Automatisk beräkning av avverkad areal och gallringskvot samt identifiering av stickvägsträd med skördardata

Artikeln är en sammanfattning av Arbetsrapport 899-2016.

Beståndsvis gallringsuppföljning syftar till att följa upp, förbättra kvaliteten i gallringsarbetet samt att generera data för uppdatering av beståndsregister.

För att förbättra de system för uppföljning som används idag bör insatser inriktas mot åtgärder som ger snabbare återkoppling till skördarlagen och genererar mer precisa skattningar av beståndsuppgifter för kvarvarande bestånd.

Skogforsk har tidigare utvecklat metodik för beräkning av beståndsvariabler efter gallring baserat på skördarnas produktionsfiler och metodiken har testats med lovande resultat på ett begränsat datamaterial. Den här avrapporterade studien syftade till att vidareutveckla några av nyckelkomponenterna i ett system för automatiserad gallringsuppföljning; metoder för identifiering av stickvägsträd samt för beräkning av åtgärdsareal och gallringskvot.

I samarbete med skördartillverkande företag utvecklades i studien teknik för registrering av kranvinkel i skördarnas produktionsfiler (hpr-filer). Kranvinkel­informationen användes för identifiering av stickvägsträd och beräkning av skördaraggregatets position vid fällning av stammarna. För beskrivning av åt­gärds­­areal utvecklades två nya metoder, båda baserade på att ett virtuellt rutnät lades över gallringsobjekten. I rutnätet infogades positionsinformationen från produktionsfilerna och de två metoderna för arealbestämning baserades på information om basmaskinens position, respektive beräknad position för skördar­aggregatet.

Gallringskvoten var i studien definierad som kvoten mellan grundytevägd medel­diameter i uttaget och grundytevägd medeldiameter efter gallring där den förra parametern kan erhållas med hög precision utifrån skördarnas diameter­mätning. Den grundytevägda medeldiametern efter gallring kan teoretiskt beräk­nas från de tre variablerna grundytevägd medeldiameter före gallring för träden mellan stickvägarna, grundytevägd medeldiameter för gallringsuttaget mellan stickvägarna och gallringsstyrkan mellan stickvägarna. Direkta data för dessa tre variabler är inte tillgängliga och i studien utvecklades metodik för att utifrån informationen i skördarnas produktionsfiler skatta motsvarande information från indirekta variabler.

För utvärdering av metoderna för arealbestämning samlades skördardata från 59 provytor utlagda i gallringsobjekt, varav informationen från 26 av prov­ytorna innehöll kranvinkeldata. Utvärdering skedde genom jämförelse med provytearealer från manuella referensmätningar genererade från koordinaterna för provytornas yttergränser vilka registrerats med en handburen GPS-mot­tagare. För 15 av provytorna innehöll skördarnas produktionsfiler kranvinkel­data samt av skördarförarna utförd manuell registrering av stickvägsträden och dessa data användes för att utvärdera metodiken för automatisk identifiering av stickvägsträd. Data från samma 15 provytor användes för att utvärdera den nya metodiken för beräkning av gallringskvot.

Resultaten från utvärderingen av metodiken för arealbestämning visade att det med de två rutnätsbaserade metoderna var möjligt att skatta areal utan systema­tiska avvikelser även för mindre objekt. Detta är ett betydande framsteg i för­hållande till den metodik som tidigare utvecklats. De två rutnätsbaserade meto­derna gav inbördes likartade resultat och i dagsläget rekommenderar vi att meto­den baserad på skördarposition används i system för automatisk gallrings­uppföljning. Metoden baserad på aggregatposition har potential att förbättras ytterligare men detta kräver att bestämningen av aggregatets position kan ske med en högre precision än som är fallet i nuläget.

Beräkningar av inverkan av de tillfälliga fel som förekommer i arealbestäm­ningen på skattningen av nyckeltalen i ett automatiserat system för gallrings­upp­följning visade på måttliga effekter för mindre objekt (<2 hektar). Till exempel medförde det tillfälliga felet i arealbestämningen att det tillfälliga felet vid be­stäm­ningen av grundyta efter gallring ökade med drygt två procentenheter (från 12,8 till 15,4 procent). För större objekt (>2 hektar) indikerade beräkningarna att inverkan var marginell.

Inom kranvinkelintervallet +/- 30 grader (0 grader = kranen riktad rakt framåt) återfanns i genomsnitt 83 procent  av de manuellt registrerade stick­vägs­träden utifrån data från de 15 provytorna. Den systematiska avvikel­sen mellan grund­ytevägd medeldiameter för de manuellt registrerade stickvägs­träden och träden inom intervallet +/- 30 grader var försumbar med ett tillfälligt fel på 5 millimeter (3,3 procent ). Detta innebär att användande av kranvinkeldata i kom­bina­tion med ett kranvinkelintervall om +/- 30 grader är ett effektivt sätt för att identifiera huvuddelen av stickvägsträden och som möjlig­gör att stick­vägs­träden medeldiameter kan skattas automatiskt med mycket hög precision utifrån skördarnas produktionsdata.

De direkta variabler som är nödvändiga för beräkning av gallringskvot visade starka samband med de utvecklade indirekta variablerna, genererade utifrån produktions- och kranvinkeldata. Detta indikerar att den nya metodiken för beräkning av gallringskvot är lovande för inbyggnad i ett automatiserat system för gallringsuppföljning, vilket i förlängningen kan möjliggöra löpande uppfölj­ning av denna variabel på ett sätt som tidigare inte varit möjligt i svenskt skogsbruk.

Läs Arbetsrapporten i sin helhet nedan.