3 D data från optiska satelliter - Skogliga tillämpningar Håkan Olsson, Henrik Persson, Jörgen Wallerman, Jonas Bohlin, Heather Reese, Michael Gillichinsky, Johan Fransson SLU
Bakgrund Skattningar av trädbiomassa med 2D optiska satellitbilder är den enda tekniken som används för stora områden, men ger en begränsad noggrannhet. Drivande faktorn i Norden är främst trädens skuggor Biomassa ej med som variabel i t.ex. GMES GIO 3D sensorer och laser-markmodeller ger nya möjligheter
Data från satellitburna sensorer med stereo längs banspår Terra ASTER, 15 m pixlar SPOT HRS, 5* 10 m pixlar Digital flygfotokamera Z/I DMC, Ca 50 cm pixlar ALOS PRISM, 2,5 m pixlar
Stereo längs banspår ASTER: 15 m, 0 och -28 SPOT-5 HRS: 10 m, tittvinklar 20 framåt och 20 bakåt ALOS PRISM: 2.5 m, 0 och ± 24
Trädhöjdsmodell (CHM) = DSM - DEM DSM [m a.s.l.] DEM från satellitdata?] Δ = CHM [m a.g.l.] DEM [m a.s.l.] från laserdata
1. Krycklan, Västerbotten 2. Remningstorp, Västergötland 3. Remningstorp, Västergötland Tre delstudier - material Fjärranalysdata Tränings-data Utvärderingsdata SPOT HRG SPOT HRG + HRS_DSM SPOT HRG + DMC SPOT HRG SPOT HRS_RSG SPOT HRG + SPOT HRS_RSG ALOS PRISM SPOT HRG + ALOS PRISM (SPOT HRG + Terra Aster) SPOT HRG ALOS PRISM SPOT HRG + ALOS PRISM 109 provytor 23 bestånd 460 laserskattade bestånd 151 provytor, 10 m radie Leave one out korsvalidering 32 klavade ytor, 40 m radie SPOT HRG = Vanlig SPOT 5 färgbild med 4 band, pixelstorlek 10-20 m SPOT HRS_DSM = Standard 3D ytmodell från SPOT HRS sensorn framställd av SPOT Image SPOT HRS_RSG = 3D ytmodell från SPOT HRS sensorn framställd av SLU med RSG program DMC = 3D punktmoln framställt från Lantmäteriets Z/I DMC digitala kamera. ALOS PRISM = 3D ytmodell framställd av SLU från ALOS PRISM
Metod exempel studie 1 Västerbotten 109 ytor 310 ytor Regressions modell Medel för 23 bestånd Prediktion, och beräkning av RMSE
SPOT data ISIS programme CNES
Lantmäteriet
SPOT data ISIS programme CNES
Lantmäteriet
Lantmäteriet
CHM trädhöjd HRS DMC kamera
Beräkning av ytmodeller (DSM) 3D ytmodeller (DSM) har I delstudie 2 och 3 beräknats med programvaran RSG från Joanneum Research, Graz, Österrike
Resultat skattning av trädhöjd 1. Krycklan, Västerbotten 2. Remningstorp, Västergötland 3. Remningstorp, Västergötland Fjärranalysdata SPOT HRG SPOT HRG + HRS SPOT HRG + DMC SPOT HRG SPOT HRS ALOS PRISM SPOT HRG + HRS SPOT HRG + ALOS PRISM SPOT HRG ALOS PRISM SPOT HRG + ALOS PRISM RMSE 13% 10% 7% 16,1% 21,6% 15,3% 16,4% 12,9% 13,6% 13,1% 10,5% SPOT HRG = Vanlig SPOT bild i färg Grönt = enbart ytmodell Rött = Vanlig SPOT bild + någon ytmodell
Resultat skattning av virkesförråd respektive biomassa 1. Krycklan, Västerbotten 2. Remningstorp, Västergötland 3. Remningstorp, Västergötland Fjärranalysdata SPOT HRG SPOT HRG + HRS SPOT HRG + DMC SPOT HRG SPOT HRS ALOS PRISM SPOT HRG + HRS SPOT HRG + ALOS PRISM SPOT HRG ALOS PRISM SPOT HRG + ALOS PRISM Variabel och RMSE Virkesförråd 31% Virkesförråd 23% Virkesförråd 19% Biomassa 32,9% Biomassa 39,5% Biomassa 26,2% Biomassa 29,2% Biomassa 22,4% Biomassa 22,0% Biomassa 23,8% Biomassa 20,6% SPOT HRG = Vanlig SPOT bild i färg Grönt = enbart ytmodell Rött = Vanlig SPOT bild + någon ytmodell
Slutsatser 3D ytmodeller från sensorer som registrerar data i två eller fler vinklar längs banspåret förbättrar skattningar av trädhöjd och virkesförråd. I den första studien gav data från DMC flygkameran klart bättre resultat än SPOT HRS. Data från ALOS Prism, som hade mindre pixlar och bättre bas-höjdförhållande gav mycket bättre resultat än data från SPOT HRS, Terra Aster med störst pixlar och sämst bashöjdförhållande gav sämst resultat (ej redovisade). Satellit DSM tekniken är värd att satsa vidare på, t.ex. så är Cartosat 3 med 25 cm pixlar planerad att skjutas upp 2014.
Artikel och presentationer Artikel Persson, H. Wallerman, J, Olsson, H och Fransson, J.E.S. 2013. Estimating forest biomass and height using optical stereo satellite data and DEM from laser scanning data. Artikel inskickad till Canadian Journal of Remote Sensing. Konferenspresentationer Wallerman, J., Fransson, J.E.S, Reese, H., Bohlin, J., and Olsson, H. 2010. Forest mapping using 3D data from SPOT-5 HRS and Z/I DMC. In proceedings from IGARSS, Honolulu, Hawaii, July 25-30, pp. 64-67. + Muntlig presentation. Persson, H., Wallerman, J., Olsson, H. and Fransson, J.E.S. 2012. Estimating biomass and height using DSM from satellite data and DEM from high-resolution laser scanning data. In: Proceedings from IGARSS 2012, Munich, Germany, July 22-27. + Muntlig presentation. Olsson, H., Henrik Persson, Jörgen Wallerman, Jonas Bohlin, Johan Fransson. 2013. 3D data från optiska satelliter - Skogliga tillämpningar. Rymdstyrelsens fjärranalysdagar, Solna, 9-10 april, 2013.
Tack till Rymdstyrelsen för finansiering av Dnr 105/09 bå 2010 och 2011 CNES och EU för SPOT HRS ytmodell från ISIS programmet SPOT Image för tillstånd att använda SPOT HRS rå-data JAXA för ALOS Prism data FOI för laserdata över Remningstorp Joanneum Research, Graz, för matchningsprogramvara och support.
Frågor? Medverkande i förstudien Från Skogsstyrelsen Svante Larsson (projektledare) Anders Persson Thomas Jonsson Marcus Larsson Peter Blombäck (projektägare) Johan Eriksson (ordf styrgrupp) Från SLU Mats Nilsson Håkan Olsson Mikael Egberth Jörgen Wallerman Peder Axensten Jonas Jonzen