Ilmaston lämpeneminen, biologisen monimuotoisuuden väheneminen ja luonnon häiriöiden lisääntyminen korostavat kestävän metsänhoidon tarvetta, mikä edellyttää puiden kasvun ja kilpailun ymmärtämistä. Tämä väitöskirja pyrkii kehittämään menetelmiä runkojen ja latvusten kasvun sekä kilpailun arvioimiseksi laserkeilausaineistojen avulla, tutkien niiden soveltuvuutta kilpailudynamiikan ja kasvumallien arviointiin metsäkuvioilla. Tutkimuksessa I kehitettiin menetelmiä runko- ja latvuskilpailun arviointiin maalaserskannauksen (TLS) avulla ja tutkittiin harvennuskäsittelyjen vaikutuksia kilpailuun mäntyvaltaisissa (Pinus sylvestris L.) metsissä. Tulokset osoittivat, että TLS mahdollistaa puun latvusominaisuuksien ja kasvutilan tarkemman arvioinnin, tarjoten uuden näkökulman puiden välisen kilpailun ymmärtämiseen. Tutkimuksessa II tarkasteltiin kaksiaikaisten TLS- ja matalakorkeuksisen ilmalaserskannauksen (ALS) aineistojen käyttöä yksittäin ja yhdistettynä runkotilavuuden kasvun (ΔV) ja latvusrakenteen (sekä sen muutoksen) välisen suhteen arvioimiseksi 7 vuoden ajanjaksolla. Tulokset osoittivat, että multisensoriset laserkeilausaineistot voivat toimia tehokkaina välineinä ΔV:n ja latvusrakenteen välisen suhteen arvioinnissa. Tutkimuksessa III tarkasteltiin TLS- ja matalan ALS-aineiston käyttökelpoisuutta yksittäisten puiden kilpailustressin kuvaamiseen kahdella lähestymistavalla: objektipohjaisella ja pistepilvipohjaisella. Objektipohjaiset kilpailuindeksit (CI:t) korreloivat vahvemmin maastopohjaisten CI-arvojen kanssa ja olivat johdonmukaisempia TLS- ja ALS-aineistojen välillä. Yhteenvetona tämä väitöskirja osoittaa, että kehitetyt laserkeilausmenetelmät soveltuvat puiden kasvun ja kilpailun arviointiin, parantaen ymmärrystä puiden kasvusta ja niiden reaktioista ympäröivään kilpailuun. Tulokset tarjoavat konkreettisia askelia kohti tarkempaa ja tehokkaampaa metsänhoitoa, vaikka menetelmien jatkokehitys on tarpeen niiden soveltamiseksi eri metsäekosysteemeissä.
Tämän tutkimuksen tavoitteena on parantaa ymmärrystä digitaalisesta puukaupasta ja kehittää menetelmiä tukemaan puunkorjuun suunnittelua. Puutavaralajeittainen ennakkoinformaatio puun laadusta on erityisen tärkeää puunhankinnan suunnittelussa, sillä eri puulajeja, puun mittoja sekä laatuja hyödynnetään ja jalostetaan eri tehtaissa.
Tutkimus tehtiin kolmella alueella, joista kaksi (osajulkaisut I ja II) sijaitsivat Itä-Suomessa ja yksi (osajulkaisu III) Etelä-Suomessa. Tutkimusaineisto koostui 79, 99 ja 665 koealasta (osajulkaisut I, II ja III), 249 metsiköstä (osajulkaisu III), runkojen laatutietokannasta (osajulkaisut I ja III), ilmakuvista (osajulkaisut I ja III) ja lentolaserkeilauksesta (ALS) (osajulkaisut I, II ja III).
Osajulkaisuissa I ja III pyrittiin arvioimaan puutavaralajeja, niiden taloudellista arvoa ja puunmaksukykyä (WPC) koealoille (osajulkaisu I) tai leimikoille (osajulkaisu III), hyödyntänen erilaisia katkontavaihtoehtoja (apteerausvaihtoehdot). Vaihtoehtoiset puun apteeraukset olivat (1) käyttämällä sahan ja kuitupuun enimmäismääriä ilman laatukriteerejä (teoreettinen maksimi) ja (2) apteeraus maksimoimalla puun arvoa käyttämällä sahatukin pituuksia 30 cm:n välein., huomioiden puun laatuindikaattorit. Ensimmäinen lähestymistapa vastaa pääosin tällä hetkellä pohjoismaissa käytössä olevaa menetelmää. Metsiköiden taloudelliseen arvoon vaikuttaa oleellisesti pienten puiden määrä vallitussa latvuskerroksessa. Puunkorjuuta vaikeuttavan kasvillisuuden takia saatetaan tarvita hakkuuta edeltävä raivaus. Tutkimuksen osajulkaisussa II kehitimme menetelmän, jolla voidaan arvioida hakkuuta edeltävän raivauksen tarve suoraan laserkeilausaineistosta.
Tulokset osoittivat, että kehitettyjen menetelmien käyttö voisi tukea puunhankintaa (1) paikantamalla arvokkaita metsiköitä, joissa on haluttu puutavaralajijakauma (osajulkaisut I ja III), (2) tunnistamalla automaattisesti kohteet, joissa on tehtävä ennakkoraivaus ennen korjuuta. (osajulkaisu II) ja (3) vähentämällä puunkorjuun suunnittelussa tarvittavien maastokäyntien määrää (osajulkaisut I, II ja III).
Johtopäätelmänä voidaan todeta, että tutkimuksen tulokset voivat tehostaa puumarkkinoiden toimivuutta, koska kehitetyt menetelmät tarjoavat yksityiskohtaista ennakkotietoa puunhankintaa ja -korjuuta varten, jota puunostajat tai -myyjät voivat käyttää päätöksenteon tukivälineenä perinteisessä ja digitaalisessa markkinaympäristössä.