Artikkelin koko teksti on saatavilla vain PDF-formaatissa.

Samuli Junttila

Utilizing multispectral lidar in the detection of declined trees

Junttila S. (2019). Utilizing multispectral lidar in the detection of declined trees. https://doi.org/10.14214/df.277

Tiivistelmä

Maailman metsät altistuvat uudenlaiselle stressille ilmastonmuutoksen myötä. Tuhohyönteiset sekä patogeenit siirtyvät uusille leveysasteille ja kuumuuden aiheuttama stressi lisääntyy, mikä johtaa lisääntyneeseen puiden kuolleisuuteen sekä kasvaneeseen metsäpalojen määrään maailmanlaajuisesti. On vaikeaa arvioida, kuinka voimakasta metsien heikentyminen ilmastonmuutoksen myötä on minkä vuoksi tarvitaan uusia harhattomia menetelmiä metsien kunnon arviointiin. Kaukokartoitusmenetelmillä voidaan mitata useita eri muuttujia metsistä, mutta stressin havaitseminen aikaisessa vaiheessa on ollut haastavaa muutoksien hienovaraisuudesta johtuen. Monikanavalaserkeilausteknologialla on potentiaalia havaita aikaisia puun heikentymisen merkkejä tarjoamalla tarkkaa kolmiulotteista tietoa sekä informaatiota puun heijastuvuudesta useilla eri aallonpituuksilla samanaikaisesti.

Tämän väitöskirjan päätavoitteena oli tutkia monikanavalaserkeilauksen kykyä havaita ja arvioida useiden eri stressitekijöiden aiheuttamaa puun heikentymistä. Tämä tehtiin tutkimalla kaukokartoituksen avulla havaittavaa puiden heikentymisen indikaattoria, lehtien vesipitoisuutta. Väitöskirjassa kehitettiin uusia menetelmiä lehtien vesipitoisuuden arviointiin monikanavalaserkeilauksen avulla useilla eri mittakaavoilla yksittäisistä lehdistä kokonaisiin latvuksiin. Myös lehtien vesipitoisuuden ja erilaisten puun heikentymistä aiheuttavien stressitekijöiden välistä suhdetta tutkittiin, jotta stressin ja vesipitoisuuden välistä riippuvuutta voitaisiin ymmärtää paremmin.

Osatutkimukset I-III keskittyivät tutkimaan lehtien vesipitoisuuden sekä laserintensiteetin, eli laserin heijastaman valon, välistä yhteyttä usealla aallonpituudella. Ensin, hyperspektrilaserkeilainta, joka havaitsee kahdeksaa eri aallonpituutta, käytettiin muutosten havaitsemiseen tuoreiden sekä kuivuuskäsiteltyjen mäntyjen sekä kuusten välillä (osatutkimus I). Sitten tehtiin tutkimus yksittäisillä lehdillä sekä neulasryhmillä (osatutkimus II) käyttäen mäntyä, kuusta, metsälehmusta, vaahteraa sekä rauduskoivua ja havaittiin vahva riippuvuus lehtien vesipitoisuuden sekä 1550 nm ja 690 nm aallonpituuksista lasketun indeksin välillä. Tämän jälkeen osatutkimuksessa III tutkittiin neulasten kosteuspitoisuuden arviointia monikanavalaserkeilauksen avulla sekä patogeenin ja kuivuuden aiheuttamaa lehtien vesipitoisuuden vaihtelua kuusen taimilla. Sinistäjäsienellä infektoitujen taimien neulasten vesipitoisuus vähentyi nopeasti, kun taas kuivuuskäsiteltyjen taimien vesipitoisuus pysyi tasaisempana erittäin voimakkaaseen kuivuuteen asti. Neulasten kosteuspitoisuus sekä heikentyneet taimet pystyttiin ennustamaan hyvällä tarkkuudella käyttäen indeksiä, joka oli laskettu 1550 nm ja 905 nm aallonpituuksista.

Kehitettyä menetelmää sekä neulasten kosteuspitoisuuden ja puun heikentymisen välistä yhteyttä tutkittiin osatutkimuksessa IV kirjanpainajan (Ips typographus L.) heikentämässä metsässä. Monikanavalaserkeilauksen avulla pystyttiin erottamaan hyvällä tarkkuudella (90% yleistarkkuus) kirjanpainajan saastuttamat puut jo silloin kun latvus ei vielä osoittanut visuaalisia heikentymisen merkkejä. Laserintensiteetin avulla pystyttiin havainnoimaan pihkavuotoja rungossa, mikä auttoi terveiden puiden luokittelussa. Huomattiin myös, että neulasten kosteuspitoisuus laskee jo pian kirjanpainajan iskeytymisen jälkeen.

Tämä väitöskirja edistää sekä objektiivisen ja automatisoitavan menetelmän kehitystä, jolla voidaan havaita ja mitata puiden heikentymistä, että lehtien vesipitoisuuden ja puiden heikentymisen välisen yhteyden ymmärtämistä. Väitöskirjan tuloksista julkaistaan myös populääri musiikki- ja videoteos nimellä: Idän Proffa feat. Linda Ilves – Keilaa puita. Video julkaistaan täällä: http://bit.ly/keilaapuita.

Avainsanat
kaukokartoitus; laserkeilaus; maastolaserkeilaus; puiden terveys; lehtien vesipitoisuus; metsän heikentyminen

Tekijä
  • Junttila, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti samuli.junttila@helsinki.fi (sähköposti)

Julkaistu 20.5.2019

Katselukerrat 6389

Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.277 | Lataa PDF

Creative Commons License CC BY-NC-ND 4.0

Osajulkaisut

Junttila S., Kaasalainen S., Vastaranta M., Hakala T., Nevalainen O., Holopainen M. (2015). Investigating Bi-Temporal Hyperspectral LiDAR Measurements from Declined Trees—Experiences from Laboratory Test. Remote Sensing 7(10): 13878-13894.

http://dx.doi.org/10.3390/rs71013863

Junttila S., Vastaranta M., Liang X., Kaartinen H., Kukko A., Kaasalainen S., Holopainen M., Hyyppä, H., Hyyppä J. (2017). Measuring leaf water content with dual-wavelength intensity data from terrestrial laser scannrs. Remote Sensing 9(1):8.

http://dx.doi.org/10.3390/rs9010008

Junttila S., Sugano J., Vastaranta M., Linnakoski R., Kaartinen H., Kukko A., Holopainen M., Hyyppä H., Hyyppä J. (2018). Can leaf water content be estimated using multispectral terrestrial laser scanning? A case study with Norway spruce seedlings. Frontiers in Plant Science 9:299.

http://dx.doi.org/10.3389/fpls.2018.00299

Junttila S., Vastaranta M., Holopainen M., Lyytikäinen-Saarenmaa P., Kaartinen H., Hyyppä H., Hyyppä J. (2019). The potential of dual-wavelength terrestrial lidar in early detection of Ips typographus (L.) infestation – leaf water content as a proxy. Manuscript.


Rekisteröidy
Click this link to register to Dissertationes Forestales.
Kirjaudu sisään
Jos olet rekisteröitynyt käyttäjä, kirjaudu sisään tallentaaksesi valitsemasi artikkelit myöhempää käyttöä varten.
Ilmoitukset päivityksistä
Kirjautumalla saat tiedotteet uudesta julkaisusta
Valitsemasi artikkelit
Lähetä sähköpostiin
Ge Z.-M., (2011) Effects of climate change and management on grow.. Dissertationes Forestales vol. 2011 no. 122 artikkeli 1905 (poista) | Muokkaa kommenttia
Jia X., (2017) Dynamics and biophysical controls of carbon, wat.. Dissertationes Forestales vol. 2017 no. 238 artikkeli 7695 (poista) | Muokkaa kommenttia
He W., (2025) The hidden carbon fluxes — unearthing root-relat.. Dissertationes Forestales vol. 2025 no. 364 artikkeli 25002 (poista) | Muokkaa kommenttia
Kostiainen K., (2007) Wood properties of northern forest trees grown u.. Dissertationes Forestales vol. 2007 no. 47 artikkeli 1829 (poista) | Muokkaa kommenttia
Leppälammi-Kujansuu J., (2014) Norway spruce fine root dynamics and carbon inpu.. Dissertationes Forestales vol. 2014 no. 183 artikkeli 1965 (poista) | Muokkaa kommenttia
Pesonen A., (2011) Comparison of field inventory methods and use of.. Dissertationes Forestales vol. 2011 no. 113 artikkeli 1899 (poista) | Muokkaa kommenttia
Karjalainen V., (2025) Crtitical aspects in trafficability of forest te.. Dissertationes Forestales vol. 2025 no. 368 artikkeli 25006 (poista) | Muokkaa kommenttia
Mei Q., (2011) Social climate of forest bioenergy development i.. Dissertationes Forestales vol. 2011 no. 131 artikkeli 1914 (poista) | Muokkaa kommenttia
Koskivaara A., (2025) Innovation systems for sustainability: insights .. Dissertationes Forestales vol. 2025 no. 374 artikkeli 25013 (poista) | Muokkaa kommenttia
Rasilo T., (2013) Connecting silvan and lacustrine ecosystems: tra.. Dissertationes Forestales vol. 2013 no. 155 artikkeli 1938 (poista) | Muokkaa kommenttia
Kanerva S., (2007) Plant secondary compounds and soil microbial pro.. Dissertationes Forestales vol. 2007 no. 52 artikkeli 1836 (poista) | Muokkaa kommenttia
Goltsev V., (2014) Estimation of potential production of energy woo.. Dissertationes Forestales vol. 2014 no. 171 artikkeli 1954 (poista) | Muokkaa kommenttia
Heinonen T., (2007) Developing spatial optimization in forest planning Dissertationes Forestales vol. 2007 no. 34 artikkeli 1817 (poista) | Muokkaa kommenttia
Junttila S., (2019) Utilizing multispectral lidar in the detection o.. Dissertationes Forestales vol. 2019 no. 277 artikkeli 10201 (poista) | Muokkaa kommenttia
Hakutulokset