Skoglig fjärranalys och skogsbruk

Skogsbruket behöver experter inom olika områden, men samtidigt människor som har bredare kunskaper och som kan förstå helheten. Det är viktigt att det finns goda kunskaper för att säkerställa ett uthålligt skogsbruk. I de nordiska länderna påverkades skogarna av industrialiseringen som startade för snart tvåhundra år sedan. Skogen var en mycket viktig råvara som kunde användas för att bygga industrier och som lade grunden till vår tids moderna samhälle.

Skogen är en viktig del av de förnyelsebara resurserna

För ungefär hundra år sedan utfördes den första nationella skogsinventeringen i Sverige. Det fanns då en insikt om hur viktigt det var att hushålla med denna viktiga resurs. Det är idag också väldigt tydligt att den biologiska mångfalden i världens skogar är hotad. Befolkningsmängden har ökat och en större del av jordens befolkning har nu en högre levnadsstandard jämfört med för bara femtio år sedan. Framtidens samhälle måste baseras på förnyelsebara resurser och där är skogen en viktig del. Inom flera vetenskaper tar vi fram kunskap om hur ekosystemen fungerar men frågan är hur vi använder denna kunskap i skogsbruket.

Vi har multipla målfunktioner för virkesvärden, biologisk mångfald och sociala värden. För att möjliggöra detta behövs information om hela skogen i olika skalor och för olika tidshorisonter. Den strategiska planeringen inom skogsbruket använder metoder för att simulera skogsbruk för långa tidshorisonter, t.ex. en 100 års lång tidshorisont. Denna nivå ska säkerställa att skogsbruket är långsiktigt och utförs därför ofta simultant för stora skogsområden. Den strategiska planeringen styr sedan den taktiska och operativa planeringen som används för att bestämma var och hur olika aktiviteter kommer att utföras inom olika tidsperioder.

Fjärranalys i skogsbruket

För att kunna bruka skogen på ett klokt sätt är det väldigt viktigt att det finns bra information för stora geografiska områden. Detaljerad information är kostsam att samla in för stora områden och därför behöver vi ofta välja mellan spatial och temporal upplösning. T.ex. kan satelliter användas för att skapa kartor för hela världens skogar, men kartorna har inte samma upplösning som om vi istället hade använt data insamlat med drönare. Fjärranalys handlar om att med hjälp av sensorer inhämta information om objekt, utan att vara i fysisk kontakt med dessa objekt. För detta används elektromagnetisk strålning inom olika våglängdsband, från både synligt och osynligt ljus till radiovågor. Både solen och artificiella strålningskällor används. Den tekniska utvecklingen innebär att vi har tillgång till sensorer som kan användas för att samla data med mycket högre upplösning för objekt på längre avstånd jämfört med vad som tidigare var möjligt. Innan den digitala fjärranalysen infördes användes flygbilder i skogsbruket som var fotograferade med överlapp så att det var möjligt att mäta trädhöjder manuellt.

Användning av sensorer som datakällor

Den första digitala fjärranalysen använde satellitbilder och referensdata på marken för att skapa modeller för beräkning av heltäckande kartor. För ca 30 år sedan utvecklades flygburen laserskanning som kunde användas för att automatiskt skapa 3D modeller över stora skogsområden. Sedan utvecklades också digital fotogrammetri som kunde användas för att med stereobilder beräkna 3D data med endast solen som belysningskälla. Denna teknik kan användas i olika skalor, både med kameror på drönare och satelliter. De optiska sensorerna är dock begränsade till goda väderförhållanden, t.ex. är satellitbilder inte användbara om det är moln över den skog som ska observeras. Det är då möjligt att använda radarsensorer. För detta används en artificiell strålningskälla. Bildernas upplösning är beroende av vilken våglängd och antenn som används. Signalens styrka som kommer tillbaka till sensorn beror på om det finns objekt som har liknande storlek som radiovågornas längd. För att uppnå högre upplösning kan en syntetisk radarantenn kan skapas, t.ex. genom att utnyttja rörelsen hos det flygplan där sensors är monterad.

Fjärranalys handlar om att använda sensorer som datakällor och att sedan omvandla data till användbar information. För att lyckas med detta behövs kunskap olika områden: sensorteknik, fysik, datavetenskap, och statistik. Dessutom är det viktigt att förstå för vilka problem som informationen behövs. Vi upplever nu en snabb teknisk utveckling. Sensorer som kan användas för fjärranalys av skog blir bättre, billigare och enklare att använda. Vi har sett en utveckling där det tidigare behövdes ett stort team av ingenjörer för att kunna använda stora och dyra sensorsystem till att det nu finns mindre och billiga system som är enkla att använda. Fjärranalys kommer därför att användas av fler personer och inom fler användningsområden. Med hjälp av flygburna optiska sensorer mäter vi trädkronorna medan vi ofta är intresserade också av trädstammarnas egenskaper.

Från manuella fältinventeringar till automation - framtiden för nya sensorer

Tidigare har vi därför använt manuella fältinventeringar för att samla in referensmätningar till modeller, som sedan används för att t.ex. skatta biomassa eller virkesvolym för stora skogsområden. Nya sensorer kommer i framtiden att möjliggöra automatiserade fältinventeringar som kan användas för att samla in referensdata för fler variabler, t.ex. kopplade till virkesegenskaper och biologisk mångfald. Det kommer i framtiden finnas tillgång till fler datakällor som kan kombineras genom användning av positioner med hög noggrannhet och vi kommer att optimera var och när vi samlar in data. För att hitta mönster i data och extrahera värdefull information kommer vi att använda den pågående revolutionen inom artificiell intelligens. Det kommer innebära helt nya möjligheter för att utveckla framtidens skogsbruk.