uudet paikkatietolähteet puunhankinnan operaatioiden tukena

Uudet paikkatietolähteet puunhankinnan

operaatioiden tukena

Tapio Räsänen

EffFibre

Kannattavan metsänkäsittelyn menetelmät – seminaari ja retkeily

13.6.2013 Lahti

www.metsateho.fi

Paikkatieto puunhankinnan suunnittelussa ja ohjauksessa

2 Kannattavan metsänkäsittelyn menetelmät – seminaari 13.6.2013 Lahti

Päätöstukijärjestelmät

Simulointi

Optimointi ym.

laskenta

Metsäkoneiden kartta- ja

opastusjärjestelmät

Korjuun ja kuljetuksen

suunnittelujärjestelmät

Metsän-

hoito Korjuu Kuljetus

Metsä-

varatieto

Metsäyhtiöt

Yrittäjät

Olosuhteita kuvaavat

paikkatiedot • pysyvät ja muuttuvat

olosuhteet

Aineistojen yhdistäminen ja muuntaminen

käyttökelpoiseen muotoon Olosuhteiden seuraaminen ja ennakointi

reagointi muutoksiin ajoissa

kantavuus ja kulkukelpoisuus keskeisenä

tekijänä • työkohteiden valinta ja rajaus

• resurssien käytön suunnittelu ja

toimintatapojen valinta

• työohjelmien suunnittelu

• työmaasuunnittelu

• kohteiden välisen ja niiden sisäisen

ominaisuuksien vaihtelun kuvaus

Tavoitteena maastossa tehtävän

suunnittelutyön vähentäminen

Joustavat, olosuhteisiin mukautuvat

toimintamallit

Metsänhoidon

suunnittelujärjestelmät

Mallit

www.metsateho.fi

Olosuhteita kuvaava paikkatieto suunnittelun tukena

• Kausivaihtelun ennakointi

– puutavaratoimitusten varmistaminen kaikissa tilanteissa

– oston suuntaaminen leimikkovarannon mukaan tulevia olosuhteita ennakoiden

– korjuuresurssien ja leimikkovarannon kohdentaminen yrittäjien kaluston ja kapasiteetin mukaan

– tiestön kelirikkoon varautuminen

• Operaatioiden suunnittelu entistä enemmän yrittäjien vastuulla

– konevalikoima ja lisävarustelu

– korjuuajankohdan valinta ja työohjelmien muodostus

• leimikkokeskittymät tavoitteena

– korjuun tuottavuus ja työmaiden hinnoittelu

– työmaasuunnittelu: varastopaikat, ajouraverkosto, ajourien vahvistaminen riskikohteilla

– paikallistuntemus ei aina riitä

• Korjuuvaurioiden ehkäisy

– näkyvät maastovauriot vahvistavat negatiivista mielikuvaa puunkorjuusta

– metsäsuunnittelun 3-portainen metsikkökuvioiden korjuukelpoisuusluokitus ei ole riittävä

suunnittelun kannalta

• esim. puulajin vaurioitumisriski ja maaston kantavuus pitäisi eriyttää luokituksessa

• dynaaminen luokitus sääolosuhteiden mukaan tavoitteena


www.metsateho.fi

Kannattavan metsänkäsittelyn menetelmät – seminaari 13.6.2013 Lahti 4

Tietoa pysyväluonteisista korjuu- ja kuljetusolosuhteista tarvitaan

Puukauppa ja leimikon suunnittelu Hakkuun työmaasuunnittelu

Metsäkuljetus Kaukokuljetus

• kuvioiden rajaus

• hakkuutapa, ojitustarve

• ennakkoraivaustarve

• energiapuun korjuu

• varastopaikan sijainti

• tieverkoston kunto

• korjuun ajoitus

• metsänuudistaminen

• maanmuokkausmenetelmä

• puulajivalinta

• korjuuajankohdan määritys

• ajouraverkoston suunnittelu

• korjuun ulkopuolelle jätettävien

leimikon osien tunnistaminen (mm.

luontokohteet, vesiuomat)

• korjuuvaurioiden välttäminen

• työturvallisuuden kannalta

varottavat kohteet (mm. sähkölinjat)

• koneen valinta ja lisävarustelutarve

• työmenetelmän valinta

• sekakuormat, lajittelu • metsäteiden ajettavuuden ennakointi muuttuvissa olosuhteissa

• teiden luokitus ja kunnostustoimenpiteiden määritys

Monilähdeinformaatio

www.metsateho.fi

Uusien paikkatietolähteiden käyttömahdollisuudet puunhankinnassa

- EffFibressä selvitettäviä kysymyksiä

• Paikkatietoaineistojen kartoitus

– Mitä puunhankinnan ja metsänhoitotöiden suunnittelun kannalta mielenkiintoisia

paikkatietoaineistoja ja tiedontuotantomenetelmiä on olemassa?

• maasto ja tiestö, muuttumattomat ja ajan suhteen muuttuvat ominaisuudet

• uudet teknologiat ja tiedontuotannon menetelmät

• Monilähteisen paikkatiedon käytettävyys olosuhteiden kuvaamisessa ja ennustamisessa

– pysyvien maaston kantavuuteen vaikuttavien tekijöiden arviointi leimikoilla

– selvitetty maastomittauksilla kahdella testialueella (Metsä Group, Somero ja Pieksämäki)

• Antavatko uudet paikkatietoaineistot lisäinformaatiota päätöksentekoon nykyisin

käytössä oleviin aineistoihin ja menetelmiin verrattuna?

– aineistojen tietosisältö, tarkkuus, laskenta- ja mallinnustarpeet käyttöä ajatellen

• Tavoitteena on kehittää ja ottaa käyttöön uusia tietotuotteita puunhankinnan ja

metsänhoidon tarpeisiin

– yhdistäminen suunnittelujärjestelmiin ja uusien käyttösovellusten kehittäminen

– suunnittelun työmallien kehittäminen


www.metsateho.fi

6

Maastoa, maaperää ja vesitaloutta kuvaavia paikkatietoaineistoja

• Peruskartan maastotieto

– suot ja kosteikot varsin hyvin kuvattu, mutta ojalinjat eivät aina kohdillaan

– maastonmuotojen pienialainen vaihtelu ei nykyisillä korkeuskäyrillä tule esille

– pintakivisyyttä ei ole kuvattu lukuun ottamatta kallioita ja lohkareita

• Laserkeilaukseen perustuva 2 m resoluution maastonkorkeusmalli

→ kosteusindeksin laskenta korkeusmalliin perustuen

• GTK:n maaperää kuvaavat lentogeofysikaaliset mittausaineistot

– gammasäteilymittaukset

• aineistoa olemassa koko maasta; mittaukset tehty pitkän ajan kuluessa ja nyt jo lopetettu

• Maaperäkartat

– resoluutioltaan karkeaa, mutta pystyvät kuvaamaan alueen vallitsevaa maalajia

– ei saatavissa koko Suomesta, yleistä kartoitusta ei enää tehdä

• Pinnanalaista kivisyyttä kuvaavat mittausaineistot ?

– maatutkaluotaukset liian kalliita, eikä niitä yleisesti tehdä

– ilmaperäiset tutkaluotaukset mahdottomia riittävällä tarkkuudella

• Pohjavesikartat ?

– mm. ojitettujen turvemaiden pohjaveden pinnan mallinnus sademäärätiedon ja ojitustiedon perusteella

Kannattavan metsänkäsittelyn menetelmät – seminaari 13.6.2013 Lahti

www.metsateho.fi


www.metsateho.fi


• Maanmittauslaitoksen tuottama

maanpinnan korkeutta kuvaava uusi,

aiempaa tarkempi malli.

• Saatavana koko maan alueelta, mutta

ei vielä kattavasti. Tavoitteena on

saada koko maa kuvatuksi v. 2019

loppuun mennessä.

• Ruutukoko on 2 m x 2 m ja

korkeustiedon tarkkuus 0,3 metriä.

• Laserkeilaukseen perustuva,

pistetiheys vähintään 0,5 pistettä / m2

• MML:n avointa aineistoa

Korkeusmalli 2 m

Kuva: Vuoden 2008 - 2013 laserkeilausalueet.

Lähde: Maanmittauslaitos

www.metsateho.fi


Korkeusmalli yhdistettynä peruskarttaan

• Maaston

pienvaihtelun

visuaalinen

tarkastelu

• Korjuun ja

metsänhoidon

suunnittelussa

hyötyä, mutta ennen

kaikkea

koneenkuljettajan

apuväline

• Kehittämistavoitteena ajouraverkoston suunnittelusovellus, jossa perustana

kulkuvastuksen laskenta korkeusmallin ja peruskartan muiden maastoelementtien avulla

( metsäkoneiden liikkumisen kustannuspinta)

– ajourasuunnittelussa poistettavan puuston määrä ja sijainti lisäksi keskeistä

www.metsateho.fi


Topografisen kosteusindeksin laskenta

• Perustuu olettamukseen, että maaperän

korkeuserot ohjaavat veden liikkeitä

maaperässä. Moreenimailla veden kulku

ohjautuu pääosin pinnansuuntaisesti.

• Sovellettu valuma-alueiden laskennassa.

• Korkeusmallin perusteella lasketaan

o rinteiden kaltevuudet

o virtaussuunnat (yhden tai useamman

suunnan virtausalgoritmit)

o virtauskertymät

→ kosteusindeksi

• Kosteusindeksin korkeat arvot kuvaavat

veden kertymäpisteitä

• Kosteusindeksin arvot ovat laskenta-

alueestaan riippumattomia ts. eri

alueiden arvot ovat yhteismitalliset (?)

www.metsateho.fi


Kosteusindeksin ja maastovaurioiden korrelaatiot - Someron tutkimusaineisto

www.metsateho.fi

Kosteusindeksin ja maastovaurioiden korrelaatiot - Päätehakkuut (Pieksämäen tutkimusaineisto)


Kosteusindeksi 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Yhteensä Osuus, %

Ei vauriota 85 1861 3398 3025 1881 1130 590 273 141 75 35 29 12 6 12541 55,3

Lievä maastovaurio 13 272 466 396 289 213 142 68 27 11 8 4 6 0 1915 8,4

Maastovaurio 56 1068 1668 1509 1333 1018 664 370 157 122 42 36 25 4 8072 35,6

Potentiaalinen 0 27 18 22 33 34 18 5 4 1 0 0 0 0 162 0,7

Kaikki 154 3228 5550 4952 3536 2395 1414 716 329 209 85 69 43 10 22690

Osuus, % 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Ei vauriota 55,2 57,7 61,2 61,1 53,2 47,2 41,7 38,1 42,9 35,9 41,2 42,0 27,9 60,0

Lievä maastovaurio 8,4 8,4 8,4 8,0 8,2 8,9 10,0 9,5 8,2 5,3 9,4 5,8 14,0 0,0

Maastovaurio 36,4 33,1 30,1 30,5 37,7 42,5 47,0 51,7 47,7 58,4 49,4 52,2 58,1 40,0

Potentiaalinen 0,0 0,8 0,3 0,4 0,9 1,4 1,3 0,7 1,2 0,5 0,0 0,0 0,0 0,0

www.metsateho.fi


Kosteusindeksi 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Yhteensä Osuus, %

Ei vauriota 69 911 1417 1215 932 552 212 82 52 32 3 2 0 5 4 5488 86,0

Lievä maastovaurio 0 37 68 45 47 25 12 13 5 1 0 0 0 0 0 253 4,0

Maastovaurio 13 102 125 67 92 59 41 9 12 4 3 5 2 1 3 538 8,4

Potentiaalinen 0 13 31 8 11 8 0 3 6 19 2 0 0 0 0 101 1,6

Kaikki 82 1063 1641 1335 1082 644 265 107 75 56 8 7 2 6 7 6380

Osuus, % 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Ei vauriota 84,1 85,7 86,3 91,0 86,1 85,7 80,0 76,6 69,3 57,1 37,5 28,6 0,0 83,3 57,1

Lievä maastovaurio 0,0 3,5 4,1 3,4 4,3 3,9 4,5 12,1 6,7 1,8 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

Maastovaurio 15,9 9,6 7,6 5,0 8,5 9,2 15,5 8,4 16,0 7,1 37,5 71,4 100,0 16,7 42,9

Potentiaalinen 0,0 1,2 1,9 0,6 1,0 1,2 0,0 2,8 8,0 33,9 25,0 0,0 0,0 0,0 0,0

Kosteusindeksin ja maastovaurioiden korrelaatiot - Ensiharvennukset (Pieksämäen tutkimusaineisto)

www.metsateho.fi


Kosteusindeksi ja ajouraverkoston maastovauriot

- esimerkkinä kohde, jolla korkeat kosteusindeksiarvot

Twi = 11,73

Twi = 10,12

Twi keskivarvo = 8,31 Osuus,

%

Ei vaurio 40,31762

Vaurio 43,69877

Lievä 15,98361

www.metsateho.fi


Kosteusindeksi ja ajouraverkoston maastovauriot

- esimerkkinä kohde, jolla keskimääräiset kosteusindeksiarvot

Twi = 7,02

Twi = 12,51

Twi keskiarvo = 7,3 Osuus,

%

Ei vaurio 69,4

Vaurio 20,8

Lievä 9,8

www.metsateho.fi


Maaperäkartta

• Hienojakoiset kivennäismaat

• Maalajin vaihettumisalueet

• Maalajivaihtelusta ja kivisyydestä voidaan saada

informaatiota myös topografian piirteiden perusteella

laserkeilausdatasta

www.metsateho.fi


Gammasäteilyaineistot (GTK)

• Gammasäteilymittauksen

kaliumkomponentti kuvaa

hyvin maaperän

kosteustilannetta (vesi

vaimentaa kaliumin

säteilyä)

• Maaperän eri lajien ja

niiden kerrospaksuuden

arviointi • ohut- ja paksuturpeiset

turvemaat

• savikerrokset

• Resoluutioltaan (50 m x

50 m) kuitenkin liian

karkeaa pienipiirteiseen

kosteusvaihtelun

kuvaukseen • heijastumat

ympäristöstä

• Mittausaineistoista olisi mahdollista räätälöidä

metsätalouden tarpeita varten maaperän kantavuutta

luokitettuna karkeasti kuvaavia karttoja, mutta se

edellyttäisi luokitusta varten tukimateriaalia

www.metsateho.fi


Laserkeilauksen puustotiedot

• Metsävaratiedon

keruuseen tehtävät

keilaukset kattavat

lähivuosina koko maan

(harvapulssinen ALS -

data)

• Aluepohjainen

tulkintamenetelmä, jossa

käytetään

maastokoealatietoja

• Puuston korkeuden ja

määrää kuvaavat

tunnukset hyvällä tasolla

• Puulajitulkinta vaatii vielä

ilmakuvien käyttöä

• Aineistojen ajantasaisuus

operatiivista suunnittelua

ajatellen ?

Tavoitteet

• Runkolukusarjan muodostaminen puulajikohtaisesti

• Puuston laatua kuvaavat tunnukset

Edellyttänee tiheäpulssista keilausta, josta voidaan tehdä puiden

tunnistus

Maastokeilausdatan (TLS) käyttö tulkinnassa ?

www.metsateho.fi


• Maasto-olosuhteiden ja tiestön kunnon ennustaminen säähavaintodataan, sääennusteisiin ja malleihin perustuen

• Tavoitteena puunhankintaan räätälöidyt sääpalvelut

– Ilmatieteen laitos on aloittamassa avoimen säähavaintodatan julkaisun

1. Maaperän kosteuden ennustaminen mm. turvemaiden kesäkorjuun suunnitteluun

• valuma-alue- ja hydrologiset mallit

• sadantaennusteet

• maaperän kosteuden kaukokartoitusmenetelmät (optinen, infrapuna, mikroaallot, tutkakuvat)

2. Routaennusteet

• roudan kaukokartoitusmenetelmät

• alueellisen maaperän kerroksellisuutta kuvaavan VIC -mallin sovittaminen Suomen olosuhteisiin

3. Metsäteiden kuljetuskelpoisuusennusteet

• tieverkon routamallin sovitus, edellyttää yleistä metsäteiden kerrosrakenteen kuvausta

4. Lumen peittävyyden ennusteet

Korjuun ja kuljetuksen muuttuvien olosuhteiden kuvaus ja

ennustaminen

www.metsateho.fi

Paikkatieto suunnittelun tueksi: kehittämisalueita

• Korjuukelpoisuusluokitus kantavuuden osalta uusiksi

– uusiin paikkatietolähteisiin perustuen

– määritys kuviotasolla pienipiirteisemmäksi

• turvemaiden kesäkorjuukohteet

– tieto mukaan metsävaratietojärjestelmiin ja korjuun suunnittelujärjestelmiin

• Ajouraverkoston suunnittelusovellus koneenkuljettajan työn tueksi

– maastomalliin, puustotietoon ja muuhun paikkatietoon perustuen

– työmaatietoihin valmiiksi taustakartaksi tai koneen paikkatietosovellukseksi

• Dynaaminen, sääolosuhteet huomioon ottava maaston kantavuusluokitus seuraavana

kehitystavoitteena

– metsä ja tiestö erikseen

• Uudet metsätalouden ja puunhankinnan tarpeita palvelevat paikkatietotuotteet

• Metsäkoneiden aistinteknologia kantavuutta kuvaavan datan tuottamisessa


uudet paikkatietolähteet puunhankinnan operaatioiden tukena

Documents