Biomassatulkinta LiDARilta

Samankaltaiset tiedostot
MARV Metsikkökoealaharjoitus Aluepohjaiset laserpiirteet puustotunnusten selittäjinä. Ruuduille lasketut puustotunnukset:

Kehittyvien satelliittiaineistojen mahdollisuudet

Puustotietojen keruun tekniset vaihtoehdot, kustannustehokkuus ja tarkkuus

Puiden biomassan, puutavaralajien ja laadun ennustaminen laserkeilausaineistoista

Kymmenen vuotta maastolaserkeilaustutkimusta käytännön kokemuksia

Metsäkeilauksista suunnistuskarttoja?

Metsikön rakenteen ennustaminen 3D-kaukokartoituksella

Kasvava metsävaratiedon kysyntä. Metsässä puhaltavat uudet tuulet seminaari, , Mikkeli Kari T. Korhonen, Metla/VMI

Laserkeilauksella kattavaa tietoa kaupunkimetsistä

Ilmastoon reagoivat metsän kasvun mallit: Esimerkkejä Suomesta ja Euroopasta

Puulajitulkinta laserdatasta

Suomen metsäkeskus. SMK:n ja VMI:n inventointien yhteistyömahdollisuuksia. Taksaattoriklubin kevätseminaari Helsinki, 20.3.

Laserkeilaus yksityismetsien inventoinnissa

Laserkeilauspohjaiset laskentasovellukset

VMI-koealatiedon ja laserkeilausaineiston yhdistäminen metsäsuunnittelua varten

Laserkeilauksen hyödyntäminen metsätaloudellisissa

Tree map system in harvester

TARKKA METSÄVARATIETO LISÄÄ SUUNNITTELUN JA TOTEUTUKSEN TEHOKKUUTTA

Metsäalueen kuviointi laserkeilausaineiston ja soluautomaatin avulla

Forest Big Data (FBD) -tulosseminaari Helsingin yliopiston metsätieteiden laitos & Maanmittauslaitoksen paikkatietokeskus (FGI)

Earth Observation activities in University of Eastern Finland

Riistapäivät 2015 Markus Melin Itä Suomen Yliopisto Metsätieteiden osasto

Metsien rooli kansainvälisissä ilmastoneuvotteluissa

Olosuhdetieto. Metsäntutkimuksen ja päätöksenteon apuna. Metsäteho Timo Tokola. UEF // University of Eastern Finland

Lauri Korhonen. Kärkihankkeen latvusmittaukset

Paikkatietoa metsäbiomassan määrästä tarvitaan

Puun kasvu ja runkomuodon muutokset

Miten voidaan seurata metsämaaperän hiilivaraston muutoksia?

METSÄSUUNNITTELU. Metsäkurssi JKL yo 2014 syksy. Petri Kilpinen, Metsäkeskus, Keski-Suomi

Vaihtoehtoisia malleja puuston kokojakauman muodostamiseen

Metsätuhoihin liittyvät riskit, kuten kuivuus-, lumi-,

Metsävarojen inventoinnin keskeinen kiinnostuksen

Research plan for masters thesis in forest sciences. The PELLETime 2009 Symposium Mervi Juntunen

Metsävaratieto ja sen käytön mahdollisuudet Raito Paananen Metsätietopäällikkö Suomen metsäkeskus Julkiset palvelut, Keski-Suomi

Laserkeilaus puustotunnusten arvioinnissa

Miehittämättömän lennokin ottamien ilmakuvien käyttö energiakäyttöön soveltuvien biomassojen määrän nopeassa arvioinnissa

Puukarttajärjestelmä hakkuun tehostamisessa. Timo Melkas Mikko Miettinen Jarmo Hämäläinen Kalle Einola

Metsäojitettujen soiden kasvihuonekaasupäästöt ja entä sitten

Tiheäpulssinen ja monikanavainen laserkeilausaineisto puulajeittaisessa inventoinnissa

Matematiikka kesyttää myrskyt

DroneKnowledge Towards knowledge based export of small UAS remote sensing technology Kohti tietämysperusteisen UAS kaukokartoitusteknologian vientiä

Dendron Resource Surveys Inc. Arbonaut Oy Finnish Forest Research Institute University of Joensuu

Suomen metsien kasvihuonekaasuinventaario

METLA. Metla / Tehtävät. Maantieteilijänä metsäntutkijoiden keskellä

Ympäristön aktiivinen kaukokartoitus laserkeilaimella: tutkittua ja tulevaisuutta

Kaukokartoituspohjainen metsien inventointi Suomessa - mitä tästä eteenpäin? Petteri Packalen

Luento 10: Optinen 3-D mittaus ja laserkeilaus

Taimikonhoidon omavalvontaohje

Suomessa metsätalousmaa on perinteisesti jaettu

Tietojenkäsittelytieteen tutkimusmetodit J. Parkkinen, M. Hauta-Kasari & V. Heikkinen

Lidar GTK:n palveluksessa

Forest Big Data -tulosseminaari

VMI-aineiston käyttö kasvihuonekaasujen inventaariossa (KHK)

SIMO käytössä. UPM-Kymmene Oyj Janne Uuttera

Säilörehunurmen sadon määrän kaukokartoitus

Laitetekniset vaatimukset ammattimaiselle dronetoiminnalle. Sakari Mäenpää

Metsien vertailutason määrittäminen taustat ja tilanne

Kaukokartoitusmenetelmien hyödyntämis- mahdollisuuksista maaainesten oton valvonnassa ja seurannassa

MetKu Metsävaratiedon kustannushyötyanalyysi

Laskennallinen menetelmä puun biomassan ja oksien kokojakauman määrittämiseen laserkeilausdatasta

Pohjoisten metsien merkitys ilmastonmuutokselle - biogeokemialliset ja biofysikaaliset palautemekanismit

Lannoituksen pitkäaikaisvaikutukset

Metsien kaukokartoitus ja avoimet aineistot

Liitutaululta viidakkoon Arbonautin avaimet kansainvälisyyteen

Koostimme Metsätieteen aikakauskirjan erikoisnumeroon

Laserkeilaus ja metsäsovellukset Juho Heikkilä, metsätiedon johtava asiantuntija

Metsäojitettu suo: KHK-lähde vai -nielu?

Ensiharvennusten korjuuolot vuosina

PUUSTOBIOMASSAN ENNUSTAMINEN HARVAPULSSISELLA LENTOLASERKEILAUSAINEISTOLLA

Maastokartta pistepilvenä Harri Kaartinen, Maanmittauspäivät

"Karuselli", 4 kohdetta, 4 ryhmää per kohde, min. Mukana kuljetettavat ryhmäkohtaiset varusteet ja kohteella annettavat välineet.

Maastolaserkeilauksen mahdollisuudet metsävaratiedon hankinnassa ja puunkorjuussa. Harri Kaartinen , FOREST BIG DATA -hankkeen tulosseminaari

Satelliittipaikannuksen tarkkuus hakkuukoneessa. Timo Melkas Mika Salmi Jarmo Hämäläinen

Puuston tilavuus ja kasvu ovat metsien inventoinnin

Kaukokartoitusperusteisen inventointimallin kokonaistestaus

Teledyne Optech Titan -monikanavalaser ja sen sovellusmahdollisuudet

Kaukokartoitustiedon käyttö LUKE:ssa

Aaltomuodosta lisätarkkuutta laserkeilaukseen? SMK metsävaratietoseminaari Vantaa Aarne Hovi Helsingin Yliopisto

Metsäkoneiden sensoritekniikka kehittyy. Heikki Hyyti, Aalto-yliopisto

Metsitettyjen peltojen hiilivarasto ja sen muutos metsän kehityksen myötä Jyrki Hytönen, Antti Wall, Carl Johan Westman

ARVO ohjelmisto. Tausta

Fotogrammetris geodeettinen menetelmä metsäalueen tarkkaan kartoittamiseen sekä syitä ja muita keinoja maastoaineiston tarkkaan paikantamiseen

GIS-jatkokurssi. Viikko 3: 3D-menetelmät. Harri Antikainen

Kaukokartoitusaineistot ja maanpeite

Puuston runkolukusarjan ja laatutunnusten mittaus kaukokartoituksella

Lumen optisten kaukokartoitusmenetelmien kehittäminen boreaalisella metsävyöhykkeellä. Kirsikka Heinilä SYKE/HY

Climforisk - Climate change induced drought effects on forest growth and vulnerability

Ilmasto, energia, metsät win-win-win?

PANK PANK-4122 ASFALTTIPÄÄLLYSTEEN TYHJÄTILA, PÄÄLLYSTETUTKAMENETELMÄ 1. MENETELMÄN TARKOITUS

Satelliitit, alus tat ja tekoäly mets ätaloudes s a

TIHEÄPULSSISEN LASERAINEISTON VERTAILUTESTI

Kaupunkimallit

Metsävaratietojärjestelmän ja metsäsuunnittelun tutkimus- ja kehittämisohjelma (MSU, )

Biostatistikkojen elonkorjuu. Suomen biostatistiikan seura ry:n syystapaaminen MTT, Jokioinen

Fysikaaliset menetelmät metsien kaukokartoituksessa

Laserkeilaus uusia mahdollisuuksia ympäristön seurantaan. Pekka Härmä & co Suomen Ympäristökeskus Paikkatietomarkkinat

Maailman metsät paljon vartijana

Keskijännitteisten ilmajohtojen vierimetsien hoidon kehittäminen

LASERKEILAUKSEEN PERUSTUVA 3D-TIEDONKERUU MONIPUOLISIA RATKAISUJA KÄYTÄNNÖN TARPEISIIN

Transkriptio:

Biomassatulkinta LiDARilta 1 Biomassatulkinta LiDARilta Jarno Hämäläinen (MMM) Kestävän kehityksen metsävarapalveluiden yksikkö (REDD and Sustainable Forestry Services)

2 Sisältö Referenssit Johdanto Mikä laserkeilaus? LiDAR metsäbiomassan tulkinnassa Intergroidut menetelmät Lähtöaineistot Mallien kalibrointi LiDARin edut biomassan tulkinnassa Päätelmät

3 Referenssit Gautam,B.R.,Tokola,T.,Hamalainen,J.,Gunia,M.,Peuhkurinen,J. Parviainen,H.,Leppanen,V.,Kauranne,T.,Havia,J.,Norjamäki,I. and Sah,B.P. Integration of airborne LiDAR, satellite imagery, and field measurements using a two-phase sampling method for forest biomass estimation in tropical forests. Presented at International Symposium on Benefiting from Earth Observation 4-6 October 2010, Kathmandu, Nepal. Peuhkurinen, J; Gonzalez, AS; Ketola, J (2010) Using aerial photographs and VHR satellite data as an auxiliary information in airborne LiDAR-based estimation of species-specific forest characteristics. Paper presented at Forestsat 2010, Spain. Kansallinen metsävarojen arviointi Nepalissa (FRA) 2010-2014, 1 miljoonan hehtaarin LiDAR-pilotti, Marraskuu 2010

4 Johdanto Vuositasolla noin 15 % maailmanlaajuisista hiilidioksipäästöistä on arvioitu sitoutuvan metsiin Metsien häviäminen ja rakenteellinen muutos aiheuttaa jopa 20 % maapallon hiilidioksidipäästöistä

5 Johdanto REDD 1 -mekanismi pyrkii luomaan osana kansainvälistä ilmastosopimusta markkinakannusteita hiilinieluja lisäävälle maankäytölle ja metsänhoidolle Forest Carbon Pools 1) Aboveground biomass 2) Belowground biomass 3) Litter 4) Deadwood 5) Soil 1 REDD = Reducing Emissions from Deforestation and Forest Degradation in Developing Countries Tarkkaa, luotettavaa ja ajantasaista tietoa tarvitaan biomassan jakaumasta sekä kehityksestä LiDAR-biomassainventoinnit (AGB)

Mikä laserkeilaus (LiDAR)? 6 Laserkeilauksen perusteet Light Detection And Ranging LiDAR-laitteiston kolme mittauskomponenttia 1. Etäisyysmittaus 2. Inertiamittaus 3. GNSS-sijainti Tuloksena pistepilvi, jonka jokaisella havainnolla 3Dkoordinaatit (x,y,x)

Mikä laserkeilaus (LiDAR)? 7 osa lasersäteistä läpäisee latvuskerrokset ja siroaa Laserkeilauksen takaisin perusteet ainakin alle 50 metriä korkeissa puustoissa keilauslennot voidaan toteuttaa myös jopa pilvisellä säällä tai yöllä 1 st (and only) return from ground 1 st return from tree top 2 nd return from branches 3 rd return from ground

LiDAR metsäbiomassan tulkinnassa 8 LiDAR-aineiston ominaisuudet kuvaavat metsän Laserkeilauksen perusteet rakennetta, erityisesti puuston pituutta kasvillisuuden tiheyttä biomassan jakautumista latvuskerroksiin

9 LiDAR ja metsän rakenne Luonnontilainen metsä Merkittävästi pienentynyt latvuspeitto

Integroidut menetelmät Kaukokartoitus ja maastokoealat LiDAR-pohjaisessa biomassan tulkinnassa yhdistetään joko A. wall-to-wall LiDAR-data referenssikoealat ilmakuvat (optio) TAI B. LiDAR-kaistaotannat (1-10%) referenssikoealoja wall-to-wall satelliittikuva-aineistoa KAKSIVAIHEINEN OTANTA 10

Lähtöaineisto LiDAR 11 tavoiteltu tiheys aluepohjaisessa biomassatulkinnassa 0.5-2.0 pulssia/m 2 LiDARilta laskettuja korkeus-, tiheys-, puulaji- ym. ominaisuuksien vaihtelun perusteella metsä voidaan jakaa rakenteeltaan homogeenisiksi kuvioiksi automaattinen kuviointi

LiDAR korkeusrasteri

CIR kuva

Automaattinen kuviointi

Manuaalinen kuviointi

Lähtöaineisto LiDAR, muuttujien laskenta 16 aineiston pulssit luokitellaan maanpinta- ja kasvillisuushavaintoihin selittävinä muuttujina käytetään kertymäprosenttia vastaavia korkeuksia (persentiilit) sekä maanpintaja kasvillisuuspulssien suhteita

Lähtöaineisto Maastokoealat, mittaus 17 vaihtelevat koealojen koot ja muodot mahdollisia, yleensä 250-1250 m 2 koealat paikannetaan noin metrin tarkkuudella mitattavat tunnukset biomassamallien (puulaji, dbh/ppa, pituus jne.)

Lähtöaineisto Maastokoealat, laskenta 18 ABG/BGB tulkinnan virhelähteenä usein koealapaikannuksen epätarkkuus ja biomassamallien sekä kertoimien harhaisuus koealoittainen puubiomassa allometristen mallien tai tiheys-, BEF- sekä root/shoot-kertoimien avulla

LiDAR-mallien kalibrointi 19 LiDAR-aineiston jakaumatunnuksia käytetään selittäjinä koealoittain lasketut biomassatunnukset selitettävinä muuttujina sovelletaan parametrisia tai ei-parametrisia regressiomenetelmiä mallien validointi (keskineliövirhe, harha)

Satelliittikuvamallien kalibrointi Kaksivaiheinen otanta 20 radiometria- ja tekstuuritunnukset selittäjinä LiDAR-malleilla lasketut biomassatunnukset selitettävinä muuttujina parametrinen vs. eiparametrinen regressio mallien validointi

21 Tulokset Automaattikuviointi ja tulosten yleistys Hanna Prviainen & Jarno Hämäläinen

LiDARin edut biomassan tulkinnassa 22 1) Koealaotannan edustavuutta voidaan parantaa Laserkeilauksen perusteet LiDAR-lisäkoealoilla (surrogate sample plots) Distribution of original and surrogate sample plots. Total volume histograms of original sample plots (black bars) and the surrogate sample (gray bars).

LiDARin edut biomassan tulkinnassa 23 2) Laserkeilaukseen perustuva tulkinta ei kärsi ns. saturoitumisesta Laserkeilauksen perusteet Peuhkurinen, J; Gonzalez, AS; Ketola, J (2010) Using aerial photographs and VHR satellite data as an auxiliary information in airborne LiDAR-based estimation of species-specific forest characteristics. Paper presented at Forestsat 2010: Operational tools in forestry using remote sensing techniques. September 7-10, Lugo and Santiago de Compostela, Spain.

LiDARin edut biomassan tulkinnassa 24 3) Biomassaestimaattien tarkkuus ja harhattomuus (koealatason suhteellinen RMSE) Laserkeilauksen perusteet 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % LiDAR VHR Aerial imagery Peuhkurinen, J; Gonzalez, AS; Ketola, J (2010) Using aerial photographs and VHR satellite data as an auxiliary information in airborne LiDAR-based estimation of species-specific forest characteristics. Paper presented at Forestsat 2010: Operational tools in forestry using remote sensing techniques. September 7-10, Lugo and Santiago de Compostela, Spain.

LiDARin edut biomassan tulkinnassa 25 3) Kaksivaiheinen otanta ja parantaa Laserkeilauksen perusteet biomassainventointien kustannustehokkuutta

Päätelmät 26 LiDAR-, koeala- ja satelliittiaineistojen aineistojen yhetiskäyttö luo edellytykset tarkalle, robustille ja kustannustehokkaalle puustobiomassan seurannalle (monitoroinnille). Laserkeilauksen perusteet Erityisesti edut korostuvat topografialtaan, kasvillisuudeltaan ja maanomistussuhteiltaan haastavissa olosuhteissa. LiDAR+(CIR) Field measurements Satellite data

27 Kiitokset! Jarno Hämäläinen, MMM, Manager REDD and Sustainable Forestry Services www.arbonaut.com