Puiden terveyttä analysoidaan autonomisilla drooneilla

Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskus ja Jyväskylän yliopisto aloittavat kolmivuotisen hankkeen, jossa kehitetään puiden terveyden mittausta ja seurantaa hyödyntämällä autonomisia lennokkeja ja kuvantavaa spektrometriaa. Hankkeen rahoittaa Suomen Akatemia.

Tulevaisuudessa autonomisten miehittämättömien lennokkien käyttö lisääntyy muun muassa rahtikuljetuksissa. Suuriin kantokuormiin kykenevät droonit voivat kuljettaa myös sensoriteknologiaa, jonka avulla voidaan havainnoida ympäristöä.

Tutkimushankkeessa kehitetään autonominen, droonista käytettävä puiden terveyden analysaattori, joka pohjaa hyperspektrisensoreihin, matemaattiseen mallintamiseen ja koneoppimiseen. Analysaattorin avulla voitaisiin saada kattavaa tietoa kasvuston terveyden tilasta tehokkaasti.

Valon eri aallonpituuksia mittaavaa hyperspektriteknologiaa on jo aiemmin sovellettu esimerkiksi kirjanpainajatuhojen kartoituksessa kuusimetsissä. Maataloudessa tekniikkaa on puolestaan käytetty säilönurmen määrän ja sulavuuden arvioinnissa sekä lannoitustarpeen määrittämisessä.

Jatkuvan monitoroinnin tarve tulee kasvamaan pohjoisissa metsissä ilmastonmuutoksen myötä, jolloin kasvitautien ja tuhohyönteisten määrän uskotaan lisääntyvän.

– Suomen Akatemian käyttämät arvioitsijat näkivät ehdotuksemme kunnianhimoisena, mutta myös erityisen tärkeänä, kertoo hanketta johtava Eija Honkavaara Paikkatietokeskuksesta.

Tutkijaryhmän moniosaaminen vahvuutena

Tutkimus jakautuu sekä laskennallisten mallien ja koneoppimismenetelmien kehittämiseen sekä käytännön mittaus- ja testausasetelmiin. Tutkimuskonsortion osaaminen liittyy vahvasti lennokkeihin, metsien kaukokartoitukseen, käänteisongelmien ratkaisemiseen sekä koneoppimissovelluksiin. Käänteisongelmassa saaduista mittaustuloksista pyritään ratkomaan tulokseen vaikuttaneet syyt sen sijaan, että mitattaisiin jo tunnetun muuttujan vaikutuksia.

– Hakemuksen saamassa palautteessa vahvuutena pidettiin tutkimusryhmiemme toisiaan täydentävää osaamista hankettamme vahvistavana asiana, toteaa hyperspektrikuvantamisen dosentti Ilkka Pölönen Jyväskylän yliopiston Informaatioteknologian tiedekunnasta.

Maanmittauslaitos sai Suomen Akatemialta 297 574 euron, ja Jyväskylän yliopiston tutkimusryhmä 283 922 euron rahoituksen. Tutkimushanke käynnistyy tammikuussa 2020. Hankkeessa tehdään yhteistyötä muun muassa Yorkin yliopiston (Kanada) ja Sao Paolon yliopiston (Brasilia) kanssa. Tavoitteena on myös tehdä teollista yhteistyötä kotimaisten sensori- ja ohjelmistovalmistajien kanssa.