Liikkuvaan kartoitukseen perustuvaa huipputason metsäinventointitutkimusta

COMBAT-Pointcloud konsortion nuori tutkija Eric Hyyppä tekee huipputason metsäinventointitutkimusta liikkuvan kartoituksen tutkimusryhmässä

Tukkimetsän puiden tarkka ympärysmitta ja pituus ovat tärkeitä sekä metsänomistajalle, että metsäyhtiölle, joka suorittaa hakkuun. Metsänomistajalle mittaustieto kertoo metsän euromääräisen arvon, metsäyhtiölle tarkka mittaustieto mahdollistaa hakkuiden optimaalisen suunnittelun. Kun saha tilaa tietyn paksuista ja mittaista tukkia, on hyvä tietää mistä sitä löytyy. Tähän tarvitaan ajantasaisia metsäkarttoja, joissa on tietoa metsästä jopa yksittäisen puun tarkkuudella.

Metsäkoneet ovat kehittyneet, ja tälläkin hetkellä kone pystyy mallintamaan puun tilavuuden mittaamalla sen läpimitan yhdestä kohtaa, 1,3 m korkeudelta. Mittauksen suorittaa metsäkoneen koura, tekoäly mallintaa rungon tilavuuden ja metsäkoneen kuljettaja tekee lopullisen päätöksen katkonnasta: luottaako mallin antamaan katkontaohjeeseen vai omaan arvioon.

Tutkija Eric Hyyppä

Moni metsäomistaja ei välttämättä omaa ammatin harjaannuttamaa silmää puiden tilavuuden ja arvon määritykseen. Harjaantuneessa silmämääräisessäkin arviossa on helposti virhettä 25%. Nykyteknologia kuitenkin mahdollistaa paljon, ja tulevaisuudessa jopa älypuhelimen avulla voi mahdollisesti arvioida oman metsän puustoa.

Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskus FGI kehittää myös uusia menetelmiä nopeaan, ammattimaiseen puuston mittaamiseen. “Viimeisen 20 vuoden aikana lentolaserkeilauksesta on kehittynyt menetelmä, joka mahdollistaa metsien inventoinnin toteuttamisen koko Suomen mittakaavassa. Tällä hetkellä metsät inventoidaan 5-10 v välein lentolaserkeilauksella, jotta tieto metsävaroista saadaan pidettyä ajantasaisena” kertoo FGI:n tutkija Eric Hyyppä.

Käytetyt lentolaserkeilausmenetelmät vaativat kuitenkin tarkkaa koealatietoa, jonka avulla menetelmien pohjana olevat mallit voidaan kalibroida. Nykyisin tämä koealatieto kerätään ihmisvoimin maastomittauksin kaikkialla maailmassa. Tällaiset maastomittaukset ovat hitaita, kalliita ja joskus jopa epäluotettavia. “Tämän vuoksi tarve täysautomaattiselle koealamittaustekniikalle on suuri”, Hyyppä jatkaa.

FGI:n tutkimusprofessori Antero Kukko on kehittänyt selkäreppukeilausta viimeisen 10 vuoden ajan. Aikaisemmin selkäreppukeilauksella kerätystä datasta ei ole pystytty määrittämään yksittäisen puun tilavuutta riittävän tarkasti, mutta Hyyppä ja FGI:n tutkimusryhmä ovat kehittäneet algoritmin, jonka avulla voidaan mitata automaattisesti ja tarkasti yksittäisten puiden pituus, läpimitta, runkokäyrä, ja tilavuus selkäreppukeilauksella kerätystä pistepilvestä. Menetelmä on kehitetty varta vasten liikkuvia laserkeilaimia varten, minkä ansiosta virheet keilaimen paikannuksessa eivät etene tuloksiin. Nuori tutkija julkaisi tuloksensa arvostetussa ISPRS- kaukokartoituksen ja fotogrammetrian tieteellisessä julkaisussa tämän vuodena alussa.

Tutkimuksessa uutta menetelmää testattiin havumetsäolosuhteissa kahdella 32 m x 32 m koealalla, jotka sisälsivät yhteensä 86 puuta. Tutkimuksen perusteella yksittäisen puun pituuden mittauksen virhe oli 5-9 %, läpimitan ja runkokäyrän mittauksen virhe oli 5-7 %, ja rungon tilavuuden mittauksen virhe oli 10 % yksittäisen puun tasolla. Aikaisemmilla menetelmillä tämä virhe on ollut 25% luokkaa. Uusi menetelmä on riittävän tarkka, jotta sitä voitaisiin käyttää keräämään referenssitietoa hyvin tarkkaa kartoitusta vaativissa sovelluksissa talousmetsäolosuhteissa. Kehitetyn menetelmän ja liikkuvan laserkeilauksen avulla voidaan tuottaa maastokoealoja noin 10 kertaisella nopeudella perinteisiin mittauksiin nähden. Tiheiden metsikköjen kartoitus vaatii jatkotutkimusta.

Tutkimuksessa osoitettiin, että uuden menetelmän avulla yksittäisen puun tilavuus pystyttiin arvioimaan vähintään yhtä tarkasti, tai jopa tarkemmin, kuin perinteisillä maastomittausmenetelmillä, jotka perustuvat puun tilavuuden ennustamiseen puun läpimitan, puun korkeuden ja puulajin perusteella.

“Tutkimuksemme vastaa metsätalouden 2025-visioon, jossa tähdätään kestävään ja 30% kustannustehokkaampaan puuntuotantoon. Lisäksi tarkka tieto Suomen metsävaroista on tärkeää esimerkiksi ilmastonmuutoksen vastaisessa taistelussa, koska se mahdollistaa metsien hiilivarastojen kokoluokan arvioimisen”. Hyyppä toteaa.

Teksti: Annukka Pekkarinen & Eric Hyyppä, Paikkatietokeskus FGI