Karelian metsäopetus Virtuaalimetsä-sovellusta rakentamassa

Ari Talkkari

Virtuaalimetsä 2.0 -sovelluksen avulla on mahdollista kokeilla ja vertailla metsänhoitovaihtoehtojen lyhyen ja pitkän aikavälin visuaalisia vaikutuksia metsälle. Sovelluksen avulla metsänomistaja, metsäpalveluyrittäjä tai metsäasiantuntija voi tarkastella metsää eri näkökulmista ja perehtyä eri toimenpidevaihtoehtojen maisemavaikutuksiin.

Virtuaalimetsä 2.0 -hanke

Virtuaalimetsä 2.0 on Lapin ammattikorkeakoulun, Tapion, Karelia-ammattikorkeakoulun ja Arbonaut Oy:n toteuttama kaksivuotinen (2018-2020) hanke, jossa kehitetään sovellusta metsävaratiedon kolmiulotteiseen mallintamiseen. Hankkeen on rahoittanut Euroopan aluekehitysrahasto (EAKR). Tavoitteena on, että Virtuaalimetsä-sovellus otetaan metsätoimialalla laajasti käyttöön palvelemaan metsätalouden suunnittelua ja puunhankintaa alueellisella ja kansallisella tasolla.

Lokakuussa 2020 julkaistiin Virtuaalimetsä-sovelluksen vapaasti saatavilla oleva versio käyttöohjeineen. Julkaistu Virtuaalimetsä-sovellus sisältää metsävaratietoa ja tausta-aineistoja Rovaniemen, Tampereen ja Joensuun alueelta. Näiden testialueiden avulla käyttäjä voi perehtyä sovelluksen käyttöön ja ominaisuuksiin omatoimisesti. Koska sovelluksen visualisointiympäristö perustuu Unity-pelimoottoriin, on käytettävässä tietokoneessa oltava sujuvaa käyttöä varten grafiikkakiihdytystä tukeva erillinen näytönohjain.

Kuvassa näkymä Virtuaalimetsä-sovelluksen käyttöliittymässä, kuvassa näkyy mäntymetsää.

Kuva 1. Virtuaalimetsä-sovelluksen käyttöliittymä.

Sovelluksen avulla voidaan avata kuviokartta, siirtyä kartan avulla kuviolta toiselle sekä tuoda keskeisimmät kuvio- ja puustotiedot käyttäjän nähtäville. Metsävaratietojen lisäksi sovellus hyödyntää maanpinnan korkeusmallia sekä maastotietokantaa, jonka avulla on sijoiteltu muun muassa tiet, polut, kalliot ja vesistöt oikeille paikoilleen.

Virtuaalimetsä-sovellus on integroitu QGIS-paikkatieto-ohjelmistoon, jolla hallitaan sovelluksessa käytettäviä metsävaratietoja ja valitaan tarkasteltavat ja visualisoitavat metsikkökuviot. Virtuaalimetsä-sovellus asennetaan QGIS-ohjelmistoon lisäosana (Plugin). Toimenpiteiden määrittämisen jälkeen jokaiselle 1,5 km x 1,5 km kokoisen visualisointialueen metsikkökuviolle luodaan puiden sijaintia vastaavat pisteet. Tämän jälkeen sovellus siirtää metsikkökuviot ja tausta-aineistot, kuten maastomallin, pelimoottorille. Jokaiselle puun sijaintipisteelle valitaan puukirjastosta parhaiten sopiva puumalli.

 

Karelia Virtuaalimetsää rakentamassa

Sovelluksen ensimmäinen versio oli kehitetty Lapin amk:n metsäopetuksen tarpeisiin, joten käytettävät metsävaratiedot sekä puu- ja kasvimallit olivat Pohjois-Suomen alueelta. Hankkeessa sovelluksen käyttöalue laajennettiin koskemaan koko Suomea, minkä vuoksi Etelä- ja Väli-Suomesta tarvittiin suuri määrä puu-, kasvi- ja kasvupaikkamalleja. Väli-Suomen puuston ja kasvupaikkojen mallinnuksessa tarvittava aineisto kerättiin pääasiassa Joensuun kaupungin metsistä Rauansalon alueelta. Lisäksi sopivien kohteiden kartoituksessa hyödynnettiin avointa metsävaratietoa. Valitut kohteet valokuvattiin myöhempää mallinnusta varten, mistä vastasivat Lapin amk:n pelilaboratorion ammattilaiset.  Karelian tehtävänä oli sopivien kuvauskohteiden kartoitus, valinta ja mittaaminen. Työtä varten Kareliaan palkattiin harjoittelijaksi metsäopiskelija Sampo Taipale kesäksi 2018. Hankkeeseen osallistuneet opettajat, Ari Talkkari ja Mikael Kukkonen, suunnittelivat kesän maastomittaukset ja kuvauskohteiden kartoituksen yhdessä harjoittelijan kanssa. Karelian harjoittelija myös suunnitteli reitit ja toimi valokuvaajien oppaana kuvauksissa. Harjoittelija saikin työstään erinomaisen palautteen.

Karelia-amk:n toinen päätehtävä hankkeessa oli Virtuaalimetsä-sovelluksen testaaminen opetuskäytössä. Virtuaalimetsä-sovelluksen käyttötestaus integroitiin Metsien käytön suunnittelu -opintojaksoon, jonka sisältöihin se sopi saumattomasti. Testaamiseen osallistui 30 kolmannen vuoden metsätalouden opiskelijaa lokakuussa 2020. Opiskelijat opastettiin tyypillisten käyttötapausten avulla sovelluksen käyttöön, minkä jälkeen opiskelijat tekivät testikäytön itsenäisesti. Rauansalon testialue oli testaajille tuttu, koska alueen kohteita oli aiemmin syksyllä käytetty metsäsuunnittelun maasto-opetuksessa. Näin tulevat metsäammattilaiset pystyivät melko luotettavasti arvioimaan Virtuaalimetsä-sovelluksen metsämaiseman realistisuutta. Testauksen tulokset kirjattiin lomakkeille myöhempää analysointia varten.

Metsäalan opiskelijoiden suorittamien testausten tulokset

Virtuaalimetsä-sovelluksen käyttötestaus jaettiin kolmeen osioon: sovelluksen käytettävyys, toimenpiteiden määrittäminen ja visualisointi sekä sovelluksen yleisvaikutelma ja testauskokemus. Testin osa-alueita arvioitiin asteikolla huono (1), tyydyttävä (2), hyvä (3) ja erinomainen (4). Lisäksi testaajilla oli mahdollisuus antaa sanallista palautetta ja kehittämisehdotuksia.

Kuva 2. Virtuaalimetsä-sovelluksen käytettävyyden arviointi.

Sovelluksen käyttöliittymää pidettiin selkeänä, helppokäyttöisenä ja intuitiivisena. Sovelluksen käyttö koettiin sujuvana ja käyttöliittymässä oli helppoa navigoida hiiren ja toimintonäppäinten avulla (kuva 2). Myös sovelluksen näkymä kävelykameran, lentokameran ja karttaliittymän välillä oli sujuvaa. Testaajilla oli aikaisempaa kokemusta QGIS-paikkatieto-ohjelmistosta, joten sovelluksen käsitteet, karttatasojen hallinta ja visualisoitavan metsikkökuvion valinta oli tuttua entuudestaan.

Kuva 3. Metsävaratiedon hallinta, toimenpiteiden määrittäminen ja visualisointi.

Metsävaratiedon hallinta, puustotietojen esittäminen ja metsänkäsittelytoimenpiteiden määrittäminen koettiin hyvin toteutetuiksi. Sovelluksessa käytetään metsävaratietostandardin mukaista kuviotietoa, jonka rakenne ja ominaisuustiedot olivat tuleville metsäammattilaisille tuttuja ja selkeitä jo aiempien opintojen perusteella (kuva 3).

Toimenpiteiden realistisuus koettiin kuitenkin tyydyttäväksi (kuva 3). Visualisoinnissa metsikkö harvennuksen jälkeen näytti monen testaajan mielestä liian tiheältä tai täydeltä. Osa testaajista toivoi myös ajourien visualisointia realistisuuden parantamiseksi. Jatkuvan kasvatuksen toimenpiteiden, kuten pienaukkohakkuun visualisointia ei pidetty kovin onnistuneena. Testattu sovellus toimii siis parhaiten tasaikäisrakenteisen metsän toimenpiteiden visualisoinnissa.

Metsän kehityksen simulointi ei vielä ensimmäisessä julkaisuversiossa toiminut tarkoitetulla tavalla, vaan koko visualisointialueen puupisteet hävisivät metsikön kehityksen simuloinnin jälkeen. Tämän vuoksi myöskään metsän visualisointi kehityksen jälkeen toiminut. Osa testaajista ei mahdollisesti yhdistänyt oikeaa arviointikohtaa lomakkeella sovelluksen toiminnallisuuteen, koska em. toiminnot arvioitiin tyydyttävästi toteutetuiksi, vaikka ne eivät toimineet lainkaan suunnitellulla tavalla (kuva 3).

Kuva 4. Virtuaalimetsä-sovelluksen yleisvaikutelma ja testauskokemus.

Suurin osa testaajista piti testauskokemusta hyvänä. Metsämaiseman realistisuus, miellyttävyys ja tarkkuus koettiin kuitenkin vain tyydyttäviksi (kuva 4). Nuoressa männikössä puiden oksat näyttivät usean testaajan mielestä liian pitkiltä ja nuoret koivut liian vanhoilta. Osa kaipasi valokuvamaisen tarkkaa realismia piirrosobjekteilta näyttävien puiden sijaan. Suurinta tarkkuutta käytettäessä metsämaiseman realistisuus paranee, mutta sovelluksen käyttö hidastuu. Visualisointi onkin tasapainoilua metsämaiseman realistisuuden ja tietokoneen suorituskyvyn välillä.

Sovellusta pidettiin kiinnostavana ja hyödyllisenä – vain kahden testaajan mielestä sovellus ei ole metsätaloudessa hyödyllinen. Testaajat pitivät sovellusta hyvänä opiskelun välineenä, jolla on runsaasti käyttökohteita (kuva 4). Testauksen tuloksia hyödynnetään vielä hankkeen lopussa, kun sovellukseen tehdään parannuksia.

Virtuaalimetsällä on runsaasti käyttökohteita

Virtuaalimetsä-sovellus on tarkoitettu kaikkien metsätoimijoiden käyttöön. Metsäammattilainen voi käyttää sovellusta metsäsuunnittelussa ja puunkorjuun suunnittelussa, kun halutaan etukäteen vertailla erilaisten toimenpiteiden vaikutuksia metsämaisemaan. Sovellus sopii erityisen hyvin etämetsänomistajille, jotka eivät mahdollisesti tunne metsäänsä kovin hyvin tai eivät pääse paikan päälle kovin helposti. Sovelluksen avulla metsät voidaan neuvontatilanteissa tuoda omistajansa luo. Virtuaalimetsän yksi käyttökohde on osallistava suunnittelu, jossa esim. kaupunkien metsiin suunniteltuja toimenpiteitä halutaan tuoda kuntalaisten tarkasteltaviksi ja kansalaisten mielipiteen keräämiseksi ennen hakkuiden toteuttamista.

Kuvassa Virtuaalimetsä-sovelluksen käyttöliittymä, jossa mäntymetsää.

Kuva 5. Nuoren kasvatusmännikön harvennuksen visualisointi.

Virtuaalimetsä-sovellus myös on oivallinen opiskelun väline, minkä myös tulevat metsäammattilaiset tunnistivat. Sovellusta voi hyödyntää useilla opintojaksoilla, kuten metsänhoito, metsäsuunnittelu ja puunhankinta. Sovelluksen käyttö vaatii kuitenkin jonkin verran aikaisempia tietoja ja taitoja. Metsänhoidon ja metsänmittauksen perusteet on hyvä osata, myös aikaisempi kokemus paikkatieto-ohjelmista auttaa sovelluksen oppimisessa. Virtuaalimetsä voi olla metsätaloudesta kiinnostuneille väline metsänhoidon oppimiseen ja ymmärtämiseen ja edistää metsätalouden hyväksyttävyyttä.

 

Teksti: Ari Talkkari, yliopettaja, Karelia-ammattikorkeakoulu

 

Lähteet

Lapin ammattikorkeakoulu 2018. Virtuaalimetsä 2.0 hankesuunnitelma.

Lapin ammattikorkeakoulu 2020. Virtuaalimetsä 2.0 käyttöohje.

Tapio 2020. Virtuaalimetsä 2.0 – ovi uudenlaiseen metsäsuunnitteluun. Tiedote.

Tapio 2020. Virtuaalimetsä 2.0. -hanke. https://tapio.fi/virtuaalimetsa-2-0-hanke/?utm_source=Virtuaalimets%C3%A4+2.0+-+ovi+uudenlaiseen+mets%C3%A4suunnitteluun&utm_medium=email&utm_campaign=Virtuaalimets%C3%A4+10+2020. 2.11.2020

58 Artikkelin näyttökerrat