Användning av satellitdata för lokalisering av skogsområden där lövröjning bedöms angelägen : en analys av användbarheten med fjärranalys som hjälpmedel till röjningsrådgivning

This master thesis project is a part of a project called "Järboprojektet" at the regional board of forestry, the district of Gästrikland. The project will give answers to questions regarding if an analysis of satellite images can be used to contact and inform landowners of the located areas where precommercial thinning is useful. The whole project is a part of the National Board of Forestrys IT-stake where the analysis of satellite images will, at the latitudes possible, be adapted to each district in purpose to identify these areas in need of precommercial thinning. This master thesis project is based on a field inventory of identified objects where precommercial thinning is useful. The region for the experiment comprise the whole parish of Järbo in the northeast part of Gästrikland which is in the southern part of Swedens boreal zone. The principals of the analyses is to use the high difference between the amount of reflected light, from the chlorophyll, in the wavelengthts for red light and near infrared light (NIR). Decidious species gives the highest difference and is therefore the species located with the best accuracy. A field inventory of all located objects was not possible because of the time limits of this project. Therefore an assumption was made that large objects containing forests in need of precommercial thinning are more easily detected than small ones. That resulted in a selection of objects where the lowest area limit was set to 1.5 hectares. All these areas were observed together with a limited quantity of smaller objects both randomly and subjectively selected. In each object variables as mean height, mean stem density, composision of tree species etc. were registrated. To obtain data for an economic simulation of the precommercial thinning, between two and four sample plots were subjectively chosen in each object. The data collected was for instance tree hight, tree species and stem density. The National Board of Forestry recommends precommercial thinning to be done when the stand mean height is between 2-4 m and the stem density is higher than recommended for given soil classification, tree species composition, etc. Results from the field inventory shows that 25 % of the identified stands with need of precommercial thinning fulfill this recommendation, while approximately 50 % of the rest of these stands has a mean height between 5-8 m. In 85 % of the objects the precommercial thinning is estimated to be useful "immidiately" and 11 % "within five years". The share of the inventored area that comprises forest with need of precommercial thinning is, for objects larger than 1.5 ha, 73 %. That should be compared with the percentage of objects smaller than 1.5 ha randomly selected which is 51 % which gives a difference of 22 units of %. This difference is statistically significant. In most objects, a fearly immediate precommercial thinning can avoid the severe damages that occurs in stands with high stem density. Thus the contact with landowners for objects found after the satellite image analysis is important. The high amount of objects in phases G1 and G2 indicates that the treshold value (i.e. the value when an object is classified as where precommercial thinning is useful or not) is rather high since these stands seems to reflect among the highest amount of NIR. If another similiar satellite image analysis is to be done, with the same conditions as this analysis, one should concentrate on larger objects for best accuracy. However, there are several complementary measures to use such as: landowner registration of clearcutting, a higher resolution in satellite images, studying the histogram for a satellite image in order to find patterns usable for setting a threshold value, etc.Detta examensarbete är en del av ”Järboprojektet”, vilket drivs av skogsvårdsstyrelsen distrikt Gästrikland. Projektet ska ge svar på frågor om satellitbildsanalys kan användas för att kontakta och informera markägare till lokaliserade objekt med eftersatt röjning. Projektet ingår i SVOs IT-satsning där satellitbildsanalys, på de breddgrader det är möjligt, skall anpassas på distriktsnivå. Examensarbetet innefattar en fältinventering av objekt som efter analys i statellitbild bedöms ändamålsenliga att lövröja. Studien görs för enskilt ägd skog inom Järbo församling i norra Gästrikland. Den grundläggande principen för satellitbildsanalysen är att utnyttja skillnaden i reflektansen, från klorofyllet i växterna, i våglängderna för rött ljus och nära infrarött ljus (NIR). Lövträd ger den största skillnaden mellan dessa våglängder varför dessa arter lokaliseras med störst precision. I studien antogs att mindre objekt lokaliseras med sämre säkerhet än större. Detta ledde till att en uppdelning av objekten utfördes där den undre gränsen för de större objekten sattes till lika med eller större än 1.5 ha. Samtliga objekt större eller lika med 1.5 ha inventerades i fält och ett begränsat antal av de mindre objekten inventerades efter dels ett slumpmässigt och dels ett subjektivt urval. Ett antal egenskaper hos objekten bedömdes subjektivt och registrerades på en fältblankett. Data insamlades även till en ekonomisk analys av röjning. Vissa parametrar som höjd och stamantal mättes på subjektivt utlagda provytor för vidare behandling i ett program för prognostisering av röjningens effekter. Skogsvårdsstyrelsens generella rekommendation är att röjning bör utföras när ett bestånds medelhöjd är mellan 2-4 m om stamantalet överstiger rekommenderat antal för given marktyp, trädslagssammansättning, m.m. Av de inventerade objekt som identifierats som aktuella för röjning uppfyller ca 25 % detta höjdintervall. Ungefär 50 % av de inventerade objekten med eftersatt röjning har en medelhöjd mellan 5-8 m. Vidare finns en stor andel objekt, av de som bedömts lämpliga att röja, med ett stamantal mellan 3000-6000 st/ha. Angelägenheten för röjningsinsatsen i de identifierade objekten bedömdes i 85 % av fallen vara ”nödvändig genast” medan 11 % av objekten ”bör röjas inom 5 år”. Andelen lokaliserad areal, uppmätt i ArcView, där röjning bedömdes vara en nödvändig åtgärd hos objekt större eller lika med 1.5 ha var 73 %. Motsvarande areal för objekt mindre än 1.5 ha slumpvis valda endast var 51 % vilket motsvarar en skillnad på 22 % enheter. Denna skillnad visade sig också vara statistiskt signifikant. Skador och kvalitetsfel är vanliga följder av hög stamtäthet. Om röjningen görs omgående kan dessa problem reduceras avsevärt. Därför är kontakten med respektive markägare angelägen. Den relativt höga andelen objekt klassificerade som G1 och G2 tyder på att brytpunktsvärdet (dvs. gränsvärdet när objektet förs till någon av kategorierna lövröjning resp. ej lövröjning) ligger något högt eftersom dessa objekt verkar reflektera mer andel NIR än röjningsobjekt. Givet nuvarande förutsättningar för analysen bör man i kommande analyser koncentrera sig på större objekt för bästa träffsäkerhet. Dock finns fler kompletterande metoder för att öka andelen lokaliserade röjningsobjekt. Sådana kan vara avverkningsanmälningar, högre upplösning i satellitbilden, studera histogram för satellitbilden för att lättare kalibrera brytpunktsvärdet m.m