Kartering av skogsskador hos bok och ek i södra Sverige med hjälp av satellitdata

Abstract (Swedish)

Populärvetenskaplig sammanfattning: Kan satellitbilder användas för att studera skador på bok och ek?
Sedan mitten av 1970-talet har man sett ökande skador på skogen i stora delar av Europa. Olika storlek på skadorna och att storleken på skadorna skiljer sig åt beroende på var man befinner sig har gjort det svårt att förklara orsaken. För att undersöka ifall skadorna även ökat i Sverige har Skogsstyrelsen utfört inventeringar på bok- och ekbestånd i södra Sverige under tre tillfällen; 1988, 1993 och 1999. Resultatet från undersökningen visar att konditionen hos bok och ek i södra Sverige har försämrats sedan den första inventeringen 1988. Som ett mått på hur träden mår, har kronutglesning använts och resultatet visar att det har skett en kraftig ökning i kronutglesning mellan åren 1988 till 1999. Undersökningen visade också att det fanns ett samband mellan fattiga jordar med t.ex. lågt näringsämnesinnehåll och ökad kronutglesning på träden.

Syftet med denna studie är att undersöka möjligheten att studera skogsskador hos bok och ek i södra Sverige med hjälp av satellitensensorn Landsat enhanced thematic mapper plus (ETM+), utifrån befintlig inventeringsdata i form av bok- och ekdatabasen.

Samband mellan kronutglesning och reflektans som satellitsensorn registrerar har undersökts, och ett försök gjordes att dela in kronutglesningen i klasser. Resultatet från studien visar att det finns ett samband mellan kronutglesning och Landsat ETM+ reflektanser. Sambanden visar att reflektanserna minskar när kronutglesningen ökar. Sambanden är dock inte särskilt starka och kan därför inte användas för att studera skador på bok och ek. En orsak till det svaga sambandet mellan kronutglesning och reflektans samt svårigheten att klassificera bok- och ekbestånd kan vara hur inventeringsdata som använts är insamlad. Data är insamlad i heterogena bestånd, där enskilda träd har bedömts i olika riktningar och avstånd från de kända punkterna.

Abstract (Swedish)

Ökande skador på skogen har observerats i stora delar av Europa sedan mitten av 1970-talet. Samma indikationer på skador sågs ganska snart även i Sverige. Skadorna observerades först på barrträdsbestånd, men under 1980-talet observerades även skador på lövträd, framförallt hos bok och ek. Skogsstyrelsen lät till följd av detta genomföra skogsskadeinventeringar 1988, 1993 och 1999 av bok (Fagus sylvatica) och ek (Quercus robur och Quercus petraea) i Sydsverige, vilket inkluderade Skåne, Halland och Blekinge. Vid inventeringen 1999 inkluderades även vissa delar av Småland. Resultatet från fältinventeringarna visar att konditionen hos bok och ek i södra Sverige har försämrats kraftigt mellan åren 1988 till 1999. Under optimala förhållanden har satellitbaserad fjärranalys visat sig vara ett kvalitativt acceptabelt och ekonomiskt fördelaktigt alternativ till fältbaserade skogsskadeinventeringar. Syftet med denna studie är att undersöka möjligheten att kartera skogsskador hos bok och ek i södra Sverige med hjälp av Landsat enhanced thematic mapper plus (ETM+), utifrån befintlig inventerings-data i form av bok och ekdatabasen. Kronutglesning representerade skadegraden vid fältinventeringen och dess relation till reflektans observerad av satelliten ifrån inventeringsytorna har undersökts. Samband mellan kronutglesning och reflektans från ett flertal spektrala band och index undersöktes, samt utfördes en klassificering av kronutglesning. Resultatet visar att det finns en signifikant negativ korrelation mellan kronutglesning och Landsat ETM+ reflektanser hos flera band och kombinationer av band. Sambanden är dock inte särskilt starka och klusterna har en stor spridning och kan därför inte användas vid skadekartering. Det bästa enskilda bandet för kronutglesningsestimering är det nära infraröda bandet (ETM+ 4) och bland indexen är SR (ETM+ 4/ETM+ 3) bäst. De spektrala signaturerna för bok och ek samt klasserna <25 % och >25 % kronutglesning överlappar varandra, vilket gör det svårt att skilja dom åt. En orsak till den låga korrelationen mellan kronutglesning och reflektans samt svårigheten att klassificera bok- och ekbestånd kan vara hur inventeringsdata som använts är insamlad. Data är insamlad i heterogena bestånd, där enskilda träd har bedömts i olika riktningar och avstånd från de kända koordinatsatta punkterna. Detta har inneburit att Landsat ETM+ med en upplösning på 30 x 30 meter har registrerat ett flertal olika skadeklasser inom en pixel.

Abstract

Since the middle of the 1970´s damage to forest have been observed in large areas of central Europe. The same indications on forest damage were soon found in Sweden as well. Forest damage was first observed in coniferous forest stands, but during the 1980´s damage indication were also observed on deciduous forest stand, particularly on beech and oak. To investigate this further the National Board of Forestry has in 1988, 1993 and 1999 carried out field surveys on forest condition in beech (Fagus sylvatica) and oak (Quercus robur and Quercus petraea) forests in southern Sweden. Results showed that the condition of beech and oak has deteriorated between 1988 and 1999. Remote sensing has a potential role in forest damage mapping because it can provide spatially explicit data on vegetation change due to disturbance. The study aims at investigating the use of Landsat enhanced thematic mapper plus (ETM+) for mapping defoliation in beech and oak stands in southern Sweden. The relationship between defoliation and reflectance of a number of single spectral bands and several vegetation indices was investigated. A classification of stands into defoliation classes was also carried out. The results indicate negative significant relationships between Landsat ETM+ reflectance and defoliation, but the relationship is not very strong. The best single band on defoliation estimate is the near infrared (ETM+ 4) and the best vegetation index is the simple ratio (ETM+ 4/ETM+ 3). To discriminate beech from oak stands and the two defoliation classes <25 % and >25 % from each other is very hard due to overlapping in spectral signatures. The weak correlations found between defoliation and Landsat ETM+ reflectance and the low capability to classify defoliation in beech and oak stands is probably due to the field data collection method. Defoliation estimates were carried out on single trees, in several directions and distance from a known grid point. This means that the Landsat ETM+ with its 30 x 30 meter resolution may cover vastly different damage classes in a single pixel.

• author: Magnusson, Anders
• supervisor: Lars Eklundh; Kerstin Sonesson
• organization: Dept of Physical Geography and Ecosystem Science
• alternative title: Mapping forest damage of beech and oak in southern Sweden using remote sensing
• year: 2005
• type: H1 - Master's Degree (One Year)
• subject: Earth and Environmental Sciences
• keywords: geomorfologi, naturgeografi, climatology, cartography, pedology, remote sensing, southern Sweden, birch, beech, mapping, fjärranalys, kronutglesning, geomorphology, physical geography, marklära, kartografi, klimatologi
• publication/series: Lunds universitets Naturgeografiska institution - Seminarieuppsatser
• report number: 122
• language: Swedish
• additional info: Kerstin Sonesson, vid institutionen för sydsvensk skogsvetenskap, SLU, Alnarp.
• id: 1331268
• date added to LUP: 2005-12-05 00:00:00
• date last changed: 2011-12-13 15:02:03