satelliittikuvien muutostulkinnasta väline metsälain valvontaan - laura sirro

VTT TECHNICAL RESEARCH CENTRE OF FINLAND LTD

Satelliittikuvien muutostulkinnasta väline metsälain valvontaan Metsätieto ja sähköiset palvelut -hankkeen välitulosseminaari, 7.3.2017 Laura SirroVTT

06/03/2017 2

Metsävaratietojen päivitys – satelliittikuviin perustuva muutostulkinta -hanke Päätavoite

Satelliittikuviin perustuva menetelmä ja pilottipalvelu metsänkäyttöilmoitusten tarkastamiseen ja laittomien hakkuiden havaitsemiseen

Lisäksi selvitetään Metsävaratietojen päivittäminen satelliittikuva-aineiston ja

metsänkäyttöilmoitusten perusteella Metsätuhojen kartoittaminen (erityisesti kirjanpainajatuhojen

riskialueet) Www-sivut: hakkuut.fi Hankkeen osallistujat: VTT, Luonnonvarakeskus, Suomen

metsäkeskus, Satellio, Suomen ympäristökeskus

06/03/2017 3

Hankkeen aikataulu

2016Demo ja ensimmäiset kartat 2017 2018

Palvelun pilotti valmis testattavaksi

Palvelun pilotin testitulokset valmiit

Uusia karttoja demoon

Ensimmäiset käyttäjäkokemukset

Virhemalli käytettävissä

Uusia karttoja demoon

Satelliittikuvien hankinta, esikäsittely ja muutostulkintamenetelmä on integroitu palveluun Eri muutostulkinta-

menetelmien käyttöön, eri muutostyyppien erottamiseen ja erityyppisten aineistojen käyttöön liittyvät testitulokset ovat valmiit

Virhearviointimalliin tarvittavat muutostulkinnat on tehty

06/03/2017 4

Palvelun tuotantoketju

• Aineiston lataaminen ja esikäsittely• Aineiston analysointi• Tarkkuuden arviointi• Tulosten jälkikäsittely

Satelliitti-kuva-

aineisto

Maankäyttö-aineisto

Muutospolygonit sisältävä ESRI shapefile, jossa tasoina• muutoksen tyyppi• ajankohta• luotettavuus

GeoTiff• Satelliittikuvat• (Muutostulkinnan

välitulokset)

06/03/2017 5

Kuva-aineisto Sentinel-2 -satelliiteista

Copernicus-ohjelman Sentinel-2 -satelliitit tarjoavat ilmaista optista kuva-aineistoa palvelua varten

Sentinel-2A 23.6.2015- ja Sentinel-2B 7.3.2017- Kuvia vähintään 5 päivän välein Pikselikoko näkyvillä sinisellä, vihreällä, punaisella

ja lähi-infrapunakanavalla 10 m Kuudella kanavalla pikselikoko 20 m (mm. red

edge, SWIR) ja kolmella 60 m Kerralla kuvattavan alueen leveys 290 km scihub.copernicus.eu, finhub.nsdc.fmi.fi

06/03/2017 6

Hankkeen tuloksia

Muutostulkinnan demonstraatio syyskuussa 2016 www.hakkuut.fi Metsäkeskus teki tulosten perusteella maastotarkastuksia Avohakkuut erottuivat demonstraation tuloksissa hyvin,

harvennusten erottamisen todettiin vaativan jatkokehitystä Muutostulkinnan menetelmäkehitys

Avohakkuut löytyvät hyvin tämänhetkisellä menetelmällä Menetelmän jatkokehityksessä edistystä harvennushakkuiden

erottamisessa Myös valmiilla MVMI-aineistoilla voidaan havainnoida muutoksia

Aineiston kerääminen virhearviointimenetelmää varten Korkean erotuskyvyn (alle metrin erotuskyky) satelliittikuva-aineistoa

hankittu vuosilta 2015 ja 2016 neljältä alueelta (ESA Category-1)

06/03/2017 7

Demo – Hakkuut.fi AutoChange -menetelmään perustuvat kartat

Oulun seudulla Tulokset interaktiivisella kartalla Ladattavia tiedostoja

Havaitut hakkuualueet ESRI shapefile-muodossa

Muutostulkinta rasterimuodossa Sentinel-2 kuvat 17.8.2015 ja 22.7.2016

Alue noin 3 km x 4 km

06/03/2017 8

Säästöpuuryhmät havaittu erotustulkinnassa hyvin

Hakattu varastopaikka havaittu

Tehty harvennus jäänyt havaitsematta (tässä saman vuoden kuvat, silmävaraisesti erottuu hyvin)

Demonstraation tulosten arviointi• Metsäkeskus teki

maastotarkastuksen 15:ssa yli 0.5 ha:n kohteessa, jotka karsittiin etukäteen toimistotyönä (pilvet, linjahakkuut, metsänkäyttöilmoitukset, asemakaava-alueet)

• Kaikilla tarkastetuilla kohteilla oli hakattu puustoa

• Tulokset olivat parempia kangas- kuin turvemailla

6.3.2017 9

Muutostulkinta-menetelmän jatkokehitys ja testaus Sentinel-2 -aineistolla

S2 20.8.2015

S2 31.8.2016Alue n. 5 km x 12 km

6.3.2017 10

AutoChangen tuloskanavia käyttäen havaitut muutokset, joissa alueen koko yli 30 pikseliä

06/03/2017 11

AutoChangen tuottama muutoksen voimakkuus ja hakkuutapa

6.3.2017 12

Satelliittikuva-aineistosta havaitut hakkuut ja niiden luokittelu

Punainen = avohakkuu Keltainen = harvennushakkuu

06/03/2017 13

Punainen = avohakkuu satelliittikuvasta Keltainen = harvennushakkuu satelliittikuvastaVioletti = avohakkuu MKI-aineistossaOranssi = harvennushakkuu MKI-aineistossa

Alue noin 1.2 km x 2.3 km

08/2015

08/2016

06/03/2017 14

Punainen = avohakkuu satelliittikuvasta Keltainen = harvennushakkuu satelliittikuvastaVioletti = avohakkuu MKI-aineistossaOranssi = harvennushakkuu MKI-aineistossa

Metsänkäyttöilmoitusten seuranta Rajaamalla muutostulkinta (AutoChange) kuvion alueelle voidaan

valvoa metsänkäyttöilmoituksen toteutumista Esim. harvennushakkuu, avohakkuu ja maanmuokkaus voidaan

todeta laskemalla muutoksen voimakkuus ja laatu alueen sisällä

8/2015 7/2016 Toteutunut harvennushakkuu

6.3.2017 16

Luken MVMI-aineistojen muutostulkinta (2011/2013)

06/03/2017 17

Seuraavien kuukausien päätavoitteet

Harvennusten paikantamisen menetelmäkehitys jatkuu

Uusia muutoskarttoja lisätään demoon kevään aika Sentinel-2 -kuvien esikäsittely meneillään

Korkean resoluution kuvien esikäsittely ja kesän 2017 kuvien tilaus

Muutoskarttojen virhearviot Virhemallimenetelmän kehitys korkean resoluution

kuvilta ja muutoskartoista kerätyn aineiston avulla Palvelun tekninen jatkokehitys