Publikasjoner
NIBIOs ansatte publiserer flere hundre vitenskapelige artikler og forskningsrapporter hvert år. Her finner du referanser og lenker til publikasjoner og andre forsknings- og formidlingsaktiviteter. Samlingen oppdateres løpende med både nytt og historisk materiale. For mer informasjon om NIBIOs publikasjoner, besøk NIBIOs bibliotek.
2010
Forfattere
Knut Ole VikenSammendrag
Det ble utført en kontrolltakst av Landsskogtakseringens permanente prøveflater på Østlandet i 2007, og i Nord-Norge i 2008. Til sammen 108 flater fordelt på 17 lagledere ble oppsøkt av en kontrollør, og samsvar og avvik for ulike parametere er vurdert. Avvik mellom lagledere og kontrollør varierer mellom de ulike parametrene. Resultatene viser at det for de fleste parametere er meget bra overensstemmelse mellom lagledere og kontrollør. Registreringene med størst avvik er elgbeite og husdyrbeite. Bestandsalder i lauvskog og kronedekningsprosent viser god overensstemmelse for mange flater, men det finnes flere enkeltflater med relativt store avvik. Tremålingene er generelt bra, men resultatene viser at noen nye innvokste trær blir uteglemt ved klavingen for flere lagledere.
Forfattere
Jari Vauhkonen Liviu Ene Svein Solberg Marius Hauglin Vegard Lien Petteri Packalén Terje Gobakken Erik Næsset Timo Tokola Matti MaltamoSammendrag
The aim of this study was to validate and compare single-tree detection algorithms under different forest conditions. Field data and corresponding airborne laser scanning (ALS) data were acquired from boreal forests in Norway and Sweden, coniferous and broadleaved forests in Germany, and pulpwood plantations in Brazil. The data represented a variety of forest types from pure Eucalyptus stands with known ages and planting densities to conifer-dominated Scandinavian forests and more complex deciduous canopies in Central Europe. ALS data were acquired using different sensors with pulse densities varying between the data sets. Field data in varying extent were associated with each ALS data set for training purposes. Treetop positions were extracted using altogether six different algorithms developed in Finland, Germany, Norway and Sweden, and the accuracy of tree detection and height estimation was assessed. Furthermore, the weaknesses and strengths of the methods under different forest conditions were analyzed. The results showed that forest structure and density strongly affected the performance of all algorithms. The differences in performance between methods were more pronounced for tree detection than for height estimation. The algorithms showed a slightly better performance in the conditions for which they were developed, while some could be adapted by different parameterization according to training with local data. The results of this study may help guiding the choice of method under different conditions and may be of great value for future refinement of the single-tree detection algorithms.
Sammendrag
While forest inventories based on airborne laser scanning data (ALS) using the area based approach (ABA) have reached operational status, methods using the individual tree crown approach (ITC) have basically remained a research issue. One of the main obstacles for operational applications of ITC is biased results often experienced due to segmentation errors. In this article, we propose a new method, called "semi-ITC" that overcomes the main problems related to ITC by imputing ground truth data within crown segments from the nearest neighboring segment. This may be none, one, or several trees. The distances between segments were derived based on a set of explanatory variables using two nonparametric methods, i.e., most similar neighbor inference (MSN) and random forest (RF). RF favored the imputation of common observations in the data set which resulted in significant biases. Main conclusions are therefore based on MSN. The explanatory variables were calculated by means of small footprint ALS and multispectral data. When testing with empirical data the new method compared favorably to the well-known ABA. Another advantage of the new method over the ABA is that it allowed for the modeling of rare tree species. The results of predicting timber volume with the semi-ITC method were unbiased and the root mean squared error (RMSE) on plot level was smaller than the standard deviation of the observed response variables. The relative RMSEs after cross validation using semi-ITC for total volume and volume of the individual species pine, spruce, birch, and aspen on plot level were 17, 38, 40, 101, and 222%, respectively. Due to the unbiasedness of the estimation, this study is a showcase for how to use crown segments resulting from ITC algorithms in a forest inventory context. (C) 2009 Elsevier Inc. All rights reserved.
Forfattere
Erling Johan Solberg Olav Strand Vebjørn Veiberg Roy Andersen Morten Heim Christer Moe Rolandsen Frode Holmstrøm Mai Irene Solem Rune Eriksen Rasmus AstrupSammendrag
Denne rapporten er en framdriftsrapport fra Overvåkingsprogrammet for hjortevilt ved NINA, og er utarbeidet i henhold til kontrakt med oppdragsgiver, Direktoratet for naturforvaltning (DN). I rapporten viser vi utviklingen i bestandskondisjon (slaktevekt, fruktbarhet og rekrutteringsrater) og til dels bestandsstruktur og bestandstetthet for elg, hjort og villrein i de 17 overvåkingsområdene for hjortevilt i Norge. I tillegg rapporterer vi den nasjonale og regionale utviklingen i fellingsstatistikk og antall viltpåkjørsler for elg, hjort, rein og rådyr, samt sett elg- og sett hjort-registreringer fram til 2009. I årets rapport presenterer vi også en oversikt over utviklingen i beitetilbud av og beitetrykk på trær og busker som beites av elg og hjort i perioden 2005-2008, og variasjonen i rekruttering av de samme artene i perioden 1994-2008. Beitetreovervåkingen er gjennomført i samarbeid med Landsskogtakseringen ved Norsk institutt for skog og landskap. Resultatene antyder at det samlede antallet hjortevilt økte ytterligere fra 2008 til 2009. Aldri tidligere er det felt flere elg, hjort og villrein samlet sett som under høsten 2009. Økningen skyldes i all hovedsak økt avskytning av hjort, mens antallet felte elg og rein var tilnærmet uforandret. Også antallet hjortevilt drept i trafikken økte fra jaktåret 2007-08 til 2008-09. I jaktåret 2008-09 ble det påkjørt og drept 7 487 hjortevilt. En grov estimering antyder at det var omkring 450 000 hjortevilt i Norge vinteren 2008, hvorav mest hjort og rådyr (≈300 000). Den samlede bestanden av villrein var drøye 30 000 i 2009 og tilnærmet uforandret fra året før. I alle overvåkingsområdene er det nå nært samsvar mellom bestandsstørrelse og bestandsmålet, med unntak for Hardangervidda og Setesdal Ryfylke. I sistnevnte områder er bestandene fortsatt under bestandsmålet, men økende. I de samme områdene har bestandskondisjonen økt de siste 20 årene, til tross for en svak nedgang i antall kalv pr. 100 simler i 2009. I de andre områdene er rekrutteringsratene stabilt høye eller i tilbakegang. Årsaken til denne tilbakegangen er uklar, men jaktrelaterte mekanismer kan være involvert og bør undersøkes. I overvåkingsområdet på Svalbard var det på ny vekst i bestanden i 2009 etter at den kollapset i 2008. I samsvar med dette ble det registrert over gjennomsnittlig kalveproduksjon og svært lav dødelighet, målt som antall kadaver. Som et resultat av antallet dyr i bestanden fortsatt høy i overvåkingsområdet i forhold til det langsiktige gjennomsnittet. I overvåkingsregionene for hjort var slaktevektene for kalv og åringsdyr i 2009 stort sett lavere enn det langsiktige gjennomsnittet. Dette er i samsvar med en synkende trend i alle regionene siden 1990- tallet og skyldes sannsynligvis økende fødekonkurranse som følge av høy og økende bestandstetthet. I samsvar med dette finner vi også at andelen 2-årige koller som har vært drektige er redusert i overvåkingsperioden i Hordaland og i Sogn og Fjordane. I Møre og Romsdal og Sør-Trøndelag er trenden mer stabil eller svakt økende som følge av høyere drektighetsrater de to siste årene. For å unngå ytterligere fall i bestandskondisjonen tror vi det er nødvendig å hindre ytterligere bestandsvekst og endog redusere tettheten i enkelte områder. Resultatene fra sett hjort antyder ingen vesentlig bestandsvekst for hjort de to siste årene, men antallet kommuner med gode sett hjort data er fortsatt for få til å kunne si noe entydig om bestandstrendene i hele landet. Bestandsovervåking, Elg, Hjort, Hjorteviltforvaltning, Norge, rådyr, villrein, hjortevilt, ungulate management, moose, Norway, population monitoring, red deer, reindeer, roe deer
Sammendrag
I denne rapporten presenteres resultatene fra resultatkontrollen i 2009, som omfatter foryngelseskontroll, kontroll av skogsveger og kontroll av skogbruksplaner. Resultatene fra foryngelseskontrollen er basert på kontroll av 967 foryngelsesfelt som er avvirket i løpet av 2007. Andelen av arealet der foryngelsesmetoden er planting var i 2009 på 55,6 %, og har økt vesentlig siden kontrollåret 2008 da andelen var 40,1%. Andelen som forynges ved en kombinasjon av planting og naturlig foryngelse har endret seg relativt lite siden 2008, mens det er registrert nedgang i andelen av arealet som er tilrettelagt for naturlig foryngelse, og andelen der det ikke er gjennomført tiltak for å legge til rette for foryngelse. Til sammen 72,0 % av foryngelsesarealet har en tetthet i foryngelsene i henhold til anbefalingene eller høyere der foryngelsesmetoden er planting. Innen arealene som forynges ved en kombinasjon av planting og naturlig foryngelse er andelen 67,6 %, mens 43,9 % av arealet som er tilrettelagt for naturlig foryngelse har et planteantall på nivå med anbefalingene eller høyere på kontrolltidspunktet. Der det ikke var tilrettelagt for foryngelse hadde det meste av arealet (71,3 %) et planteantall per dekar under bærekraftforskriftens minstekrav. Resultatene viser videre at om lag fire femtedeler av foryngelseshogstene (% av areal) gjennomføres før skogen når hogstklasse V. Omfanget av tidlig hogst var vesentlig høyere i granskog (21,9%) enn i furuskog (10,4%), og økte med økende bonitet uansett treslagsammensetning i det forrige bestandet. Det er kontrollert 296 skogsbilveganlegg i 2009 som gir en kontrollprosent på 36 %. Antallet kontrollerte anlegg er omtrent det samme som i 2008. Resultatkontrollen viser at det i selve godkjenningsprosessen blir gjort få endringer av vegplanene. Dette indikerer at planene er godt gjennomarbeidet før de kommer til formell behandling. Den tekniske og landskapsmessige standarden på ferdigstilte anlegg har over lang tid vært god, og dette er også tilfellet i 2009. Kontroll av skogbruksplanprosjekter omfatter 20 godkjente takstprosjekter totalt. Takstene representerer 1,87 millioner dekar fordelt på 3 158 eiendommer med en gjennomsnittskostnad på 11,3 kroner per dekar. Dette er en økning på om lag fire kroner per dekar i forhold til 2008. Til sammen utgjør miljøfigurer fra MiS-registreringer et areal på 35 391 dekar.
Sammendrag
The semi-individual tree crown approach (semi-ITC) was used to predict crown base heights (CBH) on the level of single crown segments based on airborne laser scanning (ALS) derived metrics. The root-mean-squared-differences (RMSD) on the segment level were smallest for spruce. However, they were larger than the standard deviation of the measured CBH for pine and birch. The RMSD values were also larger compared to other studies. This can in part be explained by the fact that the semi-ITC approach incorporates errors of the segmentation algorithm. As a consequence, all instead of only correctly identified trees were considered in modeling which results in more realistic RMSD values. After aggregating the individual segment predictions to the plot level, the RMSD values were smaller than the standard deviations of the field measurements and comparable to other studies. The relative RMSD values for birch, spruce, pine and all species were 51.61, 35.22, 49.28, and 13.89%, respectively.
Sammendrag
The airborne laser scanning (ALS) penetration rate, i.e. the ratio of ground echoes to total echoes, is a proxy for gap fraction. Hence, ALS has a potential for monitoring forest properties that are related to gap fraction, such as leaf area index, canopy cover and disturbance. Furthermore, two gap types may be distinguished: While a pulse that only produces a ground echo most likely hit a large, between-tree gap, a pulse that produces a ground echo as the last of several returns most likely hit smaller, within-canopy gaps. This may be utilized to distinguish between disturbance types such as defoliation and tree removal. However, the ALS penetration rate needs to be calibrated with gap fraction measurements in the field, because it is influenced by technical properties of the acquisition. The aim of this study was to quantify the magnitude of this influence, by comparing repeated acquisitions with different technical specifications. We had at hand 12 ALS acquisitions which could be combined into six pairs, from four spruce and pine dominated forests in Norway. We established 20x20 m grids, and for each grid cell we extracted three penetration variables: first echo penetration, last-of-many echo penetration, and total (i.e., first and last echo). We log-transformed the penetration variables (P1 and P2) from two laser acquisitions, and fitted the no-intercept, linear model log(P1) = log(P2), applying total least squares regression analysis. In a majority of the cases, the penetration variables were very similar, i.e. they deviated by <10%. For the first echo penetration the slopes varied from 0.87 to 1.07 and the R2 values ranged between 0.91 and 0.99. For the last-of-many echo penetration, there was generally weaker correspondence with slopes varying from 0.78 to 1.02, and R2 values ranging from 0.60 to 0.94. Finally, for the total penetration there was again stronger agreement with slopes in the range 0.83-1.03 and R2 values from 0.88 to 0.99. In conclusion, it seems that the penetration ability of different ALS scans in many cases are very similar, and further research may reveal ranges of standardized settings for which field inventory can be redundant.
Forfattere
Stein Tomter Gro Hylen Jan-Erik Ørnelund NilsenSammendrag
Det er ikke registrert sammendrag
Sammendrag
Det er ikke registrert sammendrag
Forfattere
Svein Solberg Rasmus Astrup Dan Johan Weydahl Erik Næsset Terje Gobakken Ole Martin BollandsåsSammendrag
There is an increasing need for forest resource monitoring methods, as more attention is paid to deforestation, bio-energy and forests as habitats. Most national forest inventories are based on networks of field inventory plots, sometimes together with satellite data, and airborne laser scanning (ALS) is increasingly used for local forest mapping. These methods are expensive to establish or carry out, and many countries, including some severely affected by deforestation, do not apply such methods.Satellite based remote sensing methods in use today are hampered by problems caused by clouds and saturation at moderate biomass levels. Satellite SAR is not hampered by cloud problems, and monitoring of canopy surface elevation, which is correlated to key forest resource variables, might be a future method in forest monitoring.We here present the main findings of three studies (Solberg et al. 2010, a, b, c) investigating the potential of interferometric SAR (InSAR) for forest monitoring, by describing the relationship between InSAR height above ground and key forest variables. We based this study on InSAR data from the Shuttle Radar Topographic Mission (SRTM) with its acquisition in February 2000. We obtained SRTM InSAR DEM data from DLR for two forest areas in Norway, and built a ground-truth from the combination of field inventory and ALS.The forest areas were dominated by Norway spruce and Scots pine. In each forest area we laid out a number of field inventory plots, where we recorded standard forest variables such as Dbh and tree height, and from this derived plot aggregated variables of top height, mean height, stand density (mean tree height divided by the mean tree spacing), volume and biomass. We used this to calibrate and validate ALS based models, from which we derived estimates of the same variables for each SRTM pixel. This served as reference data for the SRTM data.From the X-band SRTM digital surface model (DSM) image we subtracted a high quality digital terrain model (DTM) derived from the ALS data. This was based on an extraction of ground echoes from the data provider, and the elevations of these echoes were interpolated into a grid fitting the SRTM grid.This produced data on the RADAR echo height above ground (InSAR height), which we related to the forest variables. With digital stand maps we aggregated the variables to the stand level. The X-band microwaves penetrate a little into the canopy, and the InSAR height was on average about 1.2 m below the mean tree height. InSAR height was strongly related to all forest variables, most strongly to top height.Particularly valuable was that stem volume and biomass, ranging up to 400 m3/ha and 200 t/ha, respectively, were linearly related to InSAR height with an accuracy, RMSE, of 19% at the stand level. However, these relationships had an intercept, which represents the microwave penetration into the vegetation, and due to this the relationships were non-linear for forest stands having heights and biomass values close to zero.With a lower quality DTM derived from topographic maps, the relationships were weaker. However, as long as a forest variable is within the ranges of the linear relationship, any change in InSAR elevation would be proportional to a change in forest height, volume or biomass. And, any logging should be detectable as a sudden decrease in InSAR elevation.Hence, a forest monitoring based on X-band InSAR might be suitable even without a DTM. An application of space borne InSAR for forest monitoring would be feasible for large areas at low cost, whereas an ALS acquisition for a part of the area would serve as reference data for calibration.