Para cuantificar la oclusión de la señal a lo largo de la estructura vertical del bosque se propone un nuevo parámetro, la tasa de reducción del pulso, basada en el porcentaje de haces láser bloqueados antes de alcanzar una posición dada. En quinto lugar, se evalúa la forma en que se detectan y determinan las clases de densidad de sotobosque mediante los diferentes tipos de ALS. Se compararon los perfiles de distribución vertical en los estratos inferiores descritos por el ALSFW y el ALSD con respecto a los descritos por el TLS, utilizando este último como referencia. Asimismo, se determinaron las clases de densidad de sotobosque aplicando la curva Lorenz y el índice Gini a partir de los perfiles de distribución vertical descritos por ALSFW y ALSD. Finalmente, se aplican y evalúan las nuevas métricas ALSFW basadas en la voxelización, utilizando como referencia los atributos extraídos a partir del TLS, para estimar la altura, la cobertura y el volumen del sotobosque en un ecosistema mediterráneo. / [EN] This thesis addresses the development of ALSFW processing and analysis methods to characterize the vertical forest structure, in particular, the understory vegetation. To answer this overarching goal, a total of six specific objectives were established: Firstly, the influence of pulse density, voxel parameters (i.e., voxel size and assignation value) and regression methods on ALSFW metric values and on estimates of forest structure attributes are analyzed. To do this, pulse density was randomly reduced and voxel parameters modified, obtaining ALSFW metric values for the different parameter combinations. These ALSFW metrics were used to estimate forest structure attributes with different regression methods. Secondly, a set of ALSFW data processing and analysis methods are integrated in a new software named WoLFeX (Waveform Lidar for Forestry eXtraction), including clipping, relative radiometric correction, voxelization and ALSFW metric extraction, and proposing new metrics for understory vegetation. Thirdly, the influence of the scan angle of ALS data acquisition and radiometric correction on the extraction of ALSFW metrics and on modeling forest fuel attributes is assessed. To do this, ALSFW metrics were extracted applying and without applying relative radiometric correction and using different scan angles. Fourthly, signal occlusion is characterized along the vertical forest structure using and comparing three different laser scanning configurations (ALSFW, ALSD and terrestrial laser scanning: TLS), determining their limitations in the detection of vegetative material in two contrasted forest ecosystems: boreal and Mediterranean. To quantify signal occlusion along the vertical forest structure, a new parameter based on the percentage of laser beams blocked prior to reach a given location, the rate of pulse reduction, is proposed. Fifthly, the assessment of how understory vegetation density classes are detected and determined by different ALS configurations is done. Vertical distribution profiles at the lower strata described by ALSFW and ALSD are compared with those described by TLS as reference. Moreover, understory vegetation density classes are determined by applying the Lorenz curve and Gini index from the vertical distribution profiles described by ALSFW and ALSD. Finally, the new proposed voxel-based ALSFW metrics are applied and evaluated, using TLS-based attributes as a reference, to estimate understory height, cover and volume in a Mediterranean ecosystem. / [CA] Aquesta tesi aborda el desenvolupament de mètodes de processament i anàlisi de dades ALSFW per a la caracterització de l'estructura vertical del bosc i, en particular, del sotabosc. Per a respondre a aquest objectiu general, s'establiren sis objectius específics: En primer lloc, s'analitza la influència de la densitat de pols, dels paràmetres de voxelització (grandària de vóxel i valor d'assignació) i dels mètodes de regressió sobre els valors de les mètriques ALSFW i sobre l'estimació dels atributs d'estructura del bosc. Per a això, es reduí aleatòriament la densitat de polsos i es modificaren els paràmetres de voxelització, obtenint els valors de les mètriques ALSFW per a les diferents combinacions de paràmetres. Aquestes mètriques ALSFW s'empraren per a l'estimació d'atributs de l'estructura del bosc mitjançant diferents mètodes de regressió. En segon lloc, s'integraren mètodes de processament i d'anàlisi de dades ALSFW en una nova eina anomenada WoLFeX (Waveform Lidar for Forestry eXtraction) que inclou el processos de retallada, correcció radiomètrica relativa, voxelització i extracció de mètriques a partir de les dades ALSFW, així com noves mètriques descriptores del sotabosc. En tercer lloc, s'avalua la influència de l'angle de escaneig emprat en l'adquisició de les dades ALS i la correcció radiomètrica en l'extracció de mètriques ALSFW i en l'estimació d'atributs de combustibilitat forestal. Per a això, s'extragueren mètriques ALSFW amb i sense correcció radiomètrica relativa i emprant diferents angles d'escaneig. En quart lloc, es caracteritza l'oclusió del senyal al llarg de l'estructura vertical del bosc emprant i comparant tres tipus diferents de làser escàner (ALSFW, ALSD i làser escàner terrestre: TLS, per les seues sigles en anglès), determinant així les seues limitacions en la detecció de material vegetatiu en dos ecosistemes diferenciats: un boreal i un mediterrani. Per a quantificar l'oclusió del senyal al llarg de l'estructura vertical del bosc es proposa un nou paràmetre, la taxa de reducció del pols, basada en el percentatge de rajos làser bloquejats abans d'arribar a una posició donada. En cinquè lloc, s'avalua la manera en la qual es detecten i determinen les classes de densitat de sotabosc mitjançant els diferents tipus d'ALS. Es compararen els perfils de distribució vertical en estrats inferiors descrits per l'ALSFW i l'ALSD respecte als descrits pel TLS, emprant aquest últim com a referència. A més a més, es determinaren les classes de densitat de sotabosc aplicant la corba Lorenz i l'índex Gini a partir dels perfils de distribució vertical descrits per l'ALSFW i l'ALSD. Finalment, s'apliquen i avaluen les noves mètriques ALSFW basades en la voxelització, emprant com a referència els atributs extrets a partir del TLS, per a estimar l'alçada, la cobertura i el volum del sotabosc en un ecosistema mediterrani. / Crespo Peremarch, P. (2020). Processing and analysis of airborne fullwaveform laser scanning data for the characterization of forest structure and fuel properties [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/153715 / TESIS