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 6607

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
Packalén P., (2009) Using airborne laser scanning data and digital a.. Dissertationes Forestales vol. 2009 no. 77 artikkeli 1860 (poista) | Muokkaa kommenttia
Lopatin E., (2007) Long-term dynamics in growth of Scots pine and S.. Dissertationes Forestales vol. 2007 no. 53 artikkeli 1835 (poista) | Muokkaa kommenttia
Rantala T., (2020) Legitimacy of forest policy – concept analysis a.. Dissertationes Forestales vol. 2020 no. 309 artikkeli 10487 (poista) | Muokkaa kommenttia
Ryhti K., (2022) Belowground carbon dynamics in Scots pine stands Dissertationes Forestales vol. 2022 no. 333 artikkeli 10787 (poista) | Muokkaa kommenttia
Salminen H., (2009) The effect of temperature on height growth of Sc.. Dissertationes Forestales vol. 2009 no. 96 artikkeli 1879 (poista) | Muokkaa kommenttia
Lähtinen K., (2009) Assessing the resource usage decisions and finan.. Dissertationes Forestales vol. 2009 no. 89 artikkeli 1871 (poista) | Muokkaa kommenttia
Trishkin M., (2019) Assessment of forest industries compliance to fo.. Dissertationes Forestales vol. 2019 no. 285 artikkeli 10268 (poista) | Muokkaa kommenttia
Wu D., (2021) Frost hardiness of Scots pine progenies and some.. Dissertationes Forestales vol. 2021 no. 317 artikkeli 10626 (poista) | Muokkaa kommenttia
Jia X., (2017) Dynamics and biophysical controls of carbon, wat.. Dissertationes Forestales vol. 2017 no. 238 artikkeli 7695 (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
Leskinen L., (2007) Kestävyyden tulkinnat metsäkeskusten yhteistoimi.. Dissertationes Forestales vol. 2007 no. 44 artikkeli 1832 (poista) | Muokkaa kommenttia
Schuck A., (2009) Perspectives and limitations of Finnish higher f.. Dissertationes Forestales vol. 2009 no. 78 artikkeli 1861 (poista) | Muokkaa kommenttia
Verkerk P. J., (2015) Assessing impacts of intensified biomass removal.. Dissertationes Forestales vol. 2015 no. 197 artikkeli 1979 (poista) | Muokkaa kommenttia
Gritten D., (2009) Facilitating resolution of forest conflicts thro.. Dissertationes Forestales vol. 2009 no. 91 artikkeli 1873 (poista) | Muokkaa kommenttia
Männistö E., (2022) Emissions of methane and other biogenic volatile.. Dissertationes Forestales vol. 2022 no. 332 artikkeli 10785 (poista) | Muokkaa kommenttia
Viholainen N., (2021) Business ecosystem and end-user lenses in wooden.. Dissertationes Forestales vol. 2021 no. 315 artikkeli 10563 (poista) | Muokkaa kommenttia
Primmer E., (2010) Integrating biodiversity conservation into fores.. Dissertationes Forestales vol. 2010 no. 109 artikkeli 1892 (poista) | Muokkaa kommenttia
Pyörälä J., (2020) Assessing wood properties in standing timber wit.. Dissertationes Forestales vol. 2020 no. 295 artikkeli 10368 (poista) | Muokkaa kommenttia
Rasilo T., (2013) Connecting silvan and lacustrine ecosystems: tra.. Dissertationes Forestales vol. 2013 no. 155 artikkeli 1938 (poista) | Muokkaa kommenttia
Röser D., (2012) Operational efficiency of forest energy supply c.. Dissertationes Forestales vol. 2012 no. 146 artikkeli 1928 (poista) | Muokkaa kommenttia
Zhou X., (2011) Seasonal responses of photosynthesis and growth .. Dissertationes Forestales vol. 2011 no. 127 artikkeli 1910 (poista) | Muokkaa kommenttia
Susiluoto S., (2013) Growth limitation of trees and carbon balance of.. Dissertationes Forestales vol. 2013 no. 161 artikkeli 1943 (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