VEGETASJONSKART FOR NORGE BASERT PÅ LANDSAT TM/ETM+ DATA

VEGETASJONSKART FOR NORGE BASERT PÅ LANDSAT TM/ETM+ DATA Bernt E. Johansen Northern Research Institute Tromsø 2009

Tittel Vegetasjonskart for Norge basert på Landsat TM/ETM+ data Forfatter(e) Bernt E. Johansen Prosjektnavn/P-nr Satellittbasert vegetasjonskartlegging for Norge (P.nr. 387) Oppdragsgiver Direktoratet for Naturforvaltning Oppdragsgivers Ref Ellen Arneberg ISSN 1890-5226 ISBN 978-82-7492-213-6 Publikasjonsnr 4/2009 Publikasjonstype Rapport Tilgjengelighet Åpen Dato 10.02.2009 Versjonsnr 1.0 Antall sider 87 Emneord Vegetasjonskartlegging, fjernmåling, Landsat 5/TM, Landsat 7/ETM+ data Noter Distribusjon Direktoratet for Naturforvaltning, Norsk Romsenter Rapportsensor Stein Rune Karlsen Faglig ansvarlig Kjell Arild Høgda Resymé Denne rapporten oppsummerer arbeidet med utarbeiding av et sømløst, konsistent og heldekkende vegetasjonskart for Norge. Arbeidet ble påbegynt i 2006 på oppdrag fra Direktoratet for Naturforvaltning. Hensikten med prosjektet var å framskaffe et forbedret grunnlag for vurdering av norske verneområder. Denne rapporten oppsummer metodikk for kartlegging av store areal ved bruk av satellittdata. Data fra de amerikanske satellittene Landsat 5/TM og Landsat 7/ETM+ er brukt som grunnlagsdata i dette arbeidet. I bearbeidingsprosessen inngår klassifikasjon av satellittdata, mosaikkering av klassifiserte produkt og analyse og integrering av tilleggsdata i form av topografiske kart og digital terrengmodell. Sluttproduktet er tilordnet en standardisert legend som gjengir norsk natur og vegetasjonstyper i en midlere skala. Vegetasjonskartet som er utarbeidet er inndelt i 25 enheter og har en nøyaktighet på 30 meter. Ulike skogstyper er inndelt i 8 klasser, myr i 3 og fjellvegetasjon/åpne areal i låglandet i 10 klasser. Videre er vann, dyrka mark, by/tettsted og uklassifiserte/skyggeområder angitt som egne klasser. Arbeidet med utarbeiding av et nasjonalt vegetasjonskart ble påbegynt av Norut Tromsø i 2003. Sluttføringen av dette arbeidet er gjort med finansiell støtte fra DN og Norsk Romsenter. - 2 -

Vegetasjonskart for Norge basert på Landsat TM/ETM+ data Innhold 1.0 Innledning... 4 1.1 Bakgrunn... 4 1.2 Prosjekt et for kartlegging av vegetasjon og naturtyper i Norge... 7 1.3 Rapportering organisering - finansiering... 8 2.0 Studieområdet... 9 2.1 Topografi og geografisk lokalisering... 9 2.2 Geologi... 9 2.2.1 Berggrunn... 9 2.2.2 Kvartærgeologi... 12 2.3 Klima... 13 2.4 Vegetasjon og naturtyper... 15 3.0 Materiale og metode... 17 3.1 Datatilgang og tilrettelegging av aktuelle datasett... 17 3.1.1 Satellittdata og det fysiske grunnlaget for fjernmåling... 17 3.1.2 Landsatdata for Norge... 19 3.2 Tilrettelegging av data og billedbehandling... 20 3.2.1 Produksjonslinje for satellittbasert vegetasjonskartlegging... 20 3.2.2 Mosaikkering, klassifikasjon og tilordning av satellitt-scener... 22 3.3 Klassifikasjon... 24 3.4 Integrering av tilleggsdata... 25 3.5 Feltarbeid... 27 3.6 Kartframstilling standardisering og arealstatistikk... 27 4.0 Satellittdata klassifiserte produkt... 29 4.1 Innledning... 29 4.2 Preklassifikasjon og billedbehandling - delområde Nord-Norge... 30 4.2.1 Klassifikasjon og inndeling i spektralenheter... 30 4.2.2 Spektralenheter refleksjonsmønster spektral likhet... 30 4.2.3 Spektralenheter refleksjonsmønstre... 33 4.2.4 Spektralenheter forekomst innen angitte masker... 36 4.2.5 Kartprodukt spektral klassifikasjon... 37 4.2.6 Postklassifikasjon... 40 4.3 Preklassifikasjon og billedbehandling av delområde Sør-Norge... 42 4.3.1 Klassifikasjon og spektralberegninger... 42 4.3.2 Postklassifikasjon Sør-Norge... 44 5.0 Kart og bildeprodukter... 48 5.1 Presentasjon - kartprodukter... 48 5.2 Legend beskrivelse av utskilte klasser... 48 5.3 Oversiktskart og kart i regional skala... 52 5.4 Karteksempler i mer detaljerte målestokker... 60 5.5 Sammenligninger mot tradisjonelle kartprodukt... 70 5.6 Arealstatistikk... 73 6.0 Oppsummeringer konklusjon... 79 7.0 Litteratur... 84-3 -

1.0 INNLEDNING 1.1 BAKGRUNN Bruk av satellittdata til kartlegging av vegetasjon og naturtyper er et fagområde i sterk vekst. En rekke studier fra inn- og utland har vist at denne type data kan gi viktige bidrag på en rekke forsknings- og forvaltningsområder (Carneggie et al. 1983). Her i landet har mye av den satellittbaserte kartleggingen av vegetasjon og naturtyper vært rettet inn mot reindrifta, mot forurensingsstudier og mot studier av produksjonsgrunnlaget i utmarka. Som et resultat av beitekartlegging i reindrifta, er Finnmark fylke eksempelvis kartlagt en rekke ganger med satellittdata fra ulike år. Dette har bidratt til at en har vært i stand til å oppsummere lavforekomstene på Finnmarksvidda fra tidlig på 70-tallet og fram til i dag (Gaare & Tømmervik 2000,Gaare et al. 2006; Johansen & Karlsen 2000, 2007). Basert på disse studiene har en vært i stand til å beskrive en betydelig reduksjonen i lavdekket over en lang tidsperioden (Fox 1995, Johansen & Karlsen 2005, Evans 1994, 1996). Denne reduksjonen forklares ved et altfor høyt reintall i forhold til beitegrunnlaget i området. I tillegg til Finnmark er det gjort lignende kartlegging i deler av Troms (Johansen 1991, Johansen & Tømmervik 1991, Tømmervik & Johansen 1991, Johansen et al. 1995 a,b; Johansen 2002) og Nordland fylker (Johansen 2002). I andre deler av landet er satellittdata eksempelvis blitt brukt til å overvåke avvirkningen i skogbruket, overvåking av høstpløying i landbruket, kartlegging av forurensingsskader (Høgda et al. 1995), deteksjon av kjørespor innen militære øvingsområder (Tømmervik et al. 2005) og til kartlegging i utvalgte villreinområder (Gaare et al. 2005). Alt dette er eksempler på hvordan satellittdata i dag tas i bruk innen en rekke fagområder. Metodene for å ekstrahere informasjon fra denne typen data er i stadig utvikling. I dag ser vi en utstrakt kombinasjon av ulike typer datasett, samt en kombinasjon av satellittdata med ulike typer kart- og bildeinformasjon. Videre kombineres datasett med god og dårlig bildeoppløsning. Data med lav til midlere oppløsning brukes i hovedsak til å skape oversikter over større geografiske områder, mens høyoppløselige data bidrar til å gjengi oversikter på svært detaljert form. Data som er tilgjengelig på det kommersielle markedet har i dag en beste oppløsning ned til 61 cm. Kartlegging av vegetasjon og naturtyper er en forholdsvis ny aktivitet her i landet. Først på 1970 tallet kom det i gang en mer systematisk aktivitet på dette området der en av de langsiktig målsetningene var å få framstilt et nasjonalt kart på en enhetlig form. De mest framtredende institutt for denne aktiviteten var Jordregisterinstituttet på Ås, Høgskogen i Telemark og Universitetet i Trondheim. Videre ble det gjort et betydelig kartleggingsarbeid i regi av IBP (International Biological Programme) og i regi av flere større prosjekt der hovedformålet var vern av norske naturtyper (10-års vernede vassdrag). Status for kartlegging av norske vegetasjonstyper ble i 1985 oppsummert til et samlet areal på 20 000 kvadratkilometer. I ettertid er dette arealet økt til om lag det dobbelte. I dag kan en si at om lag 10 prosent av arealet i Norge er dekket med vegetasjonskart i målestokker fra 1:50 000 eller bedre. Vitaliseringen av arbeidet med vegetasjons- og naturtypekartlegging på 70-tallet, avdekket flere mangler på standarder for gjennomføring av nasjonale kartleggingsprosjekt. I 1973 kom det første kartleggingssystem for vegetasjons- - 4 -

kartlegging av norsk natur i breid skala, sammenstilt av Olav Hesjedal (Hesjedal 1973). I ettertid er dette systemet modifisert en rekke ganger etter hvert som den regionale kunnskapen har økt. I 1987 ble Enheter for vegetasjonskartlegging i Norge utgitt for første gang, med Eli Fremstad og Reidar Elven som redaktører (Fremstad & Elven 1987). Under dette arbeidet ble kjernen av norske botanikere utfordret til å sammenstille et nasjonalt kartleggingssystem. Et annet produkt fra dette arbeidet var et kart som framstiller regionsinndelingen av vegetasjonsdekket i Norge på en enhetlig og konsistent måte. Framstillinga av kartet ble ledet av Eilif Dahl og utgitt i 1986 (Dahl et al. 1986). I ettertid er arbeidet med å beskrive norske vegetasjonstyper og regionsinndeling av norsk natur blitt videreført av Eli Fremstad (1997) og Asbjørn Moen (1999). Arbeidet til Fremstad oppsummerer aktuelle vegetasjonstyper i norsk natur med hensyn på forekomst og sammensetning av arter. Ulike vegetasjonstyper er arrangert i tre nivå i grupper, typer og utforminger. Definerte vegetasjonstyper er beskrevet i ulike avsnitt som gjengir typens fysiognomi, økologi og utbredelse. Videre beskrives variasjonen innen typen, dominante og karakteristiske arter og plantesosiologisk tilknytning. Det gis videre referanser til relevante arbeider som omhandler hver vegetasjonstype. Basert på dette arbeidet er vegetasjonen i Norge inndelt i 28 grupper, fordelt på 137 vegetasjonstyper og 379 ulike utforminger. Hos Fremstad (1997) er forekomst og utbredelse av ulike vegetasjonstyper omtalt i relativt grove termer og ulike vegetasjonstyper angitt etter forekomster i ulike plantegeografiske soner og seksjoner. I Nasjonalatlas for Norge Vegetasjon gir Asbjørn Moen en utfyllende beskrivelse av sone- og seksjonsinndeling her i landet og det klimatiske grunnlaget for denne inndelingen. Moen deler Norge inn i seks ulike soner med utstrekning fra den nemorale sone i sør til den alpine sone i fjellområdene og den sør-arktiske sone i nord. Mellom disse ytterpunktene finner vi den boreale sone, inndelt i sør, mellom og nord-boreal. Videre utgjør den boreo-nemorale sone en overgangsone mellom edellauvskogsområdene og boreale barskoger. Soneinndelingen gjenspeiler i hovedsak en temperaturgradient der varmekjære lauvtrær og andre arter med krav til høye sommertemperaturer er med på å definere de sørlige sonene. Den alpine sone omfatter areal over den klimatiske skoggrense, mens det sør-arktiske området er lokalisert nord for nordlig skoggrense. Langs en gradient fra vest til øst inndeler Moen (op.cit) vegetasjonsdekket inn i seks ulike seksjoner. Ytterpunktene i denne gradienten går fra nedbørsrike områder i vest til nedbørsfattige områder i indre deler av Østlandet og på Finnmarksvidda. I tillegg til å behandle vegetasjonen i Norge i soner og seksjoner, introduserer Moen (1999) begrepet vegetasjonsgeografiske regioner. Denne inndelingen framkommer ved å kombinere det geografiske arealet for ulike soner og seksjoner. Det etableres i alt 26 ulike vegetasjonsgeografiske regioner her i landet som gir et langt mer presis beskrivelse av naturgitte forhold for plantevekst i hver region. I denne inndelingen faller eksempelvis skogsområdene på Finnmarksvidda inn det svakt kontinentale, nordboreale området. Tilsvarende føres og deler av indre Troms og store areal i indre deler av Østlandet til samme gruppering. Regionen er preget av åpne, lavrike fjellbjørkeskoger, ofte med innslag av typiske fjellplanter i feltskiktet. I andre enden av denne oppstillingen lokaliseres ytterkysten av Sørlandet til en sterkt oseaniske del av det nemorale området. - 5 -

Vi finner her de mest sørlige utposter av oseanisk kysthei lokalisert til øyer og halvøyer fra Jøssingfjord i vest til Ålo i øst. Sonen er karakterisert ved svaberg og lyngheier dominert av einer og flere oseaniske lyngarter. I foresenkninger inngår krattskog og myr. Myrområdene har ofte et sterkt innslag av pors. Arten firtann Teucrium scorodonia er en av svært få arter som avgrenser regionen i sin helhet. Konseptet med å inndele vegetasjon og naturtyper i vegetasjonsgeografiske regioner kan være nyttig på flere måter, spesielt i vernesammenheng. For å få et totalbilde av norsk vegetasjon og naturtyper bør en tilstrebe vern av de mest karakteristiske vegetasjonstypene innen hver region. Dette konseptet kan oppfattes som en parallell til begrepet økoregioner som en ofte opererer med både i amerikansk og europeisk sammenheng (Dinerstein et al. 1995, Ricketts et al 1999). I Norge har Institutt for Skog og landskap et hovedansvar for utarbeiding av kart som gjengir areal- og naturtyper i en nasjonal skala. Aktiviteten kan skrives tilbake til opprettelsen av Jordregisterinstituttet og Landsskogtakseringen som i 1988 ble slått sammen til Norsk Institutt for Jord- og Skogkartlegging (NIJOS). I 2006 ble NIJOS slått sammen med Norsk Institutt for skogforskning til dagens Institutt for skog og landskap, underlagt Landbruksdepartementet. Denne tilknytningen til landbrukssektoren er i stor grad reflektert i kartprodukt fra dette instituttet. Kart fra Institutt for Skog og landskap gir i dag gode oversikter over ulike typer arealbruk i hovedsak innen skog- og landbruksarealet. I tillegg leverer instituttet oversikter over jord- og jordbunnsparametre for dyrkningsområdene. Jordbunnskartene som instituttet leverer gir informasjon om jordtekstur, næringsinnhold, drenering og helningsmønstre i landskapet, samt en romlig fordeling av disse parametrene. Fra denne type kart kan ulike typer tematiske produkt utledes som i neste omgang gir viktig informasjon til forvaltningsmyndighetene om erosjonsfare, dyrkningskapasitet og kultivering av jordsmonnet. Videre gjengir slike kart viktige parametre knyttet til vern av jord- og skogbruksområder. Institutt for Skog og landskap har videre utgitt en rekke vegetasjonskart som gjengir naturlig vegetasjon i flere av våre fjellområder. Kartprodukt over naturlig vegetasjon er i hovedsak framstilt ved bruk av tradisjonelle metodikk basert på flybilder og registreringer i felt. Vegetasjonskart basert på tradisjonell metodikk dekker i dag om lag 10 prosent av landet (Balle 2000). Kartlegging av vegetasjon og naturtyper ved bruk av satellitt data er i dag en verdensomspennende aktivitet. Her i landet er fjernmålingsgruppa ved Northern Research Institute Tromsø (Norut-Tromsø) et av instituttene med størst erfaring innen dette fagområdet. Hoveddelen av det arbeidet som Norut-Tromsø har gjort innen vegetasjons- og naturtypekartlegging har vært rettet mot metodeutvikling, samt test og utprøving av metodene i ulike naturtyper og vegetasjonsregioner. Metodene for framstilling av vegetasjonskart basert på satellittdata er i dag godt innarbeidet og utprøvd en rekke steder i landet. Metoden bygger på bruk av satellittdata i kombinasjon med annen digital kartinformasjon (topografiske kart, digitale terrengmodeller, geologiske kart) og feltregistreringer. Det gjennomføres en klassifikasjon av satellittdataene med en påfølgende kontekstuell korreksjon av det klassifiserte produktet basert på tilleggsdata. Metodikken er velegnet for kartlegging av store areal, men krever at både satellittdata og tilleggsdata er tilgjengelig på en konsistent og enhetlig - 6 -

form. I Norge er kun topografiske kart med sine temalag og digitale terrengmodeller (DEM) tilgjengelig på denne formen. Videre finnes geologiske kart av forholdsvis grov utforming. Samtidig skjer det stadige forbedringer innen utvikling av daglige snøkart (Gunneriussen et al. 1998a,b), og kart som gjengir ulike klimaparametre til ulike tidspunkt på året. Også denne informasjonen er viktig som bakgrunn ved tolkning av satellittdata til vegetasjonsformål. Behovet for et nasjonalt vegetasjonskart er uttrykt fra ulike forvaltningsetater her i landet. Eksempelvis har Direktoratet for Naturforvaltning behov for denne type data i sin forvaltning av nasjonale naturressurser. Reindriftsforvaltningen har gjennom en rekke år brukt data fra Norut-Tromsø i sin forvaltning av beiteressursene. Skogbruket har behov for oppdaterte data om areal, bonitetsforhold og tilstand i skogen. Videre har landbruket behov for oversikter over jordbrukslandskapet (kornarealet, eng, brakkmark). Statistisk Sentralbyrå utarbeider årlige rapporter om naturressurser og miljø. Disse oversiktene innrapporteres både nasjonalt og internasjonalt. Norut - Tromsø har de siste årene levert arealstatistikker over beiteressursene på Finnmarksvidda til SSB. I tillegg til behovet som er uttrykt nasjonalt og på fylkesplan, finnes en rekke behov også i lokal sammenheng. For kommunene er det viktig å ha gode oversikter over sine naturressurser. Dette for å kunne gjøre gode evalueringer i utbyggingssaker. 1.2 PROSJEKT SATELLITTBASERT VEGETASJONSKART FOR NORGE Hovedmålet med dette prosjektet har vært å framstille og kvalitetssikre et påbegynt nasjonalt vegetasjonskart, der satellittdata inngår som den mest sentrale informasjonskilden. Dette arbeidet ble påbegynt i år 2000 av Norut-Tromsø gjennom framstilling av et heldekkende kart for Finnmark fylke. I perioden fram til 2003 ble videre Troms og Nordland kartlagt. I 2005 ble kartproduktene for Nord-Norge sammenkoplet med tilsvarende kart for Nord-Sverige og Nord-Finland i VegBarprosjektet (Johansen et al. 2006). Kartframstillingen skjer etter en standardisert metodikk som kombinerer satellittdata med flatetema fra topografiske kart og digitale terrengmodeller. Samtidig med VegBar-prosjektet ble deler av Trøndelag og deler av fjellområdene i Sør-Norge kartlagt. Et annet viktig delmål med prosjektet har vært å verifisere at de metoder som i hovedsak er utprøvd for forhold i Nord-Skandinavia, er overførbare til andre deler av landet. Direktoratet for Naturforvaltning (DN) står som oppdragsgiver for sluttføringa av det nasjonale vegetasjonskartet. DNs motivasjon for å gå inn i et slikt prosjekt var en vurdering av at Norge mangler et heldekkende datasett for naturtilstanden. I forbindelse med at områdevernet i Norge skal evalueres ønsket DN å finne ut om Norut Tromsøs påbegynte produkt kunne gi brukbare resultater for hele landet. Ved initieringa av prosjektet ble det fra DNs side sett på som vesentlig at datasettet kunne produseres raskt og at det kunne gi mer informasjon om økologiske forhold enn eksisterende produkter. DN ønsket også en vurdering av kvaliteten til produktet med hensyn til nøyaktighet, og en anbefaling av egnede bruksområder. DN uttrykte videre at produktet ville kunne være interessant utover prosjekter knyttet til - 7 -

verneområder. Slik informasjon er av interesse for hele miljøforvaltningen dersom kvaliteten er akseptabel. 1.3 RAPPORTERING ORGANISERING - FINANSIERING Sluttføringa av et heldekkende nasjonalt vegetasjonskart, Satellittbasert vegetasjonskart for Norge ble initiert av Direktoratet for naturforvaltning (DN) og er gjennomført av Norut Tromsø i samarbeid NTNU- Vitenskapsmuseet, NINA, Norsk Romsenter og DN. Prosjektet ble organisert i tre hovedfaser: 1. En sammenstilling av selve kartet (Norut Tromsø-rapport) 2. En faglig gjennomgang av klassene (Norut Tromsø-rapport) 3. En evaluering av datasettet mht klassenes nøyaktighet (NINA-rapport) Oppdragsgiver for prosjektet har vært Direktoratet for Naturforvaltning med rådgiver Ellen Arneberg som prosjektansvarlig. Norut Tromsø har stått for gjennomføringen av kartleggingsarbeidet med seniorforsker Bernt Johansen som faglig ansvarlig. I klasseinndelingsarbeidet har forsker Dag-Inge Øien (NTNU-Vitenskapsmuseet) og forsker Per Arild Aarrestad (NINA) bidratt. Lars Erikstad (NINA) har stått ansvarlig for evalueringen av datasettet. Prosjektet har hatt en styringsgruppe (alle tre faser) og en referansegruppe (knyttet til fase 1 hovedsakelig). Styringsgruppen for prosjektet har bestått av: Guro Dahle Strøm (Norsk Romsenter), Egil Roll/Knut Fossum (DN), Ellen Arneberg (DN), og Bernt Johansen (Norut Tromsø). Referansegruppen har bestått av representanter fra Institutt for skog og landskap, Statistisk Sentralbyrå, Artsdatabanken, NINA og NTNU- Vitenskapsmuseet. Et utkast til Satellittbasert vegetasjonskart for Norge ble levert av Norut Tromsø november 2007. Utkastet ble presentert for referansegruppen 26. november 2007. DNs vurdering på dette tidspunktet var at kartet ville styrkes betraktelig ved en grundigere forklaring av metodikken, en faglig gjennomgang av klassene med bredere deltagelse fra relevante fagmiljøer, samt en test av kartets presisjon gjennom sammenligning med andre og uavhengige datasett. DN søkte i november 2007 Norsk Romsenter om støtte til en oppfølging av fase 1. Oppfølgingen bestod av en gjennomgang av klassene (fase 2: NORUT, NTNU-VM, NINA og DN) med rapportering oktober 2008, og en evaluering av klassenes nøyaktighet (fase 3: NINA) med rapportering januar 2009. Norut Tromsø har hatt prosjektansvaret i de to første fasene, mens NINA har hatt ansvaret for evalueringen av sluttproduktet. Prosjektet er samfinansiert av Norsk Romsenter og Direktoratet for naturforvaltning. Videre har Norut Tromsø bidratt med en viss egenfinansiering. - 8 -

2.0 STUDIEOMRÅDET 2.1 TOPOGRAFI OG GEOGRAFISK LOKALISERING Studieområdet inkluderer hele fastlands-norge med et samlet areal på 324 000 kvadratkilometer og avgrenses geografisk til 57 o 51 72 o 00 N, og 04 o 18-31 o 00 E. Tilgrensende land og havområder er Russland, Finland og Sverige i øst og Barentshavet, Norskehavet og Skagerak i nord, vest og sør. Administrativt er landet inndelt i 19 fylker med Oslo som by med fylkesstatus. Området er et møtepunkt mellom ulike topografiske, geologiske og klimatiske element. Karakteristisk for topografien i Norge er den Skandinaviske fjellkjeden i vest med steile fjell og dype fjorder og et utall av øyer, holmer og skjær lang kysten. Det meste av innlands-norge sammen med fylkene Troms og Finnmark er lokalisert til areal mer enn 600 meter over havet. De sentrale delene av Sør-Norge utgjør et fjellplatå med gjennomsnittlig høyde mellom 900-1200 meter. Lenger vest blir fjellene høyere og brattere. De høyeste toppene rager mer enn 2000 meter over havet med Galdhøpiggen som høyeste fjell her i landet på 2469 m.o.h. Også fjellområdene i nord er høye og steile, men de høyeste toppene her er gjennomgående lavere enn i Sør-Norge, mellom 1500 og 2000 meter. Jordbruksarealet i landet er i hovedsak lokalisert til områdene under 300 meter over havet og utgjør store areal på Østlandet, Trøndelag og på Jæren. I tillegg utgjør kystsonen av Telemark, Sørlandet og Rogaland en forholdsvis bredt låglandsbelte karakterisert ved jordbruksland og frodig lauvskog langs kysten, og barskog innover i landet. Hoveddelen av barskogen finnes på Østlandet og i Trøndelag. Skogsområdene i Nord-Norge er i hovedsak dominert av bjørk med furuskog i flere av dalførene. På Vestlandet utgjør kystfuruskogen betydelige areal. Askeskoger er her et markert innslag i solvarme lier med bjørk som dominant treslag på ytterkysten og til fjells. Kystområdene på Vestlandet er videre karakterisert ved et landskap dominert av kystheier, myr og åpen krattskog. Kystheiene har sin største utstrekning på Vestlandet i områdene nord for Bergen. Her utgjør denne vegetasjonen et karakteristisk element i et belte fra ytterkysten og mer enn 50 kilometer innover i landet. Fra dette området smalner denne sonen inn både mot nord og mot sør. De mest sørlige utposter av kystheier finnes på ytterkysten av Sørlandet, mens en gjerne setter nordgrensen for denne landskapstypen i kystområdene av Troms. 2.2 GEOLOGI 2.2.1 Berggrunn Geologien i Norge er oppsummert av NGU i en rekke publikasjoner (Sigmond et al 1984, NGU 1993, 2003). Dette materialet deler berggrunnen i Norge i to hovedtyper. Grunnfjellsbergartene er lokalisert til de indre deler av landet og kaledonske bergarter i kystnære områder. Det meste av grunnfjellet er fra prekambrisk tid med lokalt overliggende, yngre sedimentære avleiringer fra kambrium, ordovisium og silur. Den kaledonske fjellkjede utgjør den mest markante geologiske formasjonen her i landet og - 9 -

består av bergarter som er dannet, omdannet eller skjøvet på plass under den kaledonske fjellkjedefoldning. I tillegg finnes det permiske bergarter i Oslofeltet og avsetninger fra Jura- og Kritt-tida på Andøya. På kontinentsokkelen og på Svalbard er det tykke sedimenter fra Jordens mellomalder og nyere tid, og på Jan Mayen er det unge vulkanske bergarter. Fig.1. Topografien i Norge inndelt i ulike høydesoner (a); (Moen 1999 (b). Berggrunnsgeologien i Norge De eldste bergartene her i landet er en del av det Baltiske skjold, hvor berggrunnen består av røttene av minst tre forskjellige fjellkjeder. Tidlig-prekambrium er representert ved den arkeiske fjellkjede som strekker seg fra Kolahalvøya gjennom Finnmark til Lofoten. Mellom-prekambrium med de svecokarelske og sørvest-skandinaviske fjellkjedene er sterkt representert i grunnfjellsområdene over hele landet. Det eldre grunnfjellet ble imidlertid bearbeidet på nytt og gjennomtrengt av dypbergarter under den sveconorvegiske fasen for 1100-900 mill. år siden. I vest ble det også sterkt omdannet på nytt under den kaledonske fjellkjedefoldning for ca. 400 millioner år siden. Bergartene i grunnfjellsområdet er mest gneis, amfibolitt, kvartsitt, glimmerskifer, omvandlede vulkanske avleiringer, granitt, gabbro og anortositt. Noen steder finnes det lite omdannede avleiringer hvor opprinnelige strukturer er vel bevart. I senprekambrium (Eokambrium) begynte det Baltisk-Grønlandske landområdet å brytes opp. Dype bassenger fyltes med sedimenter, som vi nå finner særlig i Finnmark og på Østlandet omkring Mjøsa. De omfatter skifere, sandsteiner, kalksteiner, dolomittsteiner - 10 -

og konglomerater med sparagmitter og morenekonglomerater (tillitter) dannet under Varangeristiden (650 mill. år siden). I de geologiske tidsperiodene kambrium, ordovicium og silur hadde havet rykket inn mellom Grønland og Norge, og det ble avleiret fossilførende marine sedimenter (kambro-silur). Disse finnes nå som alunskifer og andre skifre, knollekalk, kalkstein, og sandstein. På Vestlandet, Trøndelag og lengre nord i landet er avleiringene mer omvandlet og fremtrer som fyllitt, glimmerskifer og marmor. Under den kaledonske fjellkjedefoldning beveget Grønland og Norge mot hverandre, og i kollisjonssonen ble de eldre havavleiringene foldet, presset ned i dypet, omdannet og gjennomtrengt av smeltemasser. Store flak av jordskorpen ble skjøvet 100-300 km i sørøstlig retning som dekker, det ene ovenpå det andre. Bergartene som tilhører den kaledonske fjellkjede er i hovedsak av kambro-silurisk alder, dels prekambrisk. Disse bergartene er omvandlet eller metamorfosert i forskjellig grad. Glimmerskifer, marmor, amfibolitt og grønnstein er her viktige bergartskomponenter. Under den selve fjellkjedefoldingen, ble disse bergartene skjøvet over grunnfjellbergartene, dels over hverandre. Bergartene slik vi finner dem i dag, kan derfor grupperes i enheter begrenset til skyveplan. Disse enhetene kalles dekker og består av flere bergartsformasjoner. I den nederste dekkestabelen finner vi omvandlede avleiringer fra senprekambrium og kambro-silur, -nå mest som sandstein, sparagmitt, kvartsitt, skifer og fyllitt. Den midtre består av grunnfjell som er skjøvet sammen med senprekambriske sedimenter og bygger nå opp de høyeste fjellene i landet. Øverste dekkestabel består av bergarter fra havbunnen mellom de to kolliderende landområdene. Den omfatter bl.a. grønnskifer og de fleste kisforekomstene i landet. I devon ble den nydannete fjellkjeden utsatt for strekning og sterk erosjon. Det ble dannet tykke elveavleiringer som siden gikk over til sandstein og konglomerat. Slike finnes nå i en rekke felter på Vestlandet mellom utløpet av Sognefjorden og Trondheimsfjorden. I slutten av karbon trengte havet en kort tid inn langs det som skulle bli en rift i jordskorpen ved Oslo. Gjennom hele den følgende perioden var det intens vulkansk virksomhet langs denne riften. Sedimenter ble avleiret under ørkenforhold, og finnes nå som rød skifer, sandstein og konglomerat sammen med tykke lavastrømmer (rombeporfyrlava og basalt). Under overflaten ble det dannet oslo-essexitt (gabbro), kjelsåsitt, larvikitt, lardalitt, nordmarkitt og drammensgranitt, som nå utgjør store deler av Oslofeltet. Ved kontakten til disse dypbergartene ble de eldre avleiringene varmeomdannet til hornfels. På kontinentalsokkelen og Svalbard ble det avleiret tykke lag av sedimenter. Mot slutten av kritt var det norske landområdet slitt ned til en bølgende vidde som lå like over havnivået. Etterhvert begynte landet å heve seg, og anlegget til større daler ble utformet. I tertiær ble vestre deler av landet hevet til en høyfjellsvidde og gjennomskåret av vide daler. Erosjonsproduktene samlet seg som tykke avleiringer av sand og leire på kontinentsokkelen. Også på Spitsbergen er det tykke bassenger med tertiære sedimenter. Atlanterhavet dannet seg ved oppvelling av vulkanske masser langs en sentral rift, og utvidet seg mellom Grønland og Norge. Et vitnesbyrd er Jan Mayen som består av basalt og fremdeles er vulkansk aktiv. - 11 -

2.2.2 Kvartærgeologi Kvartærgeologien omfatter studier av isens framrykkinger og tilbaketrekninger i kvartærtiden. Videre utgjør dannelse, utbredelse og egenskaper til ulike typer løsmasser en viktig del av kvartærgeologien. De siste momentene er igjen av stor betydning for utformingen av vegetasjonsdekket. Løsmasser og jordarter i Norge er nøye kartlagt av Norges Geologiske Undersøkelser på nasjonalt (NGU 1990) og regionalt nivå (NGU 1996, 2005). Løsmasser kan grovt deles inn i morenemateriale, breelv- og elveavsetninger, samt marine avsetninger. Morenematerialet er gjerne grovt og usortert. En videre inndeling av morenematerialet kan skje etter akkumulasjonsformer (side-, ende-, bunnmorener; lateral- og frontterasser). Disse formene gjenspeiler forskjellige forhold ved breen og avsmeltingsforløpet. Det er påvist at isbreer har rykket fram over landet mange ganger i løpet av de siste 2-3 millioner år. Under de ulike framrykningene grov de seg ned i de eldre dalene og utformet brattsidete daler, botner og dype fjorder. Norge lå sentralt til under disse nedisningene, og ble nesten renvasket for eldre forvitringsprodukter. De eldste kvartæravleiringene er kjent fra Fjøsanger ved Bergen, hvor det finnes morene fra nestsiste istid (Saale). Over dette ligger avleiringer fra Eem-mellomistiden der marine fossiler og pollen viser et varmere klima enn i dag, med hele Vestlandet kledd av granskog. Det aller meste av løsmasser i Norge skriver seg fra siste istid (Weichsel, 110 000-10 000 år tilbake) I denne perioden er det påvist en rekke kalde og milde perioder med fremstøt og tilbaketrekning av breranden. Bevis på mildere perioder innen siste istid kommer særlig fra kalksteinsgrotter og hellere på Nordvestlandet og i Nordland. I Norcemgrotta i Tysfjord, Nordland, er det kjent ca. 55 000 år gamle rester av isbjørn, mår, grønlandssel, ulv, rype og markmus sammen med pollen av gråor. Ved Sjonghellaren nær Ålesund er det funnet en rik flora og fauna fra 30 000 år tilbake. Begge disse funnene viser at det har vært milde perioder med levelige forhold for dyr, skog og kanskje også mennesker i vårt land under deler av siste istid. Hovedfremstøtet av isbreen under siste istid kom for ca. 18 000-20 000 år siden, da det ble avsatt en sammenhengende morenebrem, Eggamorenen, langt utenfor det som er kystlinjen i dag. Bare de ytterste øyene i Lofoten og muligens noen nunatakker på Møre og Romsdalkysten var isfrie og med et tørt polarklima. For ca. 13 000 år tilbake begynte klimaet å bedre seg (Bølling), og isbreen trakk seg tilbake. Ved et lite fremstøt for ca. 10 000-11 000 år siden (Yngre Dryas), lå brefronten stort sett langs kysten (Ramorener), bortsett fra i Møre/Romsdal og Sør-Tøndelag, der den lå inne i fjordene. Fra nå av trakk isen seg tilbake etappevis inntil den smeltet helt for omkring 8500 år siden. Framsmeltingen av landet er beskrevet av en rekke kvartærgeologer (Andersen 2000, Gjessing 1978, Sollid et al. 1973). Vekten av ismassene hadde tynget landet ned, og da breene trakk seg tilbake, fulgte havet etter og rakk langt inn over land. Det ble avsatt mye sand fra smeltevannselvene, og etter at landet hevet seg igjen, ble sandmassene liggende som moer og terrasser. I områder som ble oversvømmet av havet ble det avsatt leire. Disse områdene utgjør i dag den beste dyrkningsjorda vi har her i landet. - 12 -

2.3 KLIMA Klimaet i Norge er på flere måter unik tatt i betraktning den nordlige beliggenheten. For å beskrive klimaet her i landet er det grunnlag for å gjøre dette langs to hovedgradienter, fra sør til nord og fra kyst til innland. Den første gradienten er en temperaturgradient med lavere temperaturer i nordlige områder. Gradienten fra vest til øst gjenspeiler nedbørsforholdene med høye nedbørsmengder i vest og mer tørre forhold i øst. Kysten av Vestlandet og Nord-Norge er i stor grad influert av Golfstrømmen med vinder fra vest og sørvest. Golfstrømmen bidrar til redusert årlig temperaturvariasjon. Vintrene langs kysten er gjennomgående milde, med januarmiddel over 0 o C helt nord til Andøya. Temperaturene langs kysten er på sommeren i hovedsak moderate med temperaturer mellom 12-14 o C. De høyeste sommertemperaturene i Norge finner vi i låglandsområdene på Sør- og Østlandet. Flere steder her ligger middeltemperaturen for juli måned over 20 o C og maksimumstemperaturer godt over 30. Vintertemperaturene varierer fra 0 til 4 grader. Både sommer og vintertemperaturene avtar gradvis mot nord og til fjells. Områdene med de laveste vintertemperaturene her i landet er lokalisert til de indre delene av Finnmark og Østlandet. Lavest målte vintertemperatur i Norge er målt i Karasjok på 51,4 o C. De største nedbørsmengdene her i landet finner vi på Vestlandet i en sone 30-60 km innfor ytterkysten. I dette området ligger årlige nedbørsmengder opp mot, dels over 4000 millimeter. Til sammenligning har Finnmarksvidda årlige nedbørsmengder på 300-400 millimeter. Østlandet og indre deler av Trøndelag ligger i hovedsak i nedbørsskyggen med 500-800 millimeter årlig nedbør, mye av dette som ettermiddagsbyger på sommeren. I klimasammenheng ligger Sørlandet i en mellomsone med høye sommertemperaturer, men forholdsvis store årlige nedbørsmengder. Dette klimaskillet går omlag på grensa mellom Vest- og Aust-Agder. Fjellet i Norge er karakterisert ved lave sommertemperaturer, kalde vintre og betydelige snømengder. De største snømengdene finner vi i vestlige og nordlige fjell. Snø- og nedbørsmengdene i vestlige fjell avtar gradvis øst for fjellkjeden. De mest kontinentale områdene her i landet finner vi på Finnmarksvidda og indre Østlandet. På samme vis som fjellet er karakterisert med barske klimaforhold, finnes tilsvarende forhold også i låglandet på ytterkysten av Finnmark. Middeltemperaturen for juli måned her ligger flere steder under 10 o C. Dette er en av forklaringene på at disse områdene i klimatisk sammenheng defineres til det arktiske området. - 13 -

Fig. 2. Klimakart for 1961-1990 normal periode. (a) gjennomsnittlig årlig temperatur; (b) gjennomsnittlig januar temperatur;(c) gjennomsnittlig juli temperatur (Etter Tveito 2000). d) Gjennomsnittlig årlige nedbør (Etter Tveito et al. 2001) - 14 -

2.4 VEGETASJON OG NATURTYPER Utformingen av ulike naturtyper her i landet er et resultat av ulike biotiske og abiotiske forhold. I første rekke vurderes klima og geologiske forhold som avgjørende for etableringen av de ulikheter i norsk natur. Spesielt er klimaet viktig for regionale forskjeller. Videre er det klart at ulike typer biotisk påvirkning er med på å forme naturtypene over tid. Skogsdrift, reindrift og jordbruksaktivitet har i generasjoner vært med på å forme landskapet. Videre er fjell- kystområdene brukt som beitemark for sau og andre husdyr i århundrer. De naturgitte forhold sammen med summen av ulike typer menneskelig aktivitet har vær med på å utforme landet slik vi ser det i dag. Når en skal beskrive vegetasjonsdekket her i landet skjer det normalt etter tre viktige gradienter fra nord til sør, fra vest til øst og langs en høydegradient. Alle disse gradientene er knyttet til klimaet. Gradienten fra sør til nord og høydegradienten er begge knyttet til variasjonen i temperaturforhold. Gradienten fra vest til øst er i hovedsak knyttet til nedbørsmengdene. Langs høydegradienten avtar temperaturen i størrelsesorden 0,5 grad for hver 100 meter. Sammenhengen mellom utformingen av vegetasjonen og klima, ser en best ved skoggrensa. Denne grensa er i hovedsak en temperaturgrense og viser sterk korrelasjon med temperaturkravet til bjørk. Grenseverdien her er om lag 10 o C for de tre sommermånedene. Andre treslag i Norge har høyere krav til sommervarme og treslagsgrensen for disse artene ligger da på et lavere høydenivå. Størst krav til sommervarme hos våre treslag finner vi hos edellauvskogstrærne. Disse er ut fra dette lokalisert til de mest sommervarme områdene her i landet, langs kysten av Sørlandet, i indre fjordområder av Vestlandet og langs kysten på Østlandet. Tilsvarende varmekrav finnes og hos en rekke urter, gras og lyngarter. Barskogstrærne har ikke spesielt høye krav til sommervarme, med er karakterisert ved at de tåler sterk vinterkulde. I lokal skala er geologi og snøforhold viktige faktorer for utforningen av ulike vegetasjons- og naturtyper. Ved kartlegging av vegetasjonen her i landet er det derfor viktig å ta hensyn til disse ytre forholdene. Flere sentrale forskere her i landet og i Skandinavia har påvist sammenhengen mellom klima, geologi, topografi og vegetasjonsdekket. Tuhkanen (1984) utviklet et system for hele det nordlig sirkumpolare området der sammenfallet mellom klima og plantegeografi blir nøye utledet. Hos Dahl (1998) blir ulike klimakrav beskrevet hos en rekke sentrale arter med utbredelse i Nord-Europa. Hos Eurola & Vorren (1980) inndeles ulike typer myr i soner og seksjoner for de nordlige deler av Skandinavia, basert på klimagradienter. Tilsvarende beskriver Oksanen og Virtanen (1995) på hvilken måte vegetasjonen varierer med topografi og høyde for ulike regioner i nordlige Skandinavia. En overordnet oversikt over soner og seksjoner er gitt hos Moen (1999). Denne informasjonen utgjør et viktig bakteppe når ulike arealtyper skal utledes fra satellitt data. - 15 -

Fig. 3 Vegetasjonen i Norge inndelt i soner og seksjoner (Moen 1999). - 16 -

3.0 MATERIALE OG METODE 3.1 DATATILGANG OG TILRETTELEGGING AV AKTUELLE DATASETT 3.1.1 Satellittdata og det fysiske grunnlaget for fjernmåling Kartlegging av naturlig vegetasjon ved hjelp av optiske data har vært gjennomført siden den første Landsat satellitten ble skutt opp tidlig på 70-tallet (Hoffner et al. 1975, Lillesand & Kiefer 1979, Price et al. 1992,). Det fysiske grunnlaget for å kunne drive fjernmåling av våre omgivelser, er at de fleste naturlige objekter vekselvirker ulikt med elektromagnetisk stråling. I praksis vil det si at ulike vegetasjonstyper har sine særegne spektralsignaturer som varierer med bølgelengden av strålingen (Nilsen & Pedersen 1983). I figur 4 er det gitt en framstilling av spektralverdiene for vann, frisk vegetasjon og bar jord som funksjon av bølgelengden. De tre signaturkurvene er eksempler på de tre klassene i en gitt tilstand. Dersom tilstanden endrer seg, f.eks ved at vannet forurenses, eller ved at vegetasjonen tar skade på grunn av overbeiting, vil refleksjonskurvene endre seg. Denne endringen kan observeres ved hjelp av fjernmålingsteknikker, og på grunnlag av den målte endring kan vi si noe om tilstanden til omgivelsene. Fig. 4. Refleksjonskurver for vann, frisk vegetasjon og bar jord som funksjon av bølge-lengde. Den nedre delen av figuren viser lokaliseringen av spektralkanalene til Landsat/TM. Den typiske formen på kurven for frisk vegetasjon kan forklares ut fra klorofyllinnholdet for bølgelengder mindre enn 0.8 µm, og vanninnholdet for de lengre bølgelengdene, midlere infrarødt. Dersom vegetasjonen tar skade f.eks ved overbeiting, - 17 -

vil klorofyll- og vanninnholdet påvirkes, og de typiske minima i reflektanskurven vil påvirkes. Refleksjonskurven for den påvirkede vegetasjonen går da mot kurven for bar jord, som er ytterpunktet representert ved et sparsomt vegetasjonsdekke. På tilsvarende vis er det mulig å sette opp karakteristiske spektralkurver for lavdekt mark i forskjellige tilstander. Områder dominert av et tett lavdekke er klart adskilt fra annen vegetasjon, spesielt i den synlige delen av spekteret (Meredith 1986). En reduksjon i lavdekket vil føre til at også denne kurven endrer seg. Dersom lavdekket forsvinner fullstendig, nærmer vi oss også her spektralmønsteret for naken mark. Ulike spektrale karakteristikker for ulike vegetasjonstyper brukes til å klassifisere reflektert stråling fra vegetert mark. Gjennom klassifikasjonen og ved analyse av spektralverdier for ulike klasser, er det mulig å sette opp en sannsynlighet for hvilken vegetasjonstype de ulike klassene representerer (Nilsen og Pedersen 1983). Viktige hjelpemidler i tolkning av klassifiserte satellittbilder med hensyn på framstilling av vegetasjonskart, er feltregisrteringer, analyse av spektralsignaturer hos ulike vegetasjonstyper og beregning av spektral likhet mellom utskilte klasser. Alle disse teknikkene er tatt i bruk i dette arbeidet. Det fysiske fjernmålingsgrunnlaget er her presentert for den optiske delen av spekteret. Dette grunnlaget kan vi imidlertid også i prinsippet generalisere til å gjelde for andre bølgelengder, som f.eks mikrobølger. Den første satellitten, beregnet for fjernmåling av jorda og dens nære atmosfære, ble skutt opp på begynnelsen av 1960-tallet. Denne satellitten var utstyrt med et enkelt videoinstrument, og hadde sine primære anvendelser innen meteorologi til studier av skyer og skyformasjoner. Etter dette har både satellittene og instrumentene gjennomgått en rivende utvikling. De mest avanserte instrumentene som i dag er tilgjengelige i satellitter, gir data fra jordoverflata med en oppløsning under en meter. Disse instrumentene observerer i en rekke spektralområder lokalisert både til bølgelengder (lys) som det menneskelige øyet kan oppfatte, og til bølgelengder langt utenfor disse områdene. For kartlegging og overvåking av vegetasjon og naturtyper er den mest interessante informasjonen lokalisert til den nær- og midlere infrarøde delen av spekteret. En av satellittenes store fordeler er at de går i faste baner over jordoverflata og kontinuerlig samler inn store mengder data om jordoverflaten og dens nære atmosfære. Satellitter som passerer nær polområdene gir spesielt god dekning av våre interesseområder. Disse satellittene vil også i løpet av en gitt periode, f.eks 16 dager for Landsat, ha oppnådd fullstendig global dekning. Sammenlignet med tradisjonelle kartleggingsmetoder, kan satellittene samtidig samle inn store mengder data over områder som har stor utstrekning. Konsekvensen av dette er at kartlegging av større områder ved hjelp av satellitter kan gjennomføres innenfor kostnader som er minst en faktor 10 mindre enn ved tradisjonell kartlegging. Satellittdata er som nevnt i utgangspunktet på digital form. Dette gir flere fordeler ved kartframstilling. Bildene kan projiseres til forskjellige kartprojeksjoner. Videre kan datasettet bearbeides ved bruk av datamaskinbaserte prosedyrer og algoritmer. Dette - 18 -

åpner for større grad av objektivitet og reproduserbarhet av resultatet. Spesielt er reproduserbarheten viktig i overvåkningssammenheng. Det er her ofte aktuelt å sammenligne dagens vegetasjonsstatus med historiske data. I framtida kan en se store muligheter ved bruk av satellittdata til ulike kartformål. Den økte bruken av geografiske informasjonssystemer gir satellittbildene ytterligere bruksmuligheter. 3.1.2 Landsatdata for Norge Satellittdataene som inngår i dette arbeidet er alle fra de amerikanske satellittene Landsat 5/TM og Landsat 7/ETM+. Data fra disse satellittene har en geometrisk oppløsning på 30 meter. Hver scene dekker et areal på 185 x 185 kilometer. Satellitten går i faste banespor med en repetisjonssyklus på 16 dager. Landsat-satellitten leverer data fra 7 ulike kanaler. Tre av kanalene er i den synlige delen av spekteret, kanalene 1-3. Kanal 4 er i den nær-infrarøde (NIR) delen av spekteret, mens kanalene 5 og 7 er i midlere infrarødt (MIR). I tillegg har Landsat-satellittene er sensor i det termiske området, kanal 6. I alt 45 scener fra ulike år i tidsperioden 1988-2006 er innkjøpt og bearbeidet med tanke på å framstille vegetasjonsdekket her i landet som en sømløs mosaikk. To hovedkriterier er brukt ved valg av satellittscener. For det første er det valgt ut scener som i størst mulig grad ikke er forstyrret av skyer og andre typer atmosfæriske forstyrrelser. Videre er scenene valgt i en tidsperiode på året som best mulig er i samsvar med et fullt utsprunget vegetasjonsdekke. De valgte kriteriene begrenser tilgangen på satellittscener betydelig. For Sør-Norge er eksempelvis låglandsområdene fullt utsprunget allerede i slutten av juni, mens fjellområdene på Vestlandet og i Nord- Norge fortsatt har betydelige snømengdet på dette tidspunktet. Dette har bidratt til at utvalgte scener for fjellområdene og i Nord-Norge i hovedsak er fra slutten av juli og første halvdel av august, mens utvalgte scener for låglandsområdene har et større tidsspenn gjennom året. Et siste kriterium som er brukt ved valg av scener, er at scene skulle være av så ny dato som mulig. Flertallet av scener er ut fra dette fra årene etter 1999. Eldre scener er i hovedsak brukt til å fylle inn med data der de nyeste datasettene er befengt med skyer og andre typer forstyrrelser. Alle Landsat-scenene som inngår i denne kartproduksjonen er korrigert geometrisk til kartprojeksjonen UTM, sone 32, WGS84. I områder med stor variasjon i relieff og topografi, er det i tillegg gjort terrengkorreksjoner av aktuelle scener ved bruk av Parlow korreksjons algoritme. Parlow-korreksjonen er gjort før klassifikasjon og en videre bearbeiding i kartprosessen. Terrengkorreksjonen gjelder scener på Vestlandet. Under kartkorreksjonen er det brukt en metodikk der samhørende punkt i kartet og i de aktuelle satellittt-scenene er plukket ut med påfølgende transformasjon av satellittscenen til kartet. Graden av samsvar mellom kart og scene kan måles gjennom det såkalte RMS-avviket. For hver scene som har vært transformert i dette prosjektet, har RMS-avviket vært mindre enn 1.0. Det er videre brukt andre grads polynom under transformasjonen og nearest neighbour metodikk for resampling av hver scene. Under prosjektet er billedbehandlingen utført ved bruk av programvaren ENVI. Videre er programmet ArcGis brukt ved ulike typer analyser, mosaikkering av scener og ved kartografisk framstilling av sluttprodukt. - 19 -

Erfaringer ved produksjon av vegetasjonskart basert på satellittdata har vist at en klassifikasjon av ulike scener i de fleste tilfeller ikke er tilstrekkelig for å oppnå en tilfredsstillende utskillelse og avgrensing av ulike vegetasjonstyper. Det er her som regel behov for ulike typer korreksjon for å oppnå et godt resultat for det endelige kartproduktet. Tilleggsdata med ulike temalag fra topografiske kart, digitale terrengmodeller og konkrete registreringer i felt er de mest brukte tilleggsdata for en etterpå-korreksjon av klassifiserte satellittprodukt. For fjellregionen har det videre vist seg at snømasker, spesielt fra utsmeltingsperioden gir viktige bidrag i tolkningsarbeidet. For enkelte av fjellområdene på Vestlandet er det i dette prosjektet utarbeidet snømasker fra mai, juni og juli måned 2007. Disse maskene er brukt for å oppnå en forbedret tolkning av rabb-/snøleie-samfunn i fjellet. Ved evaluering av det endelige sluttprodukt og for å oppnå et begrep om nøyaktigheten ved de ulike klasser med hensyn på innhold og geografisk avgrensing, er det gjort sammenligninger mot vegetasjonskart utarbeidet etter tradisjonell metodikk. Denne type kart er vært gjort tilgjengelig fra Institutt for skog og landskap. Kartene finnes dels som analoge kart på papir form, dels som digitale produkt i ArcGis format. I sum dekker denne typer kart om lag 10 prosent av landarealet i Norge. Fjellområdene i Sør- Norge er brukbart representert med tradisjonelle vegetasjonskart med store areal også på digital form. Låglandsområdene på Sørlandet, Vestlandet og i Nord-Norge er mer sparsomt representert med denne type kart. For barskogsområdene er store områder dekket med såkalte bonitetskart. Disse kartene reflekterer frodigheten i skog, spesielt i barskogsområdene og har i dette prosjektet til en viss grad blitt brukt i verifiseringen av det endelige satellitt-kartet. I fylkene Finnmark og i Troms har Norut over en rekke år gjort egne kartlegginger ved bruk av satellitt data. Tidligere kartprodukt er i dette prosjektet brukt som støtte ved utformingen av det nasjonale vegetasjonskartet (Johansen et al. 1995, Johansen & Karlsen 1998, 2000). 3.2 TILRETTELEGGING AV DATA OG BILLEDBEHANDLING 3.2.1 Produksjonslinje for satellittbasert vegetasjonskartlegging Produksjon av vegetasjonskart over store areal ved bruk av satellitt data skjer gjennom en serie av ulike arbeidsoperasjoner som i neste omgang settes sammen til en full produksjonslinje. I dette arbeidet er det grunnlag for å dele produksjonslinja inn i seks ulike deloperasjoner: (1) Første ledd i denne prosessen, ofte omtalt som preklassifikasjon, omfatter spektral klassifikasjon av utvalgt master scene. Utskilte klasser i dette produktet gjennomgår deretter en analyse med hensyn på spektral likhet og spektral separabilitet. Denne analysen legger grunnlaget for bestemming av klasseantallet og for en første ordens tolkning av master scenen. (2) I andre ledd i prosessen gjennomgår nabo-scenen til master -scenen tilsvarende bearbeiding og analyse. Klassifiserte naboscener registreres deretter til master scenen og føyes sammen til en sømløs mosaikk. - 20 -

1. Klassifikasjon av "master"-scene Landsat TM / ETM+ scene ikke-styrt klassifikasjon Første ordens klassif. produkt Avalyse av spektral likhet/separabilitet Sammenslåing av klasser 2. Klassifikasjon av nabo-scener Landsat scene Klassifisert prod. Preklassifisert "master-scene" Landsat scene Landsat scene Klassifisert prod. Klassifisert prod. 3. Mosaikkering av scener Landsat scene Klassifisert prod. 4. Tilleggsdata - tilrettelegging Mosaikk av bilder Terrengmodell Arealdekke Geologi Feltdata Arealbruksdata Geografiske soner / seksjoner Andre geodata... Standardisert vegetasjonskart 6. Standardisering Fargesetting/Legend med beskrivelser 5. Korreksjon av mosaikk Regler for sammenslåing eller oppsplitting av klasser Første ordens vegetasjonskart System for vegetasjonskartlegging Fig. 5. Flow-diagram som sammenfatter de ulike steg ved produksjon av vegetasjonskart fra satellitt data. De tre første trinnene går ofte under betegnelsen pre-klassifikasjon. Trinn 4 og 5 betegnes post-klassifikasjon, mens steg 6 omfatter en standardisering av det endelige sluttproduktet. (3) Klassifikasjon og mosaikkering av naboscener fortsetter deretter til hele det kartlagte området er framstilt som et pre-klassifisert produkt. (4) I det fjerde trinnet i prosessen tilrettelegges utvalgte tilleggsdata for analyse. Dette skjer ved at den sømløse mosaikken og aktuelle tilleggsdata registreres til samme kartprojeksjon slik at produktene kan analyseres mot hverandre. Basert på disse analysene formuleres spesifikke beslutningsregler for oppspritting og en påfølgende reallokering av subklasser. (5) I femte steg skjer selve korreksjonen. Nye klasser som defineres legges i første omgang til det opprinnelige klasseantallet. Det nye produktet gjennomgår - 21 -