Change detection and controlling forest information using multi-temporal Landsat TM imagery.

A method was developed for relative radiometric calibration of single multitemporal Landsat TM image, several multitemporal images covering each others, and several multitemporal images covering different geographic locations. The radiometricly calibrated difference images were used for detecting rapid changes on forest stands. The nonparametric Kernel method was applied for change detection. The accuracy of the change detection was estimated by inspecting the image analysis results in field. The change classification was applied for controlling the quality of the continuously updated forest stand information. The aim was to ensure that all the manmade changes and any forest damages were correctly updated including the attribute and stand delineation information. The image analysis results were compared with the registered treatments and the stand information base. The stands with discrepancies between these two information sources were recommended to be field inspected.

Landscape-scale soil erosion modelling and ecological restoration for a mountainous watershed in Sichuan, China

Sichuanissa Tiibetin ylängön metsäkato on pysähtynyt mutta eroosio-ongelmat jatkuvat Viikin tropiikki-instituutin tutkija Ping ZHOU kartoitti trooppisen metsänhoidon alaan kuuluvassa väitöskirjatyössään maaperän eroosioalttiutta ja sen riippuvuutta metsäkasvillisuudesta Jangtsen tärkeää sivuhaaraa Min-jokea ympäröivällä n. 7400 neliökilometrin suuruisella valuma-alueella Sichuanin Aba-piirikunnassa. Aineistonaan hän käytti muun muassa satelliittikartoitustietoja ja mittaustuloksia yli 600 maastokoealalta. Tutkimuksen nimi suomeksi on "Maaperän eroosion mallinnus ja vuoristoisen valuma-alueen ekologinen ennallistaminen Sichuanissa Kiinassa". Aikaisempien tutkimusten perusteella oli tiedossa että metsien häviäminen tällä alueella pysähtyi jo 1980-luvun alussa. Sen jälkeen on metsien pinta-ala hitaasti kasvanut etupäässä sen vuoksi, että teollinen puunhakkuu luonnonmetsissä kiellettiin kokonaan v. 1998 ja 25 astetta jyrkemmillä rinteillä myös maatalouden harjoittaminen on saatu lopetetuksi viljelijöille tarjottujen taloudellisten houkuttimien avulla. Täten myös pelto- ja laidunmaata on voitu ennallistaa metsäksi. Ping Zhou pystyi jakamaan 5700 metrin korkeuteen saakka kohoavan vuoristoalueen eroosioalttiudeltaan erilaisiin vyöhykkeisiin rinteen kaltevuuden, sademäärän, kasvipeitteen ja maalajin perusteella. Noin 15 prosentilla tutkitun valuma-alueen pinta-alasta, lähinnä Min-joen pääuomaa ympäröivillä jyrkillä rinteillä, eroosioriski oli suuri tai erittäin suuri. Eri tyyppisellä kasvillisuudella oli hyvin erilainen vaikutus eroosioalttiuteen, ja myös alueen sijainti vuoriston eri korkeuksilla vaikutti eroosioon. Säästyneet lähes luonnontilaiset havumetsät, joita on etupäässä vuoriston ylimmissä osissa 2600-4000 metrin korkeudella, edistävät tehokkaasti metsän luontaista uudistumista ja levittäytymistä vaurioituneille alueille. Säilyneiden metsien puulajikoostumus antoi tutkimuksessa mahdollisuuden ennustaa metsien tulevaa kehitystä koko tutkitulla valuma-alueella sen eri korkeusvyöhykkeissä ja eri maaperätyypeillä. Ennallistamisen kannalta ongelmallisimpia olivat alueet joilta metsäpeite oli lähinnä puiden teollisen hakkuun vuoksi kokonaan hävinnyt ja joilla maaperä yleisesti oli eroosion pahoin kuluttama. Näillä alueilla ei ole tehty juuri mitään uudistamis- tai ennallistamistoimenpiteitä. Niillä metsien ennallistaminen vaatii myös puiden tai pensaiden istuttamista. Tähän sopivia ovat erityisesti ilmakehän typpeä sitovat lajit, joista alueella kasvaa luontaisena mm. sama tyrnilaji joka esiintyy myös Suomessa. Työssä tutkittiin yli kahdeksankymmenen paikallisen luontaisen puulajin (joista peräti noin kolmannes on havupuulajeja) ekologisia ominaisuuksia ja soveltuvuutta metsien ennallistamiseen. Avainasemassa työn onnistumisen kannalta ovat nyt paikalliset asukkaat, joiden maankäytön muutokset ovat jo selvästi edistänet luonnonmetsän ennalleen palautumista. Suomen Akatemia rahoitti vuosina 2004-2006 VITRI:n tutkimushanketta, josta Ping Zhou'n väitöskirjatyö muodosti keskeisen osan. Kenttätyö Sichuanissa avasi mahdollisuuden hedelmälliseen monitieteiseen yhteistyöhön ja tutkijavaihtoon Kiinan tiedeakatemian alaisen Chengdun biologiainstituutin (CIB) kanssa; tämä tieteellinen kanssakäyminen jatkuu edelleen.

Assessment of insect occurrence in boreal forests based on satellite imagery and field measurements.

The presence/absence data of twenty-seven forest insect taxa (e.g. Retinia resinella, Formica spp., Pissodes spp., several scolytids) and recorded environmental variation were used to investigate the applicability of modelling insect occurrence based on satellite imagery. The sampling was based on 1800 sample plots (25 m by 25 m) placed along the sides of 30 equilateral triangles (side 1 km) in a fragmented forest area (approximately 100 km2) in Evo, S Finland. The triangles were overlaid on land use maps interpreted from satellite images (Landsat TM 30 m multispectral scanner imagery 1991) and digitized geological maps. Insect occurrence was explained using either environmental variables measured in the field or those interpreted from the land use and geological maps. The fit of logistic regression models varied between species, possibly because some species may be associated with the characteristics of single trees while other species with stand characteristics. The occurrence of certain insect species at least, especially those associated with Scots pine, could be relatively accurately assessed indirectly on the basis of satellite imagery and geological maps. Models based on both remotely sensed and geological data better predicted the distribution of forest insects except in the case of Xylechinus pilosus, Dryocoetes sp. and Trypodendron lineatum, where the differences were relatively small in favour of the models based on field measurements. The number of species was related to habitat compartment size and distance from the habitat edge calculated from the land use maps, but logistic regressions suggested that other environmental variables in general masked the effect of these variables in species occurrence at the present scale.