Hyppää pääsisältöön

Koronavirustilanne Itä-Suomen yliopistossa

Metsän yksityiskohtaista rakennetta kuvaavasta pistepilvi. Kuva: Tuomas Yrttimaa

Kuvassa: Metsän yksityiskohtaista rakennetta kuvaava pistepilvi. Kuva: Tuomas Yrttimaa

Pistepilvien avulla parempaa ymmärrystä metsäekosysteemin toiminnasta

MMM Tuomas Yrttimaan väitöstutkimuksessa kehitettiin pistepilvimenetelmiä metsän rakenteen tarkasteluun. Tulokset osoittivat, että yksityiskohtaisen kolmiulotteisen mallinnuksen avulla pystytään kartoittamaan kaatuneita kuolleita puita sekä tarkastelemaan puiden ja puujoukkojen ominaisuuksia, sekä niiden rakenteissa tapahtuneita muutoksia.

Metsässä maastolaserkeilain lähettää ympäristöönsä laservaloa, joka heijastuu ympärillä olevasta maastosta, kasvillisuudesta ja puustosta takaisin laitteelle. Laservalon avulla mitataan etäisyydet havaittavissa oleviin metsän rakenteisiin. Kun tiedetään, mihin suuntaan laservaloa lähetettiin, voidaan suunnattujen etäisyysmittausten avulla laskea heijastuskohteiden kolmiulotteiset sijainnit. Maastolaserkeilaimen mittaamat kymmenet miljoonat yksittäiset havainnot muodostavat kolmiulotteisten pisteiden joukon eli pistepilven, joka kuvaa millimetrin tarkkuudella laitetta ympäröivän puujoukon rakenteellisia yksityiskohtia. Pistepilven avulla puiden ja puujoukkojen kolmiulotteinen rakenne tallentuu digitaaliseen muotoon, mikä mahdollistaa niiden rakenteiden tarkastelun ajasta ja paikasta riippumatta.

Yrttimaan väitöstutkimuksessa kehitettiin automaattisia pistepilvimenetelmiä kaatuneiden kuolleiden puiden sekä elävien puiden ja puujoukkojen tarkasteluun. Tulokset osoittivat, että luonnon monimuotoisuuden kannalta tärkeän järeän maalahopuun määrää ja laatua pystyttiin arvioimaan pistepilvimenetelmän avulla. Yksittäiset kaatuneet puut pystyttiin tunnistamaan automaattisesti niiden säännöllisen ja sylinterimäisen muodon perusteella. Vastaavasti elävien puiden rungot pystyttiin tunnistamaan muista metsän rakenteista niiden tasaisten ja sylinterimäisten muotojen perusteella. Automaattisten pistepilvimenetelmien avulla pystyttiin havaitsemaan myös puiden ja puujoukkojen rakenteissa viiden vuoden tarkastelujakson aikana tapahtuneita muutoksia. Puiden ja puujoukkojen pituusominaisuuksien tarkastelun tarkkuutta pystyttiin parantamaan yhdistämällä maastolaserkeilauspistepilveen latvuston yläpuolelta kerätty pistepilvi. Tämä latvuston yläpuolelta kerätty pistepilvi muodostettiin fotogrammetrisesti ilmakuvilta, jotka kerättiin miehittämättömällä lennokilla.  Väitöstutkimuksessa kehitettyjen automaattisten pistepilvimenetelmien havaittiin toimivan tehokkaasti rakenteeltaan vaihtelevissa boreaalisissa metsissä, mutta tarkin puiden ja puujoukkojen kuvaus pystyttiin tekemään puuston ollessa tasarakenteista.

Metsäekosysteemin hierarkkisen rakenteen vuoksi sen toiminnalliset ominaisuudet määräytyvät suurelta osin yksittäisten puiden ja puujoukkojen toiminnallisten ominaisuuksien perusteella. Siksi metsäekosysteemin toiminnallista rakennetta ja siinä tapahtuvia muutoksia voidaan tarkastella ja ymmärtää puiden toiminnallisten ominaisuuksien ja niissä tapahtuvien muutosten avulla. Perinteisiin metsänmittausmenetelmiin verrattuna automaattisten pistepilvimenetelmien käyttö mahdollistaa puiden ja puujoukkojen rakenteiden tarkemman kuvaamisen puita vahingoittamatta. Yrttimaan väitöstutkimus osoitti, että metsästä kerättyjen pistepilvien ja niitä hyödyntävien automaattisten pistepilvimenetelmien avulla voidaan ymmärtää metsäekosysteemejä ja niissä tapahtuvia muutoksia entistä paremmin.

MMM Tuomas Yrttimaan metsätieteen alaan kuuluva väitöskirja Characterizing tree communities in space and time using point clouds tarkastetaan Itä-Suomen yliopiston luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä toimii dosentti Ilkka Korpela Helsingin yliopistosta ja kustoksena apulaisprofessori Mikko Vastaranta Itä-Suomen yliopistosta. Väitöstilaisuutta voi seurata verkossa pe 28.5. kello 12 alkaen. Tilaisuuden kieli on suomi.

Väittelijän painolaatuinen kuva

Tilaisuus verkossa

Väitöskirja verkossa