Metsän UAV-ilmakuvaus - Toteutus ja pintamallien laatiminen

Abstract

Tutkimuksessa selvitettiin UAV-laitteiston soveltuvuutta metsän mittaukseen ja mahdollisuutta saada puustotunnuksia tuotetusta ilmakuva-aineistosta. Tarkoituksena oli myös arvioida menetelmien ja laitteiston käytännöllisyyttä ja toimivuutta metsätaloudellisessa ympäristössä. Työ tehtiin yhteistyössä Hämeen ammattikorkeakoulun ja Coetus-osuuskunnan kanssa.

Tutkimus koostui kolmesta eri vaiheesta. Ensimmäisessä vaiheessa perehdyttiin kaukokartoituksen teoriaan, aineistojen käsittelyssä tarvittaviin ohjelmistoihin ja UAV-laitteistojen käyttöön sekä ilmailumääräyksiin. Toinen vaihe oli aineiston kerääminen, joka toteutettiin ilmakuvaamalla Videodrone Finland Oy:n X4L-quadkopterilla Evon opetusmetsän alueella sijaitsevassa Tuohimetsässä. Tutkimusalue oli kooltaan noin kymmenen hehtaaria ja kuvaus suoritettiin 28.12.2015. Tutkimuksen kolmannessa vaiheessa kerätystä aineistosta pyrittiin selvittämään metsikön puustotunnuksia erilaisten ohjelmistojen avulla.

Aineiston käsittelyssä käytettiin pääasiassa Agisoft Photoscan -ohjelmaa, jolla luotiin ilmakuvista 3D-malleja. Vertailuaineistona käytettiin Luonnonvarakeskukselta saatua UAV-ilmakuva-aineistoa Evon opetusmetsästä.

UAV:llä kerätty aineisto oli puutteellista haastavien ympäristötekijöiden ja osittain vääränlaisen kuvaustavan takia. Tämä aiheutti ongelmia puuston mallintamisessa. Kerätyn aineiston ja vertailuaineiston perusteella voidaan todeta, että oikein tuotetusta UAV-aineistosta kyetään tuottamaan kasvillisuuden pintamalli ja tulkitsemaan puiden pituuksia sekä metsikön toimenpidetarvetta. Laitteistojen käyttöönottokynnys on suhteellisen matala, mutta kelvollisen aineiston tuottaminen ja jälkikäsittely vaatii enemmän perehtymistä. Aineiston laatu osoittautui suurimmaksi esteeksi tutkimuksen aikana.

This study examined UAV applications in forestry and their usage as tools in forests measuring. The goal was to get actual tree features from the aerial photographs taken. It was also important to examine the practicality and functionality of the methods and equipment from the point of view of forestry. The study was done in cooperation with HAMK and Coetus cooperation.

The study can be divided in three parts. The first part was to learn about the theory of remote sensing and about different softwares that would be used in data processing. It was also important to find out about UAV systems, aviation instructions and laws. The second part was to collect the data and material using Videodrone X4L quadcopter. This aerial photography was done on December 28, 2015 in Tuohimetsä which is located in the educational forest of Evo. The pictured area size was about ten hectares. The third part was about processing data and generating tree features with different softwares.

The main software in data processing was Agisoft Photoscan which was used to create 3D models. For comparing results also another set of UAV pictures from the educational forest provided by Sakari Tuominen from LUKE was used.

Our own set of pictures taken by the UAV were flawed due to challenging weather conditions and partly wrong photographing methods. This caused problems when generating 3D models. When comparing these two picture sets it can definitely be said that properly produced material allows you to generate the canopy height model from UAV pictures and interpret the tree lengths. It is also possible to estimate the needs for silvicultural measures. It is quite easy to learn how to operate the UAV and UAV related systems but producing high quality material and proper data management requires much more orientation, in fact the biggest obstacle turned out to be the quality of the collected material.