Laserkeilaus metsävarojen hallinnassaMetsähallitus Akatemia 10.6.2014

Markus HolopainenMarkus.holopainen@helsinki.fi

� Laserkeilauksen huippuyksikkö� 3D-tietoon perustuva täsmämetsätalous� Esimerkki menossa olevasta projektista

� Forest Big Data / D2I

Esityksen sisältö

12.6.2014 2

• Finnish Geodetic Institute, Juha Hyyppä, Professor,

(Remote Sensing and Photogrammetry), Head of

Department, D.Sc. (El. Eng.),

Center of Excellence in Laser Scanning Research,Coe_LaSR, 2014-2019, www.fgi.fi/coelasr

Department, D.Sc. (El. Eng.),

• University of Helsinki, Markus Holopainen, Professor

(Geoinformatics), D.Sc. (Surveying), PhD (Forest

Inventory),

• University of Oulu, Juha Kostamovaara, Academy

Professor (Electronics), Head of Electronics Laboratory

• Aalto University, Hannu Hyyppä, Head of Research,

Institute of Measuring and Modelling of Built

Environment, adjunct. prof., D.Sc. (Civ.Eng)

Laserkeilaus metsävaratiedon hankinnassa

taustaa (1/2)

• Paikkatiedon hankinta on metsävarojen

hallinnan suurin kustannuserä

• Lentolaserkeilaus on mahdollistanut

teknologiaharppauksen paikkatiedon

hankinnassa. hankinnassa.

• Laserkeilauksen avulla kohteesta

voidaan tuottaa geometrisesti tarkkaa

3D (x,y,z) –tietoa.

• Suomi on edelläkävijämaita

laserkeilauksen hyödyntämisessä

operatiivisessa maanmittauksessa ja

metsätaloudessa.

Laserkeilauksen tuottama 3D-aineisto: Digital

Terrain Model (DTM), Canopy Height Model

(CHM).

© Ville Kankare

Laserkeilaus metsävaratiedon hankinnassa taustaa (2/2):

Maanmittauslaitoksen (MML) valtakunnallinen

korkeusmallihanke

Esimerkki erilaisten korkeusmallien tarkkuudesta. Maanmittauslaitoksen vanhat korkeusmallit (yllä)

verrattuna lentolaserkeilauksen avulla tuotettuihin korkeusmalleihin (alla). Kuvan© J. Oksanen/GL

3D-mittaukseen, kartoitukseen ja mallinnukseen

perustuva täsmämetsätalous ja sen avulla luotava

lisäarvo

– Kysymys: kuinka jalostaa entistä tarkemmasta tiedosta lisäarvoa?

– Vastaus: Lisäarvoa voidaan luoda metsä-, maankäyttö- ja puunjalostustieteiden

rajapinnoille

– Menetelmä: uusien arvoketjujen luominen 3D-mittauksiin perustuvan – Menetelmä: uusien arvoketjujen luominen 3D-mittauksiin perustuvan

täsmämetsätalouden avulla

• Täsmämetsätalous (precision forestry) = Yksityiskohtaisen 3D-tiedon täysimääräinen

hyödyntäminen metsä- ja leimikkosuunnittelussa, puunkorjuussa, puunhankinnan

logistiikassa ja metsien biomassamuutosten sekä monimuotoisuuden seurannassa.

Uudet arvoketjut: operatiivinen metsä- ja leimikkosuunnittelu & puunkorjuu

• metsä- ja leimikkosuunnittelun sekä metsävaratiedon päivitysmenetelmien tarkentaminen

• Puunkorjuun tehostaminen

• Laadukkaiden leimikoiden kartoitus

• Jalostusarvoltaan arvokkaampien lopputuotteiden kehittäminen

Kuvien© H. Hyyppä/Aalto, J. Hyyppä/GL, H. Kaartinen /GL, A. Kukko/GL

Uudet arvoketjut:

Laserkeilaukseen perustuva

muutostulkinta

TotalAGB vuonna 2012

6/12/2014Ville Kankare, jatko-opiskelija,

Metsätieteiden laitos8

Biomassa-

muutos:∆TotalA

GB= 2012-

2006

Uudet arvoketjut: Muutostulkintaan perustuva metsätuhojen kartoitus ja tuhoriskin

spatiaalinen mallinnus

LaserkeilausaineistotTuhokartoituksen ja spatiaalisen GIS-mallinnuksenperusteella tehty tuhoriskikarttaMyrskytuho

Kuvien© M. Vastaranta/HY, V. Kankare/HY

Uudet arvoketjut: Metsäomaisuuden arvonmääritys

Tilan metsävaratieto

MML kauppahintatilastojen hyödyntäminen

Puuston kasvumallien tarkentaminen © X. Yu/GL

©H. Hyyppä/Aalto, J. Hyyppä/GL, H. Kaartinen/GL, A. Kukko/GL

Metsäomaisuuden arvonmäärityksen standardi

Keltainen: 2003Punainen: 1998

Metsän arvonlaskennan tarkentaminen

• Maastomittauksia tarvitaan kaukokartoitusmittausten tukiaineistoksi, kalibrointiin ja tarkkuuden

arviointiin

• Maastomittausten tarkkuuden ja paikannettavuuden merkitys kasvaa siirryttäessä yksityiskohtaiseen

tulkintaan

• Maastolaserkeilaus (TLS)

– Miljoonia laserpisteitä yhdellä keilauksella, Jokaisella pikselillä on tarkka x,y,z –koordinaatti (3D)

• Mobiilit maastolasermittaukset (MLS)

– Puukartan tuottaminen joko erillisinventointina tai hakkuun yhteydessä

Uudet arvoketjut: Maastolasermittaukset metsävarojen inventoinnissa

– Puukartan tuottaminen joko erillisinventointina tai hakkuun yhteydessä

• Tavoitteena metsävaratiedon päivitys yhdistämällä ALS, TLS, MLS ja hakkuukonetietoa kuvio- /

osakuvio- / koeala- / puutasolla

Kuvien © Kuvien © Antero Kukko/Harri Kaartinen (FGI), Mikko Vastaranta (HY)

Laserkeilauksen huippuyksikkö/ Metsätieteisiin liittyviä

projekteja

� 2014-2015 Forest Big Data / Data to Intelligence (D2I), DIGILE/TEKES

� 2013-2014, Sustainable Bioenergy Solutions for Tomorrow (BEST), A joint research program by CLEEN Oy and FIBIC Oy, Tekes

� 2014-2017, Unmanned Airborne Vehicle- based 4D remote sensing for mapping rain forest biodiversity and Its change in Brazil, SA (Hyyppä et al.)

� 2013-2015, Advanced Techniques for Forest Biomass and Biomass Change Mapping Using Novel Combination of Active Remote Sensing Sensors, EU/ESA (Hyyppä et al.)Novel Combination of Active Remote Sensing Sensors, EU/ESA (Hyyppä et al.)

� 2012-2014 GeoIT methods in management of natural hazards, Funding by ministry of agriculture and forestry (Hyyppä et al.)

� 2011-2014 Science and technology towards precision forestry, SA (Holopainen & Hyyppä)

� 2011-2014 Laser scanning in management of urban forests. Funding by the city of Helsinki (Holopainen)

� 2012-2014 Forest above-ground biomass inventory by means of laser scanning. Funding by the Foresters Foundation (Kankare)

� 2014-2016 The use of NLS ALS data in forest mapping and monitoring (Vauhkonen), HY

Forest Big Data (D2I) partners

Companies Research organisations

ArbonautMetsähallitusMetsäliittoMetsätehoPonsseSavcor

Aalto UniversityFinnish Geodetic Institute (FGI)METLATampere University of Technology (TUT)University of Helsinki (UH)VTT

13

SavcorStora EnsoUPM + The Finnish Forest Centre

VTT

Forest Big Data -visio

Electrical timber tradeQuality-based pricingDSS

14

HY:n / GL:n visio:

Tulevaisuuden metsävaratieto – Ajantasainen

hilatason inventointi + runkolukusarjan tarkentaminen

puukohtaisella tiedolla

TLS

Tree map,

species

Remote

Sensing

SAR

Reference

data

Harvester

2D-

scanning

MLS

TLS

MLS

Callipers

etc.

First thinning

Prior second thinningor clear-cut

Vision: tree attribute update using Multisource single tree inventory (MS-STI, Vastaranta et al. 2014)

12.6.2014 16

Aerial

images

ALS

Tree

Attribute

Update

Tree qualityStem

distribution

Harvester

etc.

Yhteenveto:

Laserkeilauksen nykyisyys ja tulevaisuuden

mahdollisuuksia

� 3D-kaukokartoitus (aluepohjainen ALS-inventointi, ALS-ABA) arkipäivää

� Maastolaserkeilaus (TLS/MLS) lähellä operatiivista toimintaa

� Aluepohjaisen ABA-inventoinnin hyödyntäminen –lisäarvoa:

� mm. hakkuukohteiden paikantaminen

� Puukauppa, metsän arvonmääritys, energiapuuenergiapuu

� Puutavaralajit ja laatutunnukset teoreettisten mallien kautta

� Seuraavan sukupolven inventointi- jametsäsuunnittelujärjestelmän kehittäminen

� Monilähteinen yksinpuintulkinta (MSI)

� Runkolukusarjat & laatutunnukset

� Metsävaratiedon päivitys

� Tarkkaan tietoon perustuvatpaikkatietoanalyysit, esim. korjuuolosuhteet

� Lisäarvo?!

Our vision: multiphase samling using 3D measurements-

from tree to global level© H. Kaartinen/GL, M.Holopainen/HY, M.Vastaranta/HY