Tree map system in harvester

Fibic –seminar 12.6.2013

Lahti

Timo Melkas, Metsäteho Oy

Mikko Miettinen, Argone Oy

Kalle Einola, Ponsse Oyj

1

www.metsateho.fi

EffFibre –project 2011-2013 (WP3)

Project goals

• To evaluate the accuracy of and usability of data collected with a laser scanner

attached to a harvester in various forest conditions.

• In the early stages of the project, to develop methods and instruments that

enable the measurement of stand density and updating of forest information

• To utilize more accurate stem information in bucking

• To create methods for the semiautomatic control of harvesters

Project timetable

Pre-measurement of pilot sample plots 31.5.2011

Laser scanning of pilot sample plots with a laser scanner attached

to a harvester 8-10.6.2011

Selection of stands and the guidance of field measurers 14-15.6.2011

Field measurements 15.7-11.8.2011

Collecting data no. I at end-September 2011 (summer data), 21-23.9.2011

Collecting data no. II in February-March 2012 (winter data)

Collecting data no. III in May 2012 (spring data)

Fibic seminar 12.6.2013 Timo Melkas & Mikko Miettinen 2

www.metsateho.fi

Field measurements performed during 2011-2012(EffFibre, WP3)

61 sample plots, in total, were measured in the regions of

Vilppula and Mänttä, Finland (Metsäliitto)

Hangasniemi

8 sample plots (pilot, 8-10.6.2011)

pine

Kolho

22 sample plots (21-23.9.2011)

pine and mixed sample plots

Kurkisalo

16 sample plots (winter 2012)

spruce sample plots

Viitaniemi 1

5 sample plots (spring 2012)

pine sample plots/ 2 spruce sample plots

Fibic seminar 12.6.2013 Timo Melkas & Mikko Miettinen 3

www.metsateho.fi

Data collection at pilot sample plots (EffFibre, WP3)

Field measurements of sample plots (r= 10 m) – measured variables

Tree species, direction and distance from the center of the sample plot to the center of the

tree (at breast height)

Diameter at breast height (d1,3), mm

Upper diameter (d4), mm) - (mature forest)

Upper limit of green crown, dm (mature forest)

Quality variables – stem straightness (length of first 5 meter) and crookedness

Height of dominant trees (dm) and mean heigth by tree species

Photographs (panorama) and videophotos before and after felling

Basal area by tree species before and after felling

Laserdata – locations of trees, diameters, stem curve, quality variables

STM –data from felled stems

Fibic seminar 12.6.2013 Timo Melkas & Mikko Miettinen 4

www.metsateho.fi

The mean variables of sample plots

Fibic seminar 12.6.2013 Timo Melkas & Mikko Miettinen 5

www.metsateho.fi

Fibic seminar 12.6.2013 Timo Melkas & Mikko Miettinen 6

www.metsateho.fi

Fibic seminar 12.6.2013 Timo Melkas & Mikko Miettinen 7

Sample plot 35

Stand A50

G, m2

/ha (RELA)

17

G, m2/ha (CIRCLE) 15,9

Pine 100

Spruce 0

Birch 0

stems/sample plot 34

stems/ha 1082

D1,3 (weigheted) 14,8

Dmed 14,2

Hmed 12,5

Dominant height, m 16,3

V, m3/ha 99,4

Main tree species 1

www.metsateho.fi

Fibic seminar 12.6.2013 Timo Melkas & Mikko Miettinen 8

Sample plot 43

Stand A51

G, m2

/ha (RELA)

28

G, m2/ha (CIRCLE) 27,4

Pine 100

Spruce 0

Birch 0

stems/sample plot 27

stems/ha 859

D1,3 (weigheted) 21,0

Dmed 20,8

Hmed 19,3

Dominant height, m 19,2

V, m3/ha 263,7

Main tree species 1

www.metsateho.fi

Fibic seminar 12.6.2013 Timo Melkas & Mikko Miettinen 9

Sample plot 39

Stand A51

G, m2

/ha (RELA)

35

G, m2/ha (CIRCLE) 32,6

Pine 9

Spruce 91

Birch 0

stems/sample plot 23

stems/ha 732

D1,3 (weigheted) 25,5

Dmed 23,9

Hmed 18,0

Dominant height, m 22,3

V, m3/ha 293,6

Main tree species 2

www.metsateho.fi

Fibic seminar 12.6.2013 Timo Melkas & Mikko Miettinen 10

Sample plot 52

Stand A9

G, m2

/ha (RELA)

39

G, m2/ha (CIRCLE) 30,4

Pine 3

Spruce 13

Birch 85

stems/sample plot 53

stems/ha 1687

D1,3 (weigheted) 18,2

Dmed 12,1

Hmed 17,5

Dominant height, m 23,4

V, m3/ha 266,3

Main tree species 3

www.metsateho.fi

Fibic seminar 12.6.2013 Timo Melkas & Mikko Miettinen 11

Sample plot 56

Stand A9

G, m2

/ha (RELA)

38

G, m2/ha (CIRCLE) 37,7

Pine 50

Spruce 50

Birch 0

stems/sample plot 78

stems/ha 2483

D1,3 (weigheted) 16,2

Dmed 12,8

Hmed 19,5

Dominant height, m 19,6

V, m3/ha 367,1

Main tree species 4

www.metsateho.fi

Puiden kartoitus ennen ja jälkeen hakkuun

Fibic seminar 12.6.2013 Timo Melkas & Mikko Miettinen 12

Koealojen lkm

Puulaji N, kpl (referenssi) N, % (laser) N, kpl (referenssi) N, % (laser) N, kpl (referenssi) N, % (laser) N

Mänty 485 99 448 88 933 94 26

Kuusi 354 97 364 66 693 82 15/16

Koivu 33 97 48 92 81 94 2

Sekapuusto 214 96 298 74 512 83 9

1086 98 1133 78 2219 88 52/53

Jäljelle jäävät puut Hakatut puut Yhteensä

Koealojen lkm

Kehitysluokka N, kpl (referenssi) N, % (laser) N, kpl (referenssi) N, % (laser) N, kpl (referenssi) N, % (laser) N

KL 3 (I harvennus) 759 97 906 79 1665 87 33/34

KL 4 (II harvennus) 327 100 227 75 554 90 19

1086 98 1133 1 2219 88 52/53

Jäljelle jäävät puut Hakatut puut Yhteensä

% N = 2219

Puiden löytyminen 88 1943

Läpimitan mittauksen onnistuminen 82 1819

d1,3 54 1201

d4 49 1084

dbest 75 1663

www.metsateho.fi

Läpimitan mittauksen tarkkuus (d1.3, N=1201) – suodattamaton

Fibic seminar 12.6.2013 Timo Melkas & Mikko Miettinen 13

Tarkkuusluokka (mm) N Harha Hajonta N, % Kumulatiivinen, %

<-100 27 -148,8 40,2 2,2

-100--90 14 -94,9 3,2 1,2

-90--80 14 -83,4 2,6 1,2

-80--70 15 -74,6 3,4 1,2

-70--60 34 -65,4 2,7 2,8

-60--50 34 -54,4 2,8 2,8

-50--40 25 -44,7 3,1 2,1

-40--30 42 -34,7 2,8 3,5

-30--20 57 -24,6 2,8 4,7

-20--10 69 -14,9 2,7 5,7

-10--5 57 -7,4 1,4 4,7

-5-0 35 -2,4 1,8 2,9

0-5 50 2,5 1,5 4,25-10 51 7,5 1,3 4,2 16,1

10-20 86 14,8 2,8 7,2 29,0

20-30 74 24,8 2,7 6,2 39,9

30-40 63 35,1 3,0 5,2 48,6

40-50 43 44,6 2,8 3,6 54,3

50-60 48 54,3 2,9 4,0 61,1

60-70 50 64,9 2,8 4,2 68,1

70-80 43 74,4 3,0 3,6 72,9

80-90 42 85,4 3,1 3,5 77,6

90-100 24 95,6 2,9 2,0 80,8

>100 204 160,3 74,5 17,0 100,0

1201 31,8 80,9 100,0

7,1

www.metsateho.fi

Läpimitan mittauksen tarkkuus(d1.3, N=200) – hyväksytyt läpimitat

Fibic seminar 12.6.2013 Timo Melkas & Mikko Miettinen 14

Tarkkuusluokka (mm) N Harha Hajonta N, % Kumulatiivinen, %

<-100 5 -120,0 26,4 2,5

-100--90 3 -93,9 3,2 1,5

-90--80 3 -82,7 1,9 1,5

-80--70 3 -72,6 2,6 1,5

-70--60 4 -66,0 1,1 2

-60--50 5 -52,7 2,7 2,5

-50--40 4 -43,7 3,1 2

-40--30 12 -35,8 2,8 6

-30--20 13 -24,3 2,7 6,5

-20--10 25 -15,4 2,6 12,5

-10--5 19 -7,0 1,5 9,5

-5-0 14 -2,6 2,0 7

0-5 17 2,3 1,4 8,55-10 16 7,6 1,4 8 33

10-20 24 15,2 2,2 12 57,5

20-30 9 23,8 3,3 4,5 68,5

30-40 9 34,7 3,0 4,5 79

40-50 4 43,6 3,3 2 83

50-60 1 55,5 0,5 86

60-70 3 65,0 1,2 1,5 89,5

70-80 2 72,8 1,4 1 92

80-90 2 81,3 0,2 1 94,5

90-100 1 94,9 0,5 96,5

>100 2 184,1 80,0 1 100

200 -5,5 42,2 100

15,5

www.metsateho.fi

Läpimitan mittauksen tarkkuus(d1.3, N=108) – männiköt

Fibic seminar 12.6.2013 Timo Melkas & Mikko Miettinen 15

Tarkkuusluokka (mm) N Harha Hajonta N, % Kumulatiivinen, %

<-50 3 -67,8 2,3 2,8

-45--40 1 -41,9 0,9

-40--35 3 -37,1 0,6 2,8

-35--30 2 -33,7 1,6 1,9

-30--25 1 -26,7 0,9

-25--20 1 -21,4 0,9

-20--15 10 -17,9 1,5 9,3

-15--10 10 -13,4 1,1 9,3

-10--5 16 -7,0 1,5 14,8

-5-0 8 -3,0 2,1 7,4

0-5 12 2,5 1,6 11,1

5-10 11 8,1 1,2 10,2 43,5

10-15 8 12,7 1,2 7,4 60,2

15-20 11 16,7 1,2 10,2 79,6

20-25 3 22,0 2,1 2,8 83,3

25-30 2 28,5 0,2 1,9 86,1

30-35 1 30,5 0,9 88,9

35-40 2 37,7 0,5 1,9 93,5

45-50 1 46,0 0,9 95,4

>50 2 72,8 1,4 1,9 100,0

108 -0,9 22,4 100

18,5

www.metsateho.fi

Läpimitan mittauksen tarkkuus(d1.3, N=58) – kuusikot

Fibic seminar 12.6.2013 Timo Melkas & Mikko Miettinen 16

Tarkkuusluokka (mm) N Harha Hajonta N, % Kumulatiivinen, %

<-50 17 -85,8 29,2 29,3

-50--45 1 -48,3 1,7

-45--40 1 -41,6 1,7

-40--35 4 -38,2 1,9 6,9

-35--30 2 -32,5 1,7 3,4

-30--25 2 -27,1 2,6 3,4

-25--20 5 -22,4 1,0 8,6

-20--15 1 -15,2 1,7

-10--5 2 -7,1 0,1 3,4

-5-0 2 -1,7 1,1 3,4

0-5 3 0,9 0,8 5,25-10 3 6,7 1,6 5,2 17,2

20-25 1 20,3 1,7 29,3

25-30 1 26,0 1,7 34,5

30-35 3 32,7 1,4 5,2 43,1

35-40 2 37,3 1,5 3,4 53,4

40-45 1 40,8 1,7 56,9

45-50 1 46,9 1,7 60,3

>50 6 107,5 69,6 10,3 100,0

58 -17,1 65,3 100

8,6

www.metsateho.fi

Johtopäätökset

• Tulokset näyttävät lupaavilta harvennusvoimakkuuden seurannan ja jäävän puuston mittauksen kannalta.

• Etenkin varttuneissa puustoissa puiden löytyminen hakkuun jälkeen onnistuu hyvin.

• Läpimitan mittauksen osalta tulokset ovat alustavia ja menetelmää kehitetään edelleen tavoitteena tarkentaa läpimitan mittausta hyödyntäen hakkuukoneen keräämää mittaustietoa poistetusta puustosta.

• Myös laatutunnusten mittausta kehitetään edelleen.

• Lopulliset tulokset valmistuvat syksyllä 2013

Fibic seminar 12.6.2013 Timo Melkas & Mikko Miettinen 17

www.metsateho.fi

Fibic seminar 12.6.2013 Timo Melkas & Mikko Miettinen 18

Kiitos!