Mikko Vastaranta

Forest mapping and monitoring using active 3D remote sensing

Vastaranta M. (2012). Forest mapping and monitoring using active 3D remote sensing. https://doi.org/10.14214/df.144

Tiivistelmä

Metsien kartoitus ja seuranta aktiivisella 3D-kaukokartoituksella Metsävaroista kerätään mahdollisimman tarkkaa tietoa metsänomistajan päätöksenteon tueksi. Tietoa kerätään puustotunnusten lisäksi toimenpidekohteista ja metsässä tapahtuvista muutoksista, kuten kasvusta ja luonnontuhoista. Laajojen metsäalueiden kartoituksessa käytetään apuna lentokoneesta tai satelliiteista tehtävää kaukokartoitusta. Metsien kaukokartoitus on viime vuosina ottanut merkittävän kehitysaskeleen, kun aktiiviset 3D-kaukokartoitusmenetelmät ovat yleistyneet. Aktiivisessa kaukokartoituksessa, kuten laserkeilauksessa ja tutkakuvauksessa instrumentti vastaanottaa lähettämäänsä säteilyä. Laserkeilaus tuottaa kohteesta 3D-havaintoja, jotka metsäalueilla kuvaavat suoraan puuston pituutta ja metsän tiheyttä. Laserkeilauksella kohteesta saadaan tällä hetkellä tyypillisesti 0,5−20 havaintoa/m2. Laserkeilaus tehdään lentokoneesta 500−3000 m korkeudesta, jolloin aineiston hankinta laajoilta alueilta on kallista verrattuna satelliittikuviin. Myös satelliittitutkakuvilta voidaan tuottaa spatiaalisesti tarkkaa 3D-tietoa, jonka pistetiheys on tosin huomattavasti harvempaa kuin laserkeilauksella. Tutkimuksessa kehitettiin sovelluksia metsien kartoitukseen ja seurantaan hyödyntäen aktiivisia 3D-kaukokartoitusmenetelmiä. Metsiköiden toimenpidetarvetta ennustettiin onnistuneesti laserkeilausaineiston avulla. Harvennettaviksi luokitellut metsiköt pystyttiin kartoittamaan 70%−86% tarkkuudella. Kahden ajankohdan laserkeilausaineistoja käytettiin lumituhojen vuoksi vaurioituneiden puiden kartoittamiseen. Tuhoutuneen latvuspinta-alan kartoitus perustui laserkeilausaineistosta tuotettujen latvusmallien erotuskuviin. Kehitetty menetelmä soveltuu latvusrakenteessa tapahtuneiden muutosten, kuten lumi- ja tuulituhojen, kartoittamiseen ja seurantaan. Laajojen metsäalueiden kartoitus perustuu yleensä kaksivaiheeseen inventointimenetelmään, jossa käytetään maastomittauksia ja tiedon yleistyksessä kaukokartoitusaineistoa. Kartoitusta voidaan tehostaa joko maastomittauksia vähentämällä tai hyödyntämällä mahdollisimman halpaa kaukokartoitusaineistoa. Tutkimuksessa kehitettiin täysin kaukokartoitukseen perustuva kaksivaiheinen metsien inventointimenetelmä. Tarvittava maastotieto mitattiin suoraan laserkeilausaineistosta. Menetelmä soveltuu puuston tilavuuden tai biomassan kartoitukseen erityisesti alueille, joilla maastomittausten kustannukset ovat merkittävät. Satelliittitutkakuvat ovat potentiaalinen aineisto etenkin laajojen alueiden metsävarojen seurannassa. Synteettisen apertuurin tutka (SAR)-stereokuvilta mitattiin automaattisesti 3D-pisteitä, joita käytettiin puustotunnusten ennustamisessa. Keskitilavuus ennustettiin parhaimmillaan lähes samalla tarkkuudella kuin laserkeilauksella. Tutkimus osoitti aktiivisen 3D-kaukokartoitustiedon mahdollistavan entistä yksityiskohtaisemman metsien kartoituksen ja seurannan.

Avainsanat
laserkeilaus; metsien inventointi; synteettisen apertuurin tutka (SAR); tutkakuvaus

Julkaistu 29.5.2012

Katselukerrat 5809

Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.144 | Lataa PDF

Osajulkaisut

Vastaranta M., Holopainen M., Yu X., Hyyppä J., Hyyppä H., Viitala R. (2011). Predicting stand-thinning maturity from airborne laser scanning data. Scandinavian Journal of Forest Research 26 (2):187−196.

https://doi.org/10.1080/02827581.2010.547870

Vastaranta M., Korpela I., Uotila A., Hovi A., Holopainen M. (2012). Mapping of snow-damaged trees in bi-temporal airborne LiDAR data. European Journal of Forest Research.

https://doi.org/10.1007/s10342-011-0593-2

Vastaranta M., Kankare V., Holopainen M., Yu X., Hyyppä J., Hyyppä H. (2012). Combination of individual tree detection and area-based approach in imputation of forest variables using airborne laser data. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing 67: 73−79.

https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2011.10.006

Karjalainen M., Kankare V., Vastaranta M., Holopainen M., Hyyppä J. (2012). Prediction of plot-level forest variables using TerraSAR-X stereo SAR data. Remote Sensing of Environment 117: 338−347.

https://doi.org/10.1016/j.rse.2011.10.008

Vastaranta M., Holopainen M., Karjalainen M., Kankare V., Hyyppä J., Kaasalainen S. (2014). TerraSAR-X stereo radargrammetry and

airborne scanning LiDAR height metrics in imputation of forest

aboveground biomass and stem volume. IEEE Transactions on Geoscience

and Remote Sensing 52 (2): 1197-1204.

https://doi.org/10.1109/TGRS.2013.2248370

---