Miina Rautiainen (email), Aarne Hovi, Nea Kuusinen, Jussi Juola, Petri Forsström, Sini-Selina Salko, Daniel Schraik, Iuliia Burdun

Avoimia spektrikirjastoja Suomen metsistä

Rautiainen M., Hovi A., Kuusinen N., Juola J., Forsström P., Salko S.-S., Schraik D., Burdun I. (2022). Avoimia spektrikirjastoja Suomen metsistä. Metsätieteen aikakauskirja vuosikerta 2022 artikkeli 10734. https://doi.org/10.14214/ma.10734

Tekijät
  • Rautiainen, Rakennetun ympäristön laitos, Insinööritieteiden korkeakoulu, Aalto-yliopisto, Espoo ORCID https://orcid.org/0000-0002-6568-3258 Sähköposti miina.a.rautiainen@aalto.fi (sähköposti)
  • Hovi, Rakennetun ympäristön laitos, Insinööritieteiden korkeakoulu, Aalto-yliopisto, Espoo ORCID https://orcid.org/0000-0002-4384-5279 Sähköposti aarne.hovi@aalto.fi
  • Kuusinen, Rakennetun ympäristön laitos, Insinööritieteiden korkeakoulu, Aalto-yliopisto, Espoo Sähköposti nea.kuusinen@aalto.fi
  • Juola, Rakennetun ympäristön laitos, Insinööritieteiden korkeakoulu, Aalto-yliopisto, Espoo ORCID https://orcid.org/0000-0002-6050-7247 Sähköposti jussi.juola@aalto.fi
  • Forsström, Rakennetun ympäristön laitos, Insinööritieteiden korkeakoulu, Aalto-yliopisto, Espoo ORCID https://orcid.org/0000-0002-2357-2517 Sähköposti petri.forsstrom@aalto.fi
  • Salko, Rakennetun ympäristön laitos, Insinööritieteiden korkeakoulu, Aalto-yliopisto, Espoo Sähköposti sini-selina.salko@aalto.fi
  • Schraik, Rakennetun ympäristön laitos, Insinööritieteiden korkeakoulu, Aalto-yliopisto, Espoos ORCID https://orcid.org/0000-0002-7794-3918 Sähköposti daniel.schraik@aalto.fi
  • Burdun, Rakennetun ympäristön laitos, Insinööritieteiden korkeakoulu, Aalto-yliopisto, Espoo ORCID https://orcid.org/0000-0002-1436-2550 Sähköposti iuliia.burdun@aalto.fi

Vastaanotettu 4.4.2022 Hyväksytty 19.9.2022 Julkaistu 22.9.2022

Katselukerrat 242

Saatavilla https://doi.org/10.14214/ma.10734 | Lataa PDF

Creative Commons License full-model-article10734

Satelliitteihin, lentokoneisiin ja drooneihin kiinnitetyillä mittauslaitteilla voidaan kartoittaa ja seurata kasvillisuuden rakennetta, terveydentilaa tai biokemiallisia ominaisuuksia. Kartoitusmenetelmät perustuvat siihen, että kartoitettavan kohteen (kuten kasvillisuuden) ja mitatun signaalin välillä on riippuvuus. Mikäli halutaan ymmärtää kaukokartoitettuja signaaleja tarkemmin, on tarpeen perehtyä taustalla olevaan luonnontieteelliseen ilmiöön eli siihen, miten lyhytaaltoinen säteily (esim. auringonvalo tai infrapunasäteily) siroaa ensin kasvustossa ja lopulta kohti taivaalla tai avaruudessa olevia mittauslaitteita. Säteilyn siroamista voidaan kuvata matemaattisilla malleilla, joita kutsutaan usein fysikaalisiksi heijastusmalleiksi. Esimerkiksi metsän fysikaalisissa heijastusmalleissa hyödynnetään tietoa metsän rakenteesta ja sen eri komponenttien eli lehtien, aluskasvillisuuden tai runkojen spektrisistä ominaisuuksista. Metsän rakennetta kuvaavia mittauksia on Suomessa runsaasti tarjolla. Puutteena on kuitenkin pitkään ollut se, että mittausaineistoja eri komponenttien spektreistä ei ole saatavilla, joten heijastusmalleissa on jouduttu käyttämään valistuneita arvauksia tai muuten puutteellisia lähtötietoja. Spektrikirjastojen puute on koskenut myös muita kuin suomalaisia tai boreaalisia metsiä. Fysikaalisten heijastusmallien lisäksi spektriaineistoja hyödynnetään mm. ilmastomallinnuksessa ja tulevaisuudessa mahdollisesti myös kasvi- tai sienilajien automaattisessa lajintunnistuksessa erilaisten sensoreiden avulla.

Metsiin liittyviä spektrikirjastoja on ollut erittäin vähän saatavilla, koska spektrimittaukset ovat haastavia useista syistä. Tarvittavat mittauslaitteet ovat arvokkaita ja niiden käyttö vaatii huolellista perehtymistä ja koulutusta, jota ei ole yleisesti tarjolla. Lisäksi olosuhteet, joissa spektrimittauksia voidaan tehdä, ovat tarkkaan määriteltyjä: muun muassa valaistuksen täytyy pysyä vakiona mittausten ajan ja vertailukelpoisena eri mitattujen kohteiden välillä. Erityisesti maastossa tehtävissä mittauksissa tämä voi johtaa pitkiinkin odotteluaikoihin, kun pilvet seilaavat taivaalla auringon edessä.

Aalto-yliopiston tutkimusprojekteissa on viimeisen kuuden vuoden aikana tuotettu useita avoimia spektrikirjastoja Suomen metsistä (Taulukko 1) Euroopan tutkimusneuvoston ja Suomen Akatemian rahoituksella. Nämä spektrikirjastot sisältävät mm. 25 puulajin lehtien ja neulasten ja 10 puulajin kaarnan spektrejä sekä metsän kenttä- ja pohjakerroksen kasvillisuuden ja jäkälien spektrejä. Mittaukset ovat toistaiseksi painottuneet eteläboreaaliselle vyöhykkeelle. Parhaillaan työn alla ovat spektrikirjastojen laajennukset suo- ja turvekangaskasvillisuuden ja metsäluonnon monimuotoisuuden kannalta keskeisten lajien suuntaan.

Taulukko 1. Suomalaisista metsistä mitattuja avoimia spektrikirjastoja.
Spektrikirjaston sisältö Artikkeli, jossa mittaukset kuvattu (tekijät, doi) Spektriaineisto saatavilla (doi)
Puiden lehtien ja neulasten heijastus- ja läpäisyspektrit (25 lajia) 1 Hovi ym. (2017),
10.14214/sf.7753
10.17632/nvgjcn5nsx.1
Puiden lehtien ja neulasten heijastus- ja läpäisyspektrit (10 lajia) 2 Hovi ym. (2022),
10.14214/sf.10683
10.17632/t5f554s7cn.1
Puiden lehtien ja neulasten heijastus- ja läpäisyspektrit (4 lajia) Kuusinen ym. 2022,
kuvattu spektriaineiston yhteydessä
10.17632/3hswxj5nff.1
Jäkälien heijastusspektrit (12 lajia) Kuusinen ym. (2020),
10.1016/j.rse.2020.111955
10.17632/k482pn3gp4.1
Metsätyyppien aluskasvillisuuden heijastusspektrit Forsström ym. (2021),
10.1016/j.agrformet.2021.108604
10.17632/2g9nkcdj53.1
Puiden kaarnan heijastusspektrit (3 lajia) 3 Juola ym. (2020),
10.14214/sf.10331
10.17632/bzwd9fx45s.1
Puiden kaarnan heijastusspektrit (10 lajia) Juola ym. (2022),
10.1002/ece3.8718
10.17632/pwfxgzz5fj.2
Kelojen heijastusspektrit (1 laji) Juola ym. 2022,
kuvattu spektriaineiston yhteydessä
10.17632/8dvx3vvvk9.1
1 Sisältää myös spektrien vuodenaikaismittauksia 4 puulajille.
2 Sisältää myös mittauksia Virosta ja Tshekistä.
3 Mitattu useasta eri katselukulmasta, usealla rungon korkeudella.

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
Hakutulokset
Rautiainen M., Kuusinen N. et al. (2020) Boreaalisten metsien albedosta Metsätieteen aikakauskirja vol. 2020 no. 0 artikkeli 10323
Hovi A., Juola J. et al. (2022) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2022 no. 0 artikkeli 10742
Hovi A., Schraik D. et al. (2021) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2021 no. 0 artikkeli 10656
Hovi A., Raitio P. et al. (2017) Uusi spektrikirjasto boreaalisista puulajeista Metsätieteen aikakauskirja vol. 2017 no. 0 artikkeli 7819
Rautiainen M., Hovi A. et al. (2022) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2022 no. 0 artikkeli 10734
Hovi A., Korpela I. (2014) Metsätieteen aikakauskirja vol. 2014 no. 4 artikkeli 5886