forskning

Remmingstorp skogslaboratorium

Skoglig fjärranalys i världsklass...

Överst: Ett av försvarets försöksflygplan med radarantenner. Foto: Pia Ericsson, FMV

Mitten: Digital flygbild från Lantmäteriets nya Z/I DMC-kamera över ett 4 ha stort skogsbestånd.

Nederst: Optisk satellitbild från SPOT-5.

På fastigheten Remningstorp i Västergötland pågår en omfattande och intensiv forskning för att undersöka hur modern fjärranalys kan användas till hjälp för dagens och morgondagens skogsinventering. I forskningsprojekten utvärderas möjligheten att tillämpa fjärranalys för att ta fram uppgifter om virkesförråd, trädhöjd, stamdiameter och trädslag.

Med fjärranalys studeras även möjligheten att kartlägga slutavverkning, gallring och stormfälld skog. I studierna används fjärranalysdata insamlade med olika flera instrument.

Forskningsprojekten som presenteras bedrivs på Sveriges Lantbruksuniversitet (SLU) i Umeå i samarbete med Chalmers Tekniska Högskola i Göteborg och Totalförsvarets forskningsinstitut (FOI) i Linköping. Data som används i projekten är insamlade på Remningstorp med ekonomiskt stöd från Hildur och Sven Wingquists stiftelse för skogsvetenskaplig forskning.

Remningstorp

Makarna Hildur och Sven donerade fastigheten Remningstorp 1946 till Hildur och Sven Wingquists stiftelse för skogsvetenskaplig forskning. Fastigheten, som är belägen mellan Skara och Skövde, omfattar ca 1200 ha produktiv skogsmark och har blivit ett centrum för skoglig forskning.

Sven Wingquist (1876-1953) var en synnerligen framgångsrik industriman. Han grundade SKF och var med och startade Volvo i början av 1900-talet. Han var periodvis även styrelseordförande i Bofors och Svensk Flygmotor bland en mängd andra uppdrag.

Som en sann pionjär inom många områden lät han i början av 1930-talet flygfotografera Remningstorp och genomförde därmed en av de första skogliga kartläggningarna med flygbilder i Sverige.

Skoglig fjärranalys

Fjärranalys är ett samlingsnamn på olika tekniker som används för att på avstånd samla in information om skog och mark, vatten och atmosfär. I skogliga sammanhang kan fjärranalys användas för att exempelvis ta fram uppgifter om ett skogsinnehav, bestånd eller enskilt träd. Dessa uppgifter kan sedan användas i den skogliga planeringen.

För att utvärdera olika fjärranalystekniker krävs detaljerad information om skogen (virkesförråd, trädhöjd, stamdiameter och trädslag). Denna information samlas ofta in via noggranna mätningar i fält. På Remningstorp finns ett gediget fältmaterial att tillgå för analyser av större sammanhängande skogsområden, bestånd eller enskilda träd. Den snabba tekniska utvecklingen inom fjärranalys har gjort det möjligt att avbilda skog på ett allt mer detaljerat sätt. Skogliga uppgifter via fjärranalys för större skogsområden eller bestånd kan idag kompletteras med information om enskilda träd. I det följande redovisas ett axplock av de fjärranalystekniker och forskningsprojekt som är knutna till Remningstorp.

Projekten syftar till att undersöka möjligheterna att använda fjärranalys för skogliga tillämpningar såsom kartläggning av slutavverkning, gallring och stormfälld skog samt att skatta virkesförråd, trädhöjd, stamdiameter och trädslag.

Optiska satellit- och flygbilder

Det reflekterade solljuset från skogen kan mätas av optiska instrument ombord på exempelvis en satellit eller ett flygplan. Tekniken är således beroende av dagsljus, men även av bra väder för att få användbara bilder. I optiska bilder är skogsområden med litet virkesförråd ljusa. På grund av skuggbildning framträder däremot täta välbestockade områden med högt virkesförråd mörkare i bilddata. På Remningstorp har optiska satellitbilder, analoga och digitala flygbilder samt bilder tagna från ett obemannat flygplan med en vanlig digitalkamera, utvärderats för skogliga tillämpningar.

Radar

Fastigheten Remningstorp där man genomför försök med fjärranalys för skogliga tillämpningar. Foto: Johan Fransson, SLU

Genom att använda mikro- eller radiovågor kan skogen avbildas med hjälp av radarteknik. Radarinstrumenten är sidtittande och skickar aktivt ut och tar emot radarvågor i form av pulser med en bestämd våglängd. Radarekot som sprids tillbaka från skogen registreras sedan av radarn och kan omvandlas till en bild. En styrka med radar är att bilder kan tas fram oberoende av solljus och väderleksförhållanden. Ungskogar med lågt virkesförråd är mörka i bilddata till skillnad mot äldre skog som är ljusare. Förenklat uttryckt ökar radarekots styrka med ökat virkesförråd upp till en viss gräns beroende på radarvågornas längd. Det skogliga informationsinnehållet i radarbilder över Remningstorp från såväl satellit- som flygburna system har analyserats i ett flertal projekt.

Laser

Med flygburen laserteknik kan skogen mätas genom att pulser aktivt skickas ut med ett laserinstrument. Pulserna reflekteras sedan från skogen och på så sätt kan avståndet mellan lasern och vegetationen eller marken mätas. Mindre träd stående under stora träd kan inte mätas med flygburen laser. Lasermätningar kan göras oberoende av dagsljus men kräver molnfria och goda väderleksförhållanden. Idag finns det flera kommersiella aktörer på marknaden som erbjuder laserskanning av skog.

Beståndsvisa skattningar av virkesförråd

För att ta fram skogliga uppgifter (virkesförråd, trädhöjd, stamdiameter och trädslag) med fjärranalys krävs ett väl insamlat stickprov av fältdata. När väl sambandet mellan fjärranalysdata och fältdata har etablerats, kan fjärranalys användas för att ta fram uppgifter över skog där enbart fjärranalysdata finns.

Skattning av virkesförråd från optiska satellitbilder, radar och laser kan automatiseras. Däremot är det svårare att automatisera virkesförrådsskattning med optiska flygbilder. I stället görs därför en manuell tolkning av flygbilder där en operatör mäter trädhöjd och bedömer slutenhet för varje enskilt bestånd i en stereomodell. Dessa uppgifter tillsammans med beståndets trädslagsblandning används för att skatta virkesförråd. De nya digitala flygbilderna ersätter nu de traditionella, analoga flygbilderna i rask takt. På Remningstorp har det första försöket i Sverige genomförts för att skatta virkesförråd, trädhöjd och trädslag med de nya digitala flygbilderna från Lantmäteriet.

Kartläggning av stormfällda bestånd med flygburen radar

För att hitta stormfälld skog med det flygburna radarsystemet Carabas har tidigare studier indikerat att den bästa kartläggningen uppnås då flygriktningen är parallell med den stormfällda skogens riktning. Detta förklaras genom att radarn är sidtittande och då belyser de stormfällda träden längs med hela stammen, vilket ger upphov till starka radarekon. I radarbilden avbildas de stormfällda träden som små ljusa avlånga "korvar". På Remningstorp har under sommaren och hösten 2006 det första kontrollerade experimentet genomförts för att djupare analysera möjligheten att hitta mindre områden med stormfälld skog. Här återstår forskning att göra, bland annat testas även kartläggning av enskilda stormfällda träd med flygburen radar.

Flygburen laserskanning av enskilda träd

Antalet lasermätningar per kvadratmeter bestämmer om analyser är lämpliga att utföra på enskilda träd eller bestånd. För att avbilda enskilda träd krävs åtminstone tio mätningar per kvadratmeter, men för att skatta beståndsmedelvärden räcker gott och väl en mätning per kvadratmeter. Vid lasermätning av enskilda träd kan trädhöjd, stamdiameter och trädslag bestämmas och därmed även trädets volym. Genom att använda laserdata i kombination med färginformation från optiska bilder kan en ännu säkrare klassning av trädslaget göras.

Markbaserad laserskanning av enskilda träd

Med en markbaserad laserskanner kan automatiska mätningar av trädstammar göras för att uppnå millimeterprecision av stammens diameter och form samt trädets position. Idag är utrustningen för markbaserad laserskanning ganska otymplig, men i takt med den tekniska utvecklingen kommer det troligtvis att finnas mer fältmässiga system i framtiden. Tekniken kan komma att användas i framtiden för att effektivisera och förbättra inmätning av provytor i fält. De exakta mätningarna av ett stickprov av trädstammar kan också kopplas till fjärranalysdata över träd på samma område. På så vis är det möjligt att ta fram uppgifter om enskilda träd för ett större skogsområde. Här öppnas ett nytt och spännande forskningsområde med stora utmaningar.

Av Johan Fransson
johan.fransson@resgeom.slu.se

Till toppen

Vidare i SkogsVärden