Mallipohjainen lähestymistapa metsäninventointiin laserkeilauksella

Tutkimushanke 2011-2013, Suomen luonnonvarain tutkimussäätiö.

Lauri Mehtätalo, Anni Virolainen, Jukka Tuomela, Jukka Nyblom ja Matti Maltamo

Laserkeilauksessa metsää mitataan lentokoneesta, jossa on laseriin perustuva etäisyysmittari (LiDAR) sekä tarkat mittarit lentokoneen asennon ja paikan mittaamiseen. Lentokoneeseen liitetty LiDAR lähettää lyhyitä laserpulsseja alapuolella olevaan metsään. Pulssien heijastumiseen perustuvan ajan sekä tunnetun lentokoneen sijainnin ja asennon perusteella voidaan päätellä maanpinnan ja latvuston korkeus pulssin osumakohdissa. Suomessa laserkeilausta on hyödynnetty metsäsuunnittelun maastotiedon keruussa jo muutaman vuoden ajan. Menetelmä perustuu opetuskoealoihin, joiden avulla estimoidaan latvuskorkeustiedon ja puustotunnusten välinen riippuvuus. Estimoidun riippuvuuden avulla voidaan estimoida puustotunnukset kattavasti koko inventointialueella.

Mehtätalo ja Nyblom ovat julkaisseet mallipohjaisen menetelmän laserkeilausaineiston analysointiin metsäninventointisovelluksia varten. Menetelmässä lentokoneesta kerätyt laserhavainnot tulkitaan metsikön latvuston korkeuden mittauksiksi. Perustana on matemaattinen malli sille, miten latvuston korkeus tietyssä kohdassa riippuu metsikön rakennetta kuvaavista tunnuksista: runkoluvusta, puiden pituuksista, yksittäisten latvusten muodoista ja puiden sijainnista toisiinsa nähden. Mallin pohjalta voidaan suoraviivaisesti esittää menetelmä, kuinka nämä tunnukset, erityisesti metsikön runkoluku ja puiden kokojakauma voidaan estimoida latvuskorkeuden havainnoista jopa ilman maastosta mitattavia opetuskoealoja. Mallia voidaan hyödyntää myös tilanteessa, jossa opetuskoealoja on mitattu.

Luonnonvarain säätiön kolmivuotisessa hankkeessa tutkittiin menetelmän toimivuutta Eukalyptusplantaasiaineistossa ja kehitettiin mallin parametrien estimointimenetelmiä. Hankkeessa osoitettiin, että mallipohjaisella menetelmällä voidaan estimoida puustotunnuksia harvasta laseraineistosta jopa ilman maastosta mitattua kalibrointiaineistoa. Estimaattien tarkkuus ei kuitenkaan ollut riittävä. Tarkkuuden parantamiseksi esitettiin paranneltu malli, mutta parannellun mallin soveltamiseksi tarvitaan vielä jatkotutkimusta. Työtä jatketaan Itä-Suomen yliopiston strategisen rahoituksen turvin.

Lisätietoja: Apulaisprofessori Lauri Mehtätalo, lauri.mehtatalo@uef.fi, puh. 050-442 2962