Teksti ja kuvat: Pekka Hurskainen, Minna Kallio, Markus Törmä

Yksi Suomen ekosysteemiobservatorion (FEO) tavoitteista on edistää kaukokartoitustiedon saatavuutta ja käytettävyyttä Suomen luonnon tilan seurannassa. Vaikka aineistoa on jo nyt saatavilla valtavat määrät, ne jäävät helposti hyödyntämättä. Asiantuntijoilla ei välttämättä ole osaamista saattaa jaossa olevaa dataa analyyseihin sopivaksi. Erityisesti tämä haaste on vaivannut tutkasatelliittien aineiston käyttöönottoa.

Syken Avoin tieto –palveluun on viety FEO:ssa jalostettuja mahdollisimman helppokäyttöisiä kaukokartoitustuotteita, joista esittelemme tässä kaksi esimerkkiä:

• Sentinel-2 satelliittikuvamosaiikit 2017–2022
• Sentinel-1 tutkasatelliittimosaiikit  

Pilvettömät Sentinel-2-kuvat ja tiivistetty aineisto katselukäyttöön 

Suomen alueella satelliittikuvien käyttöä hankaloittavat niissä usein näkyvät pilvet. Tämän ongelman voi ratkaista valitsemalla kasvukauden kuvilta ainoastaan pilvettömät kuvapikselit ja yhdistämällä ne yhtenäiseksi satelliittikuvamosaiikiksi. Koska jokaista vuotta kohden valitaan pikselikohtaisesti vain yksi havainto, on tässä päädytty valitsemaan sen pikselin sävyarvo, joka vähiten eroaa saman vuoden muista pilvettömistä havainnoista. Tämä tuote soveltuu parhaiten kvantitatiiviseen seuranta- ja tutkimuskäyttöön, mutta hankaluutena on suuri tiedostokoko ja aineiston käsittelyn hitaus.

Toisessa tuotteessa tiedostokokoa on pienennetty olennaisesti ottamalla mukaan vain kolme yleisimmin käytettyä aallonpituusaluetta (vihreä, punainen ja lähi-infrapuna) ja tiivistämällä kuvien sävyarvojen vaihtelua. Tuote soveltuu parhaiten kuvien katselukäyttöön paikkatieto-ohjelmistossa. Molemmat tuotteet ovat ilmakehäkorjattuja, eli ilmakehän aiheuttamat häiriöt on pyritty minimoimaan. Niiden pikselikoko on 10 metriä. 

Sentinel-1 tutkasatelliittimosaiikit  

Tutkainstrumentissa on itsessään radiolähetin, jonka lähettämän ja kohteesta heijastuneen sähkömagneettisen pulssin tutkan vastaanotin mittaa. Tutkakuvaus ei siten ole riippuvainen auringon heijastamasta tai emittoimasta energiasta, ja tietoa pystytään keräämään vaikka vuorokauden ympäri, ja Suomen leveyspiireillä myös talvisin. Tutka-aallot myös läpäisevät ilmakehän pilvikerrokset, joten sääolosuhteilla ei ole juurikaan väliä kuvauksen onnistumisen kannalta.

Tutkakuvauksessa hyödynnetään ihmissilmälle näkymättömiä mikroaaltojen eri aallonpituuksia: lyhyen aallonpituuden (~2-6 cm) tutkasignaalit läpäisevät vain osittain kasvillisuuden eri kerroksia, soveltuen siten paremmin matalamman ja/tai harvemman kasvillisuuden tutkimiseen, kun taas pidemmän aallonpituuden (~23- 60 cm) signaalit läpäisevät ne kokonaan, mikä soveltuu paremmin vaikkapa ekosysteemien rakenteen, maanpäällisen biomassan ja kasvillisuuden korkeuden mittaamiseen.  

Tutkakuvaus perustuu tutkainstrumentin lähettämän pulssin takaisinsirontaan kohteesta. Takaisinsironnan voimakkuuteen vaikuttaa käytetyn aallonpituuden lisäksi muutkin tutkan ominaisuudet, erityisesti polarisaatio, joka tarkoittaa lähtevätkö ja saapuvatko pulssit horisontaalisessa vai vertikaalisessa suunnassa. Eri polarisaatiokombinaatiot, joista tutkakuvan kanavatkin muodostuvat, kertovat erilaisia asioita vaikkapa kasvillisuuden rakenteesta.  

Euroopan avaruusjärjestön Sentinel-1 on lyhyen aallonpituuden tutka. Yhdistimme mosaiikissa vuosilta 2016 ja 2017 eri polarisaatioyhdistelmiä kolmeksi kanavaksi: vertikaalinen-vertikaalinen, vertikaalinen-horisontaalinen sekä kahden edellisen polarisaatiosuhde. Kun nämä kanavat yhdistetään RGB -värikuvaksi, tutkakuvien visuaalinen tarkastelu ja analysointi helpottuvat olennaisesti. 

Tutkamosaiikkia on hyödynnetty esimerkiksi pensaikoiden ja kivikoiden erottamiseen toisistaan Ylä-Lapin luonnon kaukokartoitusprojektissa.

Linkit:

• Avoin tieto -sivut:
  • https://www.syke.fi/fi-FI/Avoin_tieto
• Aineistojen metatietokuvaukset Syken metatietopalvelussa:  
  • https://ckan.ymparisto.fi/dataset/sentinel-2-satellite-image-mosaics-2017-2021-s2gm-sentinel-2-satelliittikuvamosaiikki-2017-2021   
  • https://ckan.ymparisto.fi/dataset/sentinel-2-satelliittikuvamosaiikki-s2gm-2017-2021-vaaravarimosaiikit
  • https://ckan.ymparisto.fi/dataset/sentinel-1-global-backscatter-model-mosaic-sentinel-1-global-backscatter-model-kuvamosaiikki