Markbaserade sensorer för insamling av skogliga data : en förstudie

Abstract: En förutsättning för skoglig planering på alla nivåer är att man har en god uppfattning om tillståndet i den stående skogen. K valiten på de beslut som fattas kommer därför att vara direkt beroende av mängden och kvaliten på den information som samlats in. Sensorer som radar, lidar och olika typer av digitala kameror används idag med framgång för fjärranalys där skogen avbildas från ovan. Föreliggande arbete syftar till att belysa de tekniska förutsättningarna för att utnyttja modem sensorteknik även för markbaserade mätningar. Detta skulle i så fall öppna möjligheter att automatisera fångsten av skogliga data som därmed skulle bli kostnadseffektivare samtidigt som nya typer av data skulle bli tillgängliga. På ett tidigt stadium valdes följande tekniker ut för att närmare studeras med avseende på lämplighet att ingå i ett inventeringskoncept: • Lidar. Lidar är en laserbaserad teknik för att mäta avstånd och riktning till objekt. Laserns fördelar gentemot andra typer av sensorer är att mycket hög vinkelupplösning kan erhållas på signalen. Laser baserade sensorer framstår därför som mycket lämpliga för olika typer av scanning eller avståndsmätning. Nackdelen är att laserstrålen måste ha fri sikt för att kunna registrera ett objekt samt att det i dagsläget handlar om dyr och avancerad teknik. • Fotogrammetri i digitala bilder. Om avståndet till objektet i en bild och kamerans inre geometri är kända kan geometriska mätningar av exempelvis stamdiametrar göras i bilden. Genom att använda digitala bilder och bildanalys borde det vara möjligt att skapa program som mer eller mindre automatiskt detekterar och mäter diametrar på de stammar som är synliga i en bild. Objektavstånden tas lämpligen ut genom separat avståndsmätning med lidar eller genom stereomatchning av två eller flera bilder. • Radar. Radarsignalen använder betydligt lägre frekvenser än laser, vilket ger den intressanta egenskaper i skogsuppskatt ningssammanhang då man kan se igenom objekt mindre än halva våglängden. Nackdelen med lågfrekventa signaler är att man får en för dålig vinkelupplösning om man försöker att genom scanning ta ut vinkel och avstånd till de enskilda stammarna. Radar verkar däremot vara en mer framkomlig väg om man avser att hämta information ur den totala retursignalen. En viss uppfattning om diameter fördelningen skulle i så fall kunna fås genom att studera skillnaden i retursignalen från olika våglängder. • Ultraljud. Ultraljud kan användas enligt samma principer som radar. Fördelarna med ultraljudssensorer är att det finns enkla och billiga standardkomponenter. Nackdelen är att signalen dämpas under fården genom luften och måste därför kalibreras för förändringar i luftens temperatur och fuktighet. Inventeringens uppläggning har också betydelse för de olika teknikernas användbarhet. Om man inventerar enligt principen för tvåfassampling ställs olika krav på utrustningen beroende på om det är det stora primära samplet eller det mer noggranna sekundära samplet man samlar in. Vid insamlingen av det primära samplet försöker man samla in stora mängder data som är korrelerat med den variabel som man önskar mäta för att få ett så lågt representativt fel som möjligt. Generellt kan man därför säga att kvantiteten data är viktigare än kvaliteten på det samma vid insamling av det primära samplet. Detta gör att tekniker som samlar in data kostnadseffektivt men med låg precision blir intressanta, exempelvis radar och ultraljuds sensorer som registrerar ekon kontinuerligt medan utrustningen förs längs en linje. Om man däremot vill mäta in det sekundära samplet med sensorer krävs utrustning som mäter med hög precision på den enskilda provytan, vilket talar för tekniker som lidar och fotogrammetri i digitala bilder. Ett kanske mer realistiskt alternativ är annars att inventera det primära samplet med automatiska kostnadseffektiva metoder medan det sekundära samplet mäts in med traditionella manuella metoder.