Artikkelit jotka sisältävät avainsanan 'kartoitus'.

Eero Muinonen. (2018). Optical data-driven multi-source forest inventory setups for boreal and tropical forests. https://doi.org/10.14214/df.256

Työn tavoitteena oli soveltaa ja edelleen kehittää satelliittikuvatietoon perustuvia metsien inventoinnin laskennan menetelmiä ja komponentteja boreaalisen ja trooppisen metsän olosuhteissa. Tässä työssä esitettävät sovellukset perustuvat optisen alueen kaukokartoitustietoon, pääosin satelliittikuvatietoon, sekä epäparametriseen k:n lähimmän naapurin estimointimenetelmään, jotka molemmat ovat yleisesti käytettyjä komponentteja monilähteisessä metsien inventoinnissa.

Variogrammia tekstuuri-informaation lähteenä metsikkökuvion puuston keskitilavuuden estimoinnissa kokeiltiin digitaalisen ilmakuvan avulla Hyytiälässä. Ristiinvalidoinnin mukaan keskitilavuuden estimoinnin tarkkuus parani, kun semivarianssin arvot olivat mukana hakumuuttujien joukossa.

Metsäpeitteen ja tilavuuden kartoittamisessa Terain alueella Nepalissa hyödynnettiin. Landsat TM -satelliittikuvia. Monilähteisen metsien inventoinnin laskentaa sovellettiin tilavuuden kartoitukseen myös Kon Tumin provinssin alueella Vietnamissa. Näissä kahdessa tutkimuksessa käytettiin MODIS -satelliittikuvatietoa referenssinä Landsat TM kuvien suhteellisessa kalibroinnissa.

Satelliittikaukokartoitus on edesauttanut myös metsähakkeen teknisen korjuumahdollisuusarvion laskentamenetelmien kehitystyötä. Työssä esitetään esimerkkisovellus Keski-Suomessa ja lähtötietona laskentaproseduurissa käytetään monilähdeinventoinnin tuottamaa rasterimuotoista biomassakartoitusta. Metsähakkeen korjuumahdollisuusarvio perustui hakkuutähteiden ja kantojen korjuuseen päätehakkuukohteilla.

Trooppisen metsän alueita koskevissa sovelluksissa laskennan toteutus tehtiin Open Source -laskentaohjelmistoilla. Tehty työ on osaltaan myös REDD+ ohjelmaan liittyvää metsien inventoinnin ja kaukokartoituksen kapasiteetin kehitystyötä. Metsähakkeen korjuumahdollisuusarviot toimivat puolestaan tukena metsäbioenergian tuotantoon liittyvässä päätöksenteossa.

  • Muinonen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti eerom7@gmail.com (email)
Eero Muinonen. (2018). Optical data-driven multi-source forest inventory setups for boreal and tropical forests. https://doi.org/10.14214/df.256

Työn tavoitteena oli soveltaa ja edelleen kehittää satelliittikuvatietoon perustuvia metsien inventoinnin laskennan menetelmiä ja komponentteja boreaalisen ja trooppisen metsän olosuhteissa. Tässä työssä esitettävät sovellukset perustuvat optisen alueen kaukokartoitustietoon, pääosin satelliittikuvatietoon, sekä epäparametriseen k:n lähimmän naapurin estimointimenetelmään, jotka molemmat ovat yleisesti käytettyjä komponentteja monilähteisessä metsien inventoinnissa.

Variogrammia tekstuuri-informaation lähteenä metsikkökuvion puuston keskitilavuuden estimoinnissa kokeiltiin digitaalisen ilmakuvan avulla Hyytiälässä. Ristiinvalidoinnin mukaan keskitilavuuden estimoinnin tarkkuus parani, kun semivarianssin arvot olivat mukana hakumuuttujien joukossa.

Metsäpeitteen ja tilavuuden kartoittamisessa Terain alueella Nepalissa hyödynnettiin. Landsat TM -satelliittikuvia. Monilähteisen metsien inventoinnin laskentaa sovellettiin tilavuuden kartoitukseen myös Kon Tumin provinssin alueella Vietnamissa. Näissä kahdessa tutkimuksessa käytettiin MODIS -satelliittikuvatietoa referenssinä Landsat TM kuvien suhteellisessa kalibroinnissa.

Satelliittikaukokartoitus on edesauttanut myös metsähakkeen teknisen korjuumahdollisuusarvion laskentamenetelmien kehitystyötä. Työssä esitetään esimerkkisovellus Keski-Suomessa ja lähtötietona laskentaproseduurissa käytetään monilähdeinventoinnin tuottamaa rasterimuotoista biomassakartoitusta. Metsähakkeen korjuumahdollisuusarvio perustui hakkuutähteiden ja kantojen korjuuseen päätehakkuukohteilla.

Trooppisen metsän alueita koskevissa sovelluksissa laskennan toteutus tehtiin Open Source -laskentaohjelmistoilla. Tehty työ on osaltaan myös REDD+ ohjelmaan liittyvää metsien inventoinnin ja kaukokartoituksen kapasiteetin kehitystyötä. Metsähakkeen korjuumahdollisuusarviot toimivat puolestaan tukena metsäbioenergian tuotantoon liittyvässä päätöksenteossa.

  • Muinonen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti eerom7@gmail.com (email)
Helena Haakana. (2017). Multi-source forest inventory data for forest production and utilization analyses at different levels. https://doi.org/10.14214/df.243

Valtakunnalliset ja alueelliset arviot metsien vaihtoehtoisista käyttömahdollisuuksista ja tulevista hakkuumahdollisuuksista perustuvat yleensä Valtakunnan metsien inventoinnin (VMI) tuottamaan koeala-aineistoon. Tarve vastaavanlaisille skenaariolaskelmille paikallisella tasolla on lisääntynyt kuten myös tarve sisällyttää laskelmiin paikkaan sidottua tietoa. VMI:n suhteellisen harvan otannan takia skenaariolaskelmia ei kuitenkaan voi tehdä pelkästään VMI-koealojen perusteella maakuntatasoa pienemmillä alueilla. Väitöskirjassa selvittiin mahdollisuutta tuottaa laskelmien lähtöaineisto VMI-koealoja, satelliittikuvia ja k:n lähimmän naapurin estimointimenetelmää käyttäen. Menetelmää hyödynnettiin ensin arvioitaessa metsien hallinnollisten ja teknisten käyttörajoitusten vaikutusta puuntuotantoon kahden kylän alueella Itä-Suomessa. Toisessa sovelluksessa arvioitiin liito-oravalle sopivien elinympäristöjen määrän kehittymistä kolmessa eri hakkuuskenaariossa metsäkeskusalueittain.

Skenaariolaskelmissa käytettiin MELA (Metsälaskelma) -ohjelmistoa. Laskentakuviot puuston kehitys- ja käsittelyvaihtoehtojen simulointia varten muodostettiin satelliittikuvien segmentoinnin ja puuntuotannon rajoitustietojen avulla. Laskentakuvioille haettiin satelliittikuvien avulla sävyarvoiltaan lähimmät VMI-koealat, joille estimoitiin uudet painot eli edustavuus kyseisellä laskentakuviolla. Työssä tarkasteltiin erilaisten segmentointimenetelmien ja sävyarvopiirteiden käyttöä estimoinnissa. Metsikkökuvioita mahdollisimman hyvin vastaavien segmenttien ansiosta liito-oravalle sopivien elinympäristöjen ennustamisessa voitiin käyttää kuvio- ja maisematason malleja.

Laskenta-aineiston tuottaminen satelliittikuviin perustuvalla koealapainojen estimoinnilla osoittautui käyttökelpoiseksi menetelmäksi, joka mahdollistaa skenaariolaskelmat pienemmillä alueilla kuin olisi mahdollista pelkän VMI-koeala-aineiston avulla, esimerkiksi kuntatasolla. Hyvän maantieteellisen kattavuuden ja jatkuvuuden ansiosta satelliittikuvat ja VMI ovat kustannustehokkaita tietolähteitä ja esitetyn menetelmän avulla VMI-aineistoa voidaan käyttää metsien käyttö- ja tuotantomahdollisuuksien arvioinnissa myös paikallistasolla.

  • Haakana, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti helena.haakana@luke.fi (email)
Ninni Saarinen. (2016). Predicting vegetation characteristics in a changing environment by means of laser scanning. https://doi.org/10.14214/df.216

Luonnonvaroja koskevaa päätöksentekoa varten tarvitaan luotettavaa ja ajantasaista tietoa, oli kyse sitten yksittäiseen puuhun liittyvistä toimenpiteistä tai laajojen alueiden strategisesta suunnittelusta. Vanhentunut tieto voi johtaa epäedullisiin tai jopa vääriin ratkaisuihin, erityisesti hoitotoimenpiteiden ajoituksen osalta. Ilmalaserkeilauksella voidaan tuottaa tarkkaa tietoa samanaikaisesti sekä maanpinnan korkeudesta ja maaston muodoista että kasvillisuuden pituudesta ja tiheydestä.

Väitöskirjan tavoitteena oli kehittää menetelmiä erilaisten kasvillisuuden ominaisuuksien ennustamiseen laserkeilauksen avulla vaihtuvissa ympäristöissä. Väitöskirja koostuu kolmesta osajulkaisusta, joista ensimmäisessä kehitettiin monilähteinen yksittäisten puiden inventointimenetelmä kaupunkipuiden tunnusten päivittämiseen. Kyseisessä menetelmässä maastolaserkeilauksen avulla tuotettiin puukartta, joka yhdistettiin ilmalaserkeilauksella saatuihin tietoihin. Ilmalaserkeilauksesta saatujen yksittäisten puiden latvojen pituus- ja tiheystunnusten avulla voitiin parantaa kaupunkipuiden läpimittatietoja sekä tuottaa uusia tunnuksia kuten pituus ja latvuksen koko lisättäväksi kaupunkipuurekisterin tietokantaan.

Toisessa osajulkaisussa käytettiin veneeseen asennettua laserkeilainta jokiympäristön kasvillisuuden kartoittamiseen sekä kasvillisuudessa tapahtuneiden muutosten havainnoimiseen. Kasvillisuus ja paljas maa oli mahdollista erotella 73 prosentin tarkkuudella, vastaaviin tarkkuuksiin on päästy myös aiemmissa tutkimuksissa, joissa tosin hyödynnettiin tarkempaa maastoaineistoa. Useampiaikaisilla aineistoilla oli mahdollista kartoittaa vuosien välillä tapahtuneita kasvillisuuden muutoksia.

Kolmannessa osajulkaisussa hyödynnettiin avoimesti saatavilla olevaa ilmalaserkeilaus- ja monilähteistä valtion metsien inventoinnin (VMI) aineistoa tuulituhojen kartoittamiseen sekä ennustamiseen. Osajulkaisussa ennustettiin tuulituhoriskin suuruutta ilmalaserkeilauksesta saatavien maanpinnan korkeuden ja kasvillisuuden pituuden sekä monilähde-VMI-aineistosta saadun puulajitiedon avulla. Tarkoituksena oli selvittää tuhoriskille erityisen alttiit alueet mahdollisia metsänhoitotoimenpiteitä varten. Puulajitieto lisäsi tuulituhojen kartoitustarkkuutta 76 prosentista 81 prosenttiin.

Väitöskirjassa kehitettyjen menetelmien avulla voidaan laajentaa useampiaikaisten laserkeilausaineistojen hyödyntämistä sekä saada lisäarvoa aineistoista. Väitöskirjan tuloksia voidaan hyödyntää tarkemman, monipuolisemman ja ajantasaisemman tiedon tuottamisessa erilaisessa luonnonvaroja koskevassa suunnittelussa ja päätöksenteossa.

  • Saarinen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti ninni.saarinen@helsinki.fi (email)
Ninni Saarinen. (2016). Predicting vegetation characteristics in a changing environment by means of laser scanning. https://doi.org/10.14214/df.216

Luonnonvaroja koskevaa päätöksentekoa varten tarvitaan luotettavaa ja ajantasaista tietoa, oli kyse sitten yksittäiseen puuhun liittyvistä toimenpiteistä tai laajojen alueiden strategisesta suunnittelusta. Vanhentunut tieto voi johtaa epäedullisiin tai jopa vääriin ratkaisuihin, erityisesti hoitotoimenpiteiden ajoituksen osalta. Ilmalaserkeilauksella voidaan tuottaa tarkkaa tietoa samanaikaisesti sekä maanpinnan korkeudesta ja maaston muodoista että kasvillisuuden pituudesta ja tiheydestä.

Väitöskirjan tavoitteena oli kehittää menetelmiä erilaisten kasvillisuuden ominaisuuksien ennustamiseen laserkeilauksen avulla vaihtuvissa ympäristöissä. Väitöskirja koostuu kolmesta osajulkaisusta, joista ensimmäisessä kehitettiin monilähteinen yksittäisten puiden inventointimenetelmä kaupunkipuiden tunnusten päivittämiseen. Kyseisessä menetelmässä maastolaserkeilauksen avulla tuotettiin puukartta, joka yhdistettiin ilmalaserkeilauksella saatuihin tietoihin. Ilmalaserkeilauksesta saatujen yksittäisten puiden latvojen pituus- ja tiheystunnusten avulla voitiin parantaa kaupunkipuiden läpimittatietoja sekä tuottaa uusia tunnuksia kuten pituus ja latvuksen koko lisättäväksi kaupunkipuurekisterin tietokantaan.

Toisessa osajulkaisussa käytettiin veneeseen asennettua laserkeilainta jokiympäristön kasvillisuuden kartoittamiseen sekä kasvillisuudessa tapahtuneiden muutosten havainnoimiseen. Kasvillisuus ja paljas maa oli mahdollista erotella 73 prosentin tarkkuudella, vastaaviin tarkkuuksiin on päästy myös aiemmissa tutkimuksissa, joissa tosin hyödynnettiin tarkempaa maastoaineistoa. Useampiaikaisilla aineistoilla oli mahdollista kartoittaa vuosien välillä tapahtuneita kasvillisuuden muutoksia.

Kolmannessa osajulkaisussa hyödynnettiin avoimesti saatavilla olevaa ilmalaserkeilaus- ja monilähteistä valtion metsien inventoinnin (VMI) aineistoa tuulituhojen kartoittamiseen sekä ennustamiseen. Osajulkaisussa ennustettiin tuulituhoriskin suuruutta ilmalaserkeilauksesta saatavien maanpinnan korkeuden ja kasvillisuuden pituuden sekä monilähde-VMI-aineistosta saadun puulajitiedon avulla. Tarkoituksena oli selvittää tuhoriskille erityisen alttiit alueet mahdollisia metsänhoitotoimenpiteitä varten. Puulajitieto lisäsi tuulituhojen kartoitustarkkuutta 76 prosentista 81 prosenttiin.

Väitöskirjassa kehitettyjen menetelmien avulla voidaan laajentaa useampiaikaisten laserkeilausaineistojen hyödyntämistä sekä saada lisäarvoa aineistoista. Väitöskirjan tuloksia voidaan hyödyntää tarkemman, monipuolisemman ja ajantasaisemman tiedon tuottamisessa erilaisessa luonnonvaroja koskevassa suunnittelussa ja päätöksenteossa.

  • Saarinen, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti ninni.saarinen@helsinki.fi (email)
Aarne Hovi. (2015). Towards an enhanced understanding of airborne LiDAR measurements of forest vegetation. https://doi.org/10.14214/df.200

Väitöskirja käsittelee metsien mittausta ilma-aluksesta tehdyn laserkeilauksen avulla. Perustutkimusluonteisessa työssä selvitettiin, miten metsän rakenne ja heijastusominaisuudet sekä keilain- ja keilauskohtaiset parametrit vaikuttavat laserkeilaimella tehtyihin mittauksiin. Lisäksi selvitettiin aaltomuotolaserkeilainten käyttömahdollisuuksia verrattuna yleisemmin käytettyihin kaikulaserkeilaimiin.

Osajulkaisussa I tutkittiin alikasvospuustosta kaikulaserkeilaimella tehtyjä mittauksia. Energiahäviöt ylempiin latvuskerroksiin vaikuttivat todennäköisyyteen saada kaikuja alikasvospuista ja vääristivät kaikujen jakaumaa siten, että kaikuja saatiin eniten voimakkaasti heijastavista kohteista. Laserkaikujen intensiteetti ei soveltunut alikasvoksen puulajin tunnistukseen, mutta alikasvospuuston määrää pystyttiin ennustamaan kaikujen korkeusjakauman avulla.

Osajulkaisussa II kehitettiin maastofotogrammetriaan perustuva menetelmä laserkeilaustutkimuksen tueksi. Maastossa otettujen digikuvien avulla pystyttiin visualisoimaan laserkaikuja ja -aaltomuotoja sekä tutkimaan niiden geometrista tarkkuutta. Kuvilta laskettu kasvillisuuden silhuettiala oli yhteydessä lasersignaalin voimakkuuteen.

Osajulkaisussa III kehitettiin simulointimalli lasermittausten mallintamiseen ja verrattiin simuloituja aineistoja taimikkokasvillisuudesta aaltomuotolaserkeilaimella tehtyihin mittauksiin. Simuloimalla näytettiin, miten kasvillisuuden rakenne ja laserkeilaimen ominaisuudet vaikuttavat mittauksiin. Tulokset osoittivat, että aaltomuotolaserkeilaimella tehdyt mittaukset kuvaavat taimikkokasvillisuuden rakennetta ja niitä on mahdollista hyödyntää taimikkokasvillisuuden kartoituksessa.

Osajulkaisussa IV tutkittiin aaltomuotolaserkeilaimella tehtyjen mittausten käyttöä puulajin tunnistuksessa. Aaltomuotolaserkeilaus paransi tuloksia verrattuna kaikulaserin tallentaman intensiteetin käyttöön. Lisäksi selvitettiin, mitkä muut tekijät puulajin lisäksi vaikuttavat lasermittauksiin. Tunnetuista tekijöistä puuyksilöiden välistä lasersignaalin vaihtelua selittivät parhaiten puun pituus ja fenologinen tila, mutta aineistoon jäi paljon puuyksilöstä riippuvaa selittämätöntä vaihtelua.

Väitöskirjan tulokset lisäävät ymmärrystä metsäkasvillisuudesta tehtyhin laserkeilausmittauksiin vaikuttavista tekijöistä ja luovat perustaa keilainlaitteiden sekä aineistojen tulkintamenetelmien jatkokehitykselle.

  • Hovi, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti aarne.hovi@helsinki.fi (email)
Ville Kankare. (2015). The prediction of single-tree biomass, logging recoveries and quality attributes with laser scanning techniques. https://doi.org/10.14214/df.195

Laserkeilaus puutason biomassan, puutavaralajien sekä laatutiedon ennustamisessa

Yksityiskohtainen metsävaratieto on merkittävässä roolissa metsänomistajien päätöksenteon, metsänhoidon suunnittelun sekä puunhankintaketjun optimoinnin tukena. Laserkeilaus on yksi lupaavimmista kaukokartoitustekniikoista, jolla on mahdollista ennustaa metsävaratietoa yksittäisen puun tasolta laajoihin

alueisiin. Väitöskirjatyön päätavoitteina oli kehittää laserkeilauspohjaisia menetelmiä yksittäisten puiden kartoitukseen ja mittaamiseen.

Osajulkaisuissa I ja II selvitettiin laserkeilausmenetelmien tarkkuutta puutason biomassaositteiden mallinnuksessa. Kokonaisbiomassan mallinnustarkkuus maastolaserkeilaukseen perustuen oli männylle 12,9 % ja kuuselle 11,9 %. Maastolaserkeilauksen hyödyntäminen biomassan mallintamisessa tarkensi erityisesti latvusbiomassan mallinnustarkkuutta verrattuna läpimittaan ja pituuteen perustuviin biomassamalleihin. Lentolaserkeilauksen tarkkuudet olivat hieman heikompia verrattuna maastolaserkeilaukseen. Kokonaisbiomassan tarkkuudet olivat männylle 26,3 % ja kuuselle 36,8 %.

Osajulkaisuissa III ja IV tavoitteena oli ennustaa puutavaralajikohtaisia tilavuuksia sekä laatutietoa maastolaserkeilauksen ja lentolaserkeilauksen avulla. Tukkipuun tilavuuden ennustetarkkuudet olivat maastolaserkeilausta käytettäessä 17,5 % ja maasto- ja lentolaserkeilauksen yhdistelmää käytettäessä 16,8 %. Puuston laatu on erittäin tärkeä tekijä metsikköä arvioitaessa. Maastolaserkeilauksen avulla yksittäiset puut luokiteltiin puunhankinnan kannalta tärkeisiin laatuluokkiin 76,4 % – 83,6 % tarkkuudella.

Osajulkaisuissa V ja VI tavoitteena oli kehittää uusia automaattisia menetelmiä maastolaserkeilausaineiston käsittelyyn, sekä monilähdemenetelmiä läpimittajakauman ennustamiseen. Automaattisten menetelmien avulla maastolaserkeilausaineiston käsittelyä on mahdollista tehostaa ja jopa tarkentaa manuaaliseen aineiston käsittelyyn verrattuna. Osajulkaisussa V runkokäyrän mittaustarkkuus oli automaattista aineistonkäsittelymenetelmää käytettäessä ~ 1 cm. Osajulkaisussa VI hyödynnettiin monilähdemenetelmää, jossa tarvittu puustokartta mitattiin automaattisesti maastolaserkeilausaineistosta ja läpimittajakaumat ennustettiin maasto- ja lentolaserkeilausaineistojen avulla. Läpimitan ennustetarkkuus oli 1,4 cm ja 4,7 cm välillä puustoltaan hyvin vaihtelevissa metsiköissä.

Väitöskirjatyön osajulkaisuissa kehitetyt menetelmät ja esitetyt tulokset osoittivat laserkeilausmenetelmien olevan varteenotettava vaihtoehto yksittäisten puiden kartoitukselle ja mittaamiselle tulevaisuudessa.

  • Kankare, University of Helsinki, Department of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti ville.kankare@helsinki.fi (email)
Zhengyang Hou. (2014). Mapping of growing stock and stand delineation for tropical forests using remote sensing. https://doi.org/10.14214/df.184

Kaukokartoitusperusteinen trooppisen metsän puuston kartoitus ja metsiköiden rajaus

Tässä työssä kehitettiin kaukokartoitusperusteisia metsävarojen inventointimenetelmiä metsätalouden kestävyyden seurantaan. Kansainvälisen ilmastopolitiikan konsepteja kehitetään metsän hävittämisestä johtuvaan kasvihuonekaasujen päästöjen hillitsemiseen (REDD), ja sen mekanismeihin kuuluu läheisesti trooppisten metsien seurantamenetelmät. Tutkimusalue sijaitsi Laosissa ja kaukokartoitusmateriaaleina oli ALOS AVNIR-2 satelliittikuva, digitaalinen ilmakuva ja laserkeilausmateriaali.

Ensimmäisessä osatutkimuksessa vertailtiin näiden kolmen erityyppisen materiaalin tehokkuutta puuston tilavuuden ja tiheyden ennustamiseen. Tulokset osoittivat, että perinteinen aluepohjainen laserkeilausperusteinen menetelmä oli sekä tilavuuden (RMSE 36.9%) että puuston tiheyden (RMSE47.3%) osalta parhaat. Ilmakuvaperusteinen ennustus oli hieman parempi kuin satelliittikuvaperusteinen, vaikka erot eivät olleetkaan kovin suuria. Periaatteessa boreaalisessa metsissä kehitetty menetelmä toimi kohtuullisesti myös tropiikissa, vaikka tulokset eivät olleetkaan yhtä hyviä.

Toisessa osatutkimuksessa tutkittiin aluepohjaisen menetelmän sovellettavuutta tropiikissa ja laseraineiston koealakohtaista aluskasvillisuudesta johtuvan osa-aineiston poistamista. Tutkimuksessa kehitettiin adaptiivinen pistepilven suodatusmenetelmä, jolla pystyttiin parantamaan tulosten luotettavuutta. Optimoidulla kiinteällä suodatusmenetelmällä saavutettiin 7 % tarkkuuden parannus ja adaptiivisellä menetelmällä lisäksi 2 % lisäparannus verrattuna pohjoismaiseen aluepohjaiseen perusmenetelmään.

Kolmannessa osa-tutkimuksessa pyrittiin muodostamaan automaattisesti kaukokartoitusperusteisesti metsien käsittely-yksiköitä. Automaattisen kuvasegmentoinnin ja puuston ennustemallien avulla testattiin kuviointien mielekkyyttä. Ennustemallien luotettavuus ja kohdemetsän heterogeenisuus vaikuttivat merkittävästi lopputulokseen. Tutkimus osoitti, että kehitettyjä menetelmiä voidaan käyttää metsien hiilivarannon kartoitukseen ja metsien häviämisestä johtuvan kasvihuonekaasujen päästöjen seurantaan.

  • Hou, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti hou.zhengyang@gmail.com (email)
Jussi Peuhkurinen. (2011). Estimating tree size distributions and timber assortment recoveries for wood procurement planning using airborne laser scanning. https://doi.org/10.14214/df.126

Puutavaralajikertymien ja puiden kokojakaumien estimointi puunhankinnan tarpeisiin ilmasta tehtävältä laserkeilausaineistolta

Ilmasta tehtävä laserkeilaus on korvaamassa maastoinventointeja metsikkökuviotason inventointitiedon lähtöaineistona. Huolimatta edistysakeleista, joita on otettu erityisesti puulajeittaisten tunnusten inventoinissa, laserkeilausaineistoilta ei ole pystytty tuottamaan riittävän tarkaa tietoa puiden kokojakaumasta ja laadullisista tunnuksista puunhankinnan suunittelua varten. Tämän väitöskirjatyön tavoitteena on arvioida ja kehittää laserkeilaukseen perustuvia menetelmiä puutavaralajikertymien ja puiden kokojakaumien estimointiin.

Aineistoina käytettiin laserkeilaus- ja ilmakuvausaineistoja kahdelta metsäalueelta. Matalansalo, joka sijaitsee Varkaudessa, edustaa tyypillistä talousmetsäkäytössä olevaa aluetta. Toinen testialue sijaitsi Kolin kansallispuiston eteläosassa edustaen pitkähkön aikaa käsittelemättömänä ollutta lähes luonnontilaista aluetta.

Tutkitut puustotulkintamenetelmät perustuivat joko yksinpuintulkintaa tai aluepohjaiseen estimointiin. Yksinpuintulkinnan ja aluepohjaisen estimoinin tulokset olivat keskenään vertailukelpoisia puuston keskitunnusten suhteen. Yksinpuintulkinnalla saavutettiin tarkemmat etimaatit puiden kokojakaumasta ja tukkipuun määrästä kuin vertailtavilla menetelmillä, mikäli yksittäisten puiden rajaaminen onnistui hyvin. Sen sijaan mikäli yksittäisten puiden tunnistus epäonnistui, menetelmä tuotti harhaa kokojakaumiin ja puutavaralajiosuuksiin. Lisäksi havaitiin, että puuston kokojakauma ja tilajärjestys korreloi molempien estimointimenetelmien virheiden kanssa.

Tukkitilavuuden kertymän estimointia tutkittiin käyttäen linearista regressiota ja k:n lähimmän naapurin mentelmää hyödyntäen hakkuukoneella kerättyä ennakkotietoa ja runkopankkia. Lineaarisella mallilla pystyttiin tuottamaan tarkat ennusteet tukkitilavuuden kertymästä. Lähimmän naapurin menelmällä kertymäennusteet pystyttiin tuottamaan myös sekapuustoissa puulajeittain, mutta puulajeittaisten ennusteiden tarkkuus ei ollut hyvä.

Hakkuukoneaineiston todettiin soveltuvan laserkeilaukseen perustuvien estmointimenetelmien validointiin päätehakkuilla, mikäli hakkuukoneaineisto pystytään rajaamaan kohdealueelle tarkasti ja mikäli katkontaparametrien vaihtelu voidan hallita. Sen sijaan runkopankin käyttö estimoinnin lisätietolähteenä sisälsi käytetyissä aineistoissa liikaa epävarmuuksia luotettavien tulosten saamiseksi.

  • Peuhkurinen, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti jussi.peuhkurinen@arbonaut.com (email)
Blas Mola-Yudego. (2009). Wood biomass production potential on agricultural lands in Northern Europe – achieving the goals of energy policy. https://doi.org/10.14214/df.84

Puiden lyhytkiertoviljely tarjoaa hyviä mahdollisuuksia pyrittäessä saavuttamaan EU:n uuden energiantuotantomallin tavoitteita. Tässä tutkimuksessa tarkastellaan pajujen lyhytkiertoviljelyn laajenemisen mahdollisuuksia Pohjois-Euroopan pelloilla. Kuudesta osajulkaisusta muodostuva tutkimus perustuu laajaan ruotsalaisilta kaupallisilta viljelmiltä kerättyyn empiiriseen aineistoon. Ensimmäinen julkaisu käsittelee kolmea ensimmäistä korjuukiertoa ja toinen julkaisu satotason muutostrendiä vuosina 1986–2000. Kolmannessa artikkelissa tarkastellaan mahdollisuuksia käyttää kaukokartoitusta pajukasvustojen tuotospotentiaalin arvioimiseen sekä neljännessä julkaisussa pajun kasvattamisen maantieteellistä levinneisyyttä ja viidennessä julkaisussa Ruotsin politiikkatoimien vaikutuksia energiaviljelyn lisääntymiseen vuosina 1986–2006. Viimeisessä artikkelissa arvioidaan pajujen energiaviljelyn tuotantopotentiaalia kuudessa Euroopan Unionin pohjoisessa jäsenmaassa.

Tulokset osoittavat, että tuotokset vaihtelevat huomattavasti eri tuottajien energiaviljelmillä, mikä osoittaa tuotanto-osaamisen eli ennen muuta viljelmien kunnollisen perustamisen ja hoitamisen merkityksen. Satotasot olivat keskimäärin matalampia kuin aikaisemmin on esitetty, mutta keskimääräinen hehtaarituotos lisääntyi vuosittain 0,20 ja parhaimmilla viljelmillä 0,27 kuiva-ainetonnia. Todennäköisesti kasvavat sadot olivat seurausta viljelymateriaalin sekä kasvatusmenetelmien kehittymisestä. Viljelmiltä kerättyyn aineistoon perustuva ja alueellista tuotostarkastelua täydentämään kehitetty kaukokartoitusmenetelmä osoittautui varsin käyttökelpoiseksi ja luotettavaksi.

Tulokset osoittavat politiikkatoimien ratkaisevan merkityksen pyrittäessä lisäämään energiaviljelyä. Tutkimuksessa kehitettiin menetelmä, jolla arvioidaan politiikkatoimien vaikutuksia ja kuluttajien merkitystä varmistettaessa pitkän aikajänteen kysyntää. Kehitettyjä malleja voidaan käyttää tehtäessä Ruotsin ja Ruotsia lähellä olevien maiden kuten Suomen, Tanskan, Eestin sekä Latvian energiaviljelyyn liittyviä skenaarioita.

Loppupäätelminä tutkimuksessa esitetään, että energiaviljelyn menestyksellinen kehittäminen edellyttää tutkimukseen perustuvaa arvoketjuosaamista, erityisesti tuottajataitojen lisäämistä, infrastruktuuripalveluja sekä onnistuneita politiikkatoimia. Tuotosennusteet, jotka eivät perustu empiiriseen aineistoon saattavat huomattavasti yliarvioida uusien energiaviljelmien kasvua. Kehitetyt mallit ja tutkimusmenetelmät ovat käyttökelpoisia energiaviljelyn suunnitteluun ja hallinnointiin sekä taloudelliseen arviointiin ja uusien tutkimusten tarkoituksenmukaiseen suuntaamiseen.

  • Mola-Yudego, University of Joensuu, Faculty of Forest Sciences ORCID ID:Sähköposti blas.mola@joensuu.fi (email)
Sirpa Thessler. (2008). Remote sensing of floristic patterns in the lowland rain forest landscape. https://doi.org/10.14214/df.59

Trooppisten metsäalueiden maankäytön ja sademetsien suojelun suunnittelu tarvitsee kiireesti arvioita kasvilajiston alueellisesta vaihtelusta. Laajojen, vaikeapääsyisten ja lajirikkaiden sademetsäalueiden kasvilajiston inventointi täytyy käytännön syistä rajata koealoihin ja koskemaan vain osaa kasvilajistosta, indikaattorilajeja. Yhdistämällä lajiston inventointiaineisto ja spatiaalisesti jatkuva ympäristötieto voidaan kasvilajiston vaihtelua mallintaa ja ennustaa koealojen välisille, tutkimattomille alueille. Moniulotteinen lajiaineisto täytyy kuitenkin ensin tiivistää pienempään määrään muuttujia, lajistovaihtelun indikaattoreihin.

Työssä selvitettiin voidaanko kaukokartoituksen keinoin tarkastella ja kartoittaa luonnontilaisten alankosademetsien kasvilajiston alueellista vaihtelua. Lajistovaihtelun indikaattoreina käytettiin 1) ekologisten luokiteltujen lajien lukumäärää, 2) kasvillisuus-/metsäluokkia ja 3) lajistokokoonpanoa, joka tiivistettiin NMDS ordinaation avulla kolmeen ulottuvuuteen (ordinaatioakseliin). Indikaattorilajeina käytettiin aluskasvillisuuden Melastomataceae- ja sanikkaislajeja sekä latvuskerroksen puu- ja palmulajeja. Lajistovaihtelun indikaattoreita ennustettiin tutkimattomille alueille käyttäen k lähimmän naapurin menetelmää ja lineaarista erotteluanalyysiä. Ympäristövaihtelun kuvaajina käytettiin Landsat TM ja ETM+ -satelliittikuvia ja SRTM digitaalista korkeusmallia. Tutkimusalueet sijaitsivat itäisessä Ecuadorissa, koillis-Perussa ja pohjois-Costa Ricassa.

Työ osoitti että alankosademetsien kasvilajiston alueellista vaihtelua, jonka indikaattoreina käytettiin kasvillisuusluokkia, ordinaatioakseleiden arvoja tai ekologisten kategorioiden lajimäärää, voidaan arvioida ja kartoittaa yhdistämällä kaukokartoitus ja maastohavainnointi. Ennusteiden tarkkuuteen vaikuttivat etenkin kuvapiirteiden valinta ja painotus ja tarkastelun spatiaalinen resoluutio. K lähimmän naapurin menetelmä osoittautui lupaavaksi menetelmäksi lajistovaihtelun ennustamisessa, kun kyseessä oli jatkuva muuttuja kuten ordinaatioakseleiden arvot tai lajimäärä. K lähimmän naapurin menetelmä myös tuotti tarkempia ennusteita kasvillisuustyyppien luokittelussa kuin lineaarinen erotteluanalyysi.

  • Thessler, University of Turku, Faculty of Mathematics and Natural Sciences ORCID ID:Sähköposti sirpa.thessler@mtt.fi (email)
Jukka Tikkanen. (2006). Osapuolten välinen yhteistyö yksityismetsien suunnittelussa. https://doi.org/10.14214/df.26

Tutkimus sisältää seitsemän artikkelia, joiden tavoitteena on kuvata yksityismetsätalouden suunnitteluun liittyvä yhteistyöverkosto ja metsäsuunnittelijan vuorovaikutus metsänomistajien ja sidosryhmien kanssa. Tutkimus rajataan alueelliseen metsäohjelmatyöhön ja alueelliseen metsäsuunnitteluun, jonka yhteydessä nykyisin laaditaan myös pääosa tilakohtaisista suunnitelmista. Tutkimusmenetelminä ovat määrällinen kyselytutkimus, formaali verkostoanalyysi, aineisto- ja teorialähtöinen laadullinen analyysi sekä laadullisen ja määrällisen yhdistävä käsitekartoitusmenetelmä. Määrälliset tulokset tiivistetään tutkimuksissa käyttäen moniulotteista skaalausta sekä pääkomponentti- ja ryhmittelyanalyysia.

Metsäkeskustasolla yhteistyössä korostui edunvalvonta. Yksityismetsätalouden organisaatioiden kesken yhteistyö oli kiinteää ja näkemykset metsätalouden kehittämisestä yhtenevät. Ympäristöorganisaatioiden edustajien näkemykset olivat varsin toisenlaiset ja he kokivat, että heidän oli vaikeaa saada ääntään kuuluville, vaikka metsäkeskusten alueellisessa metsäohjelmatyössä olikin laajalti tarjottu osallistumismahdollisuuksia.

Paikallistasolla, alueellisessa metsäsuunnittelussa suunnittelijat tekivät yhteistyötä etenkin metsänhoitoyhdistysten ja myös puunhankintaorganisaatioiden toimihenkilöiden kanssa. Yhteistyö keskittyi tiedon vaihtoon asiantuntijoiden kesken ja tilakohtaisten suunnitelmien markkinointiin. Tilakohtaisia suunnitelmia laadittaessa metsänomistajien ja metsäsuunnittelijoiden välisen vuorovaikutuksen määrä vaihteli riippuen metsänomistajan kiinnostuksesta ja monista metsäsuunnittelutyön käytännön rajoitteista. Metsänomistajat jaoteltiin tutkimuksessa kolmeen ryhmään: monitavoitteiset oppijat, monitavoitteiset vaikuttajat ja tuottoa tavoittelevat luottajat. Metsäsuunnittelua varten on tarpeellista kehittää menetelmiä, joiden avulla päätöksentekotilannetta voidaan jäsentää ja suunnittelua mukauttaa omistajien lähtökohtiin sopivaksi.

Johtopäätöksinä esitetään metsäsuunnittelun yhteistyömenettelyyn liittyviä kehittämisnäkökohtia. Alueellinen metsäohjelmatyö voisi olla yhteistoiminnallista ja avointa, jolloin tulevissa ohjelmaprosesseissa tulisi kiinnittää huomiota etenkin ohjelmatyön legitimointiin, edustuksellisuuden toteutumiseen, aikatauluihin ja päätöksentekomenettelyyn. Alueellisen metsäsuunnittelun yhteistyömenettely voisi olla tilannelähtöistä, liittyä informaatio-ohjaukseen ja ratkaisut tulisi tehdä yhteisymmärryksessä maanomistajien kanssa. Merkittävimmät kehittämisnäkökohdat liittyvät alueellisen tiedonkeruun ja tilakohtaisen suunnittelun roolien täsmentämiseen sekä erilaisten yhteistyötarpeiden ja menettelyjen tunnistamiseen.

  • Tikkanen, Joensuun yliopisto, Metsätieteellinen tiedekunta ORCID ID:Sähköposti jukka.tikkanen@oamk.fi (email)
Miina Rautiainen. (2005). The spectral signature of coniferous forests: the role of stand structure and leaf area index. https://doi.org/10.14214/df.6

Kiinnostus metsäekosysteemejä kuvaaviin muuttujiin, joita voidaan arvioida optisilla kaukokartoitusmenetelmillä, on kasvanut viime vuosina. Kaukokartoitustekniikoiden yleinen sovellettavuus ja satelliittikuva-aineistojen spatiaalisten ja ajallisten resoluutioiden kirjo mahdollistavat kaukokartoitusmenetelmien soveltamisen terrestristen ekosysteemien rakenteen ja toiminnan laaja-alaisessa tutkimuksessa. Edellytys näiden menetelmien kehittämiselle on kuitenkin ymmärtämys mitattujen spektristen signaalien syntyyn vaikuttavista fysikaalisista tekijöistä. Pohjoisen pallonpuoliskon boreaaliset havumetsät muodostavat maapallon suurimman yhtenäisen metsävyöhykkeen. Kaukokartoituksen näkökulmasta yleisesti tunnustettu, mutta huonosti ymmärretty ilmiö on näiden havumetsien matala heijastussuhde verrattuna lehtimetsiin. Ainoa tapa tämän ilmiön ymmärtämiseen on säteilyn kulun tutkiminen havumetsien latvustossa. Väitöskirjassa tutkittiin havumetsien spektristen ja rakenteellisten tekijöiden välistä riippuvuutta empiirisissä ja simulointitutkimuksissa. Saatua uutta tietoa sovellettiin suomalaisten havumetsien lehtialaindeksin arvioimiseen optisilta satelliittikuvilta. Väitöskirjan ensimmäinen osa keskittyi latvuston mikro- ja makrotason ryhmittymisilmiön ja metsän heijastaman säteilyn välisen riippuvuuden tutkimiseen. Tulokset osoittivat, että latvuskoko ja –muoto ovat tärkeitä metsikön heijastussuhdetta muokkaavia tekijöitä. Lisäksi havaittiin, että havumetsien matalaa heijastussuhdetta lähi-infrapuna-alueella selittää pääasiallisesti versojen sisällä tapahtuva säteilyn sironta. Väitöskirjan toinen osa keskittyi lehtialaindeksin arvoimiseen optisista satelliittikuvista kasvillisuusindeksien ja metsikön fysikaalisen heijastusmallin invertoimisen avulla. Molemmat menetelmät osoittivat soveltuvuutensa lehtialaindeksin arvoimiseen. Yleinen havainto oli, että aiemmin menetelmissä vähän käytetty keskilähi-infrapuna-alue parantaa kaukokartoitettuja lehtialaindeksien estimaatteja havumetsissä.

  • Rautiainen, University of Helsinki, Department of Forest Ecology ORCID ID:Sähköposti miina.rautiainen@helsinki.fi (email)

Rekisteröidy käyttäjäksi
Paina tätä linkkiä Metsätieteen aikakauskirjan käsikirjoituksen tarjoamis- ja seurantajärjestelmään (OJS) kirjautumiseen.
Kirjaudu sisään
Jos olet kirjautunut käyttäjäksi, kirjaudu sisään tallentaaksesi valitsemasi artikkelit myöhempää käyttöä varten.
Ilmoitukset päivityksistä
Kirjautumalla saat tiedotteet uudesta julkaisusta.


Valitsemasi artikkelit