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Forest Mapping Based on 3D LiDAR

Bibliographic Details
Main Author: Tomás, Pedro Filipe Simões
Publication Date: 2024
Format: Master thesis
Language: eng
Source: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
Download full: https://hdl.handle.net/10316/118055
Summary: Dissertação de Mestrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia
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spelling Forest Mapping Based on 3D LiDARMapeamento de Florestas Baseado em LiDAR 3DForest roboticsLiDARData acquisition3D SLAM methods comparisonROSRobótica florestalLiDARAquisição de dadosComparação de métodos de SLAM 3DROSDissertação de Mestrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaIn recent years, Portugal has faced several problems related to deforestation and other forest-related issues, such as wildfires and inadequate forest management. This document aims to explore solutions to help mitigate these problems in the future. One promising approach involves the concept of a digital forest, which leverages technologies like 3D LiDAR. Specifically, we compare two different 3D LiDAR devices used for forest mapping, which involves creating detailed environmental representations using sensors that collect data to build maps showing spatial layouts, landmarks, and obstacles, which are crucial for effective navigation and interaction with the environment. A set of SLAM methods was selected for a comparative evaluation. This comparison aims to highlight some of the scientific gaps in the existing literature, one of which is the lack of documentation on testing with our available 3D LiDAR and in unstructured environments, such as forests. To explore an innovative solution, a data collection was performed using a quadruped robot, in order to test the integration of different platforms in the forest environment. This robot is already equipped with an IMU and will be equipped with various other technologies, such as LiDAR and an RTK system, which will provide detailed information about the surroundings and the robot's precise location.To evaluate the collected data and the mapping performed, we selected and extensively compared eight different SLAM techniques. The work presented offers a solid foundation for future developments, with the potential to support advancements in the field of forest robotics.Nos últimos anos, Portugal tem enfrentado vários problemas relacionados com a desflorestação e outras questões, como incêndios florestais e gestão inadequada das florestas. Este documento tem como objetivo explorar soluções para ajudar a mitigar esses problemas no futuro. Uma abordagem promissora envolve o conceito de floresta digital, que utiliza tecnologias como LiDAR 3D. Especificamente, comparamos dois dispositivos LiDAR 3D diferentes usados para mapeamento florestal, o que envolve a criação de representações ambientais detalhadas, utilizando sensores que coletam dados para construir mapas que mostram layouts espaciais, pontos de referência e obstáculos, os quais são cruciais para uma navegação eficaz e interação com o ambiente. Um conjunto de métodos SLAM foi selecionado para uma avaliação comparativa. Esta comparação visa destacar algumas das lacunas científicas na literatura existente, sendo uma delas a falta de documentação sobre testes com os nossos LiDAR 3D disponíveis e em ambientes não estruturados, como florestas. Para explorar uma solução inovadora, foi realizada uma coleta de dados utilizando um robô quadrúpede, com o objetivo de testar a integração de diferentes plataformas no ambiente florestal. Este robô já está equipado com uma IMU e será equipado com várias outras tecnologias, como LiDAR e um sistema RTK, que fornecerão informações detalhadas sobre o ambiente e a localização precisa do robô.Para avaliar os dados recolhidos e o mapeamento realizado, selecionamos e comparamos extensivamente oito diferentes técnicas de SLAM. O trabalho apresentado oferece uma base sólida para futuros desenvolvimentos, com potencial para apoiar avanços no campo da robótica florestal.2024-09-252025-09-25T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://hdl.handle.net/10316/118055https://hdl.handle.net/10316/118055TID:203845366engTomás, Pedro Filipe Simõesinfo:eu-repo/semantics/embargoedAccessreponame:Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)instname:FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiainstacron:RCAAP2025-04-02T17:35:54Zoai:estudogeral.uc.pt:10316/118055Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireinfo@rcaap.ptopendoar:https://opendoar.ac.uk/repository/71602025-05-29T06:11:55.959433Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) - FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiafalse
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