Ilmalaiva-drooni tuottaa tarkkaa tietoa kaarnakuoriaistuhoista Kolilla

Kolin kansallispuiston yllä on tänä kesänä lentänyt ilmalaiva, joka on tuottanut tutkijoille tärkeää tietoa metsän terveydentilan muutoksesta. Koli valikoitui tutkimusalueeksi, sillä kirjanpainajakaarnakuoriainen on aiheuttanut alueella mittavia tuhoja. Alueen puustoon vaikuttavat niin lumituhot, kuivuus, sienitaudit kuin kaarnakuoriaisten joukkoesiintymä. Kaarnakuoriaiset voivat runsastuessaan aiheuttaa jopa laajoja metsäkuolemia.    

Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskuksen ja Itä-Suomen yliopiston tutkijat kehittävät menetelmiä kirjanpainajatuhojen ennakointia ja hallintaa varten. Tutkijat hankkivat ajantasaista tietoa puuston kunnosta muun muassa tarkoilla mittalaitteilla varustetuilla drooneilla, jotka mittaavat ja kuvaavat etäältä metsiä ja tuottavat niistä tarkkaa tietoa jatkoanalyysiä varten.    

- Tavoitteenamme on kehittää menetelmä, joilla voi löytää kirjanpainajan asuttamat puut tehokkaasti droonikuvilta ja arvioida puiden kunnon heikentymistä. Toisena tavoitteena on tuhojen riski- ja leviämismallien kehittäminen vastaamaan Suomen olosuhteita. Tätä varten seuraamme kansallispuistossa viikoittain kaarnakuoriaispopulaation aiheuttamia oireita ja niiden muutosta kuusissa, kertoo Päivi Lyytikäinen-Saarenmaa Itä-Suomen yliopistosta.    

Drooni-ilmalaivan avulla metsätuhotietoa kustannustehokkaasti

Metsätuhojen tutkijat tuottavat Kolin tutkimuksissa uutta tieteellistä tietoa ja hyödyntävät viimeisimpiä teknologioita. Tänä kesänä kuvauksia tutkijoille on tehnyt joensuulainen Kelluu-yritys, jonka kehittämä uusi ilmalaiva-drooni on varustettu tarkoilla mittalaitteilla, kuten multispektrikameralla.   

- Droonin avulla voimme havaita muutoksia latvuksessa, kuten neulasten värin vaihtumisen keltaisen ja punaruskean kautta kuolleisuuden paljastavaan harmaaseen. Tutkimme, kuinka pian parveilun ja iskeymän jälkeen voimme havaita muutoksia. Jos kirjanpainajan asuttamat, heikentyneet puut havaitaan riittävän ajoissa ennen seuraavan hyönteissukupolven aikuistumista, voidaan puut poistaa metsästä ja näin hidastaa tuholaisten leviämistä, havainnollistaa tutkimusprofessori Eija Honkavaara Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskuksesta.    

Tutkijoiden tekemien havaintojen lisäksi oiretiedot ja kuvat syötetään ohjelmaan, joka koneoppimisen avulla muodostaa mallin kuusien terveydentilasta.  

Droonien hyötyinä vähäpäästöisyys, ketteryys ja nopeus  

Tutkijat ovat myös aikaisemmin hyödyntäneet drooneja ja tekoälyä metsätiedon keräämisessä, mutta ilmalaivat ovat alalla uutta teknologiaa ja käytössä Kolilla ensimmäistä kertaa.   

Tutkimuksessa käytetyn Kelluun ilmalaivat käyttävät polttoaineenaan vetyä, joten jopa 12 tunnin päivittäinen lento ei aiheuta ilmaan hiilidioksidipäästöjä. Kolilla ilmalaivaa on ohjattu Joensuusta käsin ilman näköyhteyttä.  

- Lentämisestä vastaa autopilotti, ja tarkat kamerajärjestelmät kuvantavat ympäristöä tarkasti, kertoo Kelluun operatiivinen johtaja Jiri Jormakka.  

Kelluun multispektriteknologialla varusteltu korkearesoluutioinen kuvaaja havaitsee alkavan kirjanpainajatuhon jo silloin, kun puissa ei näy vielä ihmissilmälle havaittavia muutoksia.

- Ilmalaivadroonit tuovat ketteryyttä ja nopeutta monitorointiin. Niillä voidaan lentää pilvien alla ja ne ovat vähäpäästöisempiä ja edullisempia kuin lentokoneet tai helikopterit. Etenkin autonomisia drooneja yhdistettyinä myös tekoälyyn voidaan hyödyntää laajasti tieteen ja yhteiskunnan käytössä. Kirjanpainajatuhojen hallinta on tästä oiva esimerkki, Honkavaara toteaa.   

Lisätiedot

Tutkimusprofessori Eija Honkavaara, Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskus, 029 531 4716, etunimi.sukunimi@maanmittauslaitos.fi   

Senioritutkija Päivi Lyytikäinen-Saarenmaa, Itä-Suomen yliopisto, Metsätieteiden osasto, 040 8254465, paivi.lyytikainen-saarenmaa@uef.fi   

Tutkimus on osa RESDINET-hanketta, jonka rahoittaja on EUn Horisontti-ohjelma. Hanke tehostaa verkostoitumista EU Horizon -ohjelman mukaisen laajenevan maan tutkimuslaitoksen (Institute of Forest Ecology, Slovak Academy of Sciences, IFE SAS) ja EU-tason huipputason tutkimuslaitosten (Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskus, Itä-Suomen yliopisto ja Ruotsin maatalousyliopisto) välillä. Hankkeessa perustetaan alustava verkosto ja kehitetään uusi yhteinen tutkimusprojekti, jossa keskitytään uusien kaukokartoitustekniikoiden (remote sensing technologies, RST) sovellukseen metsien häiriöekologiassa. Hanke rakentuu huippuosaamisen verkostoitumiseen tiedon siirron ja parhaiden käytäntöjen vaihdon kautta mukana olevien instituutioiden välillä.     

Tutkimusryhmät toimivat osana Suomen Akatemian lippulaivahanke UNITEa, jossa tutkitaan ja kehitetään metsädatan keräämistä uusilla teknologioilla. UNITE-hankkeen toteuttavat Itä-Suomen yliopisto, Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskus, Tampereen yliopisto ja Luonnonvarakeskus (Luke).