Metoder för skattningar på trädnivå som baserats på markbaserad laserskanning

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 (TLS). En TLS mäter in den omgivande vegetationen genom att skicka ut laserpulser samtidigt som den roterar 360 grader. För varje retur registreras ett avstånd som ger ett 3D-punktmoln på den omgivande marken och vegetationen, inklusive trädens stammar och grenar (Figur 1). Punktmolnen från en TLS ger möjlighet att automatiskt göra detaljerade skattningar av enskilda träd, såsom trädens stamform, kvistighet och krök. Information som kan vara värdefull som indata i exempelvis skogsbrukets utbytesberäkningar.

Syftet med denna rapport var att utvärdera en metod baserad på TLS-data 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.

Data från TLS 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 TLS har processats av TreeMetrics med deras egenutvecklade programvara AutoStem som skattar 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. En visuell jämförelse mellan stamprofiler från TLS, KTR (control) och skördare (harvester) finns publicerade i Appendix 1.

På Remningstorp var standardavvikelsen för diameterskattningarna som bäst mellan 15–20 mm för tall och strax under 12 mm för gran (Figur 5). På Strömsjöliden låg standardavvikelsen på diameterskattningarna kring 10 mm (Figur 7). I samtliga fall överensstämde skattningarna som bäst med skördardata på upp till cirka 9 meters höjd. Volymskattningarna överrenstämde 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.

Slutsatsen är att TLS ger mycket bra skattningar av enskilda träds stamform och volym. Resultaten visar på att TLS ger bra information om de enskilda träden för utbytesberäkningar. 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 TLS-mätningar sker för att få information om eventuellt skymda träd. TLS kan användas för att subjektivt samla in data om ett bestånds stamform och diameterfördelning. En annan tänkbar metod är att använda TLS 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 filtrerar bort laserreturer i trädens grenar utvecklats och blivit bättre. TreeMetrics har även förbättrade metoder för att skatta trädens avsmalning för områden på stammen som saknar mätdata. Detta är oftast högre upp i träden där grena skymmer sikten.

Läs mer i Arbetsrapporten nedan (skriven på engelska med en svensk sammanfattning).