LIFE ENV/S/ EU LIFE-ENVIRONMENT PROJECT

Transkript

1 LIFE ENV/S/ EU LIFE-ENVIRONMENT PROJECT Demonstration av användning av satellitbilder, skattningar och www för att skydda natur och förebygga miljöskador 0

2 1

3 Introduktion ForestSAFE är ett projekt som stöds av EU-Life environment. Projektets målsättning är att utveckla vetenskapliga metoder som kombinerar satellitbilder och data från fältarbete på marken, demonstrera hur de kan användas i praktiken och visa hur myndigheter, skogsbolag och små skogsägare kan få tillgång till aktuell information om skogen och landskapet. Detta är ett viktigt led i att kunna leverera pålitliga skattningar för skötsel och skydd av känsliga områden i landskapet. Potentialen som finns i digitala bilder utnyttjas inte fullt ut inom skogsnäringen. Detta projekt vill visa de möjligheter som har öppnat sig med dagens IT-revolution. Bland annat så ger oss Internet nya kanaler för att sprida och samla information. Att på ett lättare sätt kunna sprida aktuell landskapsinformation kommer att underlätta för skogsnäringen att inhämta information om känsliga områden när de planerar sina skogsbruksåtgärder. 2

4 MinSkog Ökad aktivitet med information och kunskap I projektet har vi tittat på möjligheten att använda Internet som ett sätt att tillhandahålla aktuell information till skogsägare och andra aktörer i skogsbruket. Min Skog är en web-baserad personlig arbetsplats som är uppdelad i tre olika nivåer. En allmän nivå som alla kan nå. Den andra nivån kräver en personlig inloggning där markägaren får se specifik information om sin fastighet och fungerar även som en kontaktyta mot skogsstyrelsen där information kan kan utbytas mellan markägare och skogsvårdskonsulenten. Den tredje nivån är markägarens egen där kan han lägga upp personlig information tex skogsbruksplan med register och kerta. Den nivån kan bara markägaren och de han ger tillåtelse logga in på. How to manage forest Local information Active map Bid 1. MinSkog, allmänt tillgänglig Personal contact Available courses Tools to add notations Bild 2. MinSkog, för inloggad markägare. Kartfunktion med möjlighet att lägga till egna data. Huvudkoncept för MinSkog Inloggning (Användarnamn och lösenord) Ger möjlighet till dubbelriktad kommunikation. Information som myndigheten har kan göras tillgänglig för markägaren Användaren kan spara personlig information och inställningar. Personlig information När markägaren har loggat in presenteras all information som myndigheten har på fastigheten. Det kan vara allt från avverknings anmälningar till fördjupad information om nyckelbiotoper på fastigheten. Markägaren kan även få automatiska påminnelser som underlättar planeringen av fastighetsskötseln. Kartfunktioner Kartfunktionen är nyckeln till att presentera information. Den är designad att kunna möta de behov som markägaren har. Rådgivning Via nätet kan markägaren få riktad personlig information om de följdåtgärder som han bör utföra tex efter en avverkning. Det finns även möjlighet att fördjupa sig och att beställa litteratur. Personlig kontakt Ibland räcker det inte med att läsa sig till informationen man måst ha någon att fråga. Plattformen erbjuder möjlighet att ta kontakt med en rådgivare antingen via telefon eller mail/- diskussionsforum. Foto, telefonnummer och mail-adress till en kontaktperson gör MinSkog mer mänsklig. 3

5 Fjärranalys och mobilt GIS effektiviserar GrönPlan produktion I projektet har det testats hur man kan använda ny teknik för att utveckla och effektivisera produktionen av Gröna Skogsbruksplaner. Satellitbilder har använts för att göra en automatisk beståndsindelning med hjälp av ett segmenteringsprogram. I vissa områden har det även gått att använda knn 1 -data för att tilldela volymskattningar till bestånden. För att ytterligare effektivisera och öka precisionen har man använt handdatorer med fältgis och GPS stöd. Segmentering Segmenteringsstödet har integrerats i Skogsstyrelsens ArcView baserade kart applikation, Kotten. Inom en fastighet kördes segmenteringen och gav som resultat en förslag på en beståndsindelnig. Förslaget kontrollerades sedan i fält och kompletterande data samlades in. Gränser som inte automatiskt identifierades lades till och andra överflödiga gränser togs bort. Fördelen med att använda segmentering är bland annat att bestånden är relativt homogena så man slipper besöka många punkter i beståndet för att få en bra uppskattning av beståndsvariablerna. Fältdator Bild 4. Handdator med segmenterad satellitbild och GPS med blåtandsuppkoppling I fält har man använt en handdator med karthantering och GPS för att på skärmen kunna se exakt var man befinner sig. GPS och handdator kommunicerar trådlöst via Buetooth. Satellitbilder eller ortofoton har använts som bildbakgrund till segmenteringen och en digital fältblankett för registrering av fältdata. Precisionen och effektiviteten i arbetet ökar avsevärt med denna metod. Bild 3. Segmenterad fastighet för production av Grönskogsbruksplan. 1 knn-skattning: knn är ett sätt att beräkna virkesvolymer eller andra beståndsdata över större områden genom att använda satellit- och provytedata. knn 1 -skattningar Försök med att använda knn-skattnigar som en skattning på beståndsvolym har gjorts. Jämför man dessa skattningar med värden från en Grön skogsbruksplan blir resultatet under speciella förutsättningar bra. knn ger bra resultat för större områden men det behövs dock fortsatt utveckling om man generellt skall kunna använda knn på enskilda bestånd. 4

6 Förbättrad skogsskötsel med fjärranalys Storskalig fjärranalysdata erbjuder ett kostnadseffektivt alternativ till fältbaserad inventering för att följa beståndsutveckling. I projektet har vi tittat på hur satellitbilder kan användas för att följa tillväxt och utveckling av återbeskogade områden. Jämförelsen har gjorts på tidsserier av satellitbilder från satelliten Landsat. Genom att jämföra bilderna med varandra kan skatta förändringar I bestånden. Identifiera förändringar I det här exemplet har man använt satellitbilder över Galloway Forest District från 1989 to Färgmättnaden i bilderna normaliseras mot en referensbild, i detta fall bilden från 2001 för den passer bäst ihop med tidpunkten när fältinventteringen gjordes. När man kombinerar bilderna så får man en skillnadsbild där förändringarna visualiseras. Avverkningar syns mycket bra för att det är stor skillnad mellan den gamla mörka skogen och den ljusa kalmarken. Områden utan eller med småförändringar blir ljusgrå. (Bild 5) Trädhöjd Genom att koppla färg och intensitet i bilden till trädhöjd kan man skatta trädhöjden för varje bild och på det sättet kunna ta fram hur trädhöjden utvecklas over tiden. (Bild 6).... Bild 6. Skattad träghöjd.. Bild 5. Tidsserie av satellitbilder från över försöksområde i Galloway, UK.. Samma metod kan användas på andra typer av bilddata det ökar möjligheten på att få tag på data Användningsområden Följa avverkningar Följa tillväxten Hitta skadade bestånd 5

7 Projektets bidrag till förbättring av miljöarbetet Resultaten från ForestSAFE överensstämmer med målen som har satts upp i, Environmental Technology Action Plan (ETAP) och sjätte ramprogrammet. Genom att använda innovativ ny teknik för miljöövervakning och som stöd vid beslut för att värna om biodiversitet kommer det att ge Europeiska Unionen en ledande roll i arbetet och skapa förutsättning för en ekonomisk tillväxt. Den mest betydande fördelen för bevarande av miljön är om tekniken och miljöinformation används rutinmässigt dagligen I skogsnäringen. Eftersom det inte går att kvantifiera påverkan så gör vi en jämförelse med situationen innan projektet ForestSAFE startade. Vi uppskattar att inom två år efter projektets slut kommer ca 500 skogsägare per dag kommer att utnyttja den miljöinformation som publiceras och använda den i planering och skötsel av sitt markinnehav. ForestSAFE har även presenterat möjligheterna med clean technologies för ett brett spektrum av miljöspecialister och förvaltare. De kommer att på ett bättre sätt kunna tillvarata dessa möjligheter i framtiden. Både Galloway och Kielder skogsdistrikt har initierat ett program för att årligen köpa satellitbilder som stöd för det dagliga arbetet. När man framställer skogsbruksplaner är det önskvärt att man har viss basinformation om avdelningar och bestånd. Det kommer att underlätta fältarbetet och mer tid kommer att kunna läggas på att hitta och identifiera viktiga miljöobjekt. Enligt tester som projektet genomfört minskas tidsåtgången med ca 10% 6

8 informationsspridning Projektet ForestSAFE har varit en viktig arena för att utbyta idéer och innovationer. Dessutom har man kunnat sprida information om forskningsresultat till praktiker. Utbytet har skett mellan forskningsinriktade och praktisktinriktade partners i Storbritannien respektive Sverige men även mellan de två länderna. Det täta samarbetet har resulterat i nya idéer och projekt som kommer att hålla samarbetet vid liv ett bra tag framöver. Två stora workshops har ordnats av projektet, ForestSAT 2002 och ForestSAT2005, där utbytet av idéer nått forskare från större delen av Europa samt Ryssland och Nord Amerika. I projektet har det varit tätt mellan projektmöten som har lett till ett gott samarbete och ett bra arbetsklimat mellan alla partners i båda länder. En strategi för informationsspridning har legat höt upp på agendan för alla partners. Inom projektet har resultaten presenterats i många olika forum från lokala arbetsplatsmöten till internationella konferenser. Vid alla tillfällen har stödet från EC nämnts. 7

9 Publikationer, forskningsrapporter Under projektperioden har UDUR och SLU levererat följande avhandlingar. Donoghue D.N.M., Watt P.J., Dunford, R.W. Wilson J., Stables S., Smith S., Batts A. and Wooding M.J., An evaluation of the use of satellite data for monitoring Picea sitchensis plantation forest establishment and growth. Proceedings of ForestSat 2002, Operational Tools in Forestry using Remote Sensing Techniques. Published by Forest Research, Forestry Commission. Hagner, O Combined estimation of forest parameters from high- and medium resolution satellite imagery and forest inventory data. Proceedings of ForestSat 2002, Operational Tools in Forestry using Remote Sensing Techniques. Published by Forest Research, Forestry Commission. Lövdahl, H Automatisk beståndsavgränsning i satellitbilder - En jämförelse av gränser från Grön Plan och två segmenteringsmetoder. Manuscript. Magnusson, M., and Fransson, J.E.S Combining airborne CARABAS-II VHF SAR data and optical SPOT-4 satellite data for estimation of forest stem volume. Submited Nilsson, M Deriving nationwide estimates of forest variables for Sweden using Landsat ETM+ and field data. Proceedings of ForestSat 2002, Operational Tools in Forestry using Remote Sensing Techniques. Published by Forest Research, Forestry Commission. Olofsson, K Detection of single trees in aerial images using template matching. Proceedings of ForestSat 2002, Operational Tools in Forestry using Remote Sensing Techniques. Published by Forest Research, Forestry Commission. Watt, P.J. and Donoghue, D.N..M., An investigation of the potential of Landsat TM & Synthetic Aperture Radar (SAR) for deriving timber volume in Britian s upland conifer plantations. Proceedings of ForestSat 2002, Operational Tools in Forestry using Remote Sensing Techniques. Published by Forest Research, Forestry Commission. Suárez, J.C., Ontiveros, C., Smith, S, and Snape, S. (2004). 'The use of airborne LiDAR and Aerial Photography in the estimation of individual tree heights in forestry'. 7th AGILE Conference on Geographic Information Science - Heraklion, Greece, April Suárez, J.C., Ontiveros, C., Smith, S, and Snape, S. (2004). 'The use of airborne LiDAR and Aerial Photography in the estimation of individual tree heights in British forestry'. Tenth biennial USDA forest service - remote sensing applications conference. April 5-9, Salt Lake City. USA. Suárez, J.C., Ontiveros, C., Osborne, S., Snape, S. and Smith, S, (2003). 'Assessing tree height and stocking density for even-aged mature spruce stands using LiDAR and digital aerial photography'. ScandLaser scientific workshop on airborne laser scanning of forests. 3th to 4th of September Umeå, Sweden. Wallington, E.D., Turner, D, Woodhouse, I.H., Malthus, T.J. and Suárez, J.C. (2003). 'Assessing L-band SAR Modes for Commercial Forest Management'. IGARSS conference. Toulouse. Wallington, E.D., Woodhouse, I.H., and Suárez, J.C. (2003). 'Forest classification and height indicators using L-band SAR'. EARSeL Symposium, Ghent. Suárez, J.C., Ontiveros, C., Rorke, D., Snape, S. and Smith, S. (2003). 'Tree counting and standing volume methods for even-aged mature spruce stands using Aerial Photography'. 6th AGILE Conference on Geographic Information Science - Lyon, France, April Suárez, J.C. (2002). 'The use of remote sensing for operational forestry: the truth is out there. Presented at ForestSAT symposium. Heriot Watt University, Edinburgh, 5th-9th August

10 Deltagande organisationer Skogsvårdsstyrelsen Västerbotten Hovrättsgatan 3 Box Umeå Skogsstyrelsen Vallgatan Jönköping Kielder Forest District Eals Burn Bellingham Northumberland NE48 2AJ England, U.K. Skogsvårdsstyrelsen Västra Götaland Stora Brogatan Box Borås District Planning Galloway Forest District Creebridge Newton Stewart DG8 6AJ Scotland, U.K. Sveriges Lantbruksuniversitet Petrus Laestadius väg Umeå Department of Geography Science Site South Road Durham DH1 3LE England, U.K. Forest Research Northern Research Station Roslin Midlothian, EH25 9SY Scotland, U.K. Denna rapport är publiserad av ForestSAFEmed stöd från EU-LIFE 9

11 10

12 ForestSAFE Team Under hela projektet har fokus legat på samarbete, deltagande och informationsspridning. Forskare från både Sverige och Storbritannien uppmuntrades att samarbeta med praktiker inom både skog och miljö för att kunna identifiera var clean technologies skulle kunna användas för att lösa praktiska och strategiska problem. 11