Matti Maltamo (email), Tomi Karjalainen, Jaakko Repola, Jari Vauhkonen

Vaihtoehtoja latvusrajatiedon liittämiseksi laserkeilausinventointiin

Maltamo M., Karjalainen T., Repola J., Vauhkonen J. (2018). Vaihtoehtoja latvusrajatiedon liittämiseksi laserkeilausinventointiin. Metsätieteen aikakauskirja vuosikerta 2018 artikkeli 10033. https://doi.org/10.14214/ma.10033

Tekijät
  • Maltamo, Itä-Suomen yliopisto, Luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunta, Metsätieteiden osasto, Joensuu Sähköposti matti.maltamo@uef.fi (sähköposti)
  • Karjalainen, Itä-Suomen yliopisto, Luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunta, Metsätieteiden osasto, Joensuu Sähköposti tomimkarjalainen@gmail.com
  • Repola, Luonnonvarakeskus (Luke), Luonnonvarat, Rovaniemi Sähköposti jaakko.repola@luke.fi
  • Vauhkonen, Luonnonvarakeskus (Luke), Biotalous ja ympäristö, Joensuu Sähköposti jari.vauhkonen@luke.fi

Vastaanotettu 17.8.2018 Hyväksytty 19.8.2018 Julkaistu 20.8.2018

Katselukerrat 14782

Saatavilla https://doi.org/10.14214/ma.10033 | Lataa PDF

Creative Commons License full-model-article10033

Seloste artikkelista Maltamo M., Karjalainen T., Repola J., Vauhkonen J. (2018). Incorporating tree- and stand-level information on crown base height into multivariate forest management inventories based on airborne laser scanning. Silva Fennica vol. 52 no. 3 article id 10006. https://doi.org/10.14214/sf.10006

Latvusraja ja sen avulla johdettavat tunnukset ovat tärkeitä niin puun laadun, latvusbiomassan, terveydentilan kuin vaikkapa puun tulevan kehityksen ennustamisenkin kannalta. Latvusraja vaihtelee puulajeittain ja esimerkiksi käsittelyhistoria vaikuttaa voimakkaasti latvusrajan tasoon metsiköittäin. Aluepohjainen laserkeilausinventointi on ollut Suomessa tärkein metsävaratiedon hankintamenetelmä metsäsuunnittelua varten 2010-luvulla. Lähestymistapa tuottaa puulajeittaista tietoa keskeisistä puustotunnuksista ja mitattujen puulistojen avulla puustotulkinta voidaan palauttaa puutasolle. Latvusraja ei yleensä ole kuulunut ennustettavien puutunnusten joukkoon. Tässä tutkimuksessa selvitettiinkin vaihtoehtoja latvusrajan sisällyttämiseksi laserkeilausinventoinnissa ennustettavaksi tunnukseksi.

Tutkimusalue sijaitsi Kuhmossa ja sieltä oli mitattu 265 maastokoealaa, joista latvusraja oli mitattu jokaisesta puusta. Alue on erittäin voimakkaasti mäntyvaltaista ja puusto on pääsääntöisesti pienikokoista. Lisäksi alueelta oli käytettävissä harvapulssinen operationaalisen inventoinnin keräämä lentolaserkeilausaineisto, jota hyödynnettiin aluepohjaisen lähestymistavan mukaisesti. Tutkimuksessa vertaillut menetelmät olivat:

  1. Epäparametrinen lähimmän naapurin menetelmä, jossa puukohtainen latvusraja liitettiin yhdeksi laserpiirteiden avulla simultaanisesti ennustettavaksi puutunnukseksi
  2. Puutason sekamalli, jossa latvusrajaa ennustivat puun läpimitta ja pituus sekä koealatason laserpiirteet. Mallia sovellettaessa, jolloin puutunnuksia ei tiedetä, läpimitta ja pituus saadaan lähimmän naapurin ennusteista. Malli laadittiin vain mäntyvaltaisille koealoille johtuen puulajin valta-asemasta tutkimusaineistossa.
  3. Kolmiulotteisen laserpisteaineiston laskennalliseen geometriaan perustuva ns. alfa-muoto estimaatti koealatason latvusrajalle, joka saadaan laskettua laseraineistosta ilman maastomittausinformaatiota
  4. Koealatason regressiomalli, jossa laserpiirteet ennustavat latvusrajaa

Latvusrajan ennustamisen vaihtoehtojen tarkkuustarkastelu tehtiin koealatasolla keskivirheen ja harhan avulla. Vertailukriteereinä käytettiin sekä aritmeettista keskilatvusrajaa että pohjapinta-alalla painotettua keskilatvusrajaa. Tulokset laskettiin erikseen koko aineistolle ja eri puulajivaltaisille koealoille.

Tulosten perusteella eri menetelmien tuottamat keskivirheet koealatason keskilatvusrajatunnuksille olivat luokkaa 1–1,5 metriä koko aineistolle ja alueen vallitsevalle ositteelle eli mäntyvaltaisille koealoille. Puutason ennustusmenetelmistä epäparametrinen lähimmän naapurin menetelmä osoittautui tarkemmaksi kuin sekamalli. Se tuotti koko aineistolle ja mäntyvaltaisille koeloille suhteellisen harhattomia ennusteita. Lähimmän naapurin menetelmä on jo yleisesti käytössä laserkeilausinventoinnissa, joten latvusrajan liittäminen mukaan edellyttää vain sen mittaamista inventointialuekohtaisesta maastomittausaineistosta. Puutason sekamalli tuotti usein harhaisia ennusteita, mutta oli kuitenkin lähimmän naapurin menetelmää tarkempi mäntyvaltaisilla koeloilla tarkasteltaessa pohjapinta-alapainotteista estimaattia. Sekamallin tarkoitus ei lähtökohtaisesti ollutkaan tuottaa ennusteita kaikille puille, vaan valta-asemassa kasvaville männyille. Tämä tavoite toteutui ja mallin sovelluskohteena voisi olla latvusrajatiedon tuottaminen mäntytukeille. Lisäksi malli on helposti kalibroitavissa uudelle inventointialueelle vähäisillä mittauksilla.

Koealatason menetelmistä alfa-muoto tuotti yleensä kaikkein epätarkimpia ennusteita. Menetelmän tuottamat virheet olivat suhteellisesti ottaen pienempiä pohjapinta-alapainotteiselle keskilatvusrajalle kuin aritmeettiselle estimaatille eli menetelmän tuottama estimaatti on yleensä lähempänä painotettua vertailuarvoa. Kuusivaltaisilla koealoilla menetelmä johti jopa tarkempaan tulokseen kuin lähimmän naapurin menetelmä. Menetelmän hyvä soveltuvuus kuusivaltaisilla koeloilla on yhteensopiva aikaisempien tutkimusten kanssa. Tarkimmat latvusrajaennusteet saatiin koealatason regressiomallilla. Menetelmä ei ole kuitenkaan yhteensopiva puutason laserkeilausinventoinnin kanssa ja jos tarkasteltavaa tunnusta vaihdetaan, kuten tässä tutkimuksessa aritmeettinen ja pohjapinta-alalla painotettu keskilatvusraja, täytyy aina laatia uusi malli. Tässä yhteydessä koealatason malli toimikin lähinnä referenssinä tasolle, johon laserinventoinnilla voidaan päästä. Toisaalta koealatason estimaattien avulla voidaan kalibroida puutason lähestymistapojen tuloksia.

Tutkimuksessa tarkasteltiin puuston latvusrajatiedon mukaan ottamista aluepohjaiseen laserkeilausinventointiin suuraluetasolla. Latvusrajaestimaattien luotettavuustarkasteluissa koealatason keskivirhe oli yleensä 1–1,5 metriä, joka on vertailukelpoinen aiempiin suppeammilla aineistoilla tehtyihin tutkimuksiin ja riittänee myös operationaalisiin sovelluksiin. Vertailluista menetelmistä epäparametrinen lähimmän naapurin menetelmä on lupaavin ja latvusrajan ennustaminen on helposti lisättävissä nykyiseen operationaaliseen inventointiin. Myös muille vertailluille menetelmille on löydettävissä sovelluskohteita. Jatkossa tulisi selvittää puulajikohtaisten latvusrajatunnusten estimointimenetelmiä ja luotettavuutta.

Kirjallisuutta

Maltamo M., Bollandsås O.M., Vauhkonen J., Breidenbach J., Gobakken T., Næsset E. (2010). Comparing different methods for prediction of mean crown height in Norway spruce stands using airborne laser scanner data. Forestry 83(3): 257–268. https://doi.org/10.1093/forestry/cpq008.

Maltamo M., Packalen P. (2014). Species specific management inventory in Finland. Julkaisussa: Maltamo M., Naesset E., Vauhkonen J. (toim.). Forestry applications of airborne laser scanning – concepts and case studies. Managing Forest Ecosystems, vol 27. Springer, Dordrecht. s. 241–252. https://doi.org/10.1007/978-94-017-8663-8_12.


Rekisteröidy
Click this link to register to Metsätieteen aikakauskirja.
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
Smolander H., (1970) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2006 no. 3 artikkeli 5699 (poista) | Muokkaa kommenttia
Pukkala T., Miina J. (1970) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2006 no. 1 artikkeli 5734 (poista) | Muokkaa kommenttia
Islam Md. N., Kurttila M. et al. (2009) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2009 no. 2 artikkeli 5772 (poista) | Muokkaa kommenttia
Heikkilä J., Sirén M. et al. (2009) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2009 no. 2 artikkeli 5773 (poista) | Muokkaa kommenttia
Uotila K., Rantala J. et al. (2011) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2011 no. 1 artikkeli 5929 (poista) | Muokkaa kommenttia
Laiho R., Tuominen S. et al. (2016) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2016 no. 2 artikkeli 5957 (poista) | Muokkaa kommenttia
Nevalainen S., Matala J. et al. (2016) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2016 no. 1 artikkeli 5977 (poista) | Muokkaa kommenttia
Stenberg P., Rautiainen M. et al. (1970) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2004 no. 1 artikkeli 6095 (poista) | Muokkaa kommenttia
Hyppönen M., Hyvönen J. et al. (1970) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2002 no. 4 artikkeli 6195 (poista) | Muokkaa kommenttia
Penttilä T., Kojola S. et al. (1970) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2002 no. 4 artikkeli 6199 (poista) | Muokkaa kommenttia
Korhonen K. T., Ihalainen A. et al. (2007) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2007 no. 2B artikkeli 6217 (poista) | Muokkaa kommenttia
Hökkä H., Kaunisto S. et al. (1970) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2002 no. 2B artikkeli 6242 (poista) | Muokkaa kommenttia
Vastaranta M., Holopainen M. et al. (2009) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2009 no. 4 artikkeli 6339 (poista) | Muokkaa kommenttia
Jylhä P., (1970) Metsätieteen aikakauskirja vol. 1995 no. 1 artikkeli 6376 (poista) | Muokkaa kommenttia
Ruotsalainen S., (1970) Metsätieteen aikakauskirja vol. 1999 no. 1 artikkeli 6441 (poista) | Muokkaa kommenttia
Tamminen P., (1970) Metsätieteen aikakauskirja vol. 1998 no. 3 artikkeli 6571 (poista) | Muokkaa kommenttia
Tuominen S., Balazs A. et al. (2016) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2015 no. 4 artikkeli 6595 (poista) | Muokkaa kommenttia
Vastaranta M., (2012) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2012 no. 3 artikkeli 6756 (poista) | Muokkaa kommenttia
Korhonen K. T., Tomppo E. et al. (1970) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2000 no. 3B artikkeli 6795 (poista) | Muokkaa kommenttia
Ihalainen A., Ahola A. (1970) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2003 no. 3 artikkeli 6803 (poista) | Muokkaa kommenttia
Korpilahti E., (2008) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2008 no. 4 artikkeli 6828 (poista) | Muokkaa kommenttia
Eskelinen P., (1970) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2000 no. 1 artikkeli 6919 (poista) | Muokkaa kommenttia
Mäkipää R., Tomppo E. (1970) Metsätieteen aikakauskirja vol. 1998 no. 2 artikkeli 6975 (poista) | Muokkaa kommenttia
Saksa T., Miina J. et al. (2018) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2018 no. 0 artikkeli 10008 (poista) | Muokkaa kommenttia
Saarinen M., Valkonen  S. et al. (2020) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2020 no. 0 artikkeli 10372 (poista) | Muokkaa kommenttia
Siipilehto J., Huuskonen S. et al. (2020) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2020 no. 0 artikkeli 10504 (poista) | Muokkaa kommenttia
Piispanen R., Pyörälä J. et al. (2023) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2023 no. 0 artikkeli 23005 (poista) | Muokkaa kommenttia
Hakutulokset
Vauhkonen J., Matala J. et al. (2024) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2024 no. 0 artikkeli 24010
Maltamo M., Karjalainen T. et al. (2018) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2018 no. 0 artikkeli 10033
Vauhkonen J., (2010) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2010 no. 2 artikkeli 5757
Maltamo M., Peuhkurinen J. et al. (2009) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2009 no. 4 artikkeli 6350
Vauhkonen J., (2014) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2014 no. 4 artikkeli 5887