Laskennallinen menetelmä puun biomassan ja oksien kokojakauman määrittämiseen laserkeilausdatasta



Samankaltaiset tiedostot
Ympäristön aktiivinen kaukokartoitus laserkeilaimella: tutkittua ja tulevaisuutta

Puun kasvu ja runkomuodon muutokset

Metsien hiilivarastot ja energiapuun korjuun vaikutukset. Jari Liski Suomen ympäristökeskus

Vaiheittaiset ohjeet Majan rakentaminen puuhun

Laatua kuvaavien kasvumallien kehittäminen. Annikki Mäkelä, Anu Kantola, Harri Mäkinen HY Metsäekologian laitos, Metla

Männyn laaturajojen integrointi runkokäyrän ennustamisessa. Laura Koskela Tampereen yliopisto

Trestima Oy Puuston mittauksia

Poistettavien puiden valinta laatuperustein harvennushakkuulla

Pystypuusta lattialankuksi

Kuusen kasvun ja puutavaran laadun ennustaminen

OULUN YLIOPISTO, BIOLOGIAN LAITOS Puututkimus

AMMATTIKORKEAKOULUJEN LUONNONVARA- JA YMPÄRISTÖALAN VALINTAKOE


Riistapäivät 2015 Markus Melin Itä Suomen Yliopisto Metsätieteiden osasto

Kehittyvä puun mallinnus ja laskenta

Trestima Oy Puuston mittauksia

metsämatikkaa Sata käpyä Lukuja metsästä Laskutarina Mittaaminen punaisella narulla Päin mäntyä (metsän yleisin puu)

Laserkeilauksella kattavaa tietoa kaupunkimetsistä

Kuusen kasvun ja puutavaran laadun ennustaminen

IGS-FIN allasseminaari Hulevesialtainen hydrologinen mitoitus Heli Jaakola

Tiedonkeruun miljoonat pisteet

Maanmittauslaitoksen uusi valtakunnallinen korkeusmalli laserkeilaamalla

UPM METSÄENERGIA Puhdasta ja edullista energiaa nyt ja tulevaisuudessa

Kuusen kasvun ja puutavaran laadun ennustaminen

YMPYRÄ. Ympyrä opetus.tv:ssä. Määritelmä Kehän pituus Pinta-ala Sektori, kaari, keskuskulma, segmentti ja jänne

Männyn laatukasvatus Jari Hynynen. Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute

Energiatehokkuutta parantavien materiaalien tutkimus. Antti Karttunen Nuorten Akatemiaklubi

Laskelma Jyväskylän kaupungin metsien kehityksestä

AMMATTIKORKEAKOULUJEN LUONNONVARA- JA YMPÄRISTÖALAN MATEMATIIKAN V VALINTAKOETEHTÄVIEN RATKAISUT

Tehtävä 1. Jatka loogisesti oheisia jonoja kahdella seuraavaksi tulevalla termillä. Perustele vastauksesi

Tilastolliset mallit hakkuukoneen katkonnan ohjauksessa. Tapio Nummi Tampereen yliopisto

Kaikki 17 punavaahteraa tutkittiin silmämääräisesti tyviltä latvoihin saakka. Apuna käytettiin kiikaria ja 120 cm:n terässondia.

ERI METSÄNKÄSITTELY- MENETELMIEN HIILITASE. Timo Pukkala

Metsänmittausohjeita

Jousen jousivoiman riippuvuus venymästä

Laatumäntyä erirakenteiskasvatuksella koesuunnitelma ja toteutus

AMMATTIKORKEAKOULUJEN LUONNONVARA- JA YMPÄRISTÖALAN VALINTAKOE

5.1 Semanttisten puiden muodostaminen

Metsätalous TOT 10/2003. Metsuri jäi puun alle TOT-RAPORTIN AVAINTIEDOT. Metsätalous 02. Puun kaataminen. Moottorisaha TOT-RAPORTTIEN HYÖDYNTÄMINEN

Kuusen kasvun ja puutavaran laadun ennustaminen

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

Näkökulmia biopolttoaineiden ilmastoneutraalisuuteen palaako kantojen myötä myös päreet?

A-osa. Ratkaise kaikki tämän osan tehtävät. Tehtävät arvostellaan pistein 0-6. Taulukkokirjaa saa käyttää apuna, laskinta ei.

Etsi Siidan alakerran retkeilynäyttelyn kartasta vastaavat rajat. Vertaa niitä omiin havaintoihisi:

KTKP010 Tuntisuunnitelma, 8-luokka, 90min Sanni Erämies

Ilmastonmuutosnäkökohdat. Jari Liski, Suomen ympäristökeskus, Metsien hoito eri-ikäisrakenteisina -seminaari,

Metsäsuunnittelusta metsän suunnitteluun puuntuotannon rinnakkaistavoitteiden turvaaminen. Puukauppaa yksityismetsänomistajien kanssa vuosittain

OHJE PUIDEN ISTUTTAMISEEN LIITO-ORAVIEN KULKUREITEILLE JA ELINALUEILLE ESPOON YMPÄRISTÖKESKUS Kuva: Heimo Rajaniemi, Kuvaliiteri

Luonnonsuojelu on ilmastonsuojelua

Vapo: Turveauman laskenta 1. Asennusohje

Luku 8. Aluekyselyt. 8.1 Summataulukko

Metsähallituksen metsätalous Lapissa

Lauri Korhonen. Kärkihankkeen latvusmittaukset

Metsäsuunnitelman sisältämät tilat kartalla

PURO Osahanke 3. Elintoimintoihin perustuvat mallit: Tavoitteet. PipeQual-mallin kehittäminen. PipeQual-mallin soveltaminen

Nestepisaran höyrystymistutkimus I vaihe

Maanmittauslaitoksen laserkeilaustoiminta - uusi valtakunnallinen korkeusmalli laserkeilaamalla

Suorakulmainen kolmio

Harvennus- ja päätehakkuut. Matti Äijö

Puuston hoito sekäpuiden ja vesakon poisto Esa Nykänen

Suositus puutavaran tukkimittarimittauksessa käytettävän tyvisylinterin pituudeksi ja tarkastusmittauksen mittaussuunnaksi.

Paikkatietoa metsäbiomassan määrästä tarvitaan

Kenguru 2012 Benjamin sivu 1 / 8 (6. ja 7. luokka) yhteistyössä Pakilan ala-asteen kanssa

MITEN MYYT JA MITTAAT ENERGIAPUUTA? Aluejohtaja Pauli Rintala Metsänomistajien liitto Järvi-Suomi

Fysiikan laboratoriotyöt 1, työ nro: 2, Harmoninen värähtelijä

Juurten kasvaessa maassa ne parantavat maata

Jättiläiskuusi RAINER. Isi, eikö sinunkaan kätesi ylettyneet ympäri? kysyi 3-vuotias Eino halatessaan 100-vuotiasta Raineria.

Suomen metsät ja metsäsektori vähähiilisessä tulevaisuudessa

Puutavaran tukkimittarimittauksessa käytettävä tyvisylinterin pituus ja tarkastusmittauksen mittaussuunta

PRELIMINÄÄRIKOE PITKÄ MATEMATIIKKA

Harjoitus 9: Excel - Tilastollinen analyysi

Maaperähiilen raportointi Suomen khk-inventaariossa

Forest Big Data -tulosseminaari

Diplomi-insinööri- ja arkkitehtikoulutuksen yhteisvalinta 2018 Insinöörivalinnan matematiikan koe, , Ratkaisut (Sarja A)

Lahon aste Yhteensä Pysty- Maa- Yhteensä Pysty- Maa-

Putkilokasveilla juuret ottavat veden. Sammalet ottavat vettä koko pinnallaan.

Aines- ja energiapuun hakkuumahdollisuudet

Johdatus graafiteoriaan

3D-kuvauksen tekniikat ja sovelluskohteet. Mikael Hornborg

Ilkka-hanke: Eri maankäyttömuotojen vaikutus kaupunkien hiilitaseeseen

Lataa Latva pilviä piirtää - Seppo Vuokko. Lataa

Energiapuun korjuun ja metsien muun käytön suhteet esimerkki Pohjois Karjalasta. Mikko Kurttila, Leena Kärkkäinen, Olli Salminen & Heli Viiri

KOTONA, KOULUSSA JA KAUPUNGISSA

Kenguru 2019 Student lukio

Motit liikkeelle. Etelä- ja Keski-Pohjanmaan metsänomistajille osaamista yrittäjämäiseen metsätalouteen

Kenguru 2013 Junior sivu 1 / 9 (lukion 1. vuosikurssi)

Futura kuivaimen edut takaavat patentoidut tekniset ratkaisut

Tietorakenteet, laskuharjoitus 7, ratkaisuja

MAA3 TEHTÄVIEN RATKAISUJA

Ryhmät & uudet mahdollisuudet

Alueelliset hiilitasetiedot Uudenmaan, Kanta-Hämeen ja Päijät-Hämeen alueelta

Laskun vaiheet ja matemaattiset mallit

Materiaalia, ohjeita, videoita sekä lisätietoja opettajille tarjottavasta koulutuksesta osoitteessa:

Koivun laatukasvatusketjut. Pentti Niemistö

Algoritmit 2. Luento 9 Ti Timo Männikkö

Kenguru 2015 Cadet (8. ja 9. luokka)

TIE448 Kääntäjätekniikka, syksy Antti-Juhani Kaijanaho. 9. marraskuuta 2009

Kierrätämme hiiltä tuottamalla puuta

Rataskadun alueen liitooravaselvitys

Toimenpiteet: tarkkailtava

Transkriptio:

Laskennallinen menetelmä puun biomassan ja oksien kokojakauman määrittämiseen laserkeilausdatasta Pasi Raumonen, Mikko Kaasalainen ja Markku Åkerblom Tampereen teknillinen ylipisto, Matematiikan laitos Sanna Kaasalainen Geodeettinen laitos, Kaukokartoitus ja fotogrammetria Jari Liski ja Anna Repo Suomen ympäristökeskus, Luontoympäristökeskus Puun biomassa ja oksien kokojakauma Koko puun ja sen osien kokonaisbiomassa Rungon ja oksien biomassa Kanto ja juuret Puun osien kokojakauma Montako metriä tai kuutiometriä puusta (rungosta, oksista) on tietyn paksuista Mittaaminen perinteisin menetelmin voi olla vaikeaa, työlästä, epätarkkaa ja vaatii usein puun kaatamisen log10 ( Length in centimeters ) Volume in cubic meters 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 leafy coniferous 1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Radius (cm) 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 leafy coniferous 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Radius (cm)

Puun biomassa ja oksien kokojakauma Monia taloudellisia ja tieteellisiä sovelluksia Saha ja muun teollisuuspuun inventointi ja vuotuinen kasvu Metsäenergiapotentiaalien arviointi Oksien ja kantojen biomassa Hiilen kierron mallinnus: Allometristen biomassayhtälöiden kehittäminen Karikesyötteen määrän ja laadun arviointi Lähtötietoa maaperän hiilikierron arviointiin Puiden rakenteen tutkimus Nykyisen tiedon parantaminen ja täysin uuden tiedon tuottaminen Esim. kannot ja juuret Kehitysmaiden metsien inventointi Laserkeilaus Uusi menetelmä biomassan ja kokojakauman määrittämiseen Tuottaa 3D-esityksen (pistepilven) puusta Puu keilataan useasta eri suunnasta Miljoonia pisteitä puun pinnasta

Laserkeilaus Biomassa ja oksien kokojakauma määritys laserkeilausdatasta vaatii matemaattisia laskennallisia menetelmiä ja tämän päivän perussuorituskykyisen tietokoneen Datasta saadaan laskettua muitakin puun ominaisuuksia Puu/oksa-rakenne Yksittäisen oksan kokoprofiili ja siitä haarautuvien oksien paikat ja suunnat 3D pistepilvi puusta

Laskentamenetelmä Puu on pinta 3D-koordinaattiavaruudessa ja pistepilvi on näyte tästä pinnasta Tehtävänä on rekonstruoida tämä pinta näytteestä automaattisesti Laskentamenetelmä Rekonstruoidaan puusta sylinterimalli Oksat ja runko approksimoidaan peräkkäisinä pieninä sylintereinä Sylinterimallista saadaan puun ja sen osien tilavuus, kokojakauma ja muita määreitä

Laskentamenetelmä Perusidea: Vaikka ihmissilmä näkee heti pistepilvessä puun ja sen osat, niin tietokoneelle data on vain iso joukko lukuja ja puun pinta kokonaisuutena on tuntematon. Mutta pienessä mittakaavassa puun pintaa voidaan analysoida ilman etukäteistietoa puun kokonaisuudesta ja kokonainen puu voidaan rakentaa näistä pienistä osista. Perusvaatimuksia/oletuksia: Pistepilvi on tarpeeksi peittävä ja tasainen Ei suuria aukkoja, tarpeeksi pisteitä analysoitavista osista Puun ominaisuuksia tiedossa etukäteen Esim. rungon ja oksien suuruusluokka Menetelmän perustana on peittää pistepilvi (pinta) pienillä joukoilla, jotka muodostettu pisteiden välisten etäisyyksien perusteella. Pistepilven peittojoukot Peitetään pistepilvi pienillä pallomaisilla joukoilla, jotka ovat pinnan myötäisiä

Peittojoukkojen naapuruus Peittojoukot osittain päällekkäin, määrittää niiden naapuruuden Naapuruus-tiedon avulla voidaan edetä puun pintaa pitkin ja määrittää osien yhtenäisyyttä Peittojoukkojen analysointi Joukkojen muotoa ja kokoa analysoidaan: Pääsuunnat (pääkomponenttianalyysi, tangenttitaso ja normaali) ja niiden muodostaman laatikon mitat Joukkojen suunta osana isompaa kokonaisuutta

Puu ja sen kanta Peittojoukkojen ominaisuuksien avulla pistepilvestä erotetaan puuta vastaava osa Erotetaan maahan ja aluskasvillisuuteen kuuluvat joukot Määritellään puun kanta Etsitään todennäköisimmät runkopisteet Rungon suuntaisia ja tasomaisia Puun oksien määritys Peittojoukot jaetaan puun runkoa ja oksia vastaaviin osiin Lähdetään kannasta, edetään pintaa ylös naapurijoukkoja kerros kerrallaan ja tutkitaan yläosan yhtenäisyyttä Epäyhtenäisyys merkki haarautumisesta oksa/oksia

Puun oksien määritys Kanto ja juuret

Sylinterimalli Oksat ja runko rekonstruoidaan peräkkäisillä sylintereillä Oksiin sovitetaan sylintereitä, pienimmän neliösumman optimointitehtävä Sylinterimalli

Puun statistiikkaa Sylinterimallissa jokaisen sylinterin säde, pituus, suunta ja paikka tiedossa Lisäksi tiedetään mihin oksaan sylinteri kuuluu sekä sylinterien keskinäinen suhde Naapuruus, peräkkäin tai poikittain toisiinsa nähden Näistä on helppo laskea koko puun tai sen osien kuten oksien ja rungon kokonaistilavuus (biomassa) ja kokojakauma Muuta statistiikkaa: Oksien määrä, rungosta haarautuvien oksien määrä ja niistä haarautuvien alioksien määrä, jne Oksien kokoprofiili ja alioksaprofiili (alioksien paikat) Kasvuseuranta vertaamalla eri aikoina tehtyjä keilauksia Yhteenveto Laserkeilausdatasta voidaan laskennallisin menetelmin määrittää puun kokotietoa Koko puun ja eri osien kokonaistilavuus ja kokojakauma Muuta statistiikkaa ja puurakenne Nopeasti, pienellä työllä ja ilman puun kaatamista Selkeä parannus joihinkin perinteisiin mittausmenetelmiin Mahdollistaa datan keräämisen paljon suuremmassa mittakaavassa ja nopeammin (esim. kokojakauma)