Metsätieteen aikakauskirja vuosikerta 2009 numero 4

• Korpilahti, ORCID ID: – E-mail eeva.korpilahti@luke.fi

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää laser- ja digitaalikuvatekniikkaan perustuvan mittalaitteen (laserkamera) mittaustarkkuus- ja tehokkuus sekä tekninen toimivuus ja soveltamisedellytykset metsäolosuhteissa. Laserkamera koostuu Canonin EOS 400D -digitaalisesta järjestelmäkamerasta, johon on liitetty Mitsubishin ML101J27 -laserdiodin pohjalle rakennettu viivalasergeneraattori. Läpimitan mittaus perustuu runkoon heijastettavaan laserviivaan ja pisteeseen, joiden avulla digitaalikuvasta voidaan mitata puun läpimitta. Tutkimusaineisto kerättiin talvella 2007–2008 kolmeltatoista ympyräkoealalta (r = 7,98–10 m) ja se käsitti 728 läpimittahavaintoa (d1,3) 265 puusta. Läpimitan mittauksen keskivirhe koko aineistossa oli 6 mm, kun läpimitta mitattiin kuvatulkintaohjelmalla puoliautomaattisesti. Puulajeittain paras tarkkuus saavutettiin kuusella 5,0 mm (4,4 %), sitten koivulla 6,4 mm (3,3 %) ja männyllä 7,6 mm (7,6 %). Laserkamera antoi keski määrin lievän yliarvion (2,3 %) rinnankorkeusläpimitasta. Läpimitan mittaus puoliautomaattista kuvatulkintaa käyttäen onnistui 80 %:lle havainnoista. Täysin automaattista kuvatulkintaa käyttäen läpimitan mittauksen keskivirheeksi saatiin 12,7 mm:ä. Mittaus laserkameralla on nopeaa (10 s / puu) ja läpimitan mittauksen tarkkuus kilpailukykyinen perinteisten mittausmenetelmien kanssa. Suurimmat virhelähteet aiheutuvat oksista (näkyvyys), jolloin laserpiste ei osu runkoon ja mittaus epäonnistuu. Laserkamera on varsin lupaava mittalaite rungon läpimitan mittaamiseen. Liittämällä laitteeseen kulma-anturi, laseretäisyysmittari, elektroninen kompassi sekä GPS-vastaanotin mahdollistaa se puun pituuden, sijainnin sekä laatutunnusten mittaamisen koealalla.

• Melkas, ORCID ID: – E-mail timo.melkas@metsateho.fi
• Vastaranta, ORCID ID: –
• Holopainen, ORCID ID: –
• Kivilähde, ORCID ID: –
• Merimaa, ORCID ID: –

Tutkimuksessa selvitettiin korkearesoluutioisen E-SAR-tutkakuvan tarkkuutta koealatason metsikkötunnusten estimoinnissa. E-SAR-tutkakuvaukset suoritettiin syksyllä 2000 ja keväällä 2000 ProSmart II -projektissa, jonka tarkoituksena oli tutkia tuolloin suunnitteilla olleen TerraSAR-X-satelliittisysteemin potentiaalisia sovellusalueita. Metsikkötunnusten estimointi tehtiin käyttäen ei- parametrista k:n lähimmän naapurin (k-nn) -menetelmää ja tarkkuuden arviointi ristiinvalidiointi-menetelmällä. Estimoituja metsikkötunnuksia olivat kokonaistilavuus, puulajikohtaiset tilavuudet ja osuudet, pohjapinta-ala, keskipituus ja keskiläpimitta. E-SAR-tulkinnan tarkkuutta verrattiin numeeristen ilmakuvien sekä keskiresoluution optisen aallonpituusalueen Landsat ETM -satelliittikuvien tarkkuuteen. Maastoaineistona käytettiin 199 relaskooppikoealaa. E-SAR-estimoinnin suhteelliset RMSE-arvot olivat parhaimmillaan kokonaistilavuudelle, keskiläpimitalle, keskipituudelle ja pohjapinta-alalle 44,8 %, 27,8 %, 27,5 %, 38,3 %. Vertailuaineistona olleille numeerisille ilmakuville vastaavat suhteelliset RMSE-arvot olivat 49,3 %, 25,6 %, 26,5 % ja 40,6 % ja Landsat ETM -kuville 58,3 %, 38,5 %, 34,5 % ja 46,9 %. E-SAR-tutkakuvat toimivat parhaiten kokonaistilavuuden estimoinnissa, jossa niiden tuottama estimointitarkkuus oli huomattavasti sekä ilmakuvaa että Landsat ETM-kuvaa tarkempi. Keskiläpimitan, keskipituuden ja pohjapinta-alan estimoinnissa E-SAR-tutkakuvat sekä numeeriset ilmakuvat tuottivat suurinpiirtein yhtä tarkan tuloksen, joka oli kuitenkin huomattavasti Landsat ETM -kuvaa parempi. Puulajien tilavuuksien ja osuuksien osalta numeeriset ilmakuvat tuottivat E-SAR-kuvia tarkemman estimointituloksen.

• Holopainen, ORCID ID: – E-mail markus.holopainen@helsinki.fi
• Tuominen, ORCID ID: –
• Karjalainen, ORCID ID: –
• Hyyppä, ORCID ID: –
• Hyyppä, ORCID ID: –
• Vastaranta, ORCID ID: –
• Hujala, ORCID ID: –
• Tokola, ORCID ID: –

Tutkimuksessa esiteltiin tila- ja metsikkötason tarkastelut yhdistävä suunnittelumenetelmä, jossa metsiköiden käsittelyohjelmien määrittämiseen vaikuttavat paitsi metsikkötason tavoitemuuttujien arvot myös tilatason rajoitteet. Metsikkötason optimointiongelmat tehtiin toisistaan riippuviksi tilatason rajoitteiden varjohintojen avulla. Rajoitteiden avulla voidaan vaikuttaa esimerkiksi hakkuumäärien ajalliseen jakautumiseen. Menetelmän etu on jatkuvien metsikkötason päätösmuuttujien käyttö, jolla tarkoitetaan sitä, että ne voivat saada lähes minkä tahansa arvon niiden vaihteluväliltä. Tämä tuo tehokkuusetuja verrattuna normaaliin tilatason suunnittelumalliin, jossa metsiköille simuloidaan etukäteen rajallinen määrä käsittelyvaihtoehtoja. Menetelmän toimintaa havainnollistettiin kahdelle esimerkkitilalle tehdyillä laskelmilla, joissa esitellyn menetelmän ja tyypillisten käytössä olevien suunnittelumallien eroksi nykyarvolla mitattuna tuli noin 20 %. Tämä ero johtui suurelta osin siitä, että esitellyssä mallissa kunkin metsikön käsittely valitaan periaatteessa kaikkien mahdollisten vaihtoehtojen joukosta, kun taas perinteisissä suunnittelumalleissa valitaan paras muutamasta etukäteen tuotetusta käsittelyvaihtoehdosta. Jatkuvien päätösmuuttujien käyttö tuo lisää joustavuutta ja tarkkuutta käsittelyjen määrittelyyn. Menetelmän suurin ongelma on rajoitemuuttujien suuri herkkyys varjohinnoille joissakin suunnitteluongelmissa, minkä vuoksi menetelmä ei aina päädy käypään ratkaisuun, vaikka sellainen olisi olemassa. Näissä tilanteissa suunnittelijan tulee muuttaa menetelmän parametreja, mikä vaatii ammattitaitoa.

• Kurttila, ORCID ID: – E-mail mikko.kurttila@metla.fi
• Pukkala, ORCID ID: –

• Mäkinen, ORCID ID: – E-mail antti.makinen@helsinki.fi
• Holopainen, ORCID ID: –

• Rasinmäki, ORCID ID: – E-mail jussi.rasinmaki@simosol.fi
• Mäkinen, ORCID ID: –
• Kalliovirta, ORCID ID: –

• Melkas, ORCID ID: – E-mail timo.melkas@metsateho.fi
• Visala, ORCID ID: –

• Vastaranta, ORCID ID: – E-mail mikko.vastaranta@helsinki.fi
• Holopainen, ORCID ID: –
• Kaartinen, ORCID ID: –
• Hyyppä, ORCID ID: –
• Hyyppä, ORCID ID: –

• Hyyppä, ORCID ID: – E-mail juha.hyyppa@fgi.fi
• Lyytikäinen-Saarenmaa, ORCID ID: –
• Holopainen, ORCID ID: –
• Litkey, ORCID ID: –
• Hyyppä, ORCID ID: –
• Kaasalainen, ORCID ID: –

• Hyyppä, ORCID ID: – E-mail juha.hyyppa@fgi.fi
• Holopainen, ORCID ID: –
• Vastaranta, ORCID ID: –
• Puttonen, ORCID ID: –

• Holopainen, ORCID ID: – E-mail markus.holopainen@helsinki.fi
• Hyyppä, ORCID ID: –

• Vikman, ORCID ID: – E-mail anu.vikman@metla.fi
• Saari, ORCID ID: –
• Väänänen, ORCID ID: –

• Uusivuori, ORCID ID: – E-mail jussi.uusivuori@metla.fi

• Hantula, ORCID ID: – E-mail jarkko.hantula@metla.fi

• Tasanen, ORCID ID: – E-mail tapani.tasanen@seamk.fi

• Viherä-Aarnio, ORCID ID: –

• Luostarinen, ORCID ID: –
• Möttönen, ORCID ID: –

• Maltamo, ORCID ID: –
• Peuhkurinen, ORCID ID: –
• Malinen, ORCID ID: –
• Vauhkonen, ORCID ID: –
• Packalén, ORCID ID: –
• Tokola, ORCID ID: –

• Nuutinen, ORCID ID: –
• Kilpeläinen, ORCID ID: –
• Hirvelä, ORCID ID: –
• Härkönen, ORCID ID: –
• Ikonen, ORCID ID: –
• Lempinen, ORCID ID: –
• Peltola, ORCID ID: –
• Wilhelmsson, ORCID ID: –
• Kellomäki, ORCID ID: –

• Pukkala, ORCID ID: –

• Vartiamäki, ORCID ID: –
• Hantula, ORCID ID: –
• Uotila, ORCID ID: –