Uudet paikkatietolähteet puunhankinnan operaatioiden tukena Tapio Räsänen

Transkriptio

1 Uudet paikkatietolähteet puunhankinnan operaatioiden tukena Tapio Räsänen EffFibre Kannattavan metsänkäsittelyn menetelmät seminaari ja retkeily Lahti

2 Paikkatieto puunhankinnan suunnittelussa ja ohjauksessa Metsänhoito Metsävaratieto Olosuhteita kuvaavat paikkatiedot pysyvät ja muuttuvat olosuhteet Metsäyhtiöt Yrittäjät Simulointi Optimointi ym. laskenta Mallit Aineistojen yhdistäminen ja muuntaminen käyttökelpoiseen muotoon Päätöstukijärjestelmät Korjuun ja kuljetuksen suunnittelujärjestelmät Metsäkoneiden kartta- ja opastusjärjestelmät Metsänhoidon suunnittelujärjestelmät Korjuu Kuljetus 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 Kannattavan metsänkäsittelyn menetelmät seminaari Lahti 2

3 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 Kannattavan metsänkäsittelyn menetelmät seminaari Lahti 3

4 Tietoa pysyväluonteisista korjuu- ja kuljetusolosuhteista tarvitaan Puukauppa ja leimikon suunnittelu Hakkuun työmaasuunnittelu kuvioiden rajaus hakkuutapa, ojitustarve ennakkoraivaustarve energiapuun korjuu varastopaikan sijainti tieverkoston kunto korjuun ajoitus metsänuudistaminen maanmuokkausmenetelmä puulajivalinta Kaukokuljetus Monilähdeinformaatio korjuuajankohdan määritys ajouraverkoston suunnittelu korjuun ulkopuolelle jätettävien leimikon osien tunnistaminen (mm. luontokohteet, vesiuomat) korjuuvaurioiden välttäminen työturvallisuuden kannalta varottavat kohteet (mm. sähkölinjat) Metsäkuljetus metsäteiden ajettavuuden ennakointi muuttuvissa olosuhteissa teiden luokitus ja kunnostustoimenpiteiden määritys koneen valinta ja lisävarustelutarve työmenetelmän valinta sekakuormat, lajittelu Kannattavan metsänkäsittelyn menetelmät seminaari Lahti 4

5 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 Kannattavan metsänkäsittelyn menetelmät seminaari Lahti 5

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 Lahti 6

7 Kannattavan metsänkäsittelyn menetelmät seminaari Lahti 7

8 Korkeusmalli 2 m Maanmittauslaitoksen tuottama maanpinnan korkeutta kuvaava uusi, aiempaa tarkempi malli. Saatavana koko maan alueelta, mutta ei vielä kattavasti. Tavoitteena on saada koko maa kuvatuksi v loppuun mennessä. Ruutukoko on 2 m x 2 m ja korkeustiedon tarkkuus 0,3 metriä. Laserkeilaukseen perustuva, pistetiheys vähintään 0,5 pistettä / m 2 MML:n avointa aineistoa Kuva: Vuoden laserkeilausalueet. Lähde: Maanmittauslaitos Kannattavan metsänkäsittelyn menetelmät seminaari Lahti 8

9 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 Kannattavan metsänkäsittelyn menetelmät seminaari Lahti 9

10 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 laskentaalueestaan riippumattomia ts. eri alueiden arvot ovat yhteismitalliset (?) Kannattavan metsänkäsittelyn menetelmät seminaari Lahti 10

11 Kosteusindeksin ja maastovaurioiden korrelaatiot - Someron tutkimusaineisto Kannattavan metsänkäsittelyn menetelmät seminaari Lahti 11

12 Kosteusindeksin ja maastovaurioiden korrelaatiot - Päätehakkuut (Pieksämäen tutkimusaineisto) Kosteusindeksi Yhteensä Osuus, % Ei vauriota ,3 Lievä maastovaurio ,4 Maastovaurio ,6 Potentiaalinen ,7 Kaikki Osuus, % 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 Kannattavan metsänkäsittelyn menetelmät seminaari Lahti 12

13 Kosteusindeksin ja maastovaurioiden korrelaatiot - Ensiharvennukset (Pieksämäen tutkimusaineisto) Kosteusindeksi Yhteensä Osuus, % Ei vauriota ,0 Lievä maastovaurio ,0 Maastovaurio ,4 Potentiaalinen ,6 Kaikki Osuus, % 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 Kannattavan metsänkäsittelyn menetelmät seminaari Lahti 13

14 Kosteusindeksi ja ajouraverkoston maastovauriot - esimerkkinä kohde, jolla korkeat kosteusindeksiarvot Twi = 11,73 Twi keskivarvo = 8,31 Osuus, % Ei vaurio 40,31762 Vaurio 43,69877 Lievä 15,98361 Twi = 10,12 Kannattavan metsänkäsittelyn menetelmät seminaari Lahti 14

15 Kosteusindeksi ja ajouraverkoston maastovauriot - esimerkkinä kohde, jolla keskimääräiset kosteusindeksiarvot Twi = 7,02 Twi keskiarvo = 7,3 Osuus, % Ei vaurio 69,4 Vaurio 20,8 Lievä 9,8 Twi = 12,51 Kannattavan metsänkäsittelyn menetelmät seminaari Lahti 15

16 Maaperäkartta Hienojakoiset kivennäismaat Maalajin vaihettumisalueet Maalajivaihtelusta ja kivisyydestä voidaan saada informaatiota myös topografian piirteiden perusteella laserkeilausdatasta Kannattavan metsänkäsittelyn menetelmät seminaari Lahti 16

17 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 Kannattavan metsänkäsittelyn menetelmät seminaari Lahti 17

18 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? Kannattavan metsänkäsittelyn menetelmät seminaari Lahti 18

19 Korjuun ja kuljetuksen muuttuvien olosuhteiden kuvaus ja ennustaminen 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 Kannattavan metsänkäsittelyn menetelmät seminaari Lahti 19

20 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 Kannattavan metsänkäsittelyn menetelmät seminaari Lahti 20