Puulajien heijastusominaisuudet multitemporaalisissa ja monikulmaisissa ilmakuvahavainnoissa

Puulajitulkinta on merkittävä yksittäisen puun tasolla tuotettavan metsävaratiedon laatuun vaikuttava tekijä. Puulajitietoa käytetään esimerkiksi metsiköiden biodiversiteetin määritykseen. Yksittäisen puun tasolla lajitiedolla on merkittävä vaikutus puun tilavuuden ja kasvun laskentaan. Väärin määritetty laji aiheuttaa virheitä metsävaratiedon simuloinneissa arvonmääritykseen ja toimenpiteiden optimaaliseen ajoitukseen. Ilmakuvauksen avulla voidaan kerätä aineistoa maastossa sijaitsevien kohteiden heijastusominaisuuksista ja käyttää saatavia piirteitä selittävinä muuttujina puulajiluokittimissa. Yhdistämällä ilmakuvausaineiston sisältämää informaatiota laserkeilauksen tuottamaan 3D-geometriaan, voidaan tuottaa pienemmän mittakaavan informaatiota ja kohdetta kuvaavia muuttujia yksittäisen puun tasolla, sekä parantaa puulajiluokituksen tarkkuutta. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin pitkään jatkuneen ilmakuvauksen aikana kohteesta heijastuneessa säteilyssä tapahtuneita muutoksia ilmakuvahavaintojen avulla, kun samoista kuvanottopisteistä otettujen toistojen välillä aurinkogeometria oli muuttunut korkeuskulman osalta. Tutkimusaineiston muodostavalle puujoukolle sovitettiin 3D-latvusmallit laserkeilauksen tuottaman laserpisteistön avulla. Latvusmallin pinnan avulla laskettiin 3D-pisteistö ja pisteille projisoitiin fotogrammetrian avulla ilmakuvilta vastaavat sävyarvot. Jokaiselle yksittäiselle pisteelle laskettiin myös valaisuluokka kameravektorin ja laserpisteistön leikkauksien sekä auringon atsimuuttikulmien avulla. Laskettuja muuttujia käytettiin toisen asteen diskriminanttianalyysin (QDA) avulla tehtävissä puulajiluokituksissa, sekä verrattiin muuttujien arvoja puulajien välillä Kruskal-Wallis H-testin avulla. Tuloksien perusteella voitiin todeta auringon korkeuskulmalla olevan selkeä vaikutus puulajiluokitukseen. Puulajien välillä voitiin havaita eroja heijastuvuuden muutoksessa auringon noustessa. Lasketuista sävyarvojen suhteellisista muutoksista auringon korkeuskulman suhteen puulajiparien väliset erot olivat 87 % tapauksista tilastollisesti merkitseviä 5 % merkitsevyystasolla. Käyttämällä puulajiluokittimessa korkeammalla auringon korkeuskulmalla otettuja ilmakuvia puulajin luokitus oli tarkempi kuin alemmalla korkeuskulmalla otetuilla kuvilla. Ilmakuvien sävyarvoja oli myös mahdollista korjata tunnetulla sävyarvojen muutoksella kuvatoistojen välillä, jolloin puulajiluokituksen tarkkuutta voitiin parantaa. Käytännön sovelluksissa sävyarvojen korjaaminen vaatisi useamman tunnin ajan jatkuvan ilmakuvauksen, tai kuvatun alueen puulajisuhteiden tuntemista korjauksien painottamista varten, korjausta varten tulisi myös laskea suhteelliset korjausmallit auringon korkeuskulman suhteen ja auringon atsimuuttisuunnan muutos täytyisi ottaa myös huomioon tehtävissä korjauksissa