Markbaserade sensorer för insamling av skogliga data
en förstudie
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.