UEF väitös: Miten kaikki puut saadaan kartoitettua metsän laserkeilauksessa?

MSc Qing Xu väitöstutkimuksen johtoajatuksena on, että erityisesti tukkipuutilavuuden ja puukohtaisen kokojakauman arvioinnin tarkkuutta on mahdollista parantaa yhdistämällä puukohtainen tunnistus ja aluepohjainen arviointimenetelmä.

Väitöskirjassa on tutkittu yksittäisten puiden tunnistusta, joka on laserkeilaukseen perustuva metsänarviointimenetelmä. Sen tyypillinen ongelma on ollut runkoluvun ja -tilavuuden aliarviointi. Tämä johtuu siitä, että lentokoneesta kartoitettaessa metsikön valtapuiden alla olevaa puustoa on vaikea havaita. Myös puukohtaiseen pituuden, läpimitan ja tilavuuden arviointiin liittyy epävarmuutta, mikä lisää myös laajemman alueen kuten koealan arvioinnin epätarkkuutta. Tutkimuksessa osoitettiin, että kehitettyjen laskennallisten menetelmien avulla voidaan tarkentaa puiden kokojakauman arviointia ja edelleen metsän puuston tilavuuden arviointia.

Aluepohjaisella metsäinventoinnin menetelmällä voidaan tuottaa tarkkaa tietoa koealatason keskimääräisistä tilavuuksista. Tätä menetelmää käyttää muun muassa Suomen metsäkeskus yksityismetsien metsävaratiedon tuottamiseen. Jos koealoilta on tehty puutason maastomittaus, voidaan puustotunnusten jakauma ennustaa yksittäisten puiden kautta.

Väitöstyössä tutkittiin sekä puukohtaista että koealatason aliarviointia ja kehitettiin korjausmenetelmiä, jotka ottivat nämä mittakaavatasot huomioon. Puukohtaisessa tutkimuksessa puiden läpimitat ennustettiin niin sanotun lähimmän naapurin menetelmällä, jossa ennusteet perustuvat ominaisuuksiltaan samankaltaisimpien puiden hakuun opetusaineistosta. Tutkimuksessa näitä menetelmiä kehitettiin käyttämällä puutunnusten kvantiileja ennustuksessa käytettävän puujoukon rajauksessa. Koealatasolla puolestaan aluskasvusto ja vallitut puut arvioitiin aluepohjaisella puujoukon arviointimenetelmällä.

Puujoukkojen kokojakaumien kalibroinnissa käytettiin jakauman korvaukseen ja histogrammin sovitukseen perustuvia menetelmiä. Kalibroinnin jälkeen kokonaistilavuuden suhteellinen keskineliövirhe pieneni kaksi prosenttia, eikä harha ollut enää merkittävä. Kvantiiliperusteinen lähimmän naapurin menetelmä estimoi puittaisen tarkkuuden aluepohjaista menetelmää vastaavasti. Menetelmä hyödynsi laserkeilausaineistolta tuotettua puun pituutta ja latvuksen läpimittaa lähimmän naapurin haussa käytettävän puujoukon rajauksessa ja ennustamisessa. Etenkin isojen puiden tilavuuden arviointi tarkentui.

MSc Qing Xun väitöskirja Calibration of the Tree Size Distributions by Combining the Area-based Approach and the Individual Tree Detection Using the Airbone Laser Scanning tarkastetaan Itä-Suomen yliopiston luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä on professori Annika Kangas Helsingin yliopistosta ja kustoksena professori Timo Tokola Itä-Suomen yliopistosta.

Väitös metsätieteiden alalta

Väittelijä: MSc Qing Xu

Aika ja paikka: 28.11.2014 klo 12, Borealis-rakennus, BOR100, Joensuun kampus