Kaukokartoituksen alkutaipaleelta

Transkriptio

1 8 Kaukokartoituksen alkutaipaleelta Maanmittaus 86:1 (2011) Historiallinen tietoisku Kaukokartoituksen alkutaipaleelta Einari Kilpelä ja Risto Kuittinen Tiivistelmä. Kaukokartoituksen kehittymistä vauhdittivat 1960-luvulla satelliittien käyttöönotto, elektroniikan kehittyminen ja numeeristen kuvien matemaattinen muokkaus ja tulkinta. Suomessa alan kehitystä seurattiin tarkasti ja pyrittiin mukaan kansainvälisiin tutkimushankkeisiin. Vuonna 1973 VTT:ssa aloitettu SITRA:n rahoittama tutkimushanke kaukokartoitusmenetelmien kehittämiseksi Suomen oloihin oli merkittävä ja vaikutuksiltaan keskeinen. Hankkeen tuloksena alkoi VTT:ssa monivuotinen toiminta, joka käsitti lukuisia erillisiä kaukokartoitustutkimuksia. Näiden töiden tuloksena syntyi Suomeen merkittävää kaukokartoituksen osaamista. Samalla koulutettiin alalle joukko tutkijoita, jotka myöhemmin eri tahoilla kehittivät kaukokartoitusta ja sen sovellutuksia. 1 Taustaa Ilmakuvien käyttö kartoitustehtävissä alkoi Suomessa 1930-luvulla, kun Saksasta saatiin moderni kalusto; ilmakuvakamerat ja stereokartoituskojeet. Sotavuosina ilmakuvia käytettiin lähinnä tiedustelutehtävissä ja kartoituksessa, ja sodan jälkeen peruskarttojen laatimisessa. Tämän topografisen kartoitustoiminnan lisäksi ilmakuvia hyödynnettiin metsätalouden suunnittelussa ja metsävarojen inventoinnissa sekä geologisissa tutkimuksissa. Näin alkoi maassamme vähitellen ilmakuvien visuaalisten tulkintamenetelmien kehittyminen ja kuvien käytön vakiintuminen myös muissa kuin kartoitustehtävissä. Aluksi luonnollisesti ilmakuvat olivat mustavalkoisia (Poso 1972). Merkittävän sysäyksen kuvantulkinnan kehittyminen sai, kun maassamme saatiin käyttöön väri- ja väri-infrafilmit ilmakuvaustoiminnassa. Väri-infrafilmeissä siniselle valolle herkkä emulsio oli korvattu infrapunasäteilylle herkällä emulsiolla, mikä merkittävästi lisäsi kuvilta saatavaa informaatiota. Tämä tekniikka lisäsi erityisesti kasvillisuuden tulkintamahdollisuuksia. Topografikunta kokeili näiden uusien filmien käyttöä ja ensimmäiset merkittävät sovellutukset löytyivät geologian alalta. Amerikkalaisessa julkaisussa Manual of Color Aerial Photography, esiteltiin suomalainen tutkimus, jossa selostettiin, miten Soklin malmiesiintymä oli löydetty väri-infrakuvia tulkitsemalla (Paarma 1968). Näin suomalainen alan osaaminen oli noteerattu myös maailmalla. Tutkijoita kuitenkin kiinnosti analyyttinen kuvien tulkinta, jotta olisi päästy käsiksi selkeästi ja objektiivisesti tehtävään tulkintaan visuaalisen tulkinnan sijaan. Apu tähän löytyi puolijohdeilmaisimien, elektroniikan ja tietoliikenteen

2 Maanmittaus 86:1 (2011) 9 kehityksestä, sillä 1960-luvun alussa USA:ssa tuli käyttöön kuvauslaitteita, joissa sähkömagneettiselle säteilylle herkkien ilmaisimien avulla voitiin tuottaa digitaalisia kuvia. Näin päästiin laskennallisesti muokkaamaan ja tulkitsemaan kuvia. Aluksi uusia ilmaisimia käytettiin lentokoneissa. Kun lähes samanaikaisesti lähetettiin maata kiertäville radoille sääsatelliitteja, varustettiin ne näillä uusilla ilmaisimilla ja näin ollen voitiin kuvia välittää reaaliaikaisesti maahan. Uusi aikakausi oli kaukokartoituksessa alkanut. Sääsatelliittien (TIROS, ESSA, NOAA) ottamat kuvat kiinnostivat myös suomalaisia tutkijoita. Professori Kullervo Kuusela selvitti näiden kuvien käyttömahdollisuuksia metsävarojen inventoinnissa (Kuusela 1970) ja professori Erkki Palosuo Itämeren jäätilanteen seurannassa. Näistä tutkimuksista julkaistut tulokset loivat edellytykset sille, että kolme suomalaista tutkijaa: Kuusela (metsätalous), Palosuo (meritiede) ja Tuominen (geologia) hyväksyttiin USA:n tutkimusohjelmaan, jossa selvitettiin ensimmäisen kaukokartoitussatelliitin ERTS-A (Earth Resources Technology Satellite, myöhemmin Landsat-1) ottamien kuvien käyttömahdollisuuksia. Kyseinen ERTS-A-satelliitti lähetettiin avaruuteen vuonna 1972 ja ensimmäinen sen ottamien kuvien käyttökelpoisuutta käsittelevä kokous järjestettiin Marylandissa, USA:ssa Kokoukseen osallistuivat Suomesta professori Heikki V. Tuominen (Helsingin yliopisto) ja tutkija Risto Kuittinen vesientutkimuslaitoksesta (professori Palosuon puolesta, jolla oli oma projekti ERTS-A satelliittikuvien hyödyntämiseksi). Mikroaaltotekniikan käyttö satelliittien avulla tehtävässä kaukokartoituksessa kehittyi NIMBUS-satelliittien myötä. Tutkittiin jään, lumen ja veden lämpötilan mittaamista erityisesti pohjoisilla alueilla (Tiuri 1984). Rinnan satelliiteissa käytettävien ilmaisimien kanssa kehitettiin lentokoneissa käytettäviä ilmaisimia, aluksi keilaimia, myöhemmin matriisi-ilmaisimilla varustettuja kuvauslaitteita sekä erilaisia tutkia. 2 Einari Kilpelän stipendivuosi USA:ssa TkT Einari Kilpelän kiinnostus digitaalisiin kuvauksiin perustuvaan kaukokartoitustekniikkaan alkoi vuonna 1971, kun hän tutustui aiheeseen lähinnä tieteellisten artikkelien avulla. Niitä julkaistiin runsaasti esimerkiksi lehdessä Photogrammetric Engineering. Kilpelä kiinnostui tutkimuksista niin paljon, että päätti yrittää päästä USA:han suorittamaan jatko-opintoja ja tutkimustyötä jossakin yliopistossa. Myös työnantaja, VTT:n pääjohtaja Pekka Jauho oli erittäin myötämielinen Einarin aikeille. Niinpä Valtion maatalous-metsätieteellinen toimikunta myönsi Kilpelälle lukuvuodeksi kokovuotisen Kellogg-stipendin US$ ja sen lisäksi hän sai VTT:ltä 70 % maankäytön laboratorion tutkijan peruspalkkaisen viran palkasta (B1). Yllämainitun lehden artikkeleiden perusteella ja monien yhteydenottojen ansiosta stipendivuoden yliopistoksi valikoitui Colorado State Universityn Ft. Collins. Siellä Kilpelä oli suurimman osan ajasta tutkimusinsinöörinä (post doctoral fellow) osastolla Watershed Sciences ja noin kuusi viikkoa stipendivuoden lopussa vuonna 1973 vierailevana tiedemiehenä (visiting scientist) avaruuskeskuksen Lyndon B. Johnson Space Flight Center osastolla Earth Obervations Division (Te

3 10 Kaukokartoituksen alkutaipaleelta xas, Clear Lake City). Siellä hän sai käytännön kokemusta digitaalisen satelliittiaineiston tietokonekäsittelyyn. Osallistuessaan Ottawassa vuonna 1972 pidettyyn Kansainvälisen Fotogrammetrisen Seuran XII kongressiin hänellä oli tilaisuus saada yhteyksiä eri yliopistojen ja tutkimuslaitosten edustajiin. Niinpä näitten ja myöhempien yhteyksien avulla hän pääsi stipendivuoden aikana tutustumaan USA:n laajaan kaukokartoitustoimintaan. Käyntikohteina olivat muun muassa seuraavat yliopistot ja tutkimuslaitokset: Laboratory for Applications in Remote Sensing, Purdue University; Environmental Research Institute of Michigan, Ann Arbor; The University of California, Berkeley; The University of Kansas; The University of Illinois, ja myös Meksikon kaukokartoitustoiminta Mexico Cityssä. Näiden lisäksi hän tutustui alan laitteita valmistaviin tehtaisiin (Bendix, Detroit ja Ann Arbor; Daedelus, Ann Arbor; Texas Instruments, Dallas jne) sekä yksityisiin kaukokartoituksen tilaustöitä suorittaviin laitoksiin (Lockwood Survey Corporation, Long Island jne). Berkeleyssä keväällä vuonna 1973 Kilpelä tapasi ensi kertaa MH Sipi Jaakkolan, joka oli stipendiaattina Berkeleyn yliopistossa. Silloin puhuttiin jo mahdollisesta kaukokartoitusprojektista VTT:ssa ja Jaakkola kertoi olevansa kiinnostunut siitä. Stipendivuoden aikana Kilpelä sai perehtyä syvällisesti kaukokartoitustekniikkoihin ja niiden mahdollisuuksiin luonnonvarain inventoinnissa ja ympäristön tilan seurannassa. Niinpä hän otti yhteyden pääjohtaja Pekka Jauhoon ja kysyi hänen mielipidettään projektiehdotuksen tekemisestä NASA:lle yhteistyössä Colorado State University n kanssa. Jauho kannatti lämpimästi suunnitelmaa ja suostui jopa toimimaan projektissa neuvonantajana. Valmisteltua laajaa suunnitelmaa ERTS-B Proposal: Classification of Lake Water Quality in Finland using ERTS Multispectral Data NASA ei kuitenkaan hyväksynyt. 3 VTT:n kaukokartoitusprojekti (Sitran kohde N:o 7028 ja 7028 a) 3.1 Projektisuunnitelma Näin oli sekä Suomesta käsin, että TkT Kilpelän USA:ssa tapahtuneen toiminnan kautta saavutettu tilanne, jossa oli hyvät mahdollisuudet perusteellisemman kaukokartoitustutkimuksen aloittamiselle maassamme. Tutkimuksen suorituspaikkana VTT oli luonteva, onhan se laitos, jossa uusia menetelmiä tutkitaan ja kehitetään niiden saattamiseksi maassamme monipuoliseen käyttöön. Palattuaan stipendimatkalta USA:sta VTT:n maankäytön laboratorion tutkijaksi Einari Kilpelä ryhtyi valmistelemaan kaukokartoitustutkimuksen aloittamista VTT:n laboratoriossa. Kiinnostusta kaukokartoitukseen oli varsinkin eri valtion organisaatioissa. Selvitettiin myös rahoitusmahdollisuuksia, koska kyseessä olisi suunnitelmien mukaan mittava tutkimushanke. Rahoituksen saaminen ei näyttänyt kovin lupaavalta. Kuitenkaan pääjohtaja Pekka Jauhon ja työtoverien kannustaessa Kilpelä ei luopunut hankkeesta. Myös julkinen sana alkoi kiinnostua kaukokartoituksesta. Kilpelä antoi ensimmäisen radiohaastattelun ruotsinkielises

4 Maanmittaus 86:1 (2011) 11 sä ohjelmassa Aktuell forskning Sen jälkeen hän luennoi aiheesta myös Suomen Fotogrammetrisen Seuran kokouksessa ja Helsingin yliopistossa (Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta ja Maatalous-metsätieteellinen tiedekunta ). Mainittakoon tässä myös se, että Suomen Akatemian tieteen keskustoimikunta asetti avaruustutkimuksen jaoston, johon Kilpelä kutsuttiin jäseneksi (pj. Martti Tiuri ja muut jäsenet: Tauno J. Kukkamäki, Juhani Oksman, Yrjö Toivola ja Lauri A. Vuorela). Seikkaperäinen projektisuunnitelma Kaukokartoituksen automaattinen kuvioerottelu ja tulkinta työstettiin yhdessä DI Risto Kuittisen kanssa, joka oli silloin tutkijana Vesihallituksen Vesientutkimuslaitoksessa, ja joka myös oli perehtynyt kaukokartoitustekniikkaan muun muassa osallistumalla Vesihallituksen ja Merentutkimuslaitoksen yhteiseen ERTS-A projektiin. Suunnitelmassa on selostettu tarkkaan tutkimusmenetelmä ja sen sovellutusmahdollisuudet, projektin tavoitteet, tekninen suunnitelma ja toimintasuunnitelma. Sovellutusmahdollisuudet on kuvattu varsin laajoiksi ja optimistisesti. Päätavoitteina mainitaan menetelmän käyttökuntoon saattaminen maamme olosuhteet huomioon ottaen, ERTS-A aineiston käsittely ja valmiuden hankkiminen ERTS-B aineiston käsittelyyn. Lisäksi pyrittiin saamaan valmius lentokoneeseen asennettavan keilaimen aineiston automaattiseen käsittelyyn. Myös koulutusasioihin kiinnitettiin huomiota. Teknisessä osassa on muun muassa selostettu, kuinka valmis tietokoneohjelma hankitaan USA:sta ja kuinka saadaan ERTS- ja keilain- ym. tarvittava tutkimusaineisto. Toimintasuunnitelmassa oli nimetty jo projektiorganisaatio: projektin johtaja TkT Einari Kilpelä ja tutkijat dos. Jouko Talvitie (Suomen Akatemian varttunut tieteenharjoittaja), DI Risto Kuittinen ja MH Sipi Jaakkola (HY:n maatalous-metsätieteellisen tiedekunnan assistentti). Projektiorganisaatioon tuli alkaen DI Leena Airaksinen. Hänen työnsä käsitti erilaisten kaukokartoituslaitteistojen tutkimisen. Suunnitelmassa ehdotettiin myös asetettavaksi tutkimustyötä valvova toimikunta, jonka kokoonkutsujaksi oli jo suostunut pääjohtaja Pekka Jauho. Toimikunnan kokoonpanoa harkittaessa päädyttiin henkilöihin, joilla on mahdollisimman paljon sananvaltaa toimialallaan ja myös vaikutusmahdollisuudet rahoittajiin. Niinpä saatiin kootuksi ryhmä, joka koostui laitosten pääjohtajista, professoreista yms. (mm. pääjohtaja Lauri Kantee, pääjohtaja Gunnar Stigzelius, professorit Kuusela, Nyyssönen, Palosuo). Suunnitelman lopussa oli vielä tarkka kustannuslaskelma. 3.2 Rahoituksen järjestäminen Kevään 1974 ensimmäisessä kokouksessa valvova toimikunta oli erittäin myötämielinen projektihankkeelle ja päätti tukea raha-anomusta Sitralle. Ensimmäisessä vaiheessa oltiin yhteydessä Sitran yliasiamieheen C.E. Carlsoniin. Hän suhtautui anomukseen myönteisesti ja siirsi sen valmistelevan käsittelyn DI Jali Ruuskaselle. Projektin myöhemmässä vaiheessa tuli mukaan MH Martti Issakainen. Jali Ruuskanen päätyi esittämään, että Sitra valtuutettaisiin myöntämään anottu summa markkaa ilman palautusvelvollisuutta ja tarvittaessa mk toimintaan tutkimusten tulosten hyödyntämisen varmistamiseksi,

5 12 Kaukokartoituksen alkutaipaleelta Kuva 1. Maanmittaushallituksen DC-3, johon asennettiin Bendix-keilain Seutulassa Henkilöt vasemmalta: Helge Keula (MML), koneen kapteeni, N.N., teknikko N.N., Risto Kuittinen, Mr. Haske (USA / Bendix) ja perämies Halmetoja. Kuva 2. Mr. Haske säätää Bendix-keilainta DC-3:ssa 1974.

6 Maanmittaus 86:1 (2011) 13 rahoitusaika Eduskunnan pankkivaltuusmiehet (kansanedustajia) suostuivat siihen, että Sitran kanssa tehtiin sopimus N:o 7028 ajalle ja myöhemmin N:o 7028 a ajalle Sitra (pankkivaltuusmiehet) halusi vuoden 1974 ajan seurata projektin edistymistä, ennen kuin se myönsi jo alustavasti lupaamansa rahoituksen vuosille Sitra asetti projekteille oman valvojansa FT Veikko Lappalaisen, jonka tuli raportoida projektien edistymisestä puolivuosittain ja jonka oli jätettävä projektien päätyttyä loppuraportit. Projektin rahoitukseen osallistuivat Sitran ja VTT:n lisäksi KTM, Suomen Akatemia (Kilpelä oli vuoden 1974 varttuneen tieteenharjoittajan apurahalla), Vesihallitus ja Suomen Luonnonvarain Tutkimussäätiö. Rahallinen tuki nousi kaikkiaan markkaan. Projektiin liittyvää tutkimustyötä VTT:n ohella suorittivat myös Outokumpu Oy, Oulun yliopisto, Maanmittaushallitutus, Vesihallitus sekä Metsähallitus ja Metsäntutkimuslaitos. Maanmittaushallitus antoi kartoituslentokoneen DC-3 miehistöineen maksutta käyttöön kahdeksi viikoksi kesällä 1974 (kuvat 1 ja 2). 3.3 Projektin toteuttaminen Projekti aloitettiin heti, kun rahoitus saatiin varmistettua Sitran kanssa (Sitran sopimus N:o 7028 ajalle ). Bendixiltä vuokrattiin 11-kanavainen keilain M2S ja se asennettiin seitsemässä tunnissa ilman vaikeuksia Maanmittaushallitutuksen kartoituslentokoneeseen DC-3. Siihen sisältyi kolme yksikköä käsittävän keilaimen sijoittaminen lentokoneeseen ja sähkölaitteiden muuntaminen keilaimen vaatimaan muotoon. Sähkötyöt hoiti Finnair. Koneella tehtiin koealueilta säteilymittaukset metrin lentokorkeudelta Samanaikaisesti koealueet kuvattiin ilmakuvakameralla pankromaattiselle, väritai väärävärifilmille. Koealueiden kokonaispinta-ala oli km 2. Kuvauslennot säteilymittauksineen onnistuivat hyvin. Pohjoismaiden ensimmäiset keilainkuvat julkaistiin Tekniikka-lehdessä no 9/74. Lentokoneen perämiehenä toimi yliluutnantti Kari Ossi Halmetoja, joka kuoli myöhemmin Rissalan lento-onnettomuudessa. Ilmakuvakameraa hoiti Maanmittaushallitutuksen kokenut miehistö ja keilainta Mr. Haske Bendixiltä. Kaikilla lennoilla olivat mukana Einari Kilpelä ja Risto Kuittinen. Myös pääjohtaja Lauri Kantee osallistui jollekin lennolle. NASA:lta saatiin ERTS-A-satelliitin digitaalinen aineisto alueelta Etelä- Pohjanmaa Etelä-Satakunta, km 2. Maastohavainnot metsäntutkimusta, vesien tutkimusta ja geologian tutkimusta varten tehtiin heinä-elokuun aikana. USA:sta saatiin myös tietokoneohjelma, ja näin ollen digitaalinen satelliittiaineiston prosessointi saatiin vähitellen käyntiin. Vuosiksi tehtiin jatkosopimus N:o 7028 a Sitran kanssa, mikä mahdollisti projektin jatkamisen suunnitelman mukaan. Kesällä 1975 kaukokartoitusalan laitteistojen tutkimustyö tehostui DI Leena Airaksisen tultua projektiin mukaan. Hän oli tehnyt diplomityönsä TKK:n sähköosastolla monikanavaisista keilaimista (Airaksinen 1975). Toisaalta, Kilpelä siir

7 14 Kaukokartoituksen alkutaipaleelta Kuva 3. Eversti Lauri Vilkko, DI Matti Seppälä ja TkT Einari Kilpelä Kuva 4. Osastopäällikkö Hilpas Lyytikäinen ja eversti Lauri Vilkko tyi TKK:n vt. fotogrammetrian professoriksi ja sen jälkeen vakinaiseksi alkaen. Projektin aikana julkaistiin projektiryhmän toimesta lukuisia artikkeleita, pidettiin esitelmiä, esiinnyttiin televisiossa ja radiossa. Lisäksi tehtiin kokous-, kongressi-, opinto- yms. matkoja sekä Eurooppaan että USA:han ja Kanadaan. Näin saatettiin tuloksia julkisuuteen (Jaakkola 1974; Jaakkola et al. 1974; Jaakkola 1975a 1975e; Jaakkola ja Lääperi, 1975; Kilpelä 1974a 1974f; Kilpelä 1975a 1975d; Kilpelä 1976a-1976b; Kilpelä et al. 1976; Talvitie 1974; Tolsa 1974). Koko projektin ajan Laina Hovin (kirjanpito) ja Hillevi Nikan (tietokonelaskenta) panos oli huomattava.

8 Maanmittaus 86:1 (2011) 15 Kuva 5. FT Veikko Lappalainen Kuva 6. MH Sipi Jaakkola Kuva 7. Vasemmalta DI Harry Santamäki, DI Seppo Urpo ja DI Leena Airaksinen Koska Suomessa ei ollut sopivaa tietokonetta, tulkinta-ajot tehtiin aluksi Ruotsissa, josta tulokset toimitettiin VTT:lle. Myöhemmin tutkimushankkeen käyttöön saatiin tietokone, jossa tulkintaohjelmaa voitiin käyttää. Tämän ensim

9 16 Kaukokartoituksen alkutaipaleelta Kuva 8. Professori Martti Tiuri ja FT Jouko Talvitie mäisen laajan kaukokartoitustutkimuksen tulokset on julkaistu VTT:n sarjassa (Kilpelä 1978). Kaukokartoituksen kontaktiseminaari pidettiin Hyvinkäällä Seminaarissa esiintyivät projektiryhmän jäsenet sekä ylijohtaja Seppo Härmälä ja maankäytön laboratorion johtaja Pekka Raitanen. Jali Ruuskanen valmisteli kaukokartoitusprojektista loppuarvion todennäköisesti saatuaan projektiryhmältä loppuraportin, Sitran valvojalta Veikko Lappalaiselta loppuraportin ja tilitoimistolta tilintarkastuskertomuksen. Kokonaisraportti kaukokartoitusprojektista julkaistiin vuonna Henkilökuvia Hyvinkäällä pidetystä kontaktiseminaarista on kuvissa Toimintaa VTT:llä kaukokartoitusmenetelmien kehittämiseksi TkT Einari Kilpelän siirryttyä fotogrammetrian professoriksi Teknilliseen korkeakouluun vuonna 1976 VTT:n maankäytön laboratoriossa toimiva kaukokartoitusryhmä alkuperäisessä kokoonpanossaan hajosi. Jaakkola jatkoi VTT:llä ryhmän johtajana, Kuittinen siirtyi takaisin Vesientutkimuslaitokseen ja Talvitie siirtyi Oulun yliopistoon ja sieltä myöhemmin Geologian tutkimuskeskukseen. Ryhmä jatkoi toimintaansa Sipi Jaakkolan johdolla vuosina Tänä aikana etsittiin uudelle kaukokartoitustekniikalle, lähinnä satelliittikuville, käyttöä eri sovellutusalueilla.

10 Maanmittaus 86:1 (2011) 17 Jaakkola siirtyi Ruotsiin, Uumajan maatalousyliopiston metsätalouden kaukokartoituksen professoriksi vuonna 1980, jonka jälkeen Kuittinen aloitti Maankäytön laboratoriossa mittaus- ja kaukokartoitusjaoston johtajana ( ). Tänä ajanjaksona jatkettiin sovellutusten ja yhteistyön kehittämistä. Koska VTT oli investoinut laitteisiin ja ohjelmistoihin, pääjohtaja Jauhon hyväksymänä päätettiin, että Merentutkimuslaitos (Hanna Kemppainen ja Hannu Grönvall) ja Geologian tutkimuskeskus (Viljo Kuosmanen ja Hilkka Arkimaa) voivat sijoittaa tutkijoitaan VTT:n tiloihin tutkimustoimintansa edistämiseksi. Mainittuna ajanjaksona tutkittiin kaukokartoituksen soveltuvuutta ja kehitettiin menetelmiä seuraavasti: 1) Metsävarojen inventointi. Toimijoita olivat Pekka Saukkola, Erkki Tomppo ja Tuomas Häme. Lähinnä oli kyse Landsat-kuvien käyttömahdollisuuksista metsätalouden suunnittelussa ja puuston inventoinnissa, jotta metsävaratietoja voitaisiin laskea aikaisempaa pienemmille alueille ja tietoja ajantasaistaa entistä nopeammin (Saukkola 1982 ja 1983). Tomppo siirtyi myöhemmin Metsäntutkimuslaitokseen professoriksi ja valtakunnan metsien inventoinnista vastaavaksi, jossa hän kehitti satelliittikuvien käytön operatiiviseksi metsävarojen inventoinnissa. Myöhemmin Tomppo palkittiin Ruotsissa ns. Pikku-Nobelilla kehittämästään menetelmästä satelliittikuvien käyttämiseksi metsien inventoinnissa. 2) Kartoitus. Kartoituksen alueella kiinnostus kohdistui GT-kartan, yleiskartan ja topografisen kartan ajantasaistamiseen (Esa Franssila) yhteistyössä Maanmittauslaitoksen (Jaakko Peltola ja Jussi Paavilainen) ja Topografikunnan (Matti Rantanen) kanssa (Franssila 1982). Koetöitä tehtiin käyttäen Landsat- ja SPOT-kuvia Ahvenanmaalla, ja Lapissa tiestön, avohakkuiden ja eräiden muiden nopeasti muuttuvien peruskartoilla esitettävien elementtien tulkitsemiseksi, mutta Landsat-kuvien vaatimattoman erotuskyvyn vuoksi operatiiviseen käyttöön ei menetelmiä saatu kehitetyksi. Tutkimukset jatkuivat myöhemmin Geodeettisessa laitoksessa SPOT-, Landsat- ja ERS-1/2 kuvia käyttäen, mutta edelleen alueellinen erotuskyky oli este menetelmien käyttämiseksi Suomessa, vaikka kuvien muokkausta ja tulkintatekniikkaa oli kehitetty merkittävästi. 3) Merien jäätilanteen seuranta. Valtaosa tutkimuksesta suunnattiin tutkakuvien hyödyntämiseen (SAR) ja tätä varten vuokrattiin maaliskuussa vuonna 1987 Ranskan Maanmittauslaitokselta SAR-tutkalla varustettu lentokone tekemään kuvauksia Pohjanlahdella (kuva 9). Osallistuttiin kansainväliseen PIPOR-ohjelmaan, (Programme for International Polar Oceans Research) ja pohjoismaiseen BEPERS-ohjelmaan (Bothnian Experiment in Preparation for ERS), joiden tavoitteena oli satelliitista otettujen tutkakuvien hyödyntäminen jään laajuuden, paksuuden, ahtojäiden ja jään liikkeiden kartoittamiseksi. Käytettiin Euroopan avaruusjärjestön ERS-satelliitin ja myöhemmin kanadalaisen Radarsatsatelliitin kuvia. Tutkimusyhteistyötä tehtiin pääasiassa Merentutkimuslaitoksen kanssa (Matti Leppäranta ja Hannu Grönvall) sekä optisten-

11 18 Kaukokartoituksen alkutaipaleelta Kuva 9. Ranskan IGN:n SAR-tutkalla varustettu kone Seutulassa 1987 että tutkakuvien käyttämiseksi. Työ johti pysyviin tuloksiin, sillä kun VTT oli kehittänyt satelliittikuvien siirtotekniikan jäänmurtajille, Merentutkimuslaitoksen jääpalvelu otti menetelmän operatiiviseen käyttöön (Kuittinen 1989; Leppäranta 1989). 4) Lumitilanteen kartoitus. Tutkittiin erityisesti lumen laajuuden ja vesiarvon määrittämismahdollisuuksia NOAA-sääsatelliittien ottamia kuvia käyttäen yhteistyössä Vesientutkimuslaitoksen hydrologian toimiston (Jaakko Perälä) ja Kemijoki Oy:n (Markku Autti) kanssa. Lisäksi tutkimuksiin osallistui Geologian tutkimuskeskus (Jouko Vironmäki). Kehitettiin menetelmät sääsatelliittikuvien käyttämiseksi kevättalvella ja keväällä tapahtuvan lumen sulamisen seuraamiseksi; lumen alueellisen vesiarvon määrittämiseksi myös lentokoneeseen asennetulla gammaspektrometrillä (Kuittinen 1985). Kemijoki Oy hyödynsi useiden vuosien ajan Geologian tutkimuskeskuksessa kehitetyllä menetelmällä mitattuja vesiarvoja. Geodeettinen laitos jatkoi lumen ominaisuuksien tulkinnan kehittämistä (Matikainen, 2002) ja siirsi menetelmän myöhemmin Suomen ympäristökeskukseen, jossa satelliittikuvia käytetään lumitilanteen seurannassa. 5) Malminetsintä. Aluksi tutkimus keskittyi numeerisen geofysikaalisen matalalentoaineiston matemaattiseen muokkaamiseen siten, että aineistoa voitaisiin tulkita mahdollisimman hyvin. Myöhemmin otettiin mukaan peruskartan korkeustiedot ja Landsat-kuvat ja keskityttiin erityisesti malminetsinnän menetelmien kehittämiseen (Aarnisalo 1982). Yhteistyötä tehtiin Geologian tutkimuskeskuksen (Viljo Kuosmanen, Gabor Gaal, Jouko Talvitie) ja Outokumpu Oy:n (Jussi Aarnisalo) kans

12 Maanmittaus 86:1 (2011) 19 sa. Tulokset ja menetelmät jäivät Outokumpu Oy:n ja Geologian tutkimuskeskuksen käyttöön, jossa niitä on edelleen kehitetty. 6) Porolaidunten kartoittaminen. Landsat-kuvia käyttäen haluttiin selvittää näiden kuvien käyttökelpoisuus porolaidunten tilan kartoittamisessa (Rantanen 1988). Tuloksista selvisi porolaidunten liiallinen käyttö, mikä myöhemmin muissa yhteyksissä todettiin vertaamalla Suomen ja silloisen Neuvostoliiton rajan eri puolilla alueiden näkymistä satelliittikuvilla. Työtä tehtiin yhdessä Riista- ja kalatalouden tutkimuslaitoksen ja Paliskuntien yhdistysten kanssa. Tulosten jatkokäytöstä ei ole tietoja. 7) Maatalous. Selvitettiin Landsat- ja SPOT-kuvien käyttömahdollisuuksia eri viljelykasvien tulkinnassa (Parmes 1985) yhteistyössä Valtion viljavaraston kanssa. Tässä vaiheessa ei merkittäviä tuloksia saavutettu, mutta ajatus ajallisesti peräkkäisten kuvien käyttämisestä viljelykasvien tulkinnassa oli hyödyllinen. Saatuja tuloksia kehitettiin edelleen vuonna 1994 aloitetussa, EU:n Joint Research Centerin rahoittamassa ja Geodeettisen laitoksen johtamassa projektissa (GL, VTT, MMM/ TIKE, TKK, JRC), jossa kehitettiin Suomeen menetelmää viljasatojen arvioimiseksi satelliittikuvien ja kasvumallien avulla (Kuittinen, 2000). 8) Merialueiden tila. Tutkittiin useiden ajallisesti peräkkäisten Landsatkuvien tulkintamahdollisuuksia veden ominaisuuksien (väri, sameus, lämpötila) ja virtausten selvittämiseksi (Risto Kuittinen, Markku Virtanen, Pertti Sevola). Kuvia ja vedenlaatutietoja hankittiin Kaskisten merialueelta ja tavoitteena oli selvittää kuvien ja alueelta käytössä olevien virtausmallien avulla meriveden liikkeitä ja leväkukintoja (Kuittinen 1991). Tutkimukseen osallistui VTT:n lisäksi Vaasan vesipiiri. Tutkimus ei johtanut jatkotoimiin, mutta myöhemmin Suomen ympäristökeskus on muita satelliittiaineistoja käyttäen laatinut menetelmän leväalueiden seuraamiseksi satelliittikuvien avulla. 9) Maankäytön tulkinta. Tutkimustyö aloitettiin kehittämällä menetelmiä valuma-alueiden ominaisuuksien (pellon määrä, soiden määrä, puuston määrä ja metsätyypit, asutus, tiet jne.) tulkitsemiseksi Landsat-satelliittien ottamilta kuvilta (Kilpelä 1978). Myöhemmin tutkimustyötä tehtiin Varsinais-Suomessa yhdessä Suomen ympäristökeskuksen kanssa (Yrjö Sucksdorff) (Kuittinen 1987). Osittain näiden töiden seurauksena aloittivat Suomen ympäristökeskus ja Maanmittauslaitos yhteistyön satelliittikuvien käyttämiseksi maankäytön inventoinnissa (Yrjö Sucksdorff). Tulkinta on saatu Suomen osalta valmiiksi. Edellä kuvatut tutkimukset rahoitettiin valtaosin osallistuvien laitosten, ministeriöiden, TEKES:in ja Suomen Akatemian rahoituksella. Tutkimuksiin käytettiin (VTT ja osallistuvat organisaatiot) keskimäärin 12 htv vuodessa. Koska TKK:ssa toiminut professori Hallikaisen johtama tutkimusryhmä keskittyi mikroaaltoradiometrien kehittämiseen ja niiden avulla kerätyn aineiston

13 20 Kaukokartoituksen alkutaipaleelta tulkintamenetelmien kehittämiseen lähinnä lumen ja jään ominaisuuksien tulkitsemiseksi, VTT ei tehnyt tähän aihealueeseen liittyvää tutkimusta. 5 Toiminnan tuloksista VTT:n kaukokartoitusprojekti perustettiin aikanaan uuden tekniikan tuomiseksi maahamme ja sovellutusten kehittämiseksi maamme elinkeinoelämää ja hallintoa palvelemaan. Kaksi vuosikymmentä projektin aloittamisen jälkeen tilanne oli kaukokartoituksen menetelmien tutkimuksen ja käytön osalta maassamme pääpiirteissään seuraava: Metsätaloudessa kaukokartoitusta käytettiin säännöllisesti lähinnä valtiovallan toimesta. Kehittyneimmät menetelmät olivat käytössä Metsäntutkimuslaitoksessa. Malminetsinnässä käytettiin kaukokartoitusta, mutta kun alan yritykset maassamme olivat lopettaneet aktiivisen malminetsinnän, toiminta keskittyi lähinnä Geologian tutkimuskeskukseen. Kartoituksen alueella ei ollut kuva-aineiston laadun vuoksi päästy operatiiviseen menetelmien käyttöön, mutta tutkimusta jatkettiin Geodeettisessa laitoksessa entistä monipuolisempia tulkintamenetelmiä kehittämällä. Vesitaloudessa keskityttiin pääasiassa lumen ominaisuuksien mallintamiseen ja näiden tietojen käyttämiseen hydrologisissa malleissa (Suomen ympäristökeskus ja TKK). Maatalouden osalta tutkittiin kaukokartoituksen ja kasvumallien käyttöä viljasatojen ennustamiseksi (GL ja MMM:n tietopalvelukeskus). Työ ei ole Suomessa johtanut menetelmän operatiiviseen käyttöön. Maankäytön tulkintamenetelmien kehittäminen oli johtanut maassamme Suomen ympäristökeskuksen johdolla tapahtuvaan maankäyttöluokituksen tekemiseen koko maasta. Merien jäätilanteen seuraaminen oli operatiivista Merentutkimuslaitoksessa ja sen jääpalvelu hoiti myös Ruotsin merialueen jäätilanteen kartoituksen. Ilmatieteen laitos käytti sääsatelliittien ottamia kuvia sääennusteiden laadinnassa, mutta ei koskaan osallistunut VTT:n kaukokartoituksen tutkimushankkeisiin. Suomi oli liittynyt Euroopan avaruusjärjestön (ESA) liitännäisjäseneksi vuonna 1987 ja täysjäseneksi vuonna Tämä mahdollisti kansainvälisen tutkimusyhteistyön tiivistymisen ja rahoituksen lisääntymisen. ESA:n kautta tieteellinen hyöty kohdistui lähinnä laite- ja menetelmäkehitykseen, ei niinkään toimivien sovellutusten aikaansaamiseen meteorologiaa lukuun ottamatta. Yhteenvetona voidaan todeta, että VTT:ltä alkanut toiminta oli laajentunut kahdessa vuosikymmenessä alan erikoislaitoksiin, mutta ei sanottavasti yritystoimintaan. Lisäksi maamme yliopistoihin oli syntynyt tutkimusryhmiä (Helsingin yliopisto, Oulu yliopisto, Teknillinen korkeakoulu, Joensuu yliopisto ja Turun yliopisto) ja kaukokartoituksen opetusta annettiin säännöllisesti näissä yliopistoissa.

14 Maanmittaus 86:1 (2011) 21 Projektin alkuperäinen idea oli toteutunut suunnitellusti, vaikka uutta tekniikkaa ei saatukaan käyttöön kaikilla niillä alueilla, joilla sillä ajateltiin olevan sovellutusmahdollisuuksia. Tähän olivat syynä seuraavat asiat: Kuvien alueellinen erotuskyky ei ollut riittävän hyvä. Kuvia ei Suomen runsaan pilvisyyden vuoksi saatu tarpeeksi, eikä myöskään satelliitteja ollut tuolloin riittävästi tarjoamaan kuvia operatiivisiin tehtäviin. Suomeen ei hankittu lentokonekeilainta. Vasta VTT:n kehitystyöhön tukeutuen rakennettiin keilain 1990-luvun puolivälissä Suomessa. Kuvien numeerinen tulkinta osoittautui paljon luultua vaikeammaksi. Perusteellinen sähkömagneettisen säteilyn käyttäytymisen tutkimus oli suhteellisen vähäistä. VTT:lle luotu kaukokartoitusprojekti ja sen seuraajana toiminut Maankäytön laboratorion mittaus- ja kaukokartoituksen jaoston henkilökunta koostui valtaosin innokkaista tutkijoista, jotka menestyivät myöhemmin tai toimivat edelleen tiedemaailmassa. Näistä mainittakoon: Einari Kilpelä TKK:n fotogrammetrian professorina Sipi Jaakkola Uumajan maatalousyliopiston ja Uppsalan yliopiston professorina Jouko Talvitie GTK:n malminetsinnän johtajana ja professorina Risto Kuittinen Geodeettisen laitoksen fotogrammetrian osaston johtajana ja professorina Erkki Tomppo METLA:n valtakunnan metsien inventoinnin johtajana ja professorina Henrik Haggrén TKK:n fotogrammetrian professorina Tuomas Häme VTT:n kaukokartoituksen tutkimusprofessorina. Näin vuonna 1973 aloitettu tutkimusprojekti oli tuottanut Suomeen kaukokartoituksen osaamista, operatiivista käyttöä ja pätevää tutkimushenkilökuntaa. Voidaan sanoa, että projektin tavoitteet oli saavutettu, vaikka sitä aloitettaessa oli käsitys, että hyödyt hankkeesta tulisivat nopeammin kuin mitä todellisuudessa tapahtui. Kirjallisuutta Aarnisalo, J., Franssila, E., Eeronheimo, J., Lakanen, E. and Pehkonen, E., On the integrated use of Landsat, geophysical and other data in exploration in the Baltic Shield, Finland. The Photogrammetric Journal of Finland 9(1): Airaksinen, L., Kaukokartoituksessa käytettävät monikanavaiset keilaimet. Diplomityö, TKK:n sähköteknillinen osasto, Otaniemi, 81 s. Franssila, E., Hakala, J., Lahtinen, R., Paavilainen, J. ja Peltola, J., Pienikaavainen maastokartoitus digitaalisesti parannetuista Landsat-kuvista. VTT, Tiedotteita 128, 38 s. Jaakkola, S., Keilainkuvat uutta metsäntutkimuksen tekniikkaa. Metsänhoitaja 24(7):

15 22 Kaukokartoituksen alkutaipaleelta Jaakkola, S., 1975a. Kaupunkisuunnittelun perusselvitysten hankinnasta kaukokartoituksella. Esitelmä. Vaasan kaupunginhallitus, Vaasa, Jaakkola, S., 1975b. Maankäytön laboratorion kaukokartoitusprojektin esittely. Esitelmä. Nordisk Industrifondin hallituksen vierailu, Otaniemi, Jaakkola, S., 1975c. Maankäytön laboratorion kaukokartoitusprojektin esittely. Esitelmä. FIG:n kokous Suomessa, Jaakkola, S., 1975d. Riistanhoidon perusselvitysten teko kaukokartoitusmenetelmin. Esitelmä. Satakunnan riistanhoitopiirin kokous, Pori, Jaakkola, S., 1975e. Timber Inventory based upon ERTS- and Supporting Aircraft Data Using Multistage Probability Sampling. Presentation. UN/UNESCO Seminar on Remote Sensing, University of Guelph, Jaakkola, S., Kilpelä, E., Kuittinen, R. ja Talvitie, J., Kaukokartoitus luonnonvarain tutkimuksen apuneuvona. Tekniikka 12, s. 3. Jaakkola, S. ja Lääperi, A., Remote Sensing Activities in Finland. Presentation. Canada Centre of Remote Sensing, Ottawa, Canada, Kilpelä, E., 1974a. Automaattinen kuvioerottelu ja tulkinta kaukokartoituksessa. Tekniikka 4. Kilpelä, E., 1974b. Automatic Analysis of Remote Sensing Imagery. Kart og Plan 66(3): Kilpelä, E., 1974c. Inventory of Natural Resources and Monitoring of Environment by Remote Sensing Techniques. Presentation. Rakennusalan pohjoismaisen yhteistyökokouksen tilaisuus, Otaniemi, Espoo, Kilpelä, E., 1974d. Keilainkuvat uusinta tekniikkaa luonnonvarojen ja ympäristön tilan tutkimisessa. VTT-tapahtumia 1974:15. Kilpelä, E., 1974e. Verfahren der passiven Fernerkundung in USA. Präsentation. Geodätisches Kolloqium, Karlsruhe, Kilpelä, E., 1974f. Kaukokartoitusta käsitteleviä esitelmiä, muun muassa: Oy Kunnallistekniikka Ab:n henkilökunnan koulutuspäivät ; Kartastoasiain neuvottelukunnan kokous ; Yhdyskuntasuunnittelun jatkokoulutuskeskus ; Outokumpu Oy:n johtajiston vierailu VTT:ssä ; VTT:n valtuuskunnan kokous Kilpelä, E., 1975a. Bericht über das finnische Erderkundungsprogramm. Präsentation. DFVLR:n (Deutsche Foschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt E.V.) järjestämä kaukokartoitussymposium, Kilpelä, E., 1975b. Inventory of Natural Resources and Monitoring of Environment by Remote Sensing Techniques. Presentation. Kansainvälisen fotogrammetrisen seuran (ISP) johtokunnan kokous. Hanasaari, Kilpelä, E., 1975c. Kaukokartoituksesta. Esitelmä. Maanmittaustieteiden seuran kokous, Kilpelä, E., 1975d. Kaukokartoitus ympäristön seurannassa. Helsingin Sanomat,

16 Maanmittaus 86:1 (2011) 23 Kilpelä, E., 1976a. Kaukokartoitusta käsittelevä esitelmä. Kartastoasiain neuvottelukunnan kokous, Kilpelä, E., 1976b. Monikanavahavainnointi ja siihen perustuva tulkinta. Maanmittaus 1976:1 2, (Artikkelin lopussa ehdotuksia uusiksi kaukokartoitussanoiksi.) Kilpelä, E. and Jaakkola, S., Finland s Approach to Remote Sensing Oriented Earth Resources Surveys. Proceedings of the Tenth International Symposium on Remote Sensing of Environment 6 10 October 1975, Ann Arbor, Michigan Kilpelä, E., Jaakkola, S., Kuittinen, R. and Talvitie, J., Automated Earth Resources Surveys using Satellite and Aircraft Scanner Data A Finnish Approach. Presented Paper, ISP Helsinki XIII Congress, Helsinki, 19 s. Kilpelä, E., Jaakkola, S., Kuittinen, R. and Talvitie, J., Automated earth resources surveys using satellite and aircraft scanner data. VTT, Building Technology and Community Development, Publication 15, 174 s. Kilpelä, E. und Kuittinen, R., Bericht über das finnische Erderkundungs-programm. Symposium Erderkundung, April 1975, DFVLR-DGP, Köln-Porz, Kilpelä, E., Ylhäältä näkee enemmän. Tiede 2000, 1/1980: Kuittinen, R., Autti, M., Perälä, J. ja Vironperä, J., Lumen vesiarvon määrittäminen luonnon gammasäteilyn ja satelliittikuvien avulla. VTT, Tutkimuksia 370, 98 s. Kuittinen, R., Keskisarja, V. and Perdigao, V., Crop yield estimation using crop growth models, satellite data and GIS. International Congress for Computer Technology in Agricultural Management and Risk Prevention, Proceedings, Kuittinen, R. and Leppäranta, M., Real-time system for transmitting satellite data products to icebreakers. Advances in Space Research 9(7): Kuittinen, R., Sevola, P. and Virtanen, M., Monitoring the Baltic Sea by remote sensing. Aqua Fennica 21(2): Kuittinen, R. and Sucksdorff, Y., Inventory of river basin characteristics in Finnish conditions using satellite imagery. Aqua Fennica, 17(2): Kuusela, K. and Poso, S., Satellite pictures in the estimation of the growing stock over extensive areas. The Photogrammetric Journal of Finland 4(1): 3 9. Leppäranta, M., Kuittinen, R. and Kemppainen, H., Preparations to use synthetic aperture radar (SAR) in sea ice remote sensing in the Baltic Sea. Advances in Space Research 9(7): Matikainen, L., Kuittinen, R. and Vepsäläinen, J., Estimating drainage area-based sbow-cover percentages from NOAA AVHRR images. International Journal of Remote Sensing 23(15): Paarma, H., Raevaara, H. and Talvitie, J., On the interpretation of Ektachrome infrared aerofilm type 8443 photographs used in mineral reconnaissance and geological surveys. The Photogrammetric Journal of Finland, 2(2): Paarma, H. and Talvitie, J., High altitude false color photointerpretation in prospecting. In Manual of Color Aerial Photography,

17 24 Kaukokartoituksen alkutaipaleelta Parmes, E. ja Kuittinen, R., Satelliittikuvapohjaisen vuosittaisen sadonarvioinnin mahdollisuuksista Suomessa : osaraportti 1. VTT Maankäytön laboratorio. 40 s. Poso, S., A method of combining photo and field samples in forest inventory. Metsäntutkimuslaitoksen julkaisuja 76(1), Diss. Helsingin yliopisto, 133 s. Rantanen, M., Satelliittikuvien soveltamisesta porolaidunten tulkintaan, TKK, diplomityö. Saukkola, P., Satelliittikuviin perustuva puuston inventointi. VTT, Tutkimuksia 85, 79 s. + liitt. 19 s. Saukkola, P. ja Jaakkola, S., Numeerinen kuvatulkinta metsäalueen ja metsikön tunnusten arvioinnissa. VTT, Tutkimuksia 151, 101 s. + liitt. 19 s. Talvitie, J., Keilainkuvat uusinta tekniikkaa luonnonvarojen tutkimuksessa. Geologi 26 (7): Tiuri, M., Radioaaltojen hyväksikäyttö satelliittikaukokartoituksessa. Teoksessa: Suomi avaruudesta (toim. M. Punkari), Ursan julkaisuja 24, Tolsa, T., Automaattinen kuvioerottelu kaukokartoituksen tätä päivää. Insinööriuutiset 1974:43. Professori emeritus Einari Kilpelä on valmistunut diplomi-insinööriksi 1964, tekniikan lisensiaatiksi (fotogrammetria) 1968 ja tekniikan tohtoriksi (fotogrammetria) Toiminut fotogrammetrian ja kaukokartoituksen tutkimustehtävissä Karlsruhen TKK:ssa Länsi-Saksassa, Suomessa TKK:ssa ja VTT:ssa sekä Colorado State University:ssa Fort Collinsissa. Fotogrammetrian professori TKK:ssa Kilpelä on osallistunut aktiivisesti mm. ISP:n (myöhemmin ISPRS:n) tieteelliseen kansainväliseen toimintaan. Risto Kuittinen on Geodeettisen laitoksen ylijohtaja ja professori. Hän valmistui TKK:n maanmittausosastolta diplomi-insinööriksi 1970 ja tekniikan tohtoriksi Hän on työskennellyt Vesientutkimuslaitoksessa ja VTT:ssa. Tutkimustyössään hän on kehittänyt kaukokartoituksen menetelmiä eri sovellutusaloille.