Metlan uutiskirje

Uutta mittaustekniikkaa inventointiin

Helpotusta ja kustannussäästöjä maastotöihin
Valtakunnan metsien inventointi on nykyisin (VMI11) jatkuvaa inventointia, jossa eri mittauskierrokset liittyvät saumattomasti toisiinsa. Yhden kierroksen pituus on viisi vuotta. Viiden vuoden välein perustetaan uusi koko maan kattava kertakoealojen verkosto, josta viidesosa mitataan vuosittain. Samanaikaisesti mitataan uudestaan VMI9:ssä perustetut ja VMI10:ssä kertaalleen uusintamitatut pysyvät koealat.

 

”Tarvitaan paljon työvoimaa, jotta kaikki mitattaviksi suunnitellut koealat saadaan vuosittain mitattua. Mittausvälineistön kehittämiseen panostetaankin jatkuvasti. Nykyisillä menetelmillä koealan puumittauksissa tarvitaan kaksi henkilöä. Parhaillaan kehitetään sellaisia mittasaksia, joiden avulla yksi henkilö pystyisi hoitamaan koealan puumittaukset jopa yksin”, toteaa VMI:n johtaja, erikoistutkija Kari T. Korhonen.

 

Metla on tilannut puun läpimitan, etäisyyden ja sijainnin tallentavan mittalaitteen kehitystyön Masser Oy:ltä. Metlasta uuden laitteen kehitystyöhön on osallistunut projektiryhmä, joka on laatinut listan laitteelta edellytettävistä ominaisuuksista. Metlassa on seurattu tiiviisti Masser Oy:n teknisesti haasteellisen työn etenemistä ja annettu tarvittaessa kommentteja sekä raportoitu käyttökokemuksista. Laitehankinta ratkaistaan perusteellisen maastotestauksen jälkeen. Saksia tulisi maastoryhmien käyttöön joitakin kymmeniä.

 

 
 
Kuva: Masser Oy.

Toiveissa kevyt, ergonominen, tarkka ja kustannuksia säästävä mittalaite
Mittasaksien olennaisena aisaparina toimii tiedonkeruulaite. Laite ohjaa tiedonkeruuta sekä toimii tietojen tallennuspaikkana ja tietovarastona. ”VMIn käytössä mittasaksia tullaan käyttämään ensisijaisesti mittaamiseen, tiedon syöttämiseen ja tallennettavien arvojen sekä toiminnallisten komentojen välittämiseen tiedonkeruulaitteelle. Saksien ja tiedonkeruulaitteen toiminta on kaksisuuntaista, koska myös mittasaksien on pystyttävä vastaanottamaan ja näyttämään mittasaksien näytöllä tiedonkeruulaitteen lähettämiä tiedonkeruuta ohjaavia viestejä. Mittaustieto käsitellään pääsääntöisesti tiedonkeruulaitteessa”, toteaa prototyyppilaitteen ominaisuuksien testaamisesta vastaava tutkija Mikael Strandström.

 

Mittasaksilla täytyy siis voida mitata puun läpimitta, mutta niillä täytyy myös pystyä mittaamaan puun etäisyys koealan keskipisteestä. Näin saadaan tieto siitä, sijaitseeko puu koealalla vai ei. Etäisyys täytyy pystyä mittaamaan myös kasvillisuudeltaan peitteisessä maastossa. Työn sujuvuuden kannalta päätös puun kuulumisesta koealaan on yleensä voitava tehdä  mittasaksien antaman mittaustuloksen perusteella. Rajatapaukset tarkistetaan mittanauhalla.

 

 

Tavoitteena oli saada erityisesti etäisyyden mittaukseen riittävän tarkka ja nopea menetelmä, jotta puiden kuuluminen koealaan saadaan selvitettyä ilman mittanauhaa. Tavoitteeksi asetettu mittausepävarmuuden maksimitaso 8 cm saavutettiin kehittämällä ultraäänen nopeuskompensointiin ilmanlämpötilasta ja kosteudesta riippuvat korjausmenetelmät sekä uuden tyyppinen signaalin tunnistusalgoritmi.

Kuva: Metla/Mikael Strandström.

 

Mittasaksien käyttö ei saa johtaa virheisiin mitattavien puiden valinnassa
Vaatimukset mittaustarkkuuden suhteen ovat korkeat. Lisäarvoa aineistolle antaa tieto siitä, missä suunnassa puu sijaitsee koealan keskipisteestä katsottuna. Suunnan mittaaminen on mahdollista laitteen elektronisella kompassilla.

 

Mikäli mitattujen puiden etäisyys ja suunta koealan keskipisteestä tunnetaan, saadaan puut yksilöityä ja voidaan muodostaa kartta koealan puista.”VMIn kannalta tämä ei ole välttämätön tieto, mutta mitattujen puiden sijainnin tunteminen tarjoaa vielä uusia mahdollisuuksia hyödyntää VMI-aineistoa”, selventää Strandström.

 

Mittasaksien ja sen hallintalaitteiden sekä mittasaksissa olevan ohjelmiston on tuettava VMIn puumittaukseen liittyvien tunnusten sujuvaa kirjaamista. Mittasaksien ja tiedonkeruulaitteen kommunikointiin tarvitaan langatonta Bluetooth-yhteyttä.

 

Ohjelmistokokonaisuutta on pystyttävä muokkaamaan, mikäli tietotarpeet tai tiedonkeruun toiminnalliset tarpeet muuttuvat. Mittasaksien on myös oltava säänkestävät ja keveät liikutella.

 

Metlan työryhmässä on mietitty myös muutamia hyödyllisiä lisätoimintoja. Mahdollisuus mitata puun pituus ja viiden vuoden pituuskasvu olisivat hyviä ominaisuuksia. "Haaveissa on myös, että puun yläläpimitta voitaisiin mitata mittasaksien avulla – nykyisin yläläpimitta mitataan kuuden metrin korkeudelta ja käytössä on painava mittalaite”, toteaa Strandström.

 

Haasteellinen projekti molemmille osapuolille
Laitteen kehitystyö aloitettiin vuonna 2008.  Metlan projektikumppani, Masser Oy (www-sivujen päivittäminen kesken), ei ole ensimmäistä kertaa ”pappia kyydissä” , yritys on suunnitellut puutavaran mittauksessa käytettäviä mitta- ja tiedonkeruulaitteita vuodesta 1987 alkaen.

 

”Yleensä kehitystyön pohjana on asiakkaan ongelma, joka pitää ratkaista.  Tai kehittää olemassa olevaan sovellukseen taloudellisempi, tarkempi tai luotettavampi menetelmä. Metlan hankkeessa tarjouskilpailun pohjana oli jo valmiina tarkka tekninen sovellus ja pääpiirteittäin suunniteltu ratkaisu, mikä helpotti työn aloitusta. Toisaalta näin selkeät ohjeet kahlitsivat samalla vapaata innovointia”, toteaa Masser Oy:n tuotepäällikkö Antti Uurtamo.

 

Uurtamon mukaan hyvään projektiin on kuulunut myös pattitilanteita.  ”Näin vaativassa kehitystyössä on lukemattomia vaiheita: testaamista, osien valintaa, analysointia ja taas testaamista. Esimerkkinä voisi mainita mittauslaitteen toiminnan kannalta olennaiset anturit ja niiden yhteiskäytön. Suurin ongelma on ollut antureiden ja elektronisten komponenttien saatavuudessa. Kehitystyön ajankohta sattui juuri koko maailmaa ravistelleeseen lamaan, ja monet elektroniikka- ja anturivalmistajat karsivat kovalla kädellä mallivalikoimaansa. Tässäkin projektissa jouduttiin prosessi käymään kolmeen kertaan läpi kiihtyvyysanturin (puun korkeuden mittaus) osalta. Aikatauluihin syntyy viivästyksiä myös prosessin loppuvaiheessa ilmenevien ongelmien kuten anturinvalmistajan lupaamien suoritusarvojen alittuessa tietyissä ympäristöolosuhteissa. Tällöin valintaprosessi ja siihen liittyvät ohjelmisto- ja mekaniikkamuutokset aiheuttavat väistämättä viivästyksiä”, harmittelee Uurtamo.

 

Koekäyttöön maastokaudella 2011
Masser Sonar - järjestelmän kehitystyössä oli koko ajan periaatteena sen sarjavalmistuskelpoisuus, jota tarjouspyyntökin edellytti. Laitetta on jo myyty useisiin inventointi- ja tutkimusprojekteihin eri maihin. Laitteseen on kehitetty ohjelmointiympäristö, jolla voidaan luoda erittäin vaativiakin mittaus- ja tiedonkeruusovelluksia. Yhteistyössä Metlan kanssa on meneillään pilot-toimitus Vietnamiin, jossa järjestelmää on tarkoitus testata sikäläisissä olosuhteissa.

 

Haasteellisen kehitysjakson jälkeen käsissä näyttäisi olevan laite, joka alustavien testien perusteella toimii. Testaamista jatketaan. Muutama VMIn mittausryhmä ottaa laitteen käyttöön näillä näkymin maastokaudella 2011. Vasta näiden kokemusten perusteella nähdään, vastaako laite odotuksia, mitä vaikutuksia sillä on mittaustyöhön ja otetaanko se lopulta laajemmin käyttöön.  

 

Uurtamo on tyytyväinen yhteistyöhön. ”Masser Oy:n kannalta tuotekehitysprojekti on ollut antoisa ja Metlan henkilöiden antama asiantuntija-apu erittäin arvokasta. Vaikka matkan varrella on ollut paikoitellen melko vaikeita teknisiä ongelmia, on Metlan projektihenkilöstö ollut kannustavana tukena ja ratkaisut on saatu kehitettyä yhteistoimin molempia tyydyttävään lopputulokseen”.

 

Nykymenetelmillä yhdellä koealalla on paljon työtä

 

Koealalta mitataan relaskooppiperiaatteella valitut puut. Mitattavien puiden määrä vaihtelee nollasta jopa 40:een, keskimäärin mitataan 10 puuta koealalta.

Jokaisesta mitattavasta puusta (myöh. lukupuu) kirjataan kuvion numero, puulaji, läpimitta rinnankorkeudella (mm), puuluokka, puuluokan tarkennus ja latvuskerros. Pysyvillä koealoilla (joka neljäs koealaryväs) puista kirjataan myös etäisyys ja suunta keskipisteestä.

 

Joka seitsemäs mitattu lukupuu on koepuu, josta kirjataan useampia tunnuksia, kuten pituus, latvusrajan korkeus, alimman kuolleen oksan korkeus, pituuskasvu, kuoren paksuus, tuhot ja eri laatuosien pituudet. Koepuuvalinta tehdään erikseen eläville ja kuolleille puille ja se jatkuu "juoksevasti" yli koealojen koko maastokauden ajan.

 

Mittauksia tehdään kolmen hengen ryhmissä. Ryhmänjohtaja arvioi ja kirjaa koealametsikköä kuvaavia tunnuksia samaan aikaan kun kaksi mittaajaa mittaa lukupuut. Lukupuumittauksissa toinen mittaaja seisoo koealan keskipisteessä ja määrittää relaskoopin avulla puut, jotka ovat varmuudella koealalla. Hänen tehtäviinsä kuuluu myös tietojen tallentaminen tiedonkeruulaitteelle.

 

Toinen mittaaja mittaa puiden läpimitat ja tekee puuluokitukset keskipistemiehen avustamana. Puut, joiden kuulumista koealaan ei voida varmasti määrittää relaskoopilla, tarkistetaan mittanauhalla mitatun etäisyyden avulla. Koepuumit-tauksia tekee joko ryhmänjohtaja tai mittaajat.

 

Ryhmällä on käytettävissään kaksi tiedonkeruulaitetta, toinen ryhmänjohtajalla metsikkötunnusten kirjaamiseen ja toinen mittaajilla puutunnusten kirjaamiseen.

 

Koealarypäistä joka neljäs on pysyvä ryväs, joilla olevat koealat on mitattu aiemmin. Koealoilta on siten tiedossa vanhat mittaustulokset. Uusintamittauk-

sissa vanhat puut mitataan uudestaan ja relaskooppikoealaan mahdollisesti

kasvaneet uudet puut sekä kirjataan tieto poistuneista puista. Vanha mittaustieto on tiedonkeruulaitteessa.


Lisätietoja:

 

VMI:n johtaja, erikoistutkija Kari T. Korhonen, puh. 029 532 3030, kari.t.korhonen @ metla.fi

 

Mittasaksien kehitystyö-
projektin vastuut Metlassa:
- Koordinointi:

Tutkija Mikael Strandström, puh. 029 532 2180, mikael.strandstrom @ metla.fi

-Tiedonkeruuohjelmiston kehittäminen:
Erikoistutkija Kai Mäkisara, puh. 029 532 2171, kai.makisara @ metla.fi

- Maastotöiden vastaava:
Tutkija Arto Ahola, puh. 029 532 2193, arto.ahola @ metla.fi

 

• Tuotepäällikkö Antti Uurtamo, Masser Oy, puh. 040 5923 762, antti.uurtamo @ masser.fi

 

VMI:n kotisivut

 

 

<< paluu etusivulle

 

 

 

 

 

 

 

 

© Metsäntutkimuslaitos (Metla), Jokiniemenkuja 1, PL 18, 01301 VANTAA, p. 029 532 2111
www.metla.fi | Liity tai poistu uutiskirjeen jakelusta verkkolomakkeella
Lähetä palautetta | Toimitus: Merja Lindroos, etunimi.sukunimi @ metla.fi