Hyvä, parempi, TARKKA – satelliittikuvasta karttapalveluksi

RSS
7.9.2017 Hanna Alasalmi ja Jenni Attila
Hanna Alasalmi ja Jenni Attila
Kirjoittajat työskentelevät SYKEn Tietokeskuksessa, Hanna Alasalmi tutkijana Paikkatieto- ja kaukokartoitusjärjestelmät- ryhmässä ja Jenni Attila erikoistutkijana Geoinformatiikkatutkimusryhmässä. Molemmat tekevät pääasiassa vedenlaadun kaukokartoitusaiheisia tutkimushankkeita sekä Itämeren vedenlaadun kesäaikaista kaukokartoitusseurantaa.

SYKEssä on pitkä perinne tarjota satelliittikuvilta tulkittua vedenlaatutietoa ja pintalämpötiloja – ensimmäiset tulkinnat tehtiin jo 2000-luvun alkupuolella. Satelliittiaineistoille soveltuvien tulkintamenetelmien ja instrumenttien kehittyessä aineistojen merkitys seurannassa ja tutkimuksessa on vain kasvanut. Uudet Euroopan avaruusjärjestön (ESA) Sentinel-satelliitit tarjoavat tarkan resoluution aineistoa mm. Suomen vesialueiden seurantaan. Uusi TARKKA-karttapalvelu kehitettiin tarjoamaan näitä tarkan maastoerotuskyvyn satelliittiaineistoista työstettyjä tosivärikuvia ja vedenlaatutuotteita yleiseen käyttöön.

Jo vuodesta 2005 lähtien on tuotettu mm. rehevöitymisen seurantaan a-klorofylli- ja sameustulkintoja karttakuvina nettisivujen kautta sekä numeerisena aineistona käyttäjien tarpeiden mukaan. Yksi käytetyimmistä aineistoista on ollut Itämeren laajuinen levälauttatulkinta, jonka pohjalta on kehitetty myös indikaattori Itämeren merellisen ympäristön suojelukomissio HELCOMille.

Porin  edustan merialue havaittuna Landsat82 -satelliitilta 14.8.2017. Alkuperäinen kuva: USGS/NASA Landsat Program, prosessointi: SYKE.
Porin  edustan merialue havaittuna Landsat82 -satelliitilta 14.8.2017. Samana päivänä avomerellä havaittiin myös levälauttoja, joita kannattaa myös zoomailla tarkemmin TARKKA-karttapalvelussa!

Monen tarpeen summa

Idea satelliittikuvilta tehtävien tulkintojen jakamisesta omassa karttapalvelussa kypsyi vuosien varrella. Kaukokartoituskuville soveltuvaa tapaa kehitettiin jo aiemmassa Pakki-hankkeessa, mutta vasta kolmen tekijän summa sai kehitykseen vauhtia:

  • Yksi Envibase-hankkeen tavoitteista on tarjota väylät satelliittikuvilta tulkittujen tuotteiden tuomiseksi yleiseen käyttöön ns. koneluettavien rajapintojen kautta. Rajapinnoilta kuvia voi käyttää avoimesti erilaisissa karttasovelluksissa ja paikkatieto-ohjelmissa. Pelkkä rajapinta ei kuitenkaan riitä, jos ei ole tarvittavaa teknistä asiantuntemusta sen käyttämiseen, vaan tarvitaan myös väline, jonka avulla rajapinnalla olevia satelliittikuvia voidaan esittää käyttäjille sopivan pelkistetyllä tavalla.
  • Vuonna 2016 SYKEssä käynnistyi uusien vedenlaadun seurantaan soveltuvien satelliitti-instrumenttien käyttöönottoon ja vedenlaadun tulkintamenetelmien kehitykseen tähtäävä, YMn rahoittama VESISEN-projekti. Projektin myötä syntyy runsaasti tarkan maastoerotuskyvyn satelliiteilta tulkittua aineistoa, kuten sameus, humus, näkösyvyys sekä a-klorofyllitulkintoja. Lisäksi projekti työstää ja hyödyntää myös monenlaista oheisaineistoa Suomen järviltä ja Itämereltä.
  • Vuonna 2015 SYKE alkoi tarjota nettisivuilla valikoituja otoksia tarkan maastoerotuskyvyn instrumentin (Landsat 8) kuvista. Havaintojen määrä kasvoi ESAn ja EUn Copernicus-ohjelman Sentinel 2-sarjan A-satelliitin kuvien myötä. Muutaman tiedotusvälineille välitetyn esimerkkikuvan sijasta palvelu laajeni erilaisia ajankohtaisia ympäristön ilmiöitä seuraavaksi tietolähteeksi. Palvelun suosio on kasvanut odotettua suuremmaksi ja kuvia voi nykyään nähdä myös monessa SYKEn ulkopuolisessa palvelussa.

Näiden hankkeiden myötä syntyi tarve ja edellytykset kevyeen, yksinkertaiseen, nopeasti zoomattavaan karttapalveluun, joka hyödyntää tehokkaasti kuvien rajapintapalvelua. Rajapinta tarkoittaa löyhimmässä määritelmässään kahden erilaisen tietokoneohjelmiston standardisoitua tapaa keskustella keskenään. Tässä tapauksessa se tarkoittaa tapaa, jolla satelliittikuvia jakava palvelu tarjoaa kuvia karttasovellukselle. SYKEssä aiemmin käytössä olleet paikkatietojen rajapintamallit eivät soveltuneet runsaan, jopa päivittäisen, satelliittikuvamäärän käsittelyyn. Tämän vuoksi tarkan maastoerotuskyvyn satelliittituotteiden jakeluun valikoitui avoimen lähdekoodin GeoServer-palvelinohjelmisto.

Karttapalvelu ei ole sellaisenaan mitään ilman siinä käytettäviä aineistoja. Ei myöskään ole ihan sama, miten aineistot julkaistaan rajapinnalla. Satelliittihavainnoista työstettävät kartat ovat tilaa vieviä aineistoja, joita on hidasta selata, elleivät rajapintaratkaisut ole nopeita. Lisäksi rajapintapalvelu ja karttakäyttöliittymä asettavat rajoituksia sille, millaista palvelua on mahdollista toteuttaa. Yhteistyö rajapintapalvelun ja karttasovelluksen kehittämisen välillä onkin ollut saumatonta, molemminpuolisten tarpeiden viedessä sekä rajapintapalvelun että karttasovelluksen kehittämistä eteenpäin.

Helsingin edusta keväällä Sentinel2 -satelliittin havaitsemana 18.4.2017. Alkuperäine kuva: ESA Copernicus Sentinel Data, prosessointi: SYKE.
Helsingin edusta keväällä Sentinel2 -satelliittin havaitsemana 18.4.2017. Zoomattava kuva TARKKA-karttapalvelussa.

NASAn Landsat 8 -satelliitti laukaistiin 2013 ja kuvat tulivat avoimeen käyttöön vuonna 2014. Kuvien maastoerotuskyky on 30 m, joten ne avasivat aivan uuden mahdollisuuden tarkkailla Suomen saaristoista ja pirstaleista rannikkoa. Alkuvuodesta 2015 laukaistu ESAn Copernicus-ohjelman Sentinel 2A -satelliitti toi käyttäjille vielä tarkempia näkökulmia 10-20 metrin maastoerotuskyvyllään. Tällä hetkellä käytettävissä on jo kaksi samankaltaista instrumenttia, kun havaintoja kerää myös Sentinel 2B.

Satelliitit ylittävät Suomen useamman kerran viikossa. Esimerkiksi Saaristomereltä saadaan 2-3 kuvaa 10 päivän toistojakson aikana. Molemmat satelliitti-instrumentit ovat passiivisia instrumentteja, jotka havainnoivat näkyvän valon ja lähi-infrapunan aallonpituuksilla, joten ne eivät näe pilvien läpi. Pilvisyystilanne saneleekin paljon, milloin ja millaista kuvaa on tarjolla.

Ketterää kehitystä

Karttapalvelun kehittäminen seurasi ketterän kehityksen periaatetta LEANia. Menetelmässä karsitaan ylimääräiset ominaisuudet ja keskitytään juuri sillä hetkellä tarvittaviin olennaisiin ominaisuuksiin. Näin saatiin nopeasti toimiva yksinkertainen versio sovelluksesta. Ensimmäinen versio palvelusta syntyi VESISEN-projektin tarpeisiin ja TARKKA-karttapalvelu onkin ollut projektiryhmän käytössä koko palvelun kehittämisen ajan.

TARKKA kehittyi myös osana Varsinais-Suomen ELY-keskuksen yhteistyöhanketta, jossa edistetään uusien menetelmien käyttöä seurannassa ja valvonnassa. Lisäksi hankkeessa kerätään käyttäjiltä suoraa palautetta siitä, mikä TARKASSA toimii ja mitä jatkokehitysideoita on tarpeen toteuttaa kesän jälkeen. 

 

Ei kommentteja. Ole ensimmäinen kommentoija.