Gå till:

Markbaserad laserskanning ger bra beskrivning av träden

Foto: Andreas Barth
Med markbaserad laserskanning kan information om alla synliga träd från mittpunkten på en provyta kan samlas in på mindre än 10 minuter och beräkningarna från laserskanners punktmoln kan ske helt automatiskt. Laserdata ger en detaljerad beskrivning av trädens stamform, kvistighet och krökar som överensstämmer väl med skördardata.

Skogforsk har följt upp data på 938 träd och jämfört diametermätningar och volymuppskattningar med skördarmätning av samma träd. Studien visar att skattningar baserat på data från markbaserad laserskanning ger bra beskrivningar av trädens diameteravsmalning och volym. Informationen är värdefull för att förbättra utbytesberäkningarna och prognosen innan avverkning. Metoden ger alltså säkra data för de inmätta träden, men för praktisk tillämpning krävs kompletterade information om beståndets stamantal och totalvolym. Markbaserad laserskanning kan dessutom ge information om kvistighet och krökar, men det har inte följts upp i denna studie.

Tekniken kan användas för att subjektivt samla in träddata om ett bestånds stamform och diameterfördelning. En annan tänkbar metod är att använda tekniken tillsammans med information baserad på flygburen laserskanning eller stereobilder, som ger stöd för att skatta beståndets totala volym och stamantal.

 

Läs fördjupning

Bakgrund

Tillsammans med SLU och det irländska företaget TreeMetrics har Skogforsk i ett antal projekt utvecklat metoder för skattningar på trädnivå som baserats på markbaserad laserskanning. En markbaserad laserskanner mäter in den omgivande vegetationen genom att skicka ut laserpulser samtidigt som den roterar 360 grader. Då registreras avstånd som ger ett 3D-punktmoln av den omgivande marken och vegetationen, inklusive trädens stammar och grenar.

Figur 1. Av punktmolnen kan man automatiskt göra detaljerade skattningar av enskilda träd, t.ex. trädens stamform, kvistighet och krökar. Det är information som kan vara värdefull som indata i exempelvis skogsbrukets utbytesberäkningar.

Utvärdering av kommersiell metod

Syftet med denna rapport var att utvärdera en kommersiell metod baserad på markbaserad laserskanning för att uppskatta trädens diameteravsmalning och för att beräkna volym på enskilda träd. Data från avverkade träd som mäts in med skördare och manuella diametermätningar på stockar har användes som referens i utvärderingarna.

Jämfördes med skördardata

Mätningar från markbaserad laserskanner och skördare har samlats in på 73 provytor fördelat på två testområden, ett i södra Sverige (Remningstorp) och ett i norra Sverige (Strömsjöliden). Totalt har data samlats in för 938 träd. Varje träd har märkts upp och vid avverkning har skördarföraren registrerat ID-nummer tillsammans med mätningarna från skördaren.

3D-punktmolnen från den markbaserade laserskannern har processats av TreeMetrics egenutvecklade programvara AutoStem som skattar en stamdiameter med ett intervall av 10-cm. Även i stamprofilerna från skördaren lagras diametermätningar med 10 cm längdintervall. Jämförelse har kunna gjorts mellan individuella stamprofiler och utvärderingarna har gjorts på trädnivå av diameterskattningar från trädets fällskär till skördarens sista kap. Även volymen har beräknats för denna del av trädet. Förutom jämförelse med skördarens mätningar fanns också data från ett antal kontrollstammar som korsklavats manuellt av skördarföraren, så kallade KTR-träd.

I de flesta fall överensstämmer stamprofiler från den markbaserade laserskannern väl mätningarna från skördaren och dem manuella kontrollmätningarna. Det finns dock några undantag där det finns större avvikelser.

Figur 2. Visuell jämförelse mellan stamprofiler från markbaserad laserskanner (röd), kontrollmätning med klave (svart) och skördare (blå).

 

Figur 3. En provyta från Remningstorp i Västergötland.

På Remningstorp var standardavvikelsen för diameterskattningarna som bäst mellan 15-20 mm för tall och strax under 12 mm för gran (Figur 4). På Strömsjöliden låg standardavvikelsen på diameterskattningarna kring 10 mm (Figur 5). I samtliga fall överensstämde skattningarna som bäst med skördardata på upp till cirka 9 meters höjd.

Figur 4. Standardavvikelse hos data från markbunden laser i jämförelse med skördardata. Statistik baseras på 257 träd.

Figur 5. Standardavvikelse hos data från markbunden laser i jämförelse med skördardata. Statistik baseras på 586 träd.

Volymskattningarna överensstämde också mycket bra med skördarnas mätningar och saknar i princip systematiska fel (Tabell 1). Standardavvikelsen på Remningstorp låg mellan 0.10-0.13 m3 beroende av trädslag. För Strömsjöliden är standardavvikelsen lägre, 0.03-0.04 m3 men där var också träden betydligt mindre.

Tabell 1. Volymuppskattningarna stämde bra med skördarnas mätning.

Diskussion

Slutsatsen är att markbaserad laserskanner ger mycket bra skattningar av enskilda träds stamform och volym. Resultaten visar på att tekniken ger bra information om de enskilda träden för utbytesberäkningar. Men utvärderingarna i studien fokuserar på enskilda träd och säger inget om hur bra metoden kan fungera i tillämpningar på beståndsnivå. För detta krävs bra urvalsmetoder, och för inventering av alla träd på provytor krävs oftast att fler mätningar för att få information om eventuellt skymda träd.

Markbaserad laserskanner kan användas för att subjektivt samla in träddata om ett bestånds stamform och diameterfördelning. En annan tänkbar metod är att använda tekniken tillsammans med information baserad på flygburen laserskanning eller stereobilder, som ger stöd för att skatta beståndets totala volym och stamantal.

När data samlades in i detta projekt stamkvistades träden för att ge bra mätningar på trädens stammar och även för att få information om delvis skymda träd. Under projektets gång har dock algoritmer för att filtrera bort laserreturer i trädens grenar utvecklats och blivit bättre. TreeMetrics har även förbättrat metoden för att skatta trädens avsmalning för områden på stammar som saknar mätdata - oftast högre upp i träden, där grenar skymmer sikten.

Nr 28-2014    Publicerad 2014-03-20 13:30
Planering
Fjärranalys
Transport & logistik
Flödesplanering
0 Kommentarer
Läs mer
Anon. 2013. Standard for Forest machine Data and Communication. [cited 2013 May 5]. http://www.skogforsk.se/en/About-skogforsk/Collaboration-groups/StanForD/
Arlinger J, Moberg L, Wilhelmsson L. 2002. Predictions of wood properties using bucking simulation software for harvester. IUFRO Workshop S5.01.04 Connection between Forest Resources and Wood Quality. Harrison Hot Springs, British Colombia, Canada.
Arlinger J. Möller J J. 2006. Kvalitetssäkring av skördarnas mätning. Resultat nr 20.
Barth A, Holmgren J. 2013. Stem taper estimates based on airborne laser scanning and CTL harvester measurements for pre-harvest planning. International Journal of Forest Engineering 24: 161-169.
Holmgren J, Barth A, Larsson H, Olsson H. 2012. Prediction of stem attributes by combining airborne laser scanning and measurements from harvesters. Silva Fennica. 46:227–239.
Lindberg E. 2012. Estimation of canopy structure and individual trees from laser scanning data. Acta Universitatis Agriculturae Sueciae 2012:33
Möller J J, Arlinger J, Hannrup B, Jönsson P. 2008. Timber value trials 2006. Redogörelse nr 5, Skogforsk.
Möller J J, Barth A, Frisk M, Wilhelmsson L, Rönnqvist M, Flisberg P, Eriksson M, Eskilsson H, Söderman U. 2012. Task 8100–Northern Europe. Implementation and demonstration of the Flexwood Concept North
Europe Use Case. Flexwood – Flexible Wood Supply Chain. FP7 Grant Agreement, no. 245136, 52 p.
Sonesson J, Arlinger J, Barth A, Eriksson B, Frisk M, Jönsson P, Möller J, Svensson G, Thor M, Wilhelmsson L. 2008. Analys av potentiella mervärden i kedjan skog-industri vid användning av pulsintensiv laser scanning. Arbetsrapport 654, Skogforsk.
Författare
Kommentarer (0)
 Kommentera
Skicka in
Kommentarer granskas innan publicering
Tack för din kommentar!
Vi granskar och publicerar din kommentar så snart som möjligt.
Tyvärr lyckades vi inte spara din kommentar.