Uppdatering av skogsbruksplaner i GIS

 

Bakgrund och syfte


I början av 1990-talet kom en ny skogsvårdslag i Sverige. Den innehåller en breddning av målet för skogspolitiken från att främst vara produktionsinriktad till att även sträva mot andra mål i skogsbruket. Främst är det miljömålet som ska uppfyllas, men även andra intressen ska tillgodoses.

I skogsvårdslagen finns ett krav på att samtliga skogsägare ska ha en förteckning över sina skogar, en så kallad skogs- och miljöredovisning. Den har ofta formen av en skogsbruksplan där tabeller med skogsdata finns tillsammans med en karta över skogen. I många fall är dessa data numera för de stora skogsbolagen digitala och återfinns i geografiska informationssystem, GIS. I en skogsbruksplan återfinns information om skogen beståndsvis med beskrivningar över bland annat markvariabler, virkesvolymer, trädslagsblandning och åtgärdsförslag.

Denna insamling av skogliga grunddata är mycket värdefull för den myndighet som ska följa upp skogsvårdslagen, skogsvårdsorganisationen. Skogsvårdsorganisationen gjorde en omfattande inventering av skogstillståndet för 10-15 år sedan och den inventeringen börjar nu bli inaktuell. Inventeringen användes för uppföljning och rådgivning, vilket blivit allt viktigare i takt med att allt färre skogsägare bor vid sin skog.

Skogliga grunddata används även till att se över de långsiktiga tillgångarna i jämförelse med avverkningsnivåer och bildar grunden för de skogliga länsprogrammen. Här finns behov av information från beståndsnivå och över större regioner.

Syftet med projektet är att utveckla metoder, inkluderande satellitdata och GIS, för att uppdatera skogsbruksplaner. I form av en pilotstudie ska projektet visa på hur olika datakällor tillsammans kan användas för att lösa uppdateringsproblem.
Projektet genomfördes i samarbete mellan Metria och Skogsvårdsstyrelsen i Luleå under 2001.
Uppdatering av den översiktliga skogsinventeringen
Den översiktliga skogsinventeringen, ÖSI, genomfördes över den privata skogsmarken i Sverige för 10-15 år sedan och förekommer i digital form mest i punktdata, men över många regioner i landet finns en variant som är skannad och fungerar som bakgrundsinformation i GIS.

Mycket av informationen i ÖSI är oförändrad över tiden. Det kan gälla grundförhållanden, jordart, fuktighet och växtlighet (bonitet). Annan information förändras kontinuerligt. Det gäller exempelvis virkesvolym och beståndsålder.

Med hjälp av framskrivningsfunktioner kan virkesvolymer framräknas förutsatt att inga ingrepp skett i skogen. Olika funktioner har jämförts och utvärderats. Då ÖSI ofta systematiskt underskattade virkesvolymerna har detta modifierats i funktionen.

Beståndsålder räknas fram till dags dato och trädslagsfördelningen anses stämma i ÖSI om inga förändringar verkar skett och om bildstatistiken för objektet förefaller rimligt.

Åtgärdsbehov bestäms med stöd av ÖSI, uppdaterade variabler, förändringar och statistik i bilddata samt erfarenhetstal över avverkningsålder.
Uppdatering av skogliga grunddata - skattningar
Förutsättningen en automatiserad metod för skattning av virkesvolym och trädslagsblandning inom ÖSI beståndsgränser är att aktuella fältmätningar finns att tillgå inom satellitscenens geografiska utsträckning.  Normalt har inga nyinventeringar inom ÖSI-gränserna utförts. Däremot har man inom delar av försöksområdet genomfört nyindelning i form av s.k. Gröna planer. Dessa är nyligen utförda skogbruksplaner med uppgifter bl.a. på virkesvolym och trädslagsblandning uppmätt i fält och med digitala beståndsgränser lagrade i GIS.

Den metod som valts som huvudspår är att utnyttja dessa Gröna planer för att ta fram modeller för pixelskattning av virkesvolym och trädslagsblandning baserad på satellitdata från två tidpunkter samt höjddatabasen för kompensation av belysningseffekter. Artificiella Neurala nätverk (ANN) har använts som verktyg för statistisk modellering och skattning. I detta sammanhang kan man ANN som ett verktyg för att utföra "icke-linjär multivariat regression” och modellering.
Resultat
I fält verifierades den modifierade uppräkningen av ÖSI och gav ett mycket bra resultat.  På Y-axeln beskrivs de i fält mätta virkesvolymerna och på X-axeln det på rummet framräknade ÖSI. Övriga framräknade variabler gav också goda resultat. En utvärdering gjordes även mot 3 fastigheter av två olika förrättningsmän. Över dessa fastigheter har det nyligen gjorts nya gröna skogsbruksplaner som fungerade som referensdata.

 
Figur_1

När det gäller skattningen jämförs resultatet under körningar mot referensdata i form av gröna skogsbruksplaner. Även detta visade på bra resultat även om spridningen i materialet är större. Beståndsavgränsningen togs från referensdata.

Figur 2
 

Skogsvårdsstyrelsens utvärdering

 
Generellt blir alla metoder för skattningar bäst för virkesförrådet, som är den viktigaste variabeln. Trädslagsblandningen visar stor spridning i alla metoder och för samtliga trädslag. Den metod som sannolikt ger bäst resultat för alla variabler är uppdatering av ÖSI med hjälp av framskrivna ÖSI värden och tillgång till bildinformation och förändringsbilder. Den är dock klart mest arbetsintensiv och begränsad till områden där ÖSI finns. Den utförda utvärderingen baseras på Grön Plan bestånden. Ibland kan dessa vara identiska med ÖSI-bestånden men ofta avviker de mer eller mindre. Detta gör att spridningen ökar en hel del.

Tyvärr uppvisar samtliga skattningar av trädslagsblandning en stor spridning. ANN-metodiken är nyligen påkommen och kan säkert förbättras väsentligt medan ÖSI-framskrivningen förmodligen lider mycket av att man inte beskriver samma yta som det ÖSI-bestånd som skrivits fram.

En obekräftad känsla är att de som gjort fältarbetet med Grön Plan har haft samma tendens till att hålla nere virkesförrådsskattningarna som återfinns i ÖSI.
 Det åtgärdsbehov som bedömts bäst är röjning, vilket är naturligt med tanke på dessa bestånds speciella signatur. 
Skogsvårdsstyrelsens användning av projektets resultat
Resultatet från projektet kan användas på många olika sätt. De yttäckande skattningarna av virkesförråd kan nyttjas som ett operativt stöd samt direkt för mer övergripande planering.

Uppdateringen av ÖSI visar i utvärderingen ungefär samma egenskaper som yttäckande skattningarna och är klart mer arbetsintensiv. Skogsvårdsstyrelsen är dock övertygade om att metodiken ger ett kostnadseffektivt sätt att uppdatera ÖSI. Med hjälp av den implementerade algoritm för framskrivning kommer det att kunna användas direkt. 
Kontaktpersoner
Metria: Erik Willén, erik.willen@lm.se
Skogsvårdsstyrelsen: Johan Eriksson, johan.eriksson@svsbd.svo.se 
 

Senast uppdaterad: 28 maj 2009