Maastolaserkeilaus soveltuu puiden kasvun mittaukseen ja metsien muutosten havainnointiin

Metsien käytön suunnittelun ja toteutuksen kannalta tarkka ja ajantasainen tieto metsävaroista ja niissä tapahtuvista muutoksista on oleellista. Laserkeilaus on jo nyt noussut merkittäväksi teknologiaksi muun muassa luonnonvarojen ja maankäytön aloilla. MMM Ville Luoman väitöskirjatutkimuksessa kehitettiin menetelmiä, joilla mitataan puiden kasvua maastolaserkeilauksella tuotettuja kolmiulotteisia pistepilviä käyttäen.

– Pistepilviin perustuvien menetelmien käytöstä saatavat hyödyt voivat jatkossa tuoda uusia ulottuvuuksia, jos niitä sovelletaan muun muassa metsänhoitoon ja ekologiaan liittyvissä tutkimuksissa. Tällöin on todennäköistä, että saadaan entistä tarkempaa tietoa ja kattavampaa ymmärrystä puiden kasvuprosessissa tapahtuvista muutoksista, sanoo Luoma Helsingin yliopiston maatalous-metsätieteellisestä tiedekunnasta.

Väitöskirjatutkimuksen kokonaisuus on ensimmäisiä alallaan

Luoman tutkimuksen tulokset osoittavat kahden ajankohdan maastolaserkeilauspistepilvien soveltuvuuden puiden kasvun ja metsien rakenteessa tapahtuvien muutosten seurantaan. Maastolaserkeilauspistepilviä hyödyntämällä voidaan saada lisätietoa puiden kasvusta, mikä on tarpeen, jotta olisi mahdollista ymmärtää entistä paremmin metsissä tapahtuviin muutoksiin vaikuttavia tekijöitä. Parantunut ymmärrys ja lisääntynyt tieto voi olla nyt ja tulevaisuudessa erityisen arvokasta aloilla, joilla tarvitaan yksityiskohtaista tietoa puiden kasvusta ja metsien rakenteen muutoksista.

– Pistepilvet kuvaavat puita ja metsiköitä mittaushetkellä ja niistä on mahdollista mitata ja määrittää yksittäisille puille erilaisia puiden läpimittaa, pituutta, tilavuutta ja esimerkiksi rungon muotoa kuvaavia tunnuksia millimetrien tarkkuudella. Kun kohteet on maastolaserkeilattu vähintään kahdesti eri ajankohtina, pistepilvistä saatuja tunnuksia vertaamalla voidaan määrittää puiden kasvua ja muita mahdollisia muutoksia, kertoo Luoma.

– Nyt, kun maastolaserkeilaustekniikan käyttöönotosta 2000-luvun alkupuolella on kulunut jo enemmän aikaa, on ollut mahdollista tuottaa pistepilvistä aikasarjoja puiden kasvun tutkimista varten. Tutkimuksessani tarkastelujaksot olivat viiden ja yhdeksän vuoden mittaisia ja tutkimus käsitti yhteensä 1315 puuta, Luoma kuvailee.

Pistepilvimenetelmän hyödyt

Luoma kehitti ensin menetelmiä, joilla puiden kasvua voidaan mitata maastolaserkeilauksen avulla tuoteituilta pistepilviltä. Tutkimuksessa käytetty automaattinen mittausmenetelmä soveltui puiden kasvun ja metsiköissä tapahtuvien muutosten mittaamiseen. Tulokset osoittivat, että puiden kasvu on samankaltaisempaa samanlaisissa olosuhteissa ja kehitysvaiheissa. Onnistunut ja kattava pistepilvi on edellytys käytettyjen menetelmien toimivuudelle, mikä saattaa aiheuttaa haasteita erityisesti tiheissä metsissä. 

Pistepilvien hyödyt tulevat esiin erityisesti seurantatutkimuksissa. Kun kiinnostuksen kohteena ovat tapahtuneet muutokset sekä niiden syyt ja seuraukset, pistepilvet mahdollistavat myös virtuaalisen paluun menneisyyteen ja uusien mittausten suorittamisen. Lisäksi pistepilvi sisältää tietoja myös varsinaisen mittauksen kohteen ulkopuolelta, esimerkiksi puun sijainnista, asemasta ja sitä ympäröivien puiden vaikutuksesta, mikä on kiinnostavaa erityisesti kasvututkimusten kannalta. Jo lähitulevaisuudessa uudet pistepilvet mahdollistavat entistä pidempien aikasarjojen käytön metsissä tapahtuvien muutosten havaitsemiseen.

Väitöskirjatutkimuksen tekoa ovat tukeneet Suomen Kulttuurirahaston kolmevuotinen väitöskirja-apuraha sekä Suomen Akatemian tutkimushankkeet ”Latvuston sisäinen lennokkilaserkeilaus puiden laadun automaattisessa mittaamisessa” ja ”Laserkeilauksen huippuyksikkö”.

Väitöstilaisuus

MMM Ville Luoman väitöstilaisuus järjestetään perjantaina 28.10.2022 klo 12.00 Helsingin yliopiston Viikin kampuksella Raisio-salissa (luentosali B2, Latokartanonkaari 7, Helsinki). Vastaväittäjänä toimii professori Matti Maltamo Itä-Suomen yliopistosta ja kustoksena professori Markus Holopainen. Väitöstä voi seurata myös etäyhteydellä Unitube-linkin välityksellä

Ville Luoman väitöskirja ”Measuring tree growth using terrestrial laser scanning” julkaistaan Suomen Metsätieteellisen Seuran, Helsingin yliopiston maatalous-metsätieteellisen tiedekunnan ja Itä-Suomen yliopiston metsätieteiden osaston yhteisessä metsätieteellisten väitöskirjojen julkaisusarjassa Dissertationes Forestalesissa. Väitöskirja on saatavilla jo sähköisenä osoitteessa https://doi.org/10.14214/df.329