Att utöka skogsforskningen med markbaserad LiDAR-teknik

Varför tredimensionella skogar är viktiga för alla

Skogar gör långt mer än att erbjuda vyer och timmer: de lagrar kol, svalkar luften, ger skydd åt djurliv och dämpar klimatets extremväder. Ändå bygger många av de beslut vi fattar om klimatpolitik, naturvård och markanvändning fortfarande på förvånansvärt enkla trädmätningar. Den här artikeln förklarar hur markbaserad laserteknik — kallad terrestrisk LiDAR — ger forskare en radikalt mer detaljerad, tredimensionell bild av skogar, vilket hjälper dem att skapa realistiska digitala versioner av lövskogar och att följa hur avverkning, eld och klimatförändringar omformar dem över tid.

Nya ögon i skogen

Under årtionden har satelliter och flygplan kartlagt skogar från ovan och visat var träd växer och hur de förändras över tid. Terrestrisk LiDAR flyttar perspektivet till skogsmarken. En skanner på ett stativ skickar ut snabba laserpulsar och mäter hur lång tid det tar innan de reflekteras tillbaka från stammar, grenar, löv och även nedfallna stockar. Resultatet är ett tätt "punktmoln" som fångar den exakta tredimensionella ordningen av växtmaterial. Jämfört med traditionella fältmätningar med måttband eller fotografier är dessa skanningar snabbare, mer detaljerade och mindre partiska, särskilt i tät eller ojämn terräng. Nyliga framsteg i hårdvara har gjort skannrar mindre, billigare och snabbare, vilket öppnar dörren för många fler forskargrupper att använda dem.

Bygga digitala skogar

När LiDAR-punkterna väl har samlats in kan de omvandlas till livfulla digitala träd och bestånd. Algoritmer omsluter punkterna i enkla former — ofta korta cylindrar — för att rekonstruera varje större gren i så kallade kvantitativa strukturmodeller. I praktiken kan forskare väga och mäta ett träd utan att fälla det, genom att uppskatta dess totala vedmängd och hur veden är fördelad från stam till kvistar. Dessa digitala träd matas in i "digitala tvillingar": mycket detaljerade datorrepresentationer av skogar som kan användas för att simulera hur ljus rör sig genom en krona, hur fotosyntesen svarar på skiftande årstider, eller hur trädformer uppstår från genetik och miljö. Denna realistiska nivå hjälper till att överbrygga gapet mellan små fältparceller och globala satellitobservationer.

Omvärdera skogsinventeringar

Terrestrisk LiDAR förändrar också sättet vi räknar och övervakar träd i större skala. Nationella skogsinventeringar bygger traditionellt på att människor mäter stamdiametrar och höjder i urvalsytor. LiDAR kan leverera samma grundläggande mått med centimeterprecision, samtidigt som den fångar kronbredd, kronvolym, det utrymme varje träd upptar och hur tätt bladen är klustrade. Eftersom allt detta lagras i 3D kan gamla skanningar ombearbetas med nya algoritmer, och upprepade skanningar kan visa hur stammar, kronor och till och med fina grenar växer eller deformeras efter gallring, stormar eller torka. Denna rikare bild hjälper till att förfina modeller som omvandlar trädstorlek till vedvolym och kol, och den avslöjar regionala och skötselrelaterade skillnader som äldre metoder ofta missade.

Se struktur, habitat och störningar

Utöver enskilda träd låter LiDAR forskare kvantifiera hur lövverk och grenar fyller rummet i ett helt bestånd. De kan mäta hur många skikt en skog har, hur öppen eller slutet kronan är, och hur komplex strukturen är både i höjd och bredd. Dessa mönster visar sig vara tätt kopplade till biologisk mångfald och motståndskraft. Komplexa kronor tenderar att stödja fler arter och kan fortsätta producera ved även när skogar åldras. Detaljerade 3D-kartor visar också hur avverkning, eld, fragmentering och stora betare omformar skogar. Studier har använt LiDAR för att visa att träd vid Amazonas skogskanter växer annorlunda och lagrar mindre biomassa, att avverkningsspår förblir synliga i den vertikala strukturen decennier senare, och att markbränder skär ut undervegetation på sätt som varierar från plats till plats.

Utmaningar och vägen framåt

Trots sitt löfte är terrestrisk LiDAR inte en magisk ersättning för enkla verktyg. Högpresterande skannrar är fortfarande dyra, och fältarbete kan fördröjas av vind, regn och svår terräng. Att bearbeta de stora datamängderna kräver fortfarande specialiserad programvara och expertis, och internationella standarder för hur man skannar och delar data håller bara på att utvecklas. Ändå sänker pågående framsteg inom artificiell intelligens, delade dataset och koordinerade nätverk stadigt dessa barriärer. Författarna drar slutsatsen att terrestrisk LiDAR redan har blivit en nyckelkomponent i den globala verktygslådan för att förstå skogar, genom att erbjuda den strukturella detalj som behövs för att länka markmätningar, ekologisk teori och satellitövervakning — och hjälpa samhället att förvalta och skydda skogar i en snabbt föränderlig värld.

Citering: Maeda, E.E., Brede, B., Calders, K. et al. Expanding forest research with terrestrial LiDAR technology. Nat Commun 16, 8853 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-63946-6

Nyckelord: markbaserad LiDAR, skogstruktur, digitala skogar, skogsstörning, koldioxidlagring