1. No category

Maanmittaus 86:1 (2011)
25
Maanmittaus 86:1 (2011)
Historiallinen tietoisku
Satelliittikuviin liittyvä tutkimustyö VTT:ssä 1980–1995
Eija Parmes
Tiivistelmä. Satelliittikuvien hyödyntämiseen liittyvä kehitystyö VTT:ssä
jatkui 1980-luvun Maankäytön laboratoriossa. Satelliittikuvien oikaisemiseen ja tulkintaan kehitettiin mahdollisimman automaattisia menetelmiä.
Sovelluksina olivat metsätalous, maastokartoitus, jää ja luonnonkatastrofit,
ja aineistona sekä optiset Landsat-, SPOT- ja NOAA AVHRR -satelliittikuvat että ensimmäiset ERS-1-satelliitin tutkakuvat. VTT mm. kehitti luokitusmenetelmän globaalisti ensimmäisen valtion kattavan maankäyttö- ja
puustoluokituskartan tuottamiseen. Vuonna 1988 kaukokartoitus siirtyi
Instrumenttitekniikan laboratorioon, missä valmistettiin mm. avaruusinstrumentteja. Tavoitteena oli synergiahyöty instrumenttitekniikan kanssa ja ensimmäiset menestykset liittyivätkin väärävärivideokameran ja hyperspektrometrin kehittämiseen. Laboratorion nimi muuttui 1994 Avaruustekniikan laboratorioksi.
1 1980-luvun alku
Vuonna 1980 satelliittikaukokartoitusta esiteltiin edelleen uutena tekniikkana,
joka tuo tietoa ihmisen fyysisestä ympäristöstä, luonnonresursseista, teollisuus- ja
asutusalueista, ja niissä tapahtuvista muutoksista. 1973–1979 aikana tehtyjen tut­
kimusten perusteella VTT oli saavuttanut korkean tason satelliittikuviin liittyväs­
sä tutkimuksessa. Satelliittikuvien numeerisen analyysin tulokset luonnonresurs­
sien monitoroinnissa olivat saavuttaneet merkittävää kiinnostusta ja suomalaiset
kartoittivat satelliittikuvilta myös alueita Keski-Aasiassa ja Afrikassa.
Satelliittikuvien hyödyntämiseen liittyvä kehitystyö VTT:ssä jatkui 1980-lu­
vun Rakennus- ja yhdyskuntatekniikan tutkimusosaston Maankäytön laborato­
riossa Kuvatulkinnan ja mittaustekniikan jaostossa Risto Kuittisen johdolla.
VTT:n pääjohtaja Pekka Jauho oli kiinnostunut kaukokartoituksesta ja tuki ai­
heen tutkimustoimintaa VTT.llä. Menetelmä- ja algoritmikehitystä tehtiin sekä
kuvamittaukseen että kuvatulkintaan. 80 metrin pikselikoon ja neljän aallonpi­
tuusalueen (sininen, vihreä, punainen ja lähi-infra) Landsat-satelliittikuvat olivat
1980-luvun alussa ainoa kaukokartoitukseen luettava satelliittikuvalähde.
2 Digitaalisen kuvainformaation tutkimusohjelma
Tärkeä sysäys satelliittikuvien ja numeerisen kuva-analyysin kehitystyölle oli Pek­
ka Raitasen johdolla valmistettu VTT:n laaja tutkimusohjelma ”Digitaalisen ku­
vainformaation tutkimusohjelma” vuosina 1982–1984. Ohjelma yhdisti VTT:llä
eri osapuolia, kuten Teletekniikan laboratorio, Elektroniikkalaboratorio, Sähkö­
26
Satelliittikuviin liittyvä tutkimustyö VTT:ssä 1980–1995
tekniikan laboratorio, Graafinen laboratorio, Maankäytön laboratorio ja ATK-kes­
kus. Projektissa kehitettiin mm. videokuvan kompressiota ja tiedonsiirtoa, nopeaa
kuvaprosessointia, ja lääketieteellisten kuvien analyysiä. Henrik Haggrén ja Erkki
Rämö olivat vetäjinä kaukokartoitukseen liittyvissä Digitaalisen kuvamittauksen
ja tulkinnan menetelmät- ja Digitaalisen kuvamittauksen ja tulkinnan sovellukset
-projekteissa. Niissä kehitettiin mm. automaattinen kuvan tukipistemittausohjel­
misto tietopankkiin tallennettujen tukipistekuvien avulla.
VTT kaukokartoittajilla oli laitteistona Data Generalin NOVA 3/12 -minitie­
tokone, jolle kuva syötettiin magneettinauhalta, ja kuva näytettiin Comtalin CRTmonitorilla. Monitorilla olevan kuvan sävyjä ja luokitusta säädettiin painikkeilla.
Jokainen operaatio jouduttiin aina aloittamaan tyhjästä kun kuva siirrettiin näyt­
töön. Keskusmuistiin mahtui samanaikaisesti 256 × 256 pikselin kuva neljällä
kanavalla. Väriprintterin puuttuessa värien sijasta käytettiin kirjaimia, jotka, kun
tarvittiin havainnollista tulostetta luokitustulosten esittämiseen, väritettiin käsin
printissä vihreäksi, siniseksi, yms. maastoluokan mukaisesti. Digitaalisen kuvaaineiston käsittelyvalmiudet paranivat merkittävästi, kun Cyber-keskustietoko­
neelle valmistettiin 1982–1983 Sadie-RS-kaukokartoituskuvien kuvankäsittely­
ohjelma. Tehtävästä vastasi Esa Franssila.
Myös NOVA 3/12 -pientietokoneen ja Comtal 256 × 256 -näyttölaitteen
muodostamaan kuvankäsittelyjärjestelmään lisättiin uutta ohjelmistoa. Laitteen
pienen kapasiteetin vuoksi aloitettiin valmistelut suuremman kuvankäsittelyjär­
Kuva 1. Kaj Andersson ja Aarne Rantala konfiguroivat vuonna 1987 Outokumpu Oy:lle
satelliittikuvien hyödyntämiseen DISIMP-ohjelmiston, VAX 11/750 -järjestelmän ja Intelin näyttölaitteen Saloran näyttömuisteilla.
Maanmittaus 86:1 (2011)
27
jestelmän hankkimiseksi laboratorioon 1984–1986. Tehtävästä huolehtivat DI Kaj
Andersson, Eija Parmes ja Yrjö Rauste (kuva 1). Kuvankäsittelyjärjestelmäksi va­
littiin australialainen CSIROn DISIMP-ohjelmisto ja VAX 11/750 -tietokoneet.
Kaj Andersson oli Australiassa CSIROssa vuoden 1988 tutustumassa DISIMPohjelmointiin.
Työasemanäyttöinä käytettiin pieniä Saloran VPT-64-monitoreja (256×256×6
bittiä), joihin tehtiin itse ohjelmat satelliittikuvien visualisoimiseksi. Maanmitta­
uslaitos ja Outokumpu Oy päätyivät samanlaiseen kuvankäsittelyjärjestelmään.
VAX-sarja jatkui myöhemmin 1980-luvulla VAX Station -työasemina ja edelleen
UNIX-pohjaisina DECStation-työasemina, joiden jälkeen 1990-luvun aikana vä­
hitellen siirryttiin PC-aikaan ja Microsoft Windows -käyttöjärjestelmään. Samassa
muutoksessa C-kieli korvasi vähitellen Fortranin vallitsevana ohjelmointikielenä.
3 Useita sovellusalueita
1980-luvulla malminetsintää varten tehtiin laajaa kuvankäsittelyohjelmien kehi­
tystyötä. Landsat-satelliitin kuvia ja geofysikaalisten matalalentomittausten digi­
taalista aineistoa käsiteltiin yhdessä tulkinnallisesti parhaiden kuvien valmista­
miseksi. Menetelmää käytettiin hyväksi malminetsintätehtävissä. Tutkimustyöstä
vastasi dipl.ins. Esa Franssila yhdessä Outokummun edustajan Jussi Aarnisalon
kanssa. Lisäksi Hilkka Arkimaa ja Viljo Kuosmanen Geologian tutkimuskeskuk­
sesta työskentelivät VTT:n tiloissa geologian sovellusten parissa.
Metsätalouden alalla kehitettiin menetelmiä satelliittikuvien käyttämiseksi
puuston inventoinnissa, hakkuiden paikantamiseksi ja vesoittuneiden havupuu­
taimikoiden havaitsemiseksi. Tutkijoina toimivat Erkki Tomppo, Tuomas Häme
ja Pekka Saukkola. Vuosina 1984–1988 VTT:llä toteutettiin laaja projekti ”Kuvi­
oittainen metsäninventointi satelliittikuvilta”, josta lähtien metsäsovellukset ovat
olleet VTT:n kaukokartoituksen ydinaluetta. Myös tutkittiin lumen laajuuden ja
vesiarvon mittaamista satelliittikuvien ja gammaspektrometrin avulla. Tavoittee­
na oli kehittää menetelmä operatiiviseen käyttöön, jotta kevätkauden tulvaennus­
teita voitiin parantaa. Tutkimuksesta vastasi Risto Kuittinen.
Kartoituksen puolella kehitettiin menetelmä automaattiseen maankäytön
muutosten seurantaan Landsat-satelliittikuvilta. Testiaineistona oli viisi satelliitti­
kuvaa eri vuosilta Hyvinkään kaupunkialueesta. Kuvien silloisen heikon resoluu­
tion (pikselikoko 80 metriä) takia vain uudet soranottoalueet saatiin luotettavasti
esiin muutoksina.
4 SPOT-satelliittikuvien simulointi ja kuviointimenetelmän kehittäminen
Huonoon resoluution oli tiedossa parannusta lähitulevaisuudessa uuden Landsatsatelliitin (pikselikoko 30 metriä) ja ranskalais-ruotsalais-belgialaisen SPOT-sa­
telliitin (pikselikoko 20 metriä) laukaisun myötä: Landsat 4- ja Landsat 5 -satel­
liitit laukaistiin radalleen vuosina 1982 ja 1984 ja SPOT-satelliitti vuonna 1986.
Ranskalaisten SPOT-satelliitti oli paitsi suurin erotuskyvyltään myös edelläkävijä
satelliitista tehtävissä stereokuvauksissa. Satelliitin kuvaussuunta saatiin ohjel­
moitua ±27 astetta viistoon ja kuvattua näin sama alue eri radoilta.
28
Satelliittikuviin liittyvä tutkimustyö VTT:ssä 1980–1995
Eija Parmes oli VTT:n vaihtotutkijana ja Emil Aaltosen säätiön stipendiaatti­
na talvikauden 1982–1983 Ranskan karttalaitoksessa (IGN Institut Geographique
National) tutustumassa ennakolta SPOT-satelliitin kuviin. Ranskan avaruustutki­
muskeskukseen CNES toimitettiin Mallinkaisen alueen ilmakuva ja korkeusmal­
li, joista CNES valmisti SPOT-stereo- ja nadiirikuvia suomalaisen tutkimuksen
käyttöön. Kuvia käytettiin mm. SPOT-kuville sopivan kuviointimenetelmän ke­
hittämisessä ja testaamisessa stipendiaattivierailun aikana. Kuviointiohjelma toi­
mitettiin Ranskan avaruustutkimuskeskukseen Nadine Pourthielle (CNES), josta
saimme vastavuoroisesti samaan suunnattujen puiden algoritmiin perustuvan oh­
jaamattoman luokituksen eli klusteroinnin menetelmän (CHCLA).
Samoihin aikoihin Maanmittauslaitoksen Satelliittikuvakeskus Jussi Paavi­
laisen johdolla teki sopimuksen SpotImagen kanssa SPOT-kuvien tulevasta vä­
lityksestä Suomeen. Ranskassa satelliittikuvien hyödyntämiseen valmistautuivat
jo silloin monet yritykset ja laitokset, kuten GDTA, IFP, CNES, Matra, INRA,
BRGM, SEP ja Geofrance.
5 Kartoitus ja muutosten seuranta 1980-luvulla
1980-luvulla tehtiin laajaa yhteistyötä Maanmittauslaitoksen ja Topografikunnan
kanssa satelliittikuvien soveltuvuudesta yleis- ja topografiseen kartoitukseen ja
muutosten seurantaan. Esa Franssilan johdolla tehtiin kehitystyötä satelliittikuvi­
en käyttämiseksi Suomen yleiskartan ajantasaistuksessa ja satelliittikuvamosaiik­
kien valmistamisessa. Työn tuloksena Maanmittaushallitus valmisti koekarttoja.
1980-luvun loppupuoliskolla kehitettiin menetelmiä 1:50 000 topografisen
kartan pintamaisten kohteiden tulkintaan Landsat- ja SPOT-satelliittikuvista. Täl­
löin Landsat-aineisto sisälsi perinteisten sinisen, vihreän, punaisen ja lähi.infran
aallonpirtuusalueitten lisäksi myös kaksi keski-infra-alueen aallonpituuskanavaa.
Testialueina olivat Kopsusjärven alue Lapissa edustamassa Topografikunnan int­
ressialueita ja Lohjan ja Kirkkonummen alue Etelä-Suomessa edustamassa Maan­
mittaushallituksen intressialueita. Kopsusjärvellä tarkistettiin satelliittikuvista
tehtyjä kuviointi- ja tulkintatuloksia sekä helikopterista että maastossa (kuva 2).
Kopsusjärven maan peitteisyyden luokitusta Landsat TM -satelliittikuvasta esi­
tetään kuvissa 3–6. Paljakka-alueiden ja rinteillä sijaitsevien pensaikko- ja tai­
mikkoalueiden erottelussa uusi keski-infran aallonpituusalue oli hyödyllinen, kun
muissa luokissa lähi-infra ja näkyvän valon alueet olivat riittäviä.
Kuvien parantuneen resoluution takia kuvilla erottui selvemmin myös teks­
tuuria ja kuvien tulkintaan lisättiin Haralickin tekstuuriparametreja muuttujiksi.
Tekstuuriparametrit laskettiin ns. co-occurrence-matriisista, joka ilmaisee miten
sävyarvot sijaitsevat toistensa naapureina kuvalla. Rakenteellista tekstuuria ko­
rostettiin erikoissuodattimilla. Näin saatiin mm. rajattua kaistalehakkuut ja ero­
tettiin rakennetut alueet paljaista pelloista, jotka muuten sekoittuivat samoihin
säteilyluokkiin.
Kirkkonummen alueella kehitettiin muutosten seurannan menetelmää, jossa
uutta satelliittikuvaa verrattiin karttaan. Kartan kuvioiden perusteella muodostet­
tiin karttaluokkien säteilyluokat, ja niiden perusteella luokitettiin kuva uudelleen
Maanmittaus 86:1 (2011)
29
Kuva 2. Maastotarkistuksissa Kopsusjärvellä vuonna 1985, kuvassa Veli-Pekka Valtonen
Topografikunnasta, Eija ParmesVTT:stä ja Tapio Tuomisto Maanmittaushallituksesta
karttaluokkiin. Jos muutoksia oli suhteellisen vähän verrattuna kuva-alueeseen,
niin muuttuneet pikselit luokittuivat uudessa luokituksessa eri luokkaan kuin ver­
rattaessa karttaan.
Kartoitustehtäviin liittyvissä projekteissa toimivat 1980-luvulla VTT:llä Esa
Franssila, Risto Kuittinen, Eija Parmes, Pekka Raitanen ja Maanmittauslaitokses­
sa Jaakko Peltola, Jussi Paavilainen, Raimo Lahtinen, Tapio Tuomisto ja Eija For­
svik, sekä Topografikunnassa Jukka Hakala, Juha Saarentaus, Veli-Pekka Valtonen
ja Henry Kvarnström, sekä Juha Jaakkola Geodeettisesta laitoksesta. Tutkimusta
rahoittivat edellä mainittujen osapuolten lisäksi Maa- ja metsätalousministeriö.
1980-luvulla VTT ja Vesi- ja ympäristöhallitus kehittivät menetelmän tuot­
taa Landsat-satelliittikuvista maan peitteisyyttä kuvaavan kartan koko Suomen
alueelta. Idea lähti Vesi- ja ympäristöhallituksesta Yrjö Sucksdorffin toimesta,
koska tarvittiin tietoa valuma-alueiden maankäytöstä. Työtä veti Risto Kuittinen
VTT:stä ja siihen osallistui Eija Parmes VTT:stä. Aaro Mikkola käynnisti tuo­
tannon Maanmittaushallituksessa ja Antti Vertanen jatkoi Aaron siirryttyä muihin
tehtäviin. Kartta oli ensimmäinen laatuaan kansainvälisesti ja ensimmäinen versio
valmistui vuonna 1991. Pikselikoko oli 25 metriä. Kuvassa 7 ollaan tarkistamassa
tuloksia maastossa.
30
Satelliittikuviin liittyvä tutkimustyö VTT:ssä 1980–1995
Kuva 3. Landsat-satelliittikuvan vihreän (B), punaisen (G) ja keski-infrapunan (R) aallonpituusalueitten väärävärikuva Kopsusjärven 1: 50 000 -karttalehden alueelta
Kuva 4. Paljakka-alueet vaaleansinisellä ja pensaikko- ja taimikkoalueet tummansinisenä. Luokitus tehtiin ohjaamattomalla suunnattujen puiden menetelmällä Landsat TM
-kuvan vihreän, punaisen ja keski-infran kanavista.
Maanmittaus 86:1 (2011)
31
Kuva 5. Vesi sinisenä, mäntypuusto tummanvihreällä, muu havupuusto keskivihreällä,
lehtipuusto vaaleanvihreänä ja harva ja kanervapohjainen männikkö, puustoinen kallio
ja kivikko harmaalla. Luokitus tehtiin ohjaamattomalla suunnattujen puiden menetelmällä Landsat TM -kuvan punaisen ja lähi-infran kanavista.
Kuva 6. Tiheä rakka violettina, puhdas kalliomaa harmaalla ja vaikeakulkuinen ja ylipääsemätön suo sinisenä. Luokitus tehtiin ohjaamattomalla suunnattujen puiden menetelmällä Landsat TM -kuvan punaisen ja lähi-infran kanavista.
32
Satelliittikuviin liittyvä tutkimustyö VTT:ssä 1980–1995
Kuva 7. Maastotarkistusta 1980-luvun lopulla, kuvassa Hillevi Nikka, Risto
Kuittinen ja Brita Veikkanen
Kuva 8. Jäätyyppien luokitus NOAA-satelliittikuvalta, joka on kuvattu 31.3.1987.
Vasemmalla on ohjatun luokituksen tulos ja oikealla ohjaamattoman luokituksen tulos punaisen, lähi-infran ja entropian avulla erotetuista merijäätyypeistä: kiintojää,
ahtautunut jää, tiheä ajojää, harva ajojää, hyvin harva ajojää ja avovesi. Valkoiset
alueet ovat pilviä.
Maanmittaus 86:1 (2011)
33
6
Jäätyypitystä NOAA AVHRR -satelliittikuvista ja satelliittikuvien siirtoa jäänmurtajille
Kristina Ahlnäs Alaskan yliopiston geofysiikan laitokselta vieraili VTT:llä
1980-luvun lopulla ja osallistui Risto Kuittisen vetämään merijään tulkintapro­
jektiin. Erityisesti Kai Mäkisaran kehittämä kuvien kompressio- ja koodausme­
netelmä oli siihen aikaan edistyksellinen. Projektissa kehitettiin optimaalisia ku­
vajohdannaisia ja tekstuurimuuttujia jäätyypin tulkintaan. Tekstuurimuuttujista
entropia erotti parhaiten eri jäätyyppejä: kiintojää, ahtautunut jää, tiheä ajojää,
harva ajojää, hyvin harva avojää, ja avovesi (kuva 8).
Vuosina 1988 ja 1989 VTT:ssä kehitettiin satelliittikuvien kompressio- ja
siirtojärjestelmä jäänmurtajille (Robin Berglund, Risto Kuittinen, Kai Mäkisara,
Yrjö Rauste). Alussa siirrettiin NOAA-sääsatelliitin yhden kilometrin resoluution
optisia kuvia. Vuonna 1991 asennettiin operatiivinen NOAA AVHRR -kuvien siir­
tojärjestelmä kaikille Suomen jäänmurtajille yhdessä VTT tietojenkäsittelyteknii­
kan laboratorion kanssa. Seuraavana vuonna kuvavälitys laajennettiin koskemaan
myös ERS-1-satelliitin tutkakuvia. 1990-luvulla jäänmurtajille kehitettiin satel­
liittikuvatyöasema, alussa Macintosh- ja myöhemmin PC Java -pohjainen, joka
liitettiin jäämurtajien liikennetietojärjestelmään.
7 Automaattinen tukipistemittaus ja kuvasovitus
1980-luvun lopulla keksittiin, että koska järvien rajaaminen onnistuu lähes 100 %:n
luotettavuudella satelliittikuvan lähi-infrakanavan kuvasta myös ilman ihmisen oh­
jausta, niin tätä voi käyttää ainakin Suomessa, tuhansien järvien maassa, satelliit­
tikuvien automaattiseen tukipistemittaukseen. Tämän perusteella kaukokartoitusja­
ostossa lähdettiin kehittämään järjestelmää, jossa satelliittikuvasta rajatuille järville
etsitään vastinjärvet ja peruskartan järvistä, ja näin saadaan kuvalle geokoodauksen
vaatimat tukipisteet. Mikael Holm aloitti 1980-luvun lopulla menetelmätoteutuksen
piirrepohjaiseksi kuvien yhteensovitusmenetelmäksi, joka perustuu peruskartan jär­
vien ja saarien painopisteisiin ja ylempiin momentteihin, joiden perusteella löydetään
vastinsaaret ja -järvet. Maanmittaushallitus oli saanut valmiiksi peruskartan digitoin­
nin ja peruskartat vesialueineen olivat käytettävissä CD:llä. Niistä laskettiin VTT:llä
referenssitietokantaan Suomen järvien painopisteet ja koko- ja muotoparametreja.
Maanmittauslaitos käytti 1990-luvulla tätä satelliittikuvien automaattisen tukipiste­
mittauksen ohjelmaa Landsat-, SPOT- ja myöhemmin IRS-satelliittikuvien operatii­
visessa tukipistemittauksessa. VTT:llä aihe laajeni globaaliksi rekonstruoinniksi, jos­
sa myös muut kuin geometriset tekijät otetaan huomioon kuvien yhteensovituksessa.
Näistä projekteista syntyi myös erikoinen toimeksiantoprojekti. Media tahtoi
selvittää Suomen järvien todellisen määrän. Tämä saatiin laskettua VTT:ssä pe­
ruskartoilta tehdyn referenssitietokannan perusteella ja tuloksena oli noin 200 000
yli neljän aarin järveä ja lampea.
8 Kaukokartoitus ja avaruusinstrumentit
Vuonna 1988 kaukokartoitustutkimus siirtyi avaruustekniikan laiteosaamiseen
yhteyteen ensin Instrumenttitekniikan laboratorioon, joka organisoitiin vuonna
34
Satelliittikuviin liittyvä tutkimustyö VTT:ssä 1980–1995
1994 Avaruustekniikan laboratorioksi. Laboratorionjohtajana oli Väinö Kelhä,
ja kaukokartoitusjaoston vetäjinä toimivat Risto Kuittisen jälkeen Tuomas Häme
vuodesta 1990 ja Einar-Arne Herland vuodesta 1994.
Digitaaliseen videokameraan perustuva kevyt ilmakuvauksen kokonaisjär­
jestelmä EnsoMosaic sai alkunsa, kun Karelsilva Oy:lle toimitettiin vuonna 1991
VTT:n patentoima väärävärivideokamera metsäkartoitukseen lentokoneesta. Ka­
mera sai toisen sijan Finnish Junior kauppakamarin ”Vuoden tuote” -kilpailussa.
Kameran ympärille kehitettiin kuvauksen suunnittelu, navigointi, ja kuvien pro­
sessointi- ja mosaikointijärjestelmä. Kehitystyössä olivat mukana Mikael Holm,
Markku Rantasuo, ja Tuomas Häme. Tätä EnsoMosaic-järjestelmää ovat Enso
Forest Consulting ja myöhemmin Stora Enso ja MosaicMill myyneet useisiin
maihin.
1990-luvun alussa VTT:ssä kehitettiin myös AISA-spektrometri. John Bol­
ton NASA:sta (Goddard Space Flight Center) oli vierailevana tutkijana VTT:llä ja
hän hankki vuonna 1991 rahoituksen suomalaisen spektrometrin rakentamiseksi.
Ensimmäinen AISA spektrometri valmistui vuoden 1992 lopulla. Spektrometrioh­
jelmistoa kehittivät Maankäytön laboratoriossa Kai Mäkisara, Markku Rantasuo,
Tuomas Häme ja Kaj Andersson ja laitepuoli rakennettiin Oulussa Optoelektro­
niikan laboratoriossa. Spektrometristä kehittyi myöhemmin kaupallinen AISAhyperspektrometri, jota SPECIM myy edelleen menestyksekkäästi.
9 1990-luvun alun sovellukset
1990 luvun alussa kaukokartoitusryhmän tutkimustyön tavoitteena olivat edelleen
kehittyneet tulkintamenetelmät ja niiden siirtäminen loppukäyttäjille. Moniläh­
teinen data, ja ympäristö, metsä- ja jääsovellukset olivat jo silloin ydinalueita.
VTT kaukokartoitus osallistui vuosikymmenen vaihteessa jo useisiin Euroopan
Avaruusjärjestön (ESA) ja Euroopan Unionin projekteihin.
PIPOR projektissa selvitettiin Baltian meren jään kartoitusta Euroopan ava­
ruusjärjestön ERS-1-satelliitin SAR-tutkakuvista (Synthetic Aperture Radar). Tut­
kimusta veti Einar-Arne Herland. Projektiin osallistui myös Merentutkimuslaitos
ja TKK, sekä VTT:ltä Tietojenkäsittelytekniikan laboratorio. Metallimiehenkuja
10:n katolle Otaniemeen asennettiin antenni ERS-1-satelliitin SAR-kuvien vas­
taanottoon. Maanmittaushallitukselle kehitettiin SarDEM ohjelmisto, jolla SARkuvaparista voidaan laskea maaston korkeusmalli. Kuvassa 9 nähdään kääntei­
sesti, kuinka lähellä korkeusmallista simuloitu interferenssikuviointi on saman
alueen SAR-kuvaparin interferenssikuviointia.
Yrjö Rauste johti tutkimusta polarimetrisen SAR-datan käytöstä metsätuho­
jen kartoituksessa. Aineistona oli Euroopan Avaruusjärjestön ja Euroopan Unio­
nin tutkimuskeskuksen (JRC) järjestämän MAESTRO-1-kampanjan aineisto sak­
salaisen Freiburgin metsäalueelta.
Filippiineillä sijaitsevan Pinatubon tulivuoren tuhoja kartoitettiin japanilai­
sen MOS-satelliitin kuvista. Tutkimusta johti Väinö Kelhä. Maailmanpankki ra­
hoitti Jamuna-joen eroosion kartoittamista, ja tätä tutkimusta johti Yrjö Rauste,
mukana oli myös Finnmap Oy.
Maanmittaus 86:1 (2011)
35
Kuva 9. Vasemmalla on interferenssikuvioitus SAR-kuvaparista ja oikealla saman alueen
korkeusmallista simuloitu interferenssikuvioitus
Metsäpalotyöasema sai alkunsa vuonna 1993, jolloin Yrjö Rauste kehitti pro­
totyypin metsäpalojen havainnointiin NOAA AVHRR -kuvista. Täysin automaat­
tinen metsäpalojen havainnointipilotti pyöri kesän 1995, ja on sen jälkeen ollut
operatiivisessa käytössä. Järjestelmäkehitystä rahoitti mm. sisäasiainministeriö.
Markkinoilta selvitettiin olemassa olevia kuvankäsittelyohjelmistoja VTT:n
kaukokartoitusryhmän resurssien täydentämiseksi: ERDAS Imagine, EASI/Pace,
GRASS, Khoros, DISIMP, Xdibias, System 600 sekä itse tehdyt IMD- ja VIPohjelmistot. Kai Mäkisaran johdolla Kaj Andersson, Juha-Petri Kärnä ja Marko
Meinander ryhtyivät rakentamaan Kotikuva-kuvankäsittelykirjastoa, jota edelleen
käytetään VTT:n kaukokartoituksen ohjelmistokehityksessä. Laitteistona oli DEC
Unix -työasemia ja DEC Ultrix -käyttöjärjestelmä.
Kansainvälinen yhteistyö laajeni kolmeen japanilaiseen tutkimuskeskuk­
seen: FFPRI (Forestry and Forest Products Research Institute of Japan, Tsukuba),
josta Yoshio Awaya oli 1993 vierailevana tutkijana VTT:n kaukokartoitusryh­
mässä, sekä NIAES (Agro-Environmental research center of Japan). Japanilainen
Michio Shibayama National Grassland Research Institutesta oli vierailevana tut­
kijana VTT:llä 1994–1995 ja osallistui projektiin ”Japanese experimental study in
the arctic area”.
Vuonna 1994, ennen kuin Suomi oli vielä liittynyt Euroopan Unioniin, aloi­
tettiin neljän vuoden projekti Suomen sadonarviointijärjestelmän yhtenäistämi­
seksi EU:n maiden kanssa: ”Application of remote sensing for estimation of agri­
cultural crop production in Finland”. Projektia veti Risto Kuittinen Geodeettisesta
laitoksesta, ja siihen osallistui suuri joukko muita suomalaisia organisaatioita ja
tutkijoita: Ville Keskisarja TKK:lta, Eero Ahokas ja Mika Karjalainen Geodeet­
36
Satelliittikuviin liittyvä tutkimustyö VTT:ssä 1980–1995
tisesta laitoksesta, ja Sami Jänne Suomen ympäristökeskuksesta. Myös Ilmatie­
teen laitos ja asiakkaan edustajina Maa- ja metsätalousministeriön tietokeskus ja
Euroopan Unionin tutkimuskeskus osallistuivat projektiin. VTT tutki projektissa
SPOT-satelliittikuvien käyttöä viljan kasvun seurannassa lehtialaindeksin perus­
teella. Maastomittaukset kalibroitiin satelliittikuvan päivämäärälle historiallisten
kasvukäyrien perusteella, jolloin vehnän kasvun ja SPOT-kuvasta lasketun lehtia­
laindeksin välillä oli yli 90 %:n selitysaste. Muut viljalajit eivät tuottaneet yhtä
hyvää, voisi sanoa, satoa. Sadonennustamiseen rakennettiin Suomessa järjestel­
mä, mutta satelliittikuvia ei siinä vaiheessa otettu operatiiviseen käyttöön.
Suomen liityttyä Euroopan Unioniin vuonna 1995, VTT:llä oli jo kokemusta
monista EU:n rahoittamista kaukokartoitusprojekteista: edellä mainittu sadonar­
viointiprojekti EUAGRIC, CEO PathFinder -satelliittikuvien käyttäjävaatimusten
keruu, FIRS (Forest information from remote sensing), GLORE (kuvien globaali
yhteensovitus), ja SPOTVege (kasvillisuuden kartoitus) SPOT-satelliittikuvista.
10 Henkilökunta
Ainakin seuraavat henkilöt ovat VTT:ssä osallistuneet kaukokartoitustutkimuk­
seen: Einari Kilpelä, Laina Hovi, Sipi Jaakkola, Leena Airaksinen, Elma Paula­
kannas, Hillevi Nikka, Hannele Kovasiipi, Lea Lehtola, Hannele Ovaska, Risto
Kuittinen, Esa Franssila, Henrik Haggrén, Seppo Väätäinen, Markku Rantasuo,
Kuva 10. VTT:n kaukokartoitusryhmä 1993 Otaniemen Metallimiehenkujalla, kuvassa.
Brita Veikkanen, Juha-Petri Kärnä, Hillevi Nikka, Yrjö Rauste, Elma Paulakannas, Kaj
Andersson, Eija Parmes, Kai Mäkisara, Tuomas Häme, Markku Rantasuo, ja Seppo Väätäinen.
Maanmittaus 86:1 (2011)
37
Pekka Saukkola, Tuomas Häme, Erkki Tomppo, Eija Parmes, Kaj Andersson,
Yrjö Rauste, Brita Veikkanen, Einar-Arne Herland, Kai Mäkisara, George Deni­
soff, Anssi Lohi, Terhikki Manninen, Susanna Rautakorpi, Marcus Engdahl, Timo
Pyhälahti, Timo Ikola, Arto Salli, Juha-Petri Kärnä, Istvan Heiler, Marko Mei­
nander, Kari Lahti, Pirjo Kinanen, Väinö Kelhä, Matti Salmola, Pekka Raitanen.
VTT:n kaukokartoitusryhmä 1993 on kuvassa 10. Pyydän anteeksi heiltä, joita en
ole huomannut laittaa tähän listaan vaikka aihetta olisi ollut.
Kiitokset. Kiitän seuraavia henkilöitä, jotka ovat tarkistaneet ja täydentäneet tekstiä: Kaj
Andersson, Yrjö Rauste ja Brita Veikkanen.
Kirjallisuutta
Ahlnäs, K., Kuittinen, R., Parmes, E. 1990. Interpretation of sea ice using NOAA-AVHRR
data. VTT Tiedotteita: 1156. Espoo 1990.
Franssila, E. 1982. Pienikaavainen maastokartoitus digitaalisesti parannetuista Landsatkuvista. VTT Tiedotteita: 128. Espoo 1982.
Herland, E.-A. 1995. SAR-interferometrian loppuraportti. VTT Loppuraportti. Espoo
1995.
Holm, M. 1991.Towards automatic rectification of satellite images using feature based
matching. IGARSS’91 International Geoscience and Remote sensing symposium, Espoo,
Finland, June 3–6, 1991. IEEE catalog N:o 91CH2971-0. ISBN 0-87942-675-6.
Häme, T.; Saukkola, P. 1982. Satelliittikuvat Pohjois-Suomen metsäveroluokituksessa.
VTT Tutkimuksia:112. Espoo 1982. 165 s.
Häme, T.; Tomppo, E.; Parmes, E. 1988. Kuvioittaisen arvioinnin ja muutosten seurannan
menetelmä. Metsä ja Puu 1988, No: 10, s. 29–30.
Häme, T. 1991. Spectral interpretation of changes in forest using satellite scanner images.
Acta Forestalia Fennica: 222. Tampere 1991. 111 s.
Instrument laboratory, Section for remote sensing, Annual Report, 1991. Espoo 1992.
Instrument laboratory, Section for remote sensing, Annual Report, 1992. Espoo 1993.
Kilpelä, E., Jaakkola, S., Kuittinen, R., Talvitie, J. 1979. Automated earth resources sur­
veys using satellite and aircraft scanner data. VTT Publication: 15. Espoo 1979. 174 s.
Kuittinen, R. ja Parmes, E. 1981. Kaukokartoituksen käyttömahdollisuuksista yhdyskun­
tasuunnittelussa. Suomen kunnallislehti 1/81.
Maankäytön laboratorion toimintakertomus 1982–1983. Rakennus ja yhdyskuntateknii­
kan tutkimusosasto. VTT. Espoo 1984.
Mäkisara, K., Berglund, R., Rauste, Y., Tikkanen, T., Savola, J., Kuittinen, R., Leppäranta,
M., Pohjola, J. 1990. Satelliittikuvan digitaalinen siirto jäänmurtajalle. VTT Tiedotteita:
1165. Espoo 1990. 39 s.
38
Satelliittikuviin liittyvä tutkimustyö VTT:ssä 1980–1995
Parmes, E. 1983. SPOT-stereoparin geometrinen simulointi: simuloinnin vaiheet ja loppu­
tuotteet. VTT Maankäytön laboratorio, työseloste, 1983.
Parmes, E. 1984. Segmentation as an initial step in land use interpretation from SPOT
imagery. Paper presented at VISION 84 symposium, Kiruna, Sweden, 3–4.9.1984.
Parmes, E. 1986. Kaukokartoitussatelliitit kuvaavat maapalloa. Tekniikan näköalat N:o 7.
Helsinki 1986. s. 13–16.
Rauste, Y., Nieminen, M., Korhonen, O., Pohjola, J.; Enoksen, R-T. 1985. Satelliitilla
tarkat ja tuoreet jäätiedot. Navigator No: 9, 1985. s. 22–23.
Rauste, Y., Lähteenmäki, J. 1989. Tutkatekniikan soveltaminen kaukokartoituksessa. VTT
Symposium 96. VTT:n avaruustekniikan tutkimus 1985–1988. Espoo, 7.2.1989. Santo­
maa, V.& Aurinsalo, J. (toim.). VTT. Espoo 1989, 71–75.
Rauste, Y. 1989. Methods for analyzing SAR images. VTT Research Reports: 612. Espoo
1989. 99 s.
Saukkola, P. 1982. Satelliittikuviin perustuva puuston inventointi. VTT Tutkimuksia: 85.
Espoo 1982. 79 s.
Saukkola, P.; Jaakkola, S. 1983. Numeerinen kuvatulkinta metsäalueen ja metsikön tun­
nusten arvioinnissa. VTT Tutkimuksia: 151. Espoo 1983. 101 s.
VTT Esite 1980. Research in most fields of technology. Helsinki 1980.
Eija Parmes (o.s. Lehto) valmistui DI:ksi vuonna 1981 TKK:n Maanmittausosastolta. Sen jälkeen hän on toiminut VTT:n kaukokartoitusryhmässä tutkijana kehittämässä menetelmiä ja ohjelmistoa satelliittikuvien
kalibrointiin ja tulkintaan topografista kartoitusta ja maan peitteisyyden
kartoitusta varten. Hänen erikoisalueensa ovat tekstuurimuuttujat ja
kuviointi, sekä kuva-aineistojen keskinäinen geometria. Vuosina 1982,
1983 ja 1985 hän oli Ranskan karttalaitoksessa (IGN) vaihtotutkijana
tutustumassa SPOT-satelliittikuviin. Hän on Matinen kaukokartoitus- ja geoinformaation
jaoston jäsen vuodesta 1996. Lisäksi hän on toiminut Positio-lehden toimituskunnassa
vuodesta 1995 lähtien ja vuosina 1995 ja 2010 hän oli Suomen kaukokartoituskerhon
puheenjohtaja.