Search

The exploitation of remotely piloted aircraft systems has sharply increased for both amateur and professional purposes. Rapid technological development is driven by consumer grade applications. On the professional side, RPAS technologies have already been widely used in different fields of environmental resource management, especially in agriculture. Due to the recent price development, technology has become also attainable for less financially productive purposes, such as environmental surveys. By applying RPAS technologies in environmental surveys of forest industry, a substantial amount of fieldwork can be avoided thus leading to financial savings and possibly to more comparative measurements and results. To test this hypothesis, three different sub-disciplines of forest industry environmental surveys were conducted by both traditional fieldwork and by applying manual and automatic remote sensing methods. Aerial imagery was recorded with a multispectral sensor attached to consumer grade remotely piloted aircraft. Sub-discipline specific attributes were measured and compared to estimates derived from aerial imagery and three dimensional models. It was proved that by using even relatively low-priced instruments the quality of the data was more than adequate for remote sensing purposes. An automated workflows to derive measurements from the subjects of interest did not perform satisfactory, but manual interpretation of imagery gave promising results. It can be assumed that RPAS technologies are able to provide savings for conducting environmental surveys. Manual interpretation was at that moment seen superior to automated workflows.

Metsähakkeen käyttö on lisääntynyt viimeisen 15 vuoden aikana huimaa vauhtia ja käyttömääriä tulee lisätä vielä entisestään, jotta Suomi saavuttaa sille asetetut uusiutuvan energian käyttötavoitteet. Metsähaketta valmistetaan mm. päätehakkuiden ohessa kerättävistä hakkuutähteistä ja kannoista sekä harvennuksilta korjattavasta pieniläpimittaisesta rankapuusta. Metsähakkeen käytön lisääminen olisi mahdollista, mutta ongelmaksi muodostuvat pitkät kaukokuljetusmatkat. Suurin osa metsähakepotentiaalista sijaitsee Itä- ja Keski-Suomessa sekä Kainuussa, kun taas suurimmat haketta polttavat sähkö- ja lämpölaitokset sijaitsevat rannikkoalueilla. Kaukokuljetuskustannuksia tulee alentaa, jotta metsähakkeen käytölle on edellytyksiä myös tulevaisuudessa. Kyseessä oli pioneeritutkimus työmallien luomiseksi energiapuun kuormaukseen bioenergia-autoihin. Tavoitteena oli luoda systemaattiset työmallit hakkuutähteen ja kannon kuormaukseen hyötykuormien kasvattamiseksi ja mitata kuormaustyövaiheiden ajanmenekit sekä kokonaiskuormausajat. Optimaalinen kuormapainon suhde kuljetusmatkaan nähden oli myös tarkastelun kohteena. Tutkimukseen osallistui 12 eri kuljettajaa ja aineiston keruu suoritettiin Etelä- ja Itä-Suomessa huhti-syyskuun välisenä aikana. Aineisto koostui 12 kantokuormasta ja 11 hakkuutähdekuormasta. Työntutkija istui kuljettajien vieressä, haastatteli heitä kuormaustekniikoista ja keräsi lomakkeelle kuormauksiin vaikuttaneita tekijöitä. Kuormaukset kuvattiin myös videokameralla myöhemmin suoritettua aika- ja havainnointitukimusta varten. Kuljettajien vertailemiseksi hyötykuormat punnittiin joko kuormainvaa’alla tai terminaali/käyttöpaikkavaa’alla. Hyötykuormien painojen ja kuormausaikojen perusteella kuljettajien työskentelyä havainnoitiin ja tuloksena muodostettiin 4 erilaista työmallia. Kannolle muodostettiin työmallit pienikokoisen kantomateriaalin kuormaukseen ja normaalikokoisen kantomateriaalin kuormaukseen. Normaalikokoiselle kannolle muodostettiin erikseen vielä työ, The use of forest chips has increased rapidly in the past 15 years and the usage must be increased even more in order to achieve the renewable energy usage goals. Forest chips are produced mainly from logging residues and stumps collected from clear cutting areas. One source is also small sized trees harvested from thinning areas. Increasing the use of forest chips could be possible, but the problem are the long transportation distances of the raw material. Most of the wood chip potential is located in Eastern and Central Finland and Kainuu, but the heat and power plants and demand are located by the sea. Transportation costs must be reduced to make usage possible. This was a pioneer study to develop working models for loading energy wood trucks. The aim of this study was to create systematic working models for loading logging residuals and stumps to bioenergy trucks to increase payload. The optimal load weight and its relation to transportation distance was also the point of interest. Twelve operators participated the study and the data was collected in Southern and Eastern Finland between April and September. The data set included 12 stump loads and 11 logging residual loads. The work researcher sat next to the driver, interviewed him about loading techniques and collected information about the loads. The loading events were also recorded by video camera for later performed time and observation studies. To compare the drivers the payloads were weighted. Drivers’ loadings where observed and analyzed with the payload weights and the loading times and as a result four different working models were developed. For stump material two different working models were described by the size of the stump: for small sized stump and normal sized stump. The working model for normal sized stumps was divided into two working models to achieve a large payload and an average payload with minimal loading time. For logging residues only one working model was necessary to describe. Work

Männylle (Pinus sylvestris L.) ja useille havupuille on ominaista, että sen sisäoissa oleva puuaines muuttuu ikääntyessä sydänpuuksi. Sydänpuun ominaisuudet poikkeavat ympäröivästä puuaineesta merkittävästi ja sisältävät puunjalostuksellista käyttöä varten arvokkaita ominaisuuksia. Sydänpuun määrää ja tilavuutta ei pystytä aukottomasti ennustamaan ilman puun kaatamista tai vahingoittamista. Männylle on laadittu sydänpuun läpimitta- ja tilavuusmalleja, mutta näiden mallien heikkoutena on, etteivät ne kykene ennustamaan sydänpuun läpimittaa ja tilavuutta riittävällä tarkkuudella puun latvaosissa. Tässä tutkimuksessa luotiin tarkentavat läpimittamallit puun suhteellisille korkeuksille. Tutkimuksen tarkoituksena oli myös selvittää, millä korkeudella sydänpuun muodostumista alkaa tapahtua. Sydänpuun läpimittojen yhtälöt seitsemälle suhteelliselle korkeudelle laadittiin lineaarisen regressioyhtälön avulla. Selittävinä muuttujina käytettiin puun pituutta ja rinnankorkeusläpimittaa, sekä läpimittaa tarkasteltavan suhteellisen korkeuden vierekkäisistä suhteellisista korkeuksista. Männyn sydänpuun tilavuutta pyrittiin mallintamaan suhteellisille korkeuksille ennustettujen sydänpuun läpimittojen avulla. Sydänpuun läpimittahavaintoja sisältävät yhtälöt kykenivät selittämään sydänpuun läpimitan vaihteluista suhteellisilla korkeuksilla 2,5 % – 70 % muuttujien määrän huomioivalla selitysasteella 0,95 – 0,995. Mallien absoluuttinen keskivirhe vaihteli 3,9–8,3 millimetrin välillä. Suhteelliselle korkeudelle 85 % laadittu malli toimi odotetusti muita huonommin. Tälle korkeudelle laadittu malli kykeni ennustamaan vain 73,5 % tarkkuudella sydänpuun läpimitan vaihtelusta. Mallin keskivirhe oli kuitenkin pieni, vain 1,6 millimetriä. Mallien korkea selitysaste osoittaa, että sydänpuun läpimitat suhteellisilla korkeuksilla ovat vahvassa lineaarisessa riippuvuussuhteessa, joten yhdellä sydänpuuhavainnolla on mahdollista ennustaa varsin luotettavasti myös muiden korkeuksien sydänpuun läpimit

Ajoneuvoasetuksen myötä suurimmat sallitut massat kasvoivat Suomessa lokakuussa 2013. Suurin sallittu yhdistelmämassa on 76 tonnia, jolloin yhdistelmässä tulee olla 9 akselia. Kahdeksanakselisen yhdistelmän suurin sallittu massa on 68 tonnia ja seitsemänakselisen 64 tonnia. Muutos on tullut käytäntöön. Suurimpia sallittuja massoihin ei tutkimuksessa olleilla yhdistelmillä aina saavutettu. Tämä koskee sekä yhdistelmä- että ajoneuvomassoja. Keskimääräisesti suurimmat sallitut massat kuitenkin saavutettiin kaikilla muilla yhdistelmillä ja ajoneuvoilla paitsi neliakselisella vetoautolla. Niiden keskimääräinen ajoneuvomassa tutkimuksessa oli 31977 kg. Kokonaismassojen kasvaessa keskimääräiset akselimassat pienenevät. Kokonaismassa jakaantuu useammalle akselille. Kuormatilaltaan täysien yhdistelmien telimassat eivät keskimäärin olleet huomattavasti erisuuria verrattuna kuormaltaan vajaisiin yhdistelmiin. Suurimpia sallittuja telimassoihin ei saavutettu kaikissa tapauksissa. Ilman kuormainta olevista ajoneuvoista havaittiin, että niiden telimassat olivat systemaattisesti alle suurimpien sallittujen telimassojen sekä täysillä että vajailla kuormilla. Tarkasteltaessa kuormatilan täyttymistä suhteessa massoihin havaittiin, että käytettäessä kokonaiskorkeutta 4.4 metriä, saavutettiin suurimmat sallitut ajoneuvomassat. Yleensä myös suurimmat sallitut telimassat saavutettiin tässä tilanteessa. Yhdistelmien tierasitus laskee kun akselimäärä lisääntyy. Keskimäärin tierasitusta kuvaava ekvivalenttiakseliluku on suurin 64 tonnin kokonaismassan yhdistelmillä, joiden tierasitus oli 6,87, ja pienin 76 tonnin yhdeksänakselisilla yhdistelmillä, joiden tierasitus oli 3,33. 68 tonnin yhdistelmistä neliakselisen vetoauton yhdistelmän keskimääräinen tierasitus oli tässä tutkimuksessa pienempi (4,52) kuin kolmiakselisen (4,64). Keskimääräinen tierasitus oli suurempi kuormaimellisissa yhdistelmissä kuin muussa aineistossa. Kuljetusten tehokkuus eli ekvivalenttiakselia kohden kuljetettu massa k, In October 2013 the Finnish legislation for the ratings of vehicles was changed. This change enabled heavier vehicles to operate in Finland. The highest rating of vehicle combination is 76 tons and it requires nine axle. For eight axle vehicle combinations the mass is 68 tons and for seven axle 64 tons This reformation is taken to use especially in the raw material transportation such as timber. In this study the highest permitted masses weren’t reached in all observations, neither for vehicles nor vehicle combinations. On average the masses were reached in all observations except the four axle trucks. The average vehicle mass for them were 31977 kg. While the mass of the combination or a single vehicle increases the axle load remains the same or even decreases. The total mass devices for several axle. Fully loaded vehicle’s bogie masses didn’t differ from the not fully loaded. However the highest permitted bogie masses weren’t reached in all cases. Especially bogie masses of the vehicles without a loader were under permitted masses. In the study there was done some calculations for increasing the loading space. In these cases the highest permitted vehicle mass-es were reached. In most of the cases also the double axle masses were reached. The road wear of vehicle combinations is decreasing while the amount of axle is increasing. The ESAL (Equivalent Single Axis Load) reaches it highest point in the combined vehicle which total mass is 64 tons (6,87). The smallest stress is 76 tons combinations (3.33). The stress was higher for 3+5-type vehicles (4,64) than 4+4-type (4,52) in this study. The stress was bigger for the combinations with a loader. The effectivity of the transportation changed in the range 7663-9443 kg/ESAL and it decreased while the amount of axle increased. The difference between 68 tons vehicle combinations was small. The transportation costs decrease while the total masses increase. The biggest difference, on average with relation to 60 tons vehicle

Tässä työssä selvitettiin, onko energiapuun korjuu ja kasvatus ekologisesti, taloudellisesti, sosiaalisesti ja kulttuurisesti kestävää, jos se tehdään teoksen Hyvän metsänhoidon suositukset energiapuun korjuuseen ja kasvatukseen sisältämien suositusten mukaisesti. Tutkimuksen tavoitteena oli myös selvittää, miten energiapuun korjuu- ja kasvatussuosituksia pitäisi asiantuntijoiden ja tutkijoiden mukaan kehittää. Hyvän metsänhoidon suositukset energiapuun korjuuseen ja kasvatukseen on tarkoitettu metsänomistajien ja metsäammattilaisten käsikirjaksi. Niissä on kuvattu tutkimuksiin ja hyviin käytäntöihin perustuvia toimintamalleja energiapuun korjuuseen ja kasvatukseen. Suositukset on laadittu Suomessa laaja-alaisena yhteistyöprojektina Metsätalouden kehittämiskeskus Tapion johdolla. Hyvän metsänhoidon suositusten tavoitteena on varmistaa, että metsien käsittely on ekologisesti, taloudellisesti, sosiaalisesti ja kulttuurisesti kestävää. Tutkimusta varten haastateltiin 34 suosituksien laadintaan osallistunutta asiantuntijaa ja tutkijaa. Vastausprosentti oli 81. Haastattelututkimuksessa kullekin haastateltavalle esitettiin suosituksiin perustuvia väittämiä, joita he arvioivat seitsenportaisella Likert-asteikolla. Lisäksi jokaisen vastauksen jälkeen haastateltavilla oli mahdollista antaa vapaamuotoisia perusteluja. Väittämiä esitettiin yhteensä 21:stä aiheesta, joista jokaisessa tarkasteltiin kestävyyden kaikkia kolmea ulottuvuutta. Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys yhdistettiin väittämissä, joten väittämiä esitettiin yhteensä 63. Tulosten mukaan suurin osa esitetyistä toimenpidesuosituksista on kestäviä. Ainoastaan kannonnostoon, huonolaatuisten puiden poistamiseen, kokopuun korjuuseen kuivahkoilla kankailla ja latvusmassan korjuuseen liittyvissä väittämissä vastausten keskiarvot olivat negatiivisia. Vastauksissa tuotiin esille erityisesti huoli ravinteiden riittämisestä ja metsänomistajan taloudellisesta hyödystä. Vastausten mukaan energiapuun sosiaalisen ja kulttuur, In this master´s thesis it was studied if the harvesting and cultivating of energy wood is ecologically, economically, socially and culturally sustainable if it is done by following Forestry Development Centre Tapio´s guidelines for Best Forestry Practices for Energy Wood harvesting and cultivating. The aim of the study was also to find out how energy wood harvesting and managing practices should be developed according to experts. Best Practice Guidelines for Forest Management and Energy Wood Harvesting and Cultivation is a handbook for forest owners and professional foresters. The handbook describes operations models for energy wood harvesting and cultivation that are based on research and good practices. The guidelines have been compiled as an extensive cooperation process with Forest Development Centre Tapio. The aim of Best Practice Guidelines for Forest Management is to ensure that forest management is ecologically, economically, socially and culturally sustainable. 34 experts and researchers were interviewed for this study. All of these interviewees have participated in the Energy wood harvesting and cultivating guidelines project. The response percentage in these interviews was 81. In the interview, claims based on the guidelines were presented to the interviewees. The answers were evaluated by using 7-step Likert scale. In addition, it was possible for the interviewees to give informal arguments after every claim. The claims were from 21 different topics collected from the guidelines. In every topic, all three dimensions of sustainability were examined. Social and cultural sustainability were combined in the claims, so a total of 63 claims was presented. The results indicate that the majority of the recommendations in the guidelines is sustainable. Only in the claims dealing with stump lifting, low-quality tree removing, whole tree harvesting on VT-sites and foliage and branch collecting, the average calculated from all Likert –answers was negative. In the i

Työni tilaaja UPM-Kymmene Oyj on Suomen suurimpia kantoenergian käyttäjiä, ja siksi se on erittäin kiinnostunut tutkimaan kannon laadun parantamista. Työ kuuluu FIBIC:in BEST (Sustainable Bioenergy Solutions for Tomorrow) projektiin, jonka tarkoitus on kehittää tulevaisuuden bioenergiaratkaisuja. Euroopan Unioni on asettanut ilmasto- ja energiastrategiassaan velvoitteita kasvattaa uusiutuvien energialähteiden käyttöä. Tämä tarkoittaa, että metsähakkeen osuutta pitää kasvattaa merkittävästi vuoden 2006 3,6 miljoonasta kiintokuutiosta 13,5 miljoonaan kiintokuutioon vuoteen 2020 mennessä. Metsähakkeen käyttö oli vuonna 2012 noin 8,3 miljoonaa kiintokuutiota. Kantojen osuus metsähakkeen osuudesta oli 1,1 miljoonaa kiintokuutiota ja osuutta on mahdollista kasvattaa entisestään. Jotta kantojen käyttöä voidaan kasvattaa, pitää kantomurskeen laatua parantaa, jotta se kelpaa poltettavaksi. Kannossa laatua eniten haittaavat tekijät ovat epäpuhtaudet, jotka tulevat maasta kannon mukana nousevasta maa-aineksesta. Epäpuhtaudet nostavat kantojen tuhkapitoisuutta, mikä on haitallista polttoprosessissa. Epäpuhtauksista huolimatta kannot ovat energiarikasta polttoainetta, joka pitää alhaisen kosteuspitoisuuden talvella eli energiankäytön huippuaikoina. Tutkimuksen tavoite on parantaa kannon energiatiheyttä erilaisilla käsittelyillä. Ensimmäinen keino parantaa laatua on kantojen murskaus Arjen Raptor XL -murskaimella, minkä on todettu käytännön elämässä laskevan kannon kosteuspitoisuutta prässäävien murskainterien vuoksi. Toinen keino parantaa laatua on poistaa epäpuhtauksia kannoista erilaisilla materiaalinerotteluseuloilla. Testeissä käytimme Neuenhauser 2F StarScreen -tähtiseulaa ja Keestrack Frontier -puikkoseulaa. Murskaimen ja seulonnan vaikutuksella esimurskeen lämpöarvot paranivat 7,5–16,6 % ja paranemisen keskiarvo oli 11,1 %. Suurimmat syyt lämpöarvon paranemiseen olivat kosteuden aleneminen ja tuhkapitoisuuden lasku., This research is for UPM Kymmene Oyj. They are very interested in this topic because they are Finlands biggest users of the stumps and also big stump dealer for the other companies. The research is included to the big research project which is coordinated by FIBIC. Projects name is BEST, which means Sustainable Bioenergy Solutions for Tomorrow. The European Union has set the obligations for the renewable energy source usage in their climate and energy policy. This means that the use of forest biomass needs to grow from year 2006 to year 2020 from 3,6 million cubic meters to 13,5 million cubic meters in year 2020. In the year 2012 usage of forest biomass was 8,3 million cubic meters. The share of the stumps from that amount was 1,1 million cubic meters. The share of the stumps can grow even more. If we are going to use stumps even more we should increase the quality of stump wood. Most harmful things in stump wood quality is the soil particles. They comes up from the ground with stumps when the stumps are lifted. These particles increases stumps ash contents which is very harmful in the combustion process. But still stumps are energy rich fuel which keeps low moisture content during the winter and that is the time when we most need energy. The goal of the research is to find ways to rise energy thickness of the stump by different handling methods. First method is to precrush stumps with Arjes Raptor XL crusher. That special method should decrease moisture content and this has founded out earlier in practical tests because this crusher has special crushing unit. Second method is to take unwanted particles away by sieving. In the research we use two different sieving machines: Neuenhauser 2F StarScreen starscreen and Keestrack Frontier screen. Crushing and sieving together increased heating values 7,5–16,6 % and average was 11,1 %. Different handling methods effects most by decreasing moisture and ash content.

1950-luvulta alkaen metsätalous Suomessa on nojautunut tasaikäisrakenteisuuteen. Asenneilmapiiri on sittemmin muuttunut kohti vapaampaa metsien käsittelyä, minkä myötä metsälakia muutettiin vuoden 2014 alussa. Uudistettu laki vastaa paremmin metsänomistajien erilaisiin tarpeisiin mahdollistaen aiempaa vapaamman metsien käsittelyn, kuten eri-ikäisrakenteeseen perustuvan metsänhoidon ja poimintahakkuut. Poimintahakkuiden korjuuolosuhteet poikkeavat tasarakenteisista metsistä ja tutkimustieto aihepiiristä on niukkaa. Tässä tutkimuksessa tarkastellaan puuston määrää ja rakennetta ennen hakkuuta ja hakkuun jälkeen, poistuman määrää, laskennallisesti korjuun tuottavuutta ja kustannuksia sekä korjuujälkeä. Aineisto koostuu kahdeksasta loppuvuodesta 2012 mitatusta metsiköstä, joissa oli tehty poimintahakkuu kahden edellisvuoden aikana. Poistuma mallinnettiin kantojen perusteella. Tasarakenteisia metsiä kuvaava vertailuaineisto määritettiin Motti-simulaattorilla. Puuston pohjapinta-ala kohteilla ennen hakkuuta oli 19,0 - 29,7 m2 ha-1 ja tilavuus 157 - 285 m3 ha-1, hakkuun jälkeen vastaavasti 6,6 - 14,3 m2 ha -1 ja 46 - 121 m3 ha-1. Hakkuupoistuma oli 110 - 231 m3 ha-1 ja poistuman keskijäreys 251 - 410 dm3. Laskennallinen korjuukustannus oli 9,9 - 12,4 € (m3)-1 ja keskiarvo 10,9 € (m3)-1. Kun vertailumetsiköiden koko kiertoajan keskimääräinen korjuukustannus oli 9,8 € (m3)-1, on tämän tutkimuksen valossa poimintahakkuu noin 10 % kalliimpaa kuin tasaikäisrakenteisissa metsissä tehtävät hakkuut keskimäärin. Lainsäädännön määritelmän mukainen puustovaurioiden määrä oli 1,8 - 11,2 % ja keskiarvo 5,7 %. Taimien määrä oli 560 - 2597 kpl ha-1, mutta niiden tilajakauma oli epätasainen. Näiden tulosten valossa poimintahakkuut tarjoavat kertymän määrän ja keskijäreyden puolesta hyvät edellytykset kannattavalle puunkorjuulle, joskin asiaan sisältyy lukuisia epävarmuustekijöitä. Korjuuvaurioihin on kiinnitettävä erityistä huomiota.

Carbonization is thermochemical conversion, where biomass is thermally degraded in the absence of oxygen. Solid char, pyrolysis oil and non-condensable gases are produced from the biomass. Torrefaction is early phase of the carbonization in temperatures of 220–300 °C. Torrefied wood is promising as a renewable fuel for industrial use in coal co-combustion and gasification-combustion. Torrefaction and carbonization increase the higher heating value and fuel properties of wood compared to untreated wood. There’s a lack of knowledge in torrefaction and carbonization effects to higher heating value, carbon content and turn from endothermic to exothermic reaction of conifer zone wood species. Raw material was stemwood of birch (Betula pubescens) and pine (Pinus sylvestris) including bark. Trees were harvested from the Helsinki district and chipped, particle size 16 ? 8 mm. Samples were torrefied and carbonized at 250, 300, 350, 400 and 450 ?C without nitrogen flow. Carbon content (%), higher heating value (MJ/kg), mass yield (%) and turn of endothermic to exothermic reaction were inspected. Carbon content of untreated birch and pine increased from 47 % to 82 % (at 450 ?C). Higher heating value exceeded 26 MJ/kg at 300 ?C and 28 MJ/kg at 400 ?C, reaching bituminous coal’s values. Mass yield declined to 45–54 % of the initial mass at 300 °C. In low temperature, gradual exothermic peak was observable. In higher temperatures peak was evident. Carbonization and torrefaction improved the higher heating value and carbon content of wood but decreased the solid char yield., Hiiltäminen on termokemiallinen ilmiö, missä biomassa hajotetaan lämmön avulla hapettomassa tilassa. Hiiltä, pyrolyysiöljyä ja kaasuja muodostuu tällöin biomassasta. Torrefiointi on hiiltämisen miedompi vaihe, jossa käsittelylämpötila on 220–300 °C. Torrefioitu puu on lupaava teollisuuden uusiutuvan energian raaka-aine kivihiilen yhteispolttoon tai kaasuttamiseen. Torrefiointi ja hiiltäminen lisäävät puun lämpöarvoa ja polttoaineominaisuuksia verrattaessa käsittelemättömään puuhun. Skandinaavisten puulajien torrefioinnin ja hiiltämisen vaikutuksia lämpöarvoihin ja hiilipitoisuuteen sekä eksotermisen reaktion hyödyntämistä lämmitysenergiassa ei ole tutkittu laajasti. Raaka-aineena on käytetty koivun (Betula pubescens) ja männyn (Pinus sylvestris) kuorellista runkopuuta. Puut kaadettiin Helsingin alueelta ja haketettiin. Tutkittavaksi otettiin siivilöidyt hakepalat 16 ? 8 mm. Näytteet torrefioitiin ja hiillettiin 250, 300, 350, 400 ja 450 ?C:ssa ilman typpivirtaa. Hiilipitoisuus (%), ylempi lämpöarvo (MJ/kg), massan saanto (%) ja eksotermisen reaktion ajoitus tutkittiin. Käsittelemättömän koivun ja männyn hiilipitoisuus nousi 47 %:sta 82 %:n käsittelylämpötilan ollessa 450 ?C. Ylempi lämpöarvo oli yli 28 MJ/kg 400 ?C:n käsittelyn jälkeen, mikä vastaa kivihiilen lämpöarvoa. Jo 300 ?C:n käsittely nosti lämpöarvon 26 MJ/kg. Massan saanto väheni 45-54 %:a alkuperäisestä massasta hiillettäessä 300 ?C. Alemmissa käsittelylämpötiloissa (250–300 ?C) eksoterminen reaktio oli havaittavissa. Korkeammissa lämpötiloissa lämpötilapiikki oli selvempi. Hiiltäminen ja torrefiointi paransivat puun lämpöarvoja ja hiilipitoisuutta, mutta laskivat kiinteän hiilen saantoa.

Metsien inventoinnissa pyritään saamaan jatkuvasti tarkempaa tietoa puustosta niin valtakunnan kuin yksityismetsien tasolla. Nykyisellään metsien suunnittelussa laatuominaisuuksia kuvaavia tietoja ei juuri mitata pystypuista, sillä tarkkoihin puustomittauksiin ei ole resurssi- ja kustannussyistä mahdollisuuksia. Tämän tutkimuksen ensimmäisenä päätavoitteena oli selvittää, millä tarkkuudella tukkikokoisen männyn ulkoisesti tarkasteltavia sisäisen puuaineen laatua ennustavia ominaisuuksia pystytään mittaamaan manuaalisella yhden maastolaserkeilausaineiston tarkastelulla. Tarkasteltavia tunnuksia olivat puun pituus, rinnankorkeusläpimitta, yläläpimitta sekä alimman kuivan ja tuoreen oksan korkeudet. Toisena päätavoitteena oli selvittää, millä tarkkuudella rungon yleislaatua kuvaava puuluokka (VMI) voidaan ennustaa maastolaserkeilausaineistosta mitattujen ja niistä johdettujen puutunnusten perusteella. Johdettuja tunnuksia olivat puun tilavuus, latvussuhde, kuivaoksaisen ja oksattoman rungonosan suhde puun pituuteen sekä muotoluku. Ennustamiseen käytettiin lähimmän naapurin menetelmää, missä lähimpien naapurien etsintä suoritettiin Random Forest -menetelmän avulla. Maastolaserkeilausaineiston suhteellinen mittaustarkkuus (RMSE %) referenssinä toimineeseen maastoaineistoon nähden oli pituudella 7,54 % (suhteellinen harha -6,16 %), rinnankorkeusläpimitalla 6,39 % (-2,46 %), yläläpimitalla 10,01 % (0,40 %), alimman tuoreen oksan korkeudella 9,21 % (-5,99 %) ja alimman kuivan oksan korkeudella 34,95 % (-1,47 %). Rungon laatua ilmentävän puuluokan ennustuksessa maastolaserkeilausaineistosta päästiin 78 % ennustustarkkuuteen (5 puuluokkaa). Karkeammalla kolmen puuluokan luokituksella päästiin 87 % ennustustarkkuuteen. Tulosten perusteella voidaan todeta, että laatutunnuksia, kuten oksarajoja voidaan tulkita maastolaserkeilausaineistosta melko hyvällä tarkkuudella. Myös puuluokan ennustaminen onnistuu kohtuullisesti (5 luokkaa) ja karkeammalla luokituksella (3 luokkaa) hyvin., In forest inventories, more and more detailed information about the constantly growing stock is intended to obtain both at national and at private forests level. At present, in forest planning the features describing wood quality are rarely estimated from standing trees since there are limited resources for the precise measurements of the trees due to high expenses. The principal aim of this study was to determine the precision whereby the externally reviewed predictive features of the internal quality of a log-size pine wood can be estimated manually using Terrestrial Laser Scanning (TLS). The examined features were tree height, diameter at breast height, upper diameter as well as the heights of the lowest dead and living branch. The second main objective was to determine the precision whereby the tree class can be predicted based on measured and derived tree attributes. The derived attributes were the volume of the wood, crown ratio, the relation of dead branched and branch free part of the tree to the tree height, and form factor. For forecasting the nearest neighbor method was used where the search for the nearest neighbors was performed using the Random Forest -method. The relative accuracy (RMSE %) of TLS data in relation to the reference field data was found to be 7.54% (bias -6.16%) for the tree height, 6.39% ( -2.46%) for the breast height diameter, 10.01% (0.40%) for the upper diameter, 9.21% ( -5.99%) for the height of the lowest living branch and 34.95% ( -1.47%) for the height of the lowest dead branch. On the prediction of the tree class indicating the stem quality, the TLS data reached 78 % classification accuracy (5 tree classes). With harsher three tree class categorization 87% classification accuracy was reached. Based on the results can be said that quality factors, such as the lowest branches can be measured from the TLS data with reasonably adequate accuracy. Also the prediction of the tree class turns out decently (5 classes) and with harsher c

The intensity and frequency of insect outbreaks have increased in Finland in the last decades and they are expected to increase even further in the future due to global climate change. In 1998-2001 Finland suffered the most severe insect outbreak ever recorded, over 500,000 hectares. The outbreak was caused by the common pine sawfly (Diprion pini L.). The outbreak has continued in the study area, Palokangas, ever since. To find a good method to monitor this type of outbreaks, the purpose of this study was to examine the efficacy of multitemporal ERS-2 and ENVISAT SAR imagery for estimating Scots pine defoliation. The study area, Palokangas, is located in Ilomantsi district, Eastern-Finland and consists mainly even-aged Scots pine forests on relatively dry soils. Most of the forests in the area are young or middle-aged managed forests. The study material was comprised of multi-temporal ERS-2 and ENVISAT synthetic aperture radar (SAR) data. The images had been taken between the years 2001 and 2008. The field data consisted 16 sample plots which had been measured seven times between the years 2002 and 2009. In addition, eight sample plots were added afterwards to places which were known to have had cuttings during the study period. Three methods were tested to estimate Scots pine defoliation: unsupervised k-means clustering, supervised linear discriminant analysis (LDA) and logistic regression. In addition, it was assessed if harvested areas could be differentiated from the defoliated forest using the same methods. Two different speckle filters were used to determine the effect of filtering on the SAR imagery and subsequent results. The logistic regression performed best, producing a classification accuracy of 81.6% (kappa 0.62) with two classes (no defoliation, >20% defoliation). LDA accuracy was with two classes at best 77.7% (kappa 0.54) and k-means 72.8 (0.46). In general, the largest speckle filter, 5 x 5 image window, performed best. When additional classes were, Hyönteistuhojen intensiteetti ja toistumistiheys ovat kasvaneet viime vuosikymmeninä ja niiden uskotaan asvavan entisestään ilmastonmuutoksen seurauksena. Vuosina 1998-2001 Suomessa tapahtui suurin koskaan tallennettu hyönteistuho, jossa hyönteistuho koski yli 500 000 hehtaaria metsää. Hyönteistuho oli pilkkumäntypistiäisen (Diprion pini L.) aiheuttama. Hyonteistuho on jatkunut Palokankaan alueella siitä lähtien. Jotta tällaisten tapausten monitorointiin löytyisi hyvä tapa, tämän tutkimuksen tarkoituksena oli testata multitemporaalista ERS-2 ja ENVISAT aineistoa männyn neulaskadon estimoinnissa. Tutkimusalue, Palokangas, sijaitsi itäisessä Suomessa Ilomantsin kunnan alueella. Metsä koostui pääasiassa tasaikäisestä männystä, joka sijaitsi kuivalla kangasmaalla. Suurin osa alueen metsistä on joko nuorta tai keski-ikäistä hoidettua metsää. Tutkimusaineisto koostui multitemporaalisesta ERS-2 ja ENVISAT synteettisisestä apertuuri tutka (SAR) aineistosta. Tutkakuvat olivat otettu vuosien 2001 ja 2008 välillä. Maastoaineisto koostui 16 koealasta, jotka oli mitattu seitsemän kertaa vuosien 2002 ja 2009 välillä. Lisäksi kahdeksan koealaa lisättiin tutkakuville kohtiin, joissa tiedettiin olleen hakkuita tutkimusperiodin aikana. Tutkimuksessa testattiin kolme erilaista metodia estimoida männyn neulaskatoa: ohjaamaton k-means klusterointi, ohjattu lineaarinen diskriminantti analyysi (LDA) sekä logistinen regressio. Neulaskadon lisäksi tutkimuksessa testattiin, käyttäen samoja metodeja, miten harvennetut ja päätehakatut metsäalueet erottuvat neulaskadosta kärsivistä metsistä. Kaksi erilaista keskiarvoistavaa häilyntäsuodatinta käytettiin suodattamattomien kuvien lisäksi, jotta voitiin testata suodattamisen vaikutusta SAR kuviin ja tuloksiin. Logistinen regressio antoi parhaat tulokset antaen kahden luokan (ei neulaskatoa, >20% neulaskato) luokitustarkkuudeksi 81,6% (kappa 0,62). LDA luokitustarkkuus kahdella luokalla oli parhaimmillaan 77,7% (kappa 0,54) ja k-means 72,8% (kappa

Energiapuun korjuuta pyritään voimakkaasti lisäämään osana uusiutuvien energiamuotojen käytön edistämistä. Energiapuuharvennuksen käyttö tulee lisääntymään ja sen käyttökohteet mahdollisesti monipuolistumaan, jolloin toimenpiteen vaikutukset metsikön puuntuotokseen ja metsänkasvatuksen kannattavuuteen olisi tärkeää tuntea. Tutkimuksen tavoitteena on selvittää nuoren metsän hoitokohteissa tehdyn koneellisen energiapuuharvennuksen vaikutuksia puuntuotokseen ja metsänkasvatuksen kannattavuuteen, kun päätöksentekohetkeksi valitaan energiapuuharvennuksen ajankohta. Tutkimukseen valittiin 30 energiapuuharvennettua nuoren metsän hoitokohdetta, joista mitattiin puustotiedot metsiköiden kehityksen ennustamista varten. Tutkimusaineisto rajattiin kivennäismaan kuusikoihin ja männiköihin. Metsiköt sijaitsivat Häme-Uudenmaan, Kaakkois-Suomen, Etelä-Savon ja Keski-Suomen metsäkeskusten alueilla. Metsiköiden jatkokehityksen ennustamiseen käytettiin Metsäntutkimuslaitoksen kehittämää MOTTI-ohjelmistoa. Metsiköille ennustettiin Motilla hakkuukohtaiset kertymät koko kiertoajalla kolmella erilaisella kasvatusvaihtoehdolla tarkastellen tiheän nuoren metsän energiapuuharvennusta, tiheän nuoren metsän ainespuuntuotantoketjua ja hyvän metsänhoidon suositusten mukaista kasvatusta. Ennustettujen hakkuukertymien perusteella metsiköille laskettiin kasvatuskohtaiset vuosituotokset ja nettotulojen nykyarvot. Korjuujäljen seurannaisvaikutuksia kasvatusten väliselle paremmuudelle tarkasteltiin kirjallisuuskatsauksen avulla. Hyvän metsänhoidon suositusten mukainen kasvatus johtaa odotetusti pääsääntöisesti parhaaseen tulokseen. Vaaditaan merkittävää energiapuunhinnan nousua, että ylitiheänä kasvatettu energiapuuharvennettu metsikkö olisi männiköissä kilpailukykyinen kasvatusmalli. Kuusikoissa energiapuuharvennettu ylitiheä metsikkö näyttää kuitenkin olevan taloudelliselta tulokseltaan kilpailukykyinen jo varsin alhaisella energiapuunhinnalla. Tämä johtuu pääosin metsikön nuoruusvaiheen lehtipuutuo, Energywood harvesting is increasing strongly due to promotion of renewable energy sources. As a part of the development the use of energywood thinning will increase and become more diverse. Therefore it is important to know the effects of the operation on merchantable yield and on profitability of silviculture. The objective of the study is to detect those effects of mechanised energywood thinning in young stands. For economical calculations the moment for decision making is set to the moment of the thinning. 30 young stands were chosen for the study. For forecasting stand development stand parameters were measured from each stand. The study was limited to mineral soil and to stands where dominat species was pine (Pinus sylvestris) or spruce (Picea abies). The stands were situated in Finland in the regions of Häme-Uusimaa, Kaakkois-Suomi, Etelä-Savo and Keski-Suomi. Stand development was forecasted using MOTTI software developed by Finnish Forest Resource Institute. Future harvesting yields were forecasted separately for each stand and for three different management alternatives. The three alternatives were energywood harvesting in a dense young stand, indutrialwood thinning in a dense young stand, and a management chain according to the finnish silvicultural recommendations. With the predicted harvesting yields, annual yields and net present values were calculated. The effects of harvesting damages were examined by a literature overview. Managing stands according to silvicultural recommendations gave excpectedly the best result. A considerable increase in energywood price would be needed for the alternative of energywood harvesting to be competitive in pine stands. In spruce stands it is an economically viable alternative with relatively low energywood price. This is mainly due to high yields of deciduous trees in dense spruce stands. Energywood harvesting is a good alternative for managing dense young stands that have been left without or with insufficient precomm

Lahopuun määrästä ja sijoittumisesta ollaan kiinnostuneita paitsi elinympäristöjen monimuotoisuuden, myös ilmakehän hiilen varastoinnin kannalta. Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää aluepohjainen laserkeilausdataa hyödyntävä malli lahopuukohteiden paikantamiseksi ja lahopuun määrän estimoimiseksi. Samalla tutkittiin mallin selityskyvyn muuttumista mallinnettavan ruudun kokoa suurennettaessa. Tutkimusalue sijaitsi Itä-Suomessa Sonkajärvellä ja koostui pääasiassa nuorista hoidetuista talousmetsistä. Tutkimuksessa käytettiin harvapulssista laserkeilausdataa sekä kaistoittain mitattua maastodataa kuolleesta puuaineksesta. Aineisto jaettiin siten, että neljäsosa datasta oli käytössä mallinnusta varten ja loput varattiin valmiiden mallien testaamiseen. Lahopuun mallintamisessa käytettiin sekä parametrista että ei-parametrista mallinnusmenetelmää. Logistisen regression avulla erikokoisille (0,04, 0,20, 0,32, 0,52 ja 1,00 ha) ruuduille ennustettiin todennäköisyys lahopuun esiintymiselle. Muodostettujen mallien selittävät muuttujat valittiin 80 laserpiirteen ja näiden muunnoksien joukosta. Mallien selittävät muuttujat valittiin kolmessa vaiheessa. Aluksi muuttujia tarkasteltiin visuaalisesti kuvaamalla ne lahopuumäärän suhteen. Ensimmäisessä vaiheessa sopivimmiksi arvioitujen muuttujien selityskykyä testattiin mallinnuksen toisessa vaiheessa yhden muuttujan mallien avulla. Lopullisessa usean muuttujan mallissa selittävien muuttujien kriteerinä oli tilastollinen merkitsevyys 5 % riskitasolla. 0,20 hehtaarin ruutukoolle luotu malli parametrisoitiin muun kokoisille ruuduille. Logistisella regressiolla toteutetun parametrisen mallintamisen lisäksi, 0,04 ja 1,0 hehtaarin ruutukokojen aineistot luokiteltiin ei-parametrisen CART-mallinnuksen (Classification and Regression Trees) avulla. CARTmenetelmällä etsittiin aineistosta vaikeasti havaittavia epälineaarisia riippuvuuksia laserpiirteiden ja lahopuumäärän välillä. CART-luokittelu tehtiin sekä lahopuustoisuuden että lahopuutilavu, There is an ever growing interest in coarse woody debris (CWD). This is because of its role in maintaining biodiversity and storing atmospheric carbon. The aim of this study was to create an ALS-data utilizing model for mapping CWD and estimating its volume. The effect of grid cell size change to the model's performance was also considered. The study area is located in Sonkajärvi in eastern Finland and it consisted mostly of young commercially managed forests. The study utilized low-frequency ALS-data and precise strip-wise field inventory of CWD. The data was divided into two parts: one fourth of the data was used for modeling and the remaining three fourths for validating the models that were constructed. Both parametric and non-parametric modelling practices were used for modelling the area's CWD. Logistic regression was used to predict the probability of encountering CWD in grid cells of different sizes (0.04, 0.20, 0.32, 0.52 and 1.00 ha). The explanatory variables were chosen among 80 ALS-based variables and their conversions in three stages. Firstly, the variables were plotted against CWD volumes. Secondly, the best variables plotted in the first stage were examined in single-variable variable models. Thirdly, variables to the final multivariable model were chosen using 95 % level of significance. The 0.20 ha model was parametrized to other grid cell sizes. In addition to parametric model constructed with logistic regression, 0.04 ha and 1.0 ha grid cells were also classified with CART-modelling (Classification and Regression Trees). With CARTmodelling, non-linear dependecies were sought between ALS-variables and CWD. CART-models were constructed for both CWD existence and volume. When the existence of CWD in the study grid cells was considered, CART-modelling resulted in better classification than logistic regression. With logistic model the goodness of classification was improved as the grid cell size grew from 0.04 ha (kappa 0.19) to 0.32 ha (kappa 0.38).