Laserkeilausdatan hyödyntämispilotit

Maa- ja metsätalousministeriö on myöntänyt yhteensä miljoonan euron rahoituksen neljälle kansallisen laserkeilausohjelman tuottaman datan hyödyntämistä tehostavalle hankkeelle. Rahoitettavilla hankkeilla edistetään metsien rakenteen ja muiden monimuotoisuustunnusten arviointia, metsäteiden kuntokartoituksia, arkeologisten kohteiden automaattista tunnistamista sekä vesienhallintaa ja maanpinnanominaisuuksien tunnistamista laserkeilausdatasta. Hankkeita toteutetaan vuosina 2021-2022.

Valtakunnallisen laserkeilausaineiston uudet mahdollisuudet -seminaarin esitykset (12.12.2022):

Seminaarin avauspuheenvuoro
Arkeologisten kohteiden automaattinen tunnistaminen laserkeilausdatasta
Laserkeilausaineistojen hyödyntäminen kestävässä vesien ja maankäytön hallinnassa
Metsäteiden kuntokartoitus
Yksittäisen puun tietoihin pohjautuva tulevaisuuden metsätietojärjestelmä

 

Parempaa luontotietoa Suomen metsistä (PLUS)

Metsäluonnon monimuotoisuuden turvaaminen on olennainen osa metsien kestävää hoitoa ja käyttöä, jonka tueksi tarvitaan valtakunnallisesti kattavaa tietoa metsien rakennepiirteistä. Metsien inventointiin ei tähän mennessä kuitenkaan ole kehitetty tehokasta suuraluetason operatiivista menetelmää, joka tuottaisi riittävän luotettavan tiedon sekä talous- että luonnontilaisten metsien
monimuotoisuuspiirteistä. Ei ole myöskään olemassa suosituksia siitä, mitä maastomittauksia olisi
tarpeen ottaa mukaan operatiiviseen tiedonkeruuseen monimuotoisuustiedon tuottamisen
näkökulmasta.

Uusi tiheäpulssinen laserkeilausaineisto mahdollistaa koko valtakunnan tasolla sellaisten
monimuotoisuutta indikoivien metsien rakennepiirteiden tulkitsemisen, mitä vanha aineisto ei
mahdollistanut. Tämä hanke tuottaa tietoa mahdollisuuksista tuottaa uuden kansallisen
laserkeilausohjelman aineistoon pohjautuen tietoa luonnon- ja talousmetsien rakenteen ja muiden
monimuotoisuustunnusten arviointiin sekä tuottaa tietoa niistä muuttujista, joita metsiä koskevan
luontotiedon tuottamiseksi maastomittauksissa ja analyyseissä tulisi huomioida. Tavoitteena on
määritellä, mitkä puustoa kuvaavat piirteet ovat sellaisia, jotka

1. ovat (kustannustehokkaasti) maastossa mitattavissa,
2. tuottavat monimuotoisuudesta ja metsien rakenteesta sellaista informaatiota, joka on päätöksenteon kannalta relevanttia, ja
3. ovat kaukokartoituksen keinoin ennustettavissa sellaisella tarkkuudella, joka päätöksenteon kannalta tulkitaan riittäväksi. 

Rahoitus: 448 000 €

Rahoituksen saajat: Suomen metsäkeskus, Itä-Suomen yliopisto, Luonnonvarakeskus ja
Metsähallituksen Luontopalvelut

Metsäteiden kuntokartoitus (MeTeiKu)

Metsätietieto, mukaan lukien metsäteiden kulkukelpoisuus ovat oleellinen osa puuhuollon korjuun ja kaukokuljetuksen suunnittelua. Erityisesti uuden tiheäpulssisen laserdatan myötä on paremmat
mahdollisuudet kartoittaa metsäteiden kuntoa laajamittaisesti liittyen kansalliseen keilausohjelmaan.

Useissa edeltävissä tutkimuksissa on selvitetty teiden kunnon tulkintamenetelmiä harvapulssisella
lentokonelaserdatalla ja tulokset ovat olleet lupaavia. Pilotissa sovelletaan edeltävää tutkimustietoa ja kerätään riittävän laaja mallinnusaineisto, jolla voidaan kehittää teiden lasertulkintaa operatiiviseksi tietotuotteeksi. Aineistona käytetään vuoden 2020-21 keilauksia sekä maastomittauksia. 

Pilotissa kerätään entistä laajempi ja kattavampi tien laatua kuvaava aineisto sekä kehitetään laskentamalleja ja analysoidaan niiden parametreja eri olosuhteissa. Tavoitteena on pääosin laseraineistoon perustuva ja käytäntöön soveltuva menetelmä, jota voidaan kalibroida paikallisesti kohtuullisilla maastokäynneillä. Pidemmän ajan tavoitteena on soveltaa kehitettävää menetelmää keilausohjelman kuluessa valtakunnallisesti ja tuottaa teitä ja niiden kuntoa kuvaavaa paikkatietoa ja muuttujia, jotka palvelevat parhaiten muun muassa operatiivista puunhankintaa sekä metsäteiden kunnostushankkeiden kohdistamista ja valmistelua.

Rahoitus: 141 000 €

Rahoituksen saajat: Suomen metsäkeskus, Itä-Suomen yliopisto, Maanmittauslaitos

Omalla rahoituksella osallistuvat yhteistyötahot: Metsähallitus Metsätalous Oy, Metsäteho Oy, OTSO metsäpalvelut Oy

Arkeologisten kohteiden automaattinen tunnistaminen laserkeilausdatasta (LIDARK)

LIDARK-kehittämishankkeen tavoitteena on tutkia kuinka uutta, tarkempiresoluutioista
laserkeilausaineistoa voi hyödyntää tehostetusti arkeologisen kulttuuriperinnön suojelussa ja
tutkimuksessa. Hankkeessa selvitetään, miten uusi data mahdollistaa muinaisjäännöskohteiden
helpomman tunnistamisen; kuinka aineiston avulla voidaan tarkentaa ohjelmallisesti kohdetietojen
spatiaalista tarkkuutta; ja kuinka laserkeilausaineistojen käsittelyä voidaan automatisoida työn
tehostamiseksi.

Hanke toteutetaan luomalla olemassa olevien suojelu- ja kohderekisterien avulla opetusaineisto,
yhdistämällä tämä aineisto tarkkaresoluutioiseen laserkeilausdataan, ja käyttämällä näitä tehokkaiden tunnistusalgoritmien kehittämiseen. Metodia on testattu jo aikaisemmissa tutkimusprojekteissa, mutta sen ohjelmallinen toteuttaminen on soveltamisalana uusi.

Hankkeella on laajat positiiviset vaikutukset erilaisilla maankäyttöön liittyvillä toimialoilla. Ohjelmallinen tunnistaminen tuottaa aiempaa paljon nopeammin kohteista sekä tarkempaa tietoa, että tietoa aiemmin tunnistamattomista kohteista. Syntynyttä tietoa voidaan entistä nopeammin ja tehokkaammin käyttää maankäytön prosessien, suojelun ja tutkimuksen tarpeisiin. Samalla kehitetään arkeologisen tiedon digitaalista käsittelyprosessia uudenlaisessa yhteistyössä eri toimijoiden kanssa, myös julkisen ja yksityisen sektorin välisellä yhteistyöllä.

Rahoitus: 205 000 €

Rahoituksen saajat: Museovirasto ja Oulun yliopisto 

Omalla rahoituksella osallistuvat yhteistyötahot: Metsähallitus, Blom Kartta Oy

Laserkeilaus vesien hallinnassa osana kestävää maankäytön ja metsien suunnittelua (LaserVesi)

Keväällä 2020 käynnistyneen kansallisen laserkeilaus- ja ilmakuvausohjelman tuottamat aineistot ja
säännöllinen kuvaussykli mahdollistavat vesien hallintaan liittyvien uusien sovelluksien kehittämisen ja maanpinnan ominaisuuksien tarkemman tunnistamisen. Hankkeessa kehitettävällä
pintavaluntamallinnuksella pystytään jatkossa arvioimaan ja seuraamaan ilmastonmuutoksen myötä lisääntyviä kaupunkialueiden hulevesitulvariskejä, sekä peltojen ja metsien kuivatustilaa ja
tulvaherkkyyttä. Entistä tiheämpi pistepilvi mahdollistaa aikaisempaa tarkemman uomatulkinnan sekä uomien vedenjohtokykyyn vaikuttavien tekijöiden, kuten virtausta heikentävän umpeenkasvun, tunnistamisen. Toisaalta aineisto myös tarjoaa mahdollisuuden uoman varren geometrian ja biodiversiteetin, kuten kasvillisuuskerroksien, arviointiin.

Sijainniltaan ja kattavuudeltaan laadukkaalla metsäojien paikkatiedolla on käytännön toiminnan
kannalta keskeinen merkitys muun muassa vesiensuojelussa, suometsätaloudessa, suoelinympäristöjen monimuotoisuuden ylläpidossa ja turvemaiden hiilitaselaskennassa. Valtakunnan tasolla olemassa oleva metsäojaverkosto on jo pelkän geometriansa osalta puutteellinen Maanmittauslaitoksen maastotietokannassa.

Hankkeen ensimmäisenä tavoitteena on tuottaa laadukas uomaverkosto sisältäen edellä mainittua
uoman ja tulva-alueen piirteitä kuvaavaa ominaisuustietoa, sekä mallintaa aineisto tulvaherkistä
pelloista pilottialueelle. Toisena tavoitteena on tehdä selvitys metsä- ja maatalousojien
tuotantovaihtoehdoista sekä tallentamisesta Kansalliseen maastotietokantaan (KMTK). Uomatulkinta on yksi Maanmittauslaitoksen kartoitustehtävä ja osana KMTK:n ylläpitoa.

Hankkeen kolmantena tavoitteena on tuottaa tarkka maanpeitettä kuvaava paikkatietoaineisto, joka erottelee maanpinnan vettä läpäisevät ja läpäisemättömät pinnat. Menetelmä pohjautuu Tanskassa onnistuneesti hyödynnettyyn U-NET -konvoluutioneuroverkkoon, eli edistyneeseen
koneoppimismenetelmään, jonka avulla voidaan tunnistaa erilaisia maanpinnan piirteitä. Esimerkiksi hiekka ja asfaltti on onnistuttu erottamaan toisistaan, mikä on todettu haastavaksi perinteisillä ilmakuvatulkinnan menetelmillä. Menetelmää testataan pääkaupunkiseudulla, ja siinä hyödynnetään opetusaineistona tarkkoja seudullisia paikkatietoaineistoja ja tämän jälkeen valtakunnallisia Maanmittauslaitoksen aineistoja.

Tuotetun maanpeiteaineiston pohjalta pilottialueilta jatkojalostetaan veden virtauksen mallinnuksessa tarvittavat aineistot karkeus- ja valuntakertoimesta tarkentamaan taajamien hulevesien hallintaa, jokien hydraulisia mallinnuksia ja luonnonmukaista peruskuivatussuunnittelua sekä vesienhoidon ja tulvariskien hallinnan toimenpiteiden suunnittelua. Lisäksi laaditaan aineisto kaupunkien viherrakenteesta, eli viher- ja vesialueiden kokonaisuudesta, tukemaan yhdyskuntarakenteen seurantaa ja kestävää maankäytön suunnittelua. Edellä esitellyt pilottituotteet ovat laajennettavissa valtakunnallisiksi.

Rahoitus: 206 000 €

Rahoituksen saajat: Suomen ympäristökeskus, Helsingin seudun ympäristöpalvelut, Suomen metsäkeskus, Maanmittauslaitos

Omalla rahoituksella osallistuvat yhteistyötahot: Metsäteho Oy ja OTSO Metsäpalvelut Oy, Helsingin kaupunki, Salaojayhdistys, Etelä-Suomen Salaojakeskus / KVVY Tutkimus Oy