Miten metsäpolkuja tehdään tietokoneella luontoon?

23.5.2012

Tutkijatohtori Harri Antikainen Oulun yliopiston maantieteen laitokselta vastaa:

Metsäkulkureittien laskennassa sovelletaan samoja periaatteita kuin tienavigoinnissa.

Tienavigointi ja autonavigaattorit perustuvat tieverkon tietokonemallinnukseen, joka on melko yksinkertainen toteuttaa. Teitä on olemassa rajallinen määrä, joten myös reittivaihtoehtoja on rajallisesti eli liikutaan yksiulotteisessa tilassa. Malli pilkotaan yleensä risteysvälimittaisiin pätkiin ja siihen syötetään tietoja myös nopeusrajoituksista. Navigaattori laskee mallin pohjalta lyhimmän tai nopeimman reitin ja pystyy ilmoittamaan ajoajan pisteestä A pisteeseen B melko tarkasti.

Maaston tietokonemallinnus on huomattavasti monimutkaisempaa. Kulkureittivaihtoehtoja kahden pisteen välillä on rajaton määrä eli liikutaan kaksiulotteisessa tilassa. Ensimmäiseksi on rajoitettava tätä määrää. Keinoja on monia. Yleisin on, että maasto pilkotaan soluihin. Käytännössä otetaan ruudukko, joka asetetaan kartan päälle. Ruutujen koko voi vaihdella. Melko paljon käytetty ruutukoko on 10 x 10 metriä, koska sen avulla saadaan maastosta piirrettyä vielä järkevä, realistinen kuva. Kun jokaisen ruudun tai solun keskipisteestä vedetään linkki jokaisen naapuriruudun keskipisteeseen, muodostuu tieverkostoa vastaava virtuaalipolkujen verkosto. Näin on päästy ensimmäisestä haasteesta ja pakotettu maasto yksiulotteiseksi.

Seuraava ongelma on maaston kulkukelpoisuuden määrittäminen. Maastossa ei ole liikennesääntöjä tai nopeusrajoituksia, joten määrittely on tehtävä toisella tavalla. Sekin on melkein oma tieteenalansa ja tapauskohtaista. Usein vertaillaan kahta eri maastotyyppejä, kuten kangasmetsää ja suota, toisiinsa. Kumpi on helppokulkuisempaa? Näin saadaan muodostettua käsitys kulkuvastuksesta, josta puhutaan kustannuksena. Mitä korkeamman kustannusarvion maasto saa missäkin ruudussa, sitä vaikeakulkuisempaa se on.

Mallinnuksen pohjalta lasketaan lopuksi haluttuja maastoreittejä samoja optimointimenetelmiä käyttäen kuin tienavigoinnissa. Ongelmana on, että maastomallit ovat hyvin raskaita, joten reittejä pystytään luomaan vain pienille alueille. Esimerkiksi muutaman kilometrin alueelle tehty, 10 x 10 -ruudukkoon perustuva mallinnus saattaa vastata tietomäärältään koko Suomen tieverkostoa.

Tämä rajoittaa käyttömahdollisuuksia. Tähän mennessä metsäpolkureittejä on mallinnettu lähinnä ammattilaisten käyttöön, kuten umpimetsissä kiertävien metsäinventoijien avuksi Metsäntutkimuslaitoksen toimesta. Maaston kulkukelpoisuutta arvioitiin inventoijien kokemusten ja toiveiden perusteella. Myös arkeologit käyttävät tietokonemallinnuksia hahmottaessaan esihistoriallisten ihmisten kulkureittejä. Sovelluksia on käytetty lisäksi riistaeläinten liikkeiden arvioinnissa sekä tie- ja voimalinjojen suunnittelussa.

Parhaillaan tutkitaan, miten pysyttäisiin laskemaan laadukkaampia reittejä tehokkaammin, mutta silti keveämmällä aineistolla. Se mahdollistaisi laajemman hyödyntämisen.