Technology at the service of forest renewal - mapping with drone and GPS in plantation projects to stake out the stand

Teknologia palvelemassa metsän uudistamista – droonija GPS-kartoitus metsikön merkinnässä metsänistutushankkeissa Maaseudun innovaatioryhmä Innovatiiviset Metsäviljelmät (PIF) pyrki modernisoimaan ja optimoimaan metsityskäytäntöjä käyttämällä kehittynyttä teknologiaa hankkeessa Grand Estin alueella Ranskassa, 2019–2022. Tässä artikkelissa tarkastellaan droonipohjaisen kartoituksen ja GPS-tarkkuusmerkinnän integrointia metsänhoitoon. Nämä teknologiat ovat edistäneet tehokkuuden parantamista, työvoimaintensiteetin vähentämistä, puuviljelmien suunnittelun tehostamista ja ympäristön kestävyyden edistämistä metsien uudistamisessa. Metsän uudistamisella on ratkaiseva rooli luonnon monimuotoisuuden ylläpitämisessä, ilmastonmuutoksen hillitsemisessä ja metsäekosysteemien kestävyyden varmistamisessa. Perinteiset istutusmenetelmät osoittautuvat kuitenkin usein tehottomiksi ja fyysisesti vaativiksi, mikä johtaa haasteisiin sekä toteutuksessa että pitkän aikavälin kestävyydessä. PIF-hanke syntyi vastauksena näihin huolenaiheisiin, ja sen tavoitteena on integroida moderni teknologia metsän uudistamiseen. Hyödyntämällä droonipohjaista kartoitusta ja GPS-ohjattua merkintää aloitteella pyrittiin parantamaan istutussuunnittelun tarkkuutta ja vastaamaan samalla metsätyöntekijöiden ympäristöä koskeviin ja ergonomisiin tarpeisiin. Droonija GPS-teknologioiden käyttöönotto PIFhankkeessa merkitsi merkittävää edistysaskelta metsän uudistamisen menetelmissä. Korkearesoluutioisilla kameroilla varustettuja drooneja käytettiin kattavien topografisten arviointien tekemiseen nimetyillä metsän uudistusalueilla. Tämä mahdollisti yksityiskohtaisen kuvauksen maaston vaihteluista, maaperän olosuhteista ja mahdollisista esteistä, jotka voivat vaikuttaa istutustuloksiin. Luomalla tarkkoja digitaalisia malleja maisemasta droonit helpottivat suunnitteluprosessia ja varmistivat, että puiden sijoittelu optimoitiin sekä ekologisen tasapainon että pitkän aikavälin kasvumenestyksen kannalta. GPS-tarkkuusmerkinnällä oli yhtä tärkeä rooli istutusprosessin sujuvoittamisessa. GPSjärjestelmien avulla, jotka antoivat senttimetrin tarkkuuden istutuslinjojen merkitsemisessä, metsätyöntekijät pystyivät paikantamaan istutetut puuntaimet järjestelmällisesti ja tehokkaasti. Tämä vähensi merkittävästi virheitä taimien sijoittelussa, paransi puiden kokonaiseloonjäämisastetta ja varmisti tasaisen etäisyyden puiden välillä. Lisäksi näiden teknologioiden integrointi johti puuviljelmien tuottavuuden huomattavaan kasvuun, ja työ eteni jopa kolme kertaa nopeammin kuin perinteisillä manuaalisilla menetelmillä Tämä tarkoitti maaperän häiriöiden minimoimista, puiden välisen etäisyyden optimointia ja kemikaalien tarpeen vähentämistä istutusten hoidossa. PIF-hankkeen tarkoituksena oli parantaa metsän uudistamisen tehokkuutta ja kestävyyttä ja varmistaa samalla, että istutuskäytännöt vastaavat laajempia yhteiskunnallisia odotuksia. Yksi sen ensisijaisista tavoitteista oli vähentää istutuksiin liittyvää fyysistä rasitusta, sillä metsätyöntekijät kohtaavat usein vaikeita olosuhteita, jotka voivat johtaa tukija liikuntaelinsairauksiin ja muihin työperäisiin vaaroihin. Lisäksi hankkeessa pyrittiin tehostamaan puuviljelmien asettelua teknologialähtöisillä ratkaisuilla, joilla varmistetaan, että metsien uudistaminen on paitsi tehokasta myös ympäristötietoista. Abstrakti 1. Johdanto 3. Droonija GPS-tekniikoiden integrointi 2. PIF-hankkeen tavoitteet Osana PIF-hanketta ONF ja FCBA ovat kehittäneet uuden kartoitusja merkintämenetelmän, joka perustuu droonin ja senttimetrin tarkkuudella toimivan GPS:n käyttöön. Tämän menetelmän ensimmäisessä vaiheessa istutettavan alueen yli lennetään droonilla, joka pystyy tuottamaan valokuvia optimaalisella resoluutiolla (1–2 cm/pikseli) ja mittaamalla sijainti reaaliaikaisella kinemaattisella mittauksella (Real Time Kinematic, RTK) noin 1 cm:iin. Lentoaika 15 hehtaarin kattamiseen on kymmenen minuuttia. Jos drooni ei ole RTK-yhteensopiva, on mahdollista lisätä mobiili-GPS:llä otettuja sijainteja, kunhan nämä pisteet on merkitty maahan etukäteen. Tietokoneella luodaan kartta, joka sisältää istutusjärjestelmän. Nämä tiedot lähetetään sitten automaattisesti GPS:ään palvelimen kautta, ja käyttäjät voivat käyttää niitä suoraan pellolla istutuslinjojen paikantamiseen. Droonipohjaisen kartoituksen ja senttimetrin tarkkuudella toimivan GPS-tekniikan yhdistelmä on optimoinut istutuslinjojen merkitsemistä merkittävästi, kolminkertaistanut tuottavuuden perinteisiin menetelmiin verrattuna ja parantanut samalla prosessin ergonomiaa. Lennon aikana otetut valokuvat kootaan sitten erikoisohjelmistolla ja GPS-koordinaatit tallennetaan, jolloin saadaan ortokuva. Tämä ortokuva toimii perustana tulevan istutusjärjestelmän määrittelylle. Sen avulla voidaan tunnistaa tontin ääriviivat ja liikennereitit, laskea istutusalue ja istutuslinjojen tarkka sijoittelu. Kerätyt tiedot auttavat arvioimaan tarkemmin tarvittavien taimien määrää ja arvioitua aikaa, joka tarvitaan työn tehokkaaseen suorittamiseen. Lähde: La technologie au service du renouvellement forestier; DT Grand Est : Agence Travaux LorraineChampagne-Ardenne Lähde: La technologie au service du renouvellement forestier; DT Grand Est : Agence Travaux LorraineChampagne-Ardenne Lähde: La technologie au service du renouvellement forestier; DT Grand Est : Agence Travaux Lorraine-Champagne-Ardenne 4. Hyödyt ja vaikutus 5. Tulevaisuuden näkymät Droonija GPS-teknologioiden käyttöönotto PIFhankkeessa tuotti useita etuja toiminnan tehokkuudelle, ympäristön kestävyydelle ja työntekijöiden ergonomialle. Kehittyneiden kartoitustyökalujen käyttö vähensi huomattavasti työmaan valmisteluun ja istutukseen tarvittavaa aikaa ja vaivaa, mikä mahdollisti strategisemman työvoiman käytön. Tämä tehokkuus ei ainoastaan parantanut tuottavuutta, vaan myös minimoi häiriöt metsäekosysteemille. Ympäristön näkökulmasta nämä tekniikat auttoivat vähentämään metsän uudistamisen vaikutusta maaperään. Perinteiset koneelliset istutusmenetelmät aiheuttavat usein liiallista maaperän tiivistymistä ja häiriöitä, mikä vaikuttaa negatiivisesti metsän uusiutumiseen. Droonien ja GPS:n avulla istutuslinjat voitiin kuitenkin kartoittaa tarkasti, mikä vähensi laajan maanmuokkauksen tarvetta ja varmisti mahdollisimman vähäiset häiriöt maaperän rakenteessa. Lisäksi näiden työkalujen mahdollistama optimoitu suunnittelu mahdollisti luonnon monimuotoisuuden paremman suojelun, koska ekosysteemin luonnolliset rakenteet voitiin säilyttää satunnaisilla istutusjärjestelyillä tapahtuvan häirinnän sijaan. PIF-hankkeessa keskityttiin myös metsätyöntekijöiden hyvinvoinnin parantamiseen. Vähentämällä manuaalisen merkinnän ja työvoimavaltaisen mittauksen tarvetta droonija GPS-tekniikoiden integrointi lievensi joitakin istutusalueella tehtävään työhön liittyviä fyysisiä rasituksia. Tämä edisti turvallisempaa työympäristöä, vähensi rasitusvammojen riskiä ja pitkäaikaisia työterveysongelmia. Teknologian kehittyessä automaation ja kaukokartoituksen kehitys tarjoaa suuria mahdollisuuksia tehostaa metsänhoitoa. Tuleva tutkimus voi keskittyä droonien keräämän datan FOREST4EU Project FOREST4EU Project [email protected] forest4eu.eu Funded by the European Union (Grant n. 101086216). Views and opinions expressed are however those of the authors only and do not necessarily reflect those of the European Union or REA. Neither the European Union nor the granting authority can be held responsible for them. partners: Contacts Further information tekoälypohjaisen analyysin tarkentamiseen ennakoivien istutusmallien luomiseksi ja lajivalinnan optimoimiseksi ympäristötekijöiden perusteella. Lisäksi robotiikkaa voidaan integroida yhä enemmän istutustoimenpiteisiin, mikä vähentää ihmistyövoiman tarvetta säilyttäen samalla tarkkuuden ja tehokkuuden. Toinen lupaava polku on GPS-seurannan laajentaminen pitkäjänteiseen metsänhoitoon. Seuraamalla jatkuvasti puiden kasvua ja ympäristön muutoksia GPSja kaukokartoitustekniikat voisivat tarjota arvokasta tietoa mukautuviin metsänhoitostrategioihin ja varmistaa metsän uudistamisen pysyminen kestävänä ilmastonmuutoksessa. https://renfor.hub.inrae.fr/projets/pif https://www.xn--reseau-national-agricultures-ruralits-bkd.fr/centre-de-ressources/actualites/go-pifplantation-forestiere-durable https://renfor.hub.inrae.fr/content/download/4398/40501?version=2 https://www.xn--reseau-national-agricultures-ruralitsbkd.fr/sites/default/files/documents/fichiers/2023-10/2023_rrf_revue_hors_serie_pei_foret_bd.pdf https://www.xn--reseau-national-agricultures-ruralits-bkd.fr/centre-de-ressources/projets/plantationsinnovantes-en-foret-innover-pour-installer-des-plantations FOREST4EU Executive Summary ITHub3_Inno23_PIF_Technology at the service of forest renewal - mapping with drone and GPS to stake out the stand. PIF-hanke on osoittanut onnistuneesti, miten innovatiiviset teknologiat, kuten droonit ja GPS, voivat muuttaa metsien uudistamiskäytäntöjä. Lisäämällä tarkkuutta, vähentämällä työvoimavaltaisuutta ja minimoimalla ympäristöhaittoja nämä edistysaskeleet asettavat uuden vertailukohdan kestävälle metsän uudstamiselle. Metsänhoidon kehittyessä näihin teknologioihin tehtävät lisäinvestoinnit ovat ratkaisevan tärkeitä, jotta voidaan vastata ilmastonmuutoksen aiheuttamiin haasteisiin ja varmistaa metsäekosysteemien pitkän aikavälin selviytymiskyky. 6. Johtopäätös Lähteet Benjamin Chapelet, CNPF, [email protected] Danijela Šarić Bartolović, CEKOM, [email protected] Further information on PIF: https://renfor.hub.inrae.fr/projets/pif Translation to Finnish: Tanja Kähkönen, European Forest Institute., [email protected] Käännös suomeksi: Tanja Kähkönen, Euroopan metsäinstituutti (EFI), [email protected]