Laserskanning kan kartleggja tidleg gjengroing

B1_gjengroing_fly

Typisk utvikling på jordbruksareal etter nedlegging. Illustrasjon: Ulrike Bayr.

Ny landsomfattande laserskanning frå fly gir detaljerte data om vegetasjonen på bakken. Data kan brukast til å setja i gang tidlege tiltak mot gjengroing.

Berre tre prosent av samla landareal i Noreg er dyrka jord. Om vi skal nå den politiske målsettinga om auka matproduksjon, er det derfor viktig å ta vare på desse areala. Særleg problematisk er det når jordbruksareal går ut av drift og etter kvart gror igjen med buskar og kratt.

Forskarar ved NIBIO har relativt god oversikt over kva for område i Noreg som gror igjen, og korleis dette påverkar reiseliv, kulturminne og biologisk mangfald.

Tiltak for å opne allereie gjengrodde areal krev høg innsats av arbeidskraft og tid. Viss gjengroinga har kome så langt at tre byrjar å dominera arealet, er det spesielt krevjande å gjennomføra tiltak. Det er derfor fordelaktig å registrera framvekst av buskar og kratt så tidleg som mogleg, slik at kostnadene forbunde med eventuelle tiltak kan haldast nede.

Gjengroing på beite 1
Gjengroing på beite. Foto: Ulrike Bayr.

Potensial for laserskanning i jordbruket

Laserdata har allereie vore brukt i vel 20 år, først og fremst til å kartleggja skogressursar. Derimot har laserteknologi innan jordbruket fått lite merksemd så langt. Det håpar stipendiat Ulrike Bayr i NIBIO, at vil endra seg.

- Det viktigaste funnet mitt er at laserskanning har potensial, ògså i jordbruket, seier Bayr. Ho skreiv masteroppgåve om korleis laserskanning kan brukast til å kartleggja vegetasjon på jordbruksareal. Føremålet var å finna ut kor låge buskar og tre laseren fangar opp, og kor presist laseren angir høgda på vegetasjonen på bakken.

B2_laserskanning_prinsipp
På veg mot bakken kan laserpulsen reflektera fleire gonger, til dømes, frå ein kvist innanfor ei trekrone. Illustrasjon: Ulrike Bayr.

Laserskanning av heile Noreg

Kartverket arbeider med eit nasjonalt prosjekt for å etablera ein ny detaljert høgdemodell (sjå faktaboks) for Noreg. Målet er at heile landet skal ha ein detaljert høgdemodell, basert på laserskanning og matching av flybilete innan 2022.

I masteroppgåva si testa Bayr om data frå laserskanninga er eigna til å registrere typisk gjengroingsvegetasjon som einarkratt, bjørk og gran på jordbruksareal i Hemsedal.

- Området var godt eigna fordi vi har mykje dokumentasjon derfrå. Fotograf og NIBIO-kollega Oskar Puschmann har dokumentert endringar over tid, så vi visste at delar av landskapet er i ferd med å gro igjen, seier Bayr.

Laserskanning gir tredimensjonale bilete av landskapet. Høgdemodellen består av ein terrengmodell som viser bakken, og ein overflatemodell som viser alt som står eller veks på bakken, som skog og hus. 

- Føremålet med prosjektet til Kartverket er jo eigenleg å laga ein høgdemodell og ikkje ein vegetasjonsmodell, men modellen inneheld informasjon om vegetasjonen automatisk, seier Bayr.

B5_KHM_lasersky
Utsnittet viser eit beiteareal som er prega av typisk gjengroingsvegetasjon. Konturane i laserpunktskya gir grunnlag for å anta kva for artar som spreier seg her, men ei presis vurdering av artar må enno skje i felt.

Dokumenterer vegetasjon 0,5 m eller høgare

I samband med oppgåva var Bayr på feltarbeid i området. Ho målte buskar og tre for å vurdere kor nøyaktig laseren måler høgda på bakken.  

- Eg fann ut at laserskanning med to punkt per meter dokumenterer buskvegetasjon som er cirka ein halv meter eller høgare. Gras kan derimot ikkje målast fordi det vanlegvis ikkje står tett nok, og i tillegg er vanskeleg å skilja frå bakkesignalet. Viss ein vil fanga opp lågare vegetasjon, treng ein fleire punkt per meter. 

Kartverket laserkanner landskapet med ein punkttettleik på mellom to og fem punkt per m2 . Vanlegvis brukar dei to punkt, fordi det ikkje er nødvendig med høgare oppløysing for å laga høgdekorger av terrenget.

- Det varierer kor nøyaktige lasermålingane er, avhengig av kva slags vegetasjon det er snakk om. Grana har spiss topp og derfor er det vanskeleg for laseren å treffa akkurat i toppen. Høgda på bjørketre vert målt meir nøyaktig fordi dei har rund krone. 

 

- Teknologien bør vera interessant for forvaltinga

- Bruk av laserteknologi for å måle vegetasjonsendringar meiner vi absolutt kan vera interessant for forvalting av beiteområde, seier Bayr. Utfordringa er sjølvsagt kostnadene knytt til å gjera nye undersøkingar slik at ein kan følgja utviklinga over tid.

- Det finst ingen planar om jamleg laserskanning av heile landet. Der det skjer endringar, er det aktuelt å skanna på nytt gjennom lokale prosjekt for å halda høgdemodellen oppdatert, seier Jon Arne Trollvik, prosjektleiar for Nasjonal detaljert høgdemodell i Kartverket.  

Bayr er likevel optimistisk og påpeikar at med dagens droneteknologi er det mykje som går riktig veg, både innan teknologi og økonomi. Snart kan kommunar eller private aktørar sjølve, ta initiativ til nye laserskanningar.

- Dronar blir stadig meir tilgjengelege, til lågare pris, og vil kunna brukast til å laserkanne mindre område, seier Bayr.

Tove Vaaje-Kolstad, senioringeniør i NIBIO, jobbar med å dekke behovet for kartdata for landbruket, med tilhøyrande kartløysingar på nett. Ho seier at eit alternativ til oppfølging kan vera å nytta omløpsfotograferinga. Det er flybilete frå heile landet som vert tekne på nytt kvart 7-8 år.

- Bileta kan matchast slik at ein får 3D-punkt som har likt format som laserdata. Det blir sjølvsagt ikkje like nøyaktig som laser, men det hadde vore interessant å sjå om disse kunne bli brukt for å sjekka gjengroinga i området etter nokre år.

KONTAKTPERSON
FLYBÅREN LASERSKANNING

Laserskanning (òg kalla LiDAR) er ein aktiv fjernmålingsmetode. Frå eit fly sender lasersensoren meir enn hundretusen laserpulsar per sekund ned mot bakken. Når ein laserpuls treffer eit objekt på overflata, blir han reflektert tilbake. Lasersensoren måler nøyaktig den tida pulsen brukar på å koma tilbake.

Sidan pulsen rører seg med kjend fart, er det mogleg å berekna den eksakte avstanden mellom laserkanner og objekt. Laserskanning verkar med andre ord i prinsippet som orienteringssystemet til ei flaggermus.

Resultatet av ei laserskanning er ein tredimensjonal punktsky med høgdeinformasjon. Oppløysinga blir angitt som punkttettleik. Dette tyder, til dømes, at ein tettleik av to punkt per m2 gir to høgdemålingar per m2 . Jo høgare punkttettleiken er, jo meir detaljert blir høgdemodellen. I denne samanhengen må det takast omsyn til at data med høg oppløysing er knytt til høgare kostnader. Avhengig av føremålet gjeld det derfor å finna eit godt kompromiss mellom datakvalitet, arbeidsinnsats og kostnader.

Studieområdet i Hemsedal var godt eigna fordi vi har mykje dokumentasjon derfrå. Fotograf og NIBIO-kollega Oskar Puschmann har dokumentert endringar over tid, så vi visste at delar av landskapet var i ferd med å gro igjen, seier stipendiat i NIBIO, Ulrike Bayr. Disse to bileta er tatt i høvesvis 2004 og 2014. Foto: Oskar Puschmann.
Fakta om Nasjonal detaljert høgdemodell

Ein landsdekkande kartlegging av detaljert høgdeinformasjon blir gjennomført i perioden 2016 – 2022. Prosjektet som har ei kostnadsramme på 420 millionar kroner sørgjer for at kvar kvadratmeter av landet vil få ei nøyaktig angitt høgde.

– Nytteverdien av prosjektet er berekna til ca fire gonger investeringa. Prosjektet er finansiert av 8 departement, og alle ser stor nytte av denne kartlegginga, seier Jon Arne Trollvik, prosjektleiar for Nasjonal detaljert høgdemodell i Kartverket.

– Effekten for samfunnet vil vera færre personskadar og tap av liv, reduserte materielle skadar, betre forvalting, og betre grunnlag for auka verdiskaping, seier Trollvik.

Høgdemodellane kan mellom anna nyttast til å styrke klimaberedskapen. Det blir enklare å berekna faren for ras, skred og flaum, og setja inn førebyggjande og avdempande tiltak. Kommunane kan planleggja kor dei kan byggja nye bustader, på areal som tek omsyn til klimaendringane. Data kan vidare nyttast til å berekna flaum og havnivåendringar, få betre jordvern, og meir kunnskap om skogressursane og karbonbinding. Modellane kan òg brukast til å oppnå auka tryggleik for luftfarten, leggja til rette for ny næringsutvikling, og verna kulturminne i samband med til dømes vegutbygging.

– Etter kvart som data blir tilgjengeleg er det viktig at dei blir tatt  i bruk på brei front. Vi jobbar no med ulike brukargrupper for å få dokumentert gevinstane av satsinga, seier Trollvik.

Disse bileta frå Hemsedal i Buskerud er tatt i 1994, 2004 og 2014. Viss gjengroinga har kome så langt at tre byrjar å dominera arealet, er det spesielt krevjande å gjennomføra tiltak. Foto: Oskar Puschmann.

Tekst frå www.nibio.no kan brukast med tilvising til opphavskjelda. Bilete på www.nibio.no kan ikkje brukast utan samtykke frå kommunikasjonseininga. NIBIO har ikkje ansvar for innhald på eksterne nettstader som det er lenka til.

Publikasjoner

Sammendrag

Jordbruksareal som går ut av drift gror etterhvert igjen med busker og kratt. Gjengroing medfører ikke bare tap av viktige arealressurser, men også kulturelle verdier og biologisk mangfold. Laserteknologi kan gjøre det mulig å registrere framvekst av busker og trær allerede i et tidlig stadium. Dette gir muligheter til å sette i gang tiltak for å motvirke denne utviklingen.