Tropisk skog kan overvåkes bedre

Flybilder og satellittbilder som er testet på skogen i Vestfold, kan gi bedre overvåking av både norsk og tropisk skog.

Publisert

Landsskogtakseringen

Tall fra Landsskogtakseringen viser at vi har cirka ni milliarder trær i Norge, og at de til sammen binder over 800 millioner tonn CO2, og at det hvert år bindes rundt 26 millioner tonn CO2 via trærnes fotosyntese.

Feltarbeiderne oppsøker egne utvalgte prøveflater og måler alle trærne med en diameter i brysthøyde på mer enn fem centimeter som ligger innenfor en sirkelflate på 250 kvadratmeter.

Landsskogtakseringens prøveflater er sirkulære, med et areal på 250 kvadratmeter. Innenfor sirkelen måles alle trærne som har en diameter i brysthøyde på mer enn fem centimeter, og i tillegg registreres over 80 ulike parametere, slik som diameter, høyde, alder, antall døde stående og liggende trær, grad av forråtnelse, og hva slags vegetasjon det er på bakken.

Hvert tre på prøveflaten stedfestes og hver prøveflate blir besøkt med fem års mellomrom.

Skogen i Vestfold har fått forskernes blikk rettet mot seg. Grundige målinger på bakken av trærnes høyde og omkrets, kombinert med flybilder og satellittbilder, skal gi bedre metoder for måling av skog fra oven.

Bedre metoder vil gi en mer effektiv taksering av skogen i Norge, og resultatene kan dessuten komme til nytte i bevaring og kontroll av biodiversitet og karbonbinding i tropisk skog.

Johannes Rahlf er en av dem som har deltatt i forskningsprosjektet i vestfoldskogen. Rahlf er doktorgradsstudent ved Norsk institutt for skog og landskap, og mye av tiden hans går med til analyser av store datamengder samlet inn fra satellitter i bane over jorda og fra flyfotografering.

Resultatet er en tredimensjonal modell – et tredimensjonalt bilde av skogen.

– Vi har jo hatt 3D-bilder fra satellitt i over ti år, men det er først nå det virkelig har tatt av, forklarer Rahlf.

[gallery:1]

Målet med undersøkelsene er å sammenligne fire ulike metoder for måling av skog fra fly og satellitt. To av metodene benytter bilder tatt fra satellitt og to benytter bilder og målinger tatt fra fly.

Ser gjennom skyene

Tredimensjonale bilder fra satellitt er mulig fordi de to satellittene i det som kalles TanDEM-X-oppdraget går i bane tett inntil hverandre. Dermed blir bildene tatt fra to ulike vinkler og det sammensatte bildet blir tredimensjonalt.

Radarsatellittene kan i tillegg ta bilder gjennom skylaget. Det er en stor fordel både i Norge med mye overskyet vær og i tropisk skog som ofte er dekket av skyer.

I tillegg til å gi tredimensjonale bilder kan fly også benyttes til å måle avstanden til bakken med laserpulser, i det som kalles flybåren laserskanning. Flybåren laserskanning benyttes allerede mye i skogbruket, blant annet til å taksere skog eller for å oppdage skade på skog.

Laserskanneren som er plassert i flyet, teppelegger landskapet med laserpulser og lager en detaljert modell av bakken og gjenstander over, slik som hus og trær. Mens opptak fra satellitt kan dekke store områder og kanskje har en oppløsning på 10 X 10 meter, så kan laserskanning fra fly ta flere målinger per kvadratmeter og gi svært detaljert informasjon om hva som befinner seg på bakken.

Oppdaterte flybilder hvert sjette år

Hvert sjette år blir hele Norge fotografert fra fly. Dette kalles omløpsfotografering. Fra slike overlappende flybilder kan forskerne beregne høyden på skogen med høy oppløsning ved hjelp av spesiell programvare. Denne metoden kalles fotogrammetrisk bildematching.

– Fordelen med flybildene fra omløpsfotograferingen er at disse tas for andre formål, slik som for eksempel norgeibilder.no, og at tredimensjonale data kan produseres rimelig med fotogrammetrisk bildematching, forklarer Rahlf.

Ved flyfotografering benyttes spesiallaget kamerautstyr som gir bilder på 300 megapiksler og oppløsning 25-5 centimeter på bakken. Kameraene registrerer i ulike bølgelengdeområder, både synlig lys og infrarødt. Så håper forskerne å få mer informasjon om tilstand av skogen.

– Omløpsfotograferingen gjør at vi kan beregne høyden på skogen i Norge hvert sjette år. Det er helt ideelt for en kontinuerlig overvåkning av dynamikken i skogen, forklarer Rahlf.

Før de fire ulike metodene fra fly og satellitt kan sammenlignes, er det imidlertid nødvendig å etablere en såkalt bakkesannhet. Bakkesannhet er den faktiske størrelsen på trærne, det vil si tømmervolumet, og krever grundige målinger utført på bakken.

En god bakkesannhet observert på noe mindre flater gir forskerne fasiten, og denne fasiten benyttes så til å kalibrere dataene fra fly og satellitt, som igjen brukes til å kartlegge hvor stor tømmervolumet i hele skogen faktisk er, for eksempel i Lardal kommune i Vestfold.

Knut Ole Viken klaver et tre, det vil si å måle diameteren på stammen i brysthøyde. Et tre er definert som større enn 5 centimeter i brysthøyde. (Foto: Lars Sandved Dalen, Skog og landskap)
Knut Ole Viken klaver et tre, det vil si å måle diameteren på stammen i brysthøyde. Et tre er definert som større enn 5 centimeter i brysthøyde. (Foto: Lars Sandved Dalen, Skog og landskap)

Alle de fire 3D-metodene fungerte bra

I samarbeid med forskere ved Universitetet for miljø- og biovitenskap (NMBU) undersøkte Johannes Rahlf og hans kollegaer ved Skog og landskap 3D-dataene fra de fire fly- og satellittbildene på i alt 25 skogbestander i Lardal kommune i Vestfold, med til sammen 170 mindre skogflater.

Det er første gang disse metodene for taksering av skog fra fly og satellitt har blitt direkte sammenlignet med hverandre. Resultatene viste at målingene fra fly var best, men at bilder fra satellitt ikke var langt bak.

Laserskanning fra fly var den metoden som kom nærmest bakkesannheten når det gjaldt å beregne tømmervolum i Vestfold-skogen.

– Fordelen med laserskanning fra fly er den høye tettheten i punktskyen. Det gir en nøyaktig modell av skogen. Ulempen er at det fort blir dyrt når store arealer skal kartlegges, forteller Rahlf.

Forskerne var fornøyd med hvor bra de ulike metodene fungerte, særlig når det gjelder satellittbildene.

– Om vi bare vet høyden på bakken, så kan selv satellittbildene gi gode mål på hvor stor tømmervolumet i skogen er, spesielt for større skogområder. Resultatene viste at forskjellen mellom satellittbilder og flybilder blir mindre jo større området som skal undersøkes er, altså når man slår sammen tømmervolumet over større områder, forklarer Rahlf.

– Med alle disse dataene trenger vi bare enkelte prøveflater som bakkesannhet for å estimere tømmervolumet overalt i skogen.

Nyttig kunnskap om både norsk og tropisk skog

Tredimensjonale satellittbilder er høyaktuelle for måling av mengden tømmer i tropisk skog, både med tanke på bevaring av biologisk mangfold ved å overvåke ulovlig hogst. Men også for å beregne hvor mye karbon som er bundet i skogen.

– I internasjonal sammenheng, slik som i forbindelse med overvåking og beskyttelse av regnskog, så er det endringene over tid som er viktig å måle. Da trenger vi ikke å vite den absolutte høyden på trærne.

Men også for norsk skog vil bildene tatt fra oven kunne komme til nytte.

– Landsskogtakseringen, for eksempel, har ansvar for å måle mange ulike parametere på bakken, slik som mengde død ved og andre miljøregistreringer. Ikke alt kan gjøres ved hjelp av fjernmåling. Men, når det gjelder målinger av skogens størrelse, og hva slags skog det er snakk om, da kan jo fly- og satellittbilder være et fint supplement.

– Vi som forsker på dette, har et ansvar for å utvikle metodene slik at skogtakseringen blir både bedre og mer nyttige for brukerne, sier Johannes Rahlf.

Referanse:

Rahlf m.fl: Comparison of four types of 3D data for timber volume estimation, Remote Sensing of Environment, Volume 155, December 2014, Pages 325-333, doi: 10.1016/j.rse.2014.08.036.