Metsade kaugseire

Metsade muutuste hindamine on oluline protsess, mis võimaldab mõõta metsade seisundit ja jälgida nende arengut aja jooksul. Üha suurenev huvi keskkonnakaitse ja säästva metsanduse vastu on toonud kaasa vajaduse täpsete ja usaldusväärsete meetodite järele metsamuutuste kaardistamisel. Üks võimalikke tööriistu selles valdkonnas on kaugseire. Kaugseire meetodid võimaldavad uurijatel ja spetsialistidel saada teavet maapinna ja selle muutuste kohta, ilma et oleks vaja füüsiliselt kohapeal viibida. Erinevad kaugseiremeetodid pakuvad mitmekesist teavet metsade seisundi kohta, võimaldades hinnata muutusi metsade kõrguses, tiheduses, struktuuris ja muudes omadustes. Üks levinumaid kaugseiremeetodeid on lidar, mis kasutab laserkiiri maapinna ja objektide kõrguse mõõtmiseks. See võimaldab metsamuutuste jälgimist kõrge ruumilise eraldusvõimega. Aerolaserskaneerimine (ALS) on meetod, mida kasutatakse õhusõidukilt tehtud lidar-mõõdistuste kirjeldamiseks. See põhineb aja mõõtmisel, mis kulub laserimpulsil tee läbimiseks laserist maapinnani ja tagasi. Lennuki täpse asukoha momendil, mil laserimpulss teele lähetati, saadakse teades lennuki hetke asukohta, asendit, impulsi lähetusnurka, impulsi kestust ja atmosfääriandmeid. See võimaldab välja arvutada laserpunkti peegelduse asukoha maapinnal. Maapinna peegeldustest moodustatud punktipilv on kõrgusandmestik, mis võimaldab teha topograafilisi, hüdroloogilisi ja muid analüüse. Aerolaserskaneerimise mõõdistuslende on teostatud alates 2008. aastast igal kevadel. Tervele Eestile ringi peale tegemiseks kulub 4 aastat. Kuna lidar annab metsa struktuuri täieliku 3D-renderduse, saab seda kasutada metsasüsiniku, puude arvu, aluspindala, puidu väärtuse ja palju muu, välja arvatud liigid, hindamiseks. Radar on aktiivne süsteem ning on varustatud oma kiirgusallikaga. Radar kiirgab kas lennuki või satelliidi lennusuunaga risti ja kaldu lühikesi elektromagnetkiirguse impulsse. Kui kiirgus jõuab objektini, siis osa kiirgusest neeldub, osa peegeldatakse sensori suunas tagasi. Tagasipeegeldunud mikrolaine registreeritakse, mõõdetakse ning hinnatakse levimiseks kulunud aeg. Aeg, mis signaalil kulus radari antennist objektini ja tagasi levimiseks, määrab ära objekti kauguse. Salvestades pidevalt tagasipeegeldunud signaali leviulatuse ja tugevuse, saab platvormi liikumisel kahemõõtmelise kujutise. Kuna radaril on kaasas oma kiirgusallikas, siis võib mõõtmisi teha nii päeval kui ka öösel. Lisaks suudavad mikrolained läbistada pilvi ning enamikku vihmast, mis teeb nad sõltumatuks ka ilmastikuoludest. Radar kombineerituna optiliste andmetega on tõhus vahend lageraiete, uute lageraiealade jälgimiseks ja metsa uuenemise hindamiseks. Radari väärtus võrreldes passiivse optiliste satelliidipiltide ees seiseb selles, et pilvine ilm ei sega andmete kättesaadavust. Radari kasutusjuhud sõltuvad paljuski väljasaadetavate raadiolainete lainepikkusest. Lühemad lainepikkused (C- ja X-ribad) põrkuvad metsavõrast tagasi. See sobib metsade lageraiete jälgimiseks, kuid pole kasulik metsasüsiniku hindamiseks. Pikema lainepikkusega radar (L- ja P-ribad) võib metsa tungida ja tagasi põrkuda, et anda infot metsa struktuurist. Seda tüüpi radarit saab kasutada metsasüsiniku hindamiseks, kuigi L-riba radarist võib suurtes metsades väheks jääda. Kaugseiresensoreid, mis registreerivad looduslikku kiirgust, nimetatakse passiivseteks sensoriteks. Passiivsed sensorid registreerivad energiat, kui see on looduslikult olemas. Passiivsed sensorid on satelliitidel Sentinel-2 ja Landsat. Nende pildid on tänapäeval kõige levinumad ja rikkalikumad keskmise eraldusvõimega satelliidipiltide allikad. Nende pilte kasutatakse üle maailma, need on avalikkusele vabalt kättesaadavad ja nendega on üsna lihtne töötada. Mõlemad satelliidirühmad mõõdavad lühilainelist infrapunakiirgust ning kirjeldavad metsa võrade katet ja ajalugu. Landsat on tegutsenud aastast 1984, nii et see võib anda palju informatsiooni sellest, mis metsaga aastakümnete jooksul on juhtunud. Üks oluline vabalt kasutatav andmestik, mis võimaldab metsamuutusi jälgida, on Hanseni globaalsete metsamuutuste andmestik. See andmestik pakub teavet metsade muutuste kohta 30 meetri ruumilise eraldusvõimega ajavahemikus 2000–2022. Hanseni andmestik põhineb kaugseiretehnoloogiatel ja on oluline ressurss metsade seisundi jälgimisel ja kliimamuutuste mõju hindamisel. (https://developers.google.com/earth-engine/tutorials/tutorial_forest_02) Lisaks Hanseni andmestikule on olemas mitmeid teisi vabalt kasutatavaid andmestikke, mis võimaldavad metsamuutusi jälgida erinevates piirkondades üle maailma. Näiteks Landsati andmestikud (https://earthexplorer.usgs.gov/) pakuvad täiendavat teavet metsade seisundi ja muutuste kohta ning võimaldavad teadlastel ja spetsialistidel teha paremaid otsuseid metsanduse ja keskkonnakaitse valdkonnas. Copernicuse programmi satelliidipildid on tasuta kättesaadavad kõigile. (https://scihub.copernicus.eu/) Eestis on ka lidari ja maakõrguse andmed kõigile tasuta kättesaadavad. Taimkatte kaugseire "Fundamentals of Remote Sensing" (PDF) (inglise). Canada Centre for Remote Sensing. Vaadatud 13.04.2024. "Aerolaserskaneerimise kõrguspunktid". Geoportaal. Maa-amet. 09.04.2024. Vaadatud 13.04.2024. Ayrey, Elias (18.01.2022). "An overview of forest remote sensing technologies" (inglise). Vaadatud 13.04.2024.