Annette Eilert kör drönare

Drönare med hyperkänsliga sensorer hjälper forskarna att kartlägga skogens hälsa

CHANGE nr 2 2024 | Hälsoförändringar hos träd och i skogsbestånd börjar långt innan vi människor kan se dem med blotta ögat. Tack vare drönare och avancerade sensorer går det att samla in stabila och säkra forskningsdata som det är svårt, ibland omöjligt, att få in på något annat sätt. Målet är att upptäcka skador och ohälsa hos skog så tidigt som möjligt.

Annette Eilert kör drönare

Annette Eilert

Doktorand i skog och träteknik

Annette Eilert gick kursen Hållbart familjeskogsbruk vid Linnéuniversitetet och tog sedan en kandidat- och en masterexamen inom skog och trä. Nu är hon doktorand och forskar om att utveckla digitala lösningar för att tidigt upptäcka skador på tall med hjälp av olika digitala verktyg.

– Drönarens kamera är mina ögon uppe i luften och drönarens uppgift är att bära olika typer av sensorer. Det är i sensorerna tekniken sitter och de utvecklas i raketfart. De är som olika verktyg i en verktygslåda. Jag väljer verktyg utifrån vad jag vill ha svar på.

Det säger Annette Eilert, doktorand vid institutionen för skog och träteknik vid Linné- universitetet. Hennes forskning handlar om att utveckla metoder för att tidigt upptäcka skador på tall med hjälp av drönare.

Från växande småplantor till fullvuxen skog

Med sensorer på drönare kan forskarna undersöka träd i alla stadier, från växande småplantor till fullvuxen skog. En viss typ av sensor kan mäta volymen skog i ett bestånd och en annan kan analysera fördelningen av olika trädslag som tall, gran och björk i beståndet.

Ytterligare andra typer kan mäta faktorer som fuktnivåer, utsläpp av skadliga ämnen och temperaturförändringar hos träden.

Hittills under sitt doktorandprojekt har Annette främst använt två typer av sensorer i labbmiljö inomhus: En lasersensor som gör det möjligt att mäta plantors struktur och form genom att skanna dem med hög precision, och en multispektral sensor som mäter olika våglängder av ljus som reflekteras från plantan, inklusive synligt och nära-infrarött ljus. Detta används för att bedöma plantornas klorofyllinnehåll och hälsa.

– Jag använder sensorerna för att undersöka hur plantorna mår. Sensorerna gör att vi kan läsa av det som kallas för reflektans, det vill säga det ljus som reflekteras från plantans barr eller blad, vilket ger oss information om dess hälsa.

Växande flotta med stor kapacitet

År 2023 började Linnéuniversitetet på allvar att bygga upp sin drönarflotta, som nu är en av de största för skoglig forskning i Sverige. Satsningen har blivit möjlig tack vare partnerskapet The Bridge, som är ett samarbete mellan Linnéuniversitetet, Södra och Ikea, spetsforskningsmiljön DISA inom datavetenskap och externa forskningsfinansiärer.

De åtta drönarna används i ett tiotal projekt med anknytning till skog och trä. Drönarna varierar i storlek från små enheter på runt ett kilo till större, som två personer behöver hjälpas åt för att lyfta in i en bil. En stor drönare kan bära en tung sensor eller flera mindre på samma gång.

– Varje sensor är unik och samlar in specifik data. Om jag kan använda flera sensorer vid en och samma flygning sparar det mycket tid vid datainsamlingen.

Drönare som flyger

Underlättar på många sätt

Alla drönare som väger 250 gram eller mer kräver ett så kallat drönarkort. Många skogsägare kan ha användning för enklare drönare, för att snabbt kunna se var vindfällen finns efter en storm eller var en brand har uppstått. Den typ av drönare som forskare och kommersiella aktörer använder är betydligt mer avancerad.

För Annette som forskare har drönarna många fördelar. De är lätta att manövrera, de kan flyga på betydligt lägre höjd än ett flygplan och de går på laddbara batterier i stället för fordonsbränsle. Det går också att programmera exakt var och med vilken hastighet en drönare ska flyga.

– Framför allt gör drönarna att vi forskare kan samla in stora mängder data, över lång tid. Det är lätt att hämta in data högt uppe i skogens krontak, där tidiga förändringar i trädens hälsa ofta syns. Tack vare sensorerna kommer vi att kunna göra mycket säkrare och mer stabila prognoser om skogen.

Helt fantastiska verktyg

Sensorerna gör det enklare för forskarna att utföra samma typ av försök ett stort antal gånger för att undersöka eventuella samband. Annette, som vill upptäcka tidiga signaler på att ett träd är stressat, kan flyga över skogen med mycket täta intervaller för att upptäcka förändringar i trädens hälsa.

– Det här är helt fantastiska verktyg. Jag tror att vi alltid kommer att behöva komplettera drönarflygningar med att gå ut i skogen och se hur det ser ut i verkligheten – men vi kommer att ha väldigt svårt att klara framtidens skogsforskning utan drönare och sensorer.

Annette inleder alltid sina studier i labbmiljö, där hon själv kan kontrollera yttre faktorer såsom temperatur och ljus. När hon ska förklara för utomstående vad hon gör i labbet kan hon – än så länge – bara säga att hon ”utsätter små tallplantor för stress på olika sätt”. Med sensorerna i labbet undersöker hon tallplantornas förändringar över tid och kan repetera moment ett stort antal gångar.

Nästa steg handlar om att bearbeta insamlad data från sensorerna – oavsett om den kommer från labbet eller från skogen.

– En enda undersökning kan resultera i flera tusen bilder, så det handlar om enorma mängder data. Vi tar hjälp av AI-verktyg för att sortera ut, ordna och klassificera data. Jag vågar påstå att det som en forskande drönarpilot lägger allra minst tid på, det är faktiskt att flyga med drönare.

Annette Eilert
Annette Eilert
En så kallad multispektral kamera läser av det ljus som reflekteras från träden, vilket visualiserar fotosyntesen. Detta jämförs mot olika index och visar om träden är stressade av något – torka, näringsbrist, insekter ...
Annette Eilert
Annette Eilert
Olika termiska bilder visar temperaturen i träden, något som kan vara bra att veta vid till exempel skogsbrand.

Tidig upptäckt av risken för skador hos tall med hjälp av digitala verktyg

Annette Eilerts doktorandprojekt har fokus på att med hjälp av digitala verktyg upptäcka risk för skador på tall i ett tidigt skede, och därmed minska risken att skog behöver avverkas.

Projektet är en del av forskningsprogrammet FRAS II, Framtidens skogsskötsel i södra Sverige. FRAS II ska bidra till att vidareutveckla skogsskötseln och anpassa den till dagens och framtidens behov och förutsättningar. Programmet är gemensamt för Linnéuniversitetet, Sveriges lantbruksuniversitet och forskningsinstitutet Skogforsk, och drivs i nära samarbete med skogsnäringen i regionen.