Ny hyperspektral drönare tar övervakningen av trädens stress till en ny nivå

Forskare vid SLU Skogsskadecentrum har investerat i ett toppmodernt hyperspektralt drönarsystem som registrerar skogens hälsotillstånd med oöverträffad detaljrikedom. Systemet registrerar information i olika ljusområden* samt 3D-information om skogen samtidigt, allt med hjälp av en sensorutrustning monterad på en tunglyftande drönare. Detta gör det möjligt för forskarna att övervaka stress hos träd tidigare och mer tillförlitligt än någonsin tidigare.

Traditionella optiska kameror har svårt att upptäcka små fysiologiska förändringar innan träden visar synliga symptom. Det nya systemet, som mäter ljus i intervallet 400–2500 nm och inkluderar 3D-information om skogens struktur, kan upptäcka tidiga biokemiska och vattenrelaterade stressignaler samtidigt som det korrigerar för strukturella variationer i trädkronorna – en stor utmaning inom fjärranalys av skogar.

‒ Med detta system kan vi se skogstress innan det blir synligt för det mänskliga ögat – ibland veckor eller månader tidigare. Detta öppnar helt nya möjligheter för att begränsa skador, särskilt vid torka och barkborreangrepp, säger Langning Huo, docent vid SLU och huvudforskare för initiativet.

Ett unikt system för nordiska skogar

Detta är det första drönarsystemet i Sverige som kombinerar hyperspektral VNIR, SWIR och LiDAR i en perfekt linjerad konfiguration – och det första i sitt slag i Europa som specifikt används för övervakning av skogens stress. Dess design möjliggör:

• Synkroniserade spektrala mätningar, mätningar av vattenhalt och strukturella faktorer i realtid
• Tidigare upptäckt av torka, insektsangrepp och sjukdomar
• Förbättrad uppgradering från drönare till flyg- och satellitövervakning
• Minskad osäkerhet från förändringar i solljus eller problem med sensorns inriktning

Tidigare forskning ledd av Dr Huo visade att hyperspektrala drönare kunde upptäcka trädstress med upp till 80 % noggrannhet i ett tidigt skede av barkborreangrepp – nästan dubbelt så bra som multispektrala sensorer. Tack vare de nya SWIR- och LiDAR-funktionerna är det nu möjligt att beräkna vattenstatus och skilja faktisk fysiologisk stress från strukturella faktorer som trädets storlek, form och skuggning. Genom att kombinera detta system med SLU:s befintliga högpresterande hyperspektrala drönare har en unik fjärranalysplattform med två drönare skapats, utformad för att förbättra tidig upptäckt av stress hos träd i Sveriges boreala och tempererade skogar.

Från fysiologi till operativt skogsskydd

Denna lösning med dubbla drönare hjälper SLU att gå från experimentella mätningar till ett operativt system för tidig varning. Genom att koppla spektraldata till trädens fysiologiska mätningar – såsom pigmentkomposition, sav flöde och vattenpåverkan – strävar forskarna efter att upptäcka torka, insektsangrepp och sjukdomar innan synliga skador uppstår.

‒ Detta är avgörande för tidsbegränsade störningar såsom utbrott av granbarkborre, där förvaltningsbeslut måste fattas veckor innan träden missfärgas, säger Langning.

Nationella forskningssamarbeten stöds

Båda hyperspektrala drönarsystemen används gemensamt i samarbetsprojekt som involverar ekologi, entomologi, patologi, hydrologi och skogsförvaltning. Platserna inkluderar klimatstressexperiment i Krycklan (norra Sverige) och Tönnersjöheden (södra Sverige), vilket placerar SLU i framkant inom integrerad forskning om skogsstress.

Medfinansierat för nationellt bruk

Det nya systemet samfinansieras av Kempe Foundations, Formas och Carl Tryggers Foundation, och ett övervakningsprojekt finansieras av SLU Skogsskadecentrum, vilket speglar den växande nationella efterfrågan på avancerade metoder för att skydda skogens motståndskraft och produktivitet.