Terreng- og miljøvariabler fra LiDAR

Til tross for at høydedataene er åpne og tilgjengelige, har de i begrenset grad blitt brukt i økologisk modellering og miljøforvaltning. Økologisk modellering innebærer bruk av analyser og modeller for å forstå sammenhenger i naturen.

Årsaken er blant annet at dataene er store og krevende å bearbeide. I tillegg krever de spesialisert kompetanse, og det har manglet standardiserte metoder for produksjon.

Fra rå høydedata til analyseklare miljøvariabler

Prosjektet «Terreng- og miljøvariabler fra LiDAR» undersøker hvordan den nasjonale høydemodellen kan videreforedles til et landsdekkende datasett med økologisk relevante variabler som beskriver terreng, vegetasjon og andre egenskaper ved naturen.  

Variablene gir verdifull tredimensjonal informasjon om naturen som tradisjonelle arealdekkekart og satellittdata ikke fanger opp. Målet er å gjøre avansert informasjon om natur og landskap lettere tilgjengelig for forskning, offentlig forvaltning og kunnskapsbaserte beslutningsprosesser.

Hva er terreng- og miljøvariabler? 

Tradisjonelt har mange kart- og miljødatasett beskrevet naturen som todimensjonale flater. LiDAR-data gir derimot mulighet til å beskrive naturen i tre dimensjoner. De viser ikke bare hvor ulike landskapselementer finnes, men også hvordan de er bygd opp og varierer.  

Terreng- og miljøvariabler kan defineres som beregnede verdier som beskriver bestemte egenskaper ved terreng, vegetasjon eller miljøforhold. Eksempler på vanlige variabler er: 

• terrenghelning 
• markfuktighet 
• solinnstråling 
• vegetasjonshøyde 
• terrenghøyde 

Slike variabler kan brukes som inngangsdata i analyser og modeller som skal forklare eller predikere naturforhold, artsutbredelse og økologiske sammenhenger. Dette åpner for nye analyser av naturtyper, økologiske prosesser og arters leveområder. Samtidig gir det et langt rikere og mer sammenlignbart kunnskapsgrunnlag enn det som tidligere har vært tilgjengelig på nasjonalt nivå.  

For å kunne produsere et landsdekkende og analyseklart datasett blir LiDAR-dataene bearbeidet og omgjort til et rutenett av piksler. For hver piksel beregnes et sett med terreng- og miljøvariabler basert på informasjon fra punktskyen. Resultatet er et standardisert datasett der hver piksel inneholder verdier for de utvalgte variablene. Dette gjør det mulig å analysere og sammenligne naturforhold på en konsistent måte over hele landet.  

Et nasjonalt kunnskapsgrunnlag for natur og miljø 

I prosjektet har flere titalls terreng- og miljøvariabler blitt gjennomgått og vurdert med tanke på nasjonal produksjon, standardisering og praktisk bruk.  

Arbeidet har vist at det er teknisk mulig å etablere et nasjonalt, heldekkende datasett med terreng- og miljøvariabler som beskriver landskapets form, vegetasjonens struktur og ulike miljøforhold. Samtidig er det behov for standardisering av metoder, variabler og produksjonsprosesser for å sikre sammenlignbare resultater på tvers av geografiske områder og bruksområder.  

Et viktig prinsipp har blant annet vært at variablene skal kunne produseres automatisk uten manuell bearbeiding, basert på åpne og dokumenterte metoder. Dette bidrar til at terreng- og miljøvariablene beregnes på en ensartet måte over hele landet. Resultatet er mer sammenlignbare data og datasett som er enklere å forvalte og ta i bruk på tvers av fagmiljøer.  

Samarbeid og koordinering på europeisk nivå 

Arbeidet med terreng- og miljøvariabler inngår også i en bredere europeisk faglig utvikling gjennom samarbeid med EuroSDR (European Spatial Data Research), et nettverk av europeiske kartmyndigheter, forskningsinstitusjoner og universiteter som arbeider med utvikling av metoder og standarder for geografiske data.  

Kartverket har tatt initiativ til et parallelt EuroSDR-prosjekt med arbeidstittelen «Ecological descriptors for vegetation and terrain estimated from LiDAR». Prosjektet samler deltakere fra flere europeiske land og skal undersøke hvordan økologiske kjennetegn og miljøvariabler kan harmoniseres på tvers av nasjonale initiativer.  

Målet er å etablere en felles forståelse av hvilke variabler som er faglig relevante, hvordan de bør beregnes og hvordan de kan brukes i praksis. Samarbeidet bidrar til å sikre at nasjonale løsninger utvikles i tråd med internasjonal forskning og europeiske faglige diskusjoner. Samtidig kan norske erfaringer bidra til utviklingen av framtidige metoder og standarder.  

Nytte for forskning, forvaltning og framtidig kartlegging 

En viktig målsetting med prosjektet er å senke terskelen for bruk av høydedata. Mange potensielle brukere har behov for informasjon om terreng, vegetasjon og naturforhold, men mangler kapasitet, spesialkompetanse eller programvare for å bearbeide rå LiDAR-data. 

Ved å etablere standardiserte og ferdig bearbeidede datasett kan flere ta i bruk informasjonen direkte i analyser, planlegging og beslutningsprosesser. Datasettet med terreng- og miljøvariabler er særlig rettet mot offentlig forvaltning, forskning og naturkartlegging, snarere enn fagmiljøer som allerede gjennomfører egne spesialiserte beregninger på rå punktskydata.  

Variablene kan brukes som grunnlag for kartlegging, overvåking og analyse av naturmangfold, naturtyper og økologiske sammenhenger. De kan også inngå som forklaringsvariabler i modeller for arters utbredelse og bidra til mer detaljerte kunnskapsgrunnlag om norsk natur. For kommuner og regionale myndigheter kan datasettene gi verdifull støtte i arealplanlegging, konsekvensutredninger og vurderinger av naturverdier.  

Analyseklare data gir nye muligheter 

Ved å omdanne rå høydedata til standardiserte terreng- og miljøvariabler legger prosjektet samtidig grunnlaget for en ny generasjon analyseklare geodata. Dette gir et mer detaljert og oppdatert bilde av norsk natur og gjør det enklere å ta i bruk høydedata i forskning, naturforvaltning, arealplanlegging og framtidige KI-baserte kartleggingsmetoder. Samtidig viser prosjektet hvordan nasjonale geodata kan videreforedles til kunnskapsprodukter med høy samfunnsverdi.  

Erfaringene og metodene som utvikles vil kunne komme til nytte langt utover dette prosjektet. De vil også bidra til Kartverkets ambisjon om å levere innsikt om Norges natur og miljø gjennom bedre utnyttelse av nasjonale geodata.  

En del av en større satsing 

Prosjektet er en del av Kartverkets arbeid med å gjøre nasjonale geodata mer tilgjengelige og enklere å ta i bruk. Gjennom flere forsknings- og utviklingsinitiativer utvikles effektive og skalerbare dataløyper for bearbeiding og tilgjengeliggjøring av store datamengder. 

En viktig del av denne utviklingen er Kartverkets dataplattform, som gjør det mulig å lagre, bearbeide og analysere store datamengder på en skalerbar måte. Gjennom arbeidet er det utviklet og testet metoder for å behandle nasjonale geodata direkte på dataplattformen. 

Dette legger grunnlaget for framtidig produksjon av landsdekkende kart- og analyseprodukter og gjør det mulig å kombinere høydedata, satellittdata og andre geodata på en mer effektiv og helhetlig måte.