Vesistöjen tutkimus ja seuranta kuvantavilla menetelmillä

Abstract

Valtaosa Maan pinnasta on veden peitossa. Vesistöihin lukeutuu ainutlaatuisia ekosysteemejä ja toisaalta ne tukevat elämää muissa ekosysteemeissä. Vesistöekosysteemien toiminnan ymmärtäminen ja suojeleminen edellyttävät vesistöjen ja niiden eliöstön toiminnan tutkimusta ja seurantaa. Optiset mittausmenetelmät mahdollistavat ominaisuuksien tarkastelun koskematta kohteeseen. Niiden toiminta perustuu esimerkiksi spektrikuvantajien kohdalla sähkömagneettisen säteilyn ominaiseen kykyyn heijastua eri tavoin erilaisista kohteista. Lisäksi katsaus esittelee muun muassa biomimiimisiä ratkaisuja, jotka tukevat optisia menetelmiä.

Vesistöjen kuvantaminen on mahdollista jakaa kolmeen pääluokkaan. Ne ovat satelliittipohjainen, ilmasta käsin toteutettava sekä vedenalainen kuvantaminen. Satelliittikuvantamisen avulla on mahdollista kerätä laajaa ja jatkuvaa seurantadataa vesistöjen pintakerroksista. Ilmasta kuvantamalla on mahdollista kuvantaa rajattujen alueiden pintavesiä hetkellisesti. Aiemmista kahdesta kaukokartoitusmenetelmästä poiketen, on paikallisilla vedenalaisilla menetelmillä mahdollista kuvantaa optisesti syviä alueita sekä tarkkailla yksittäisiä eliöitä. Mahdollisimman kattavan datakokonaisuuden saamiseksi on käytettävä menetelmien yhdistelmää. Esimerkiksi ilmasta ja paikan päältä vedestä kerätyllä kuvamateriaalilla on mahdollista täydentää satelliittikuvien yksityiskohtia. Toisaalta menetelmillä ei ole mahdollista korvata toisiaan niiden ainutlaatuisten ominaisuuksien vuoksi.

The majority of the Earth surface is covered by water. The water bodies include unique ecosystems and on the other hand they support life in other ecosystems. Understanding and protecting the functions of the water ecosystems require research and monitoring of the water bodies. Optical measuring methods enable examining these properties without a need to touch the object. When considering for example spectral imagers, their function is based on the characteristic ability of electromagnetic radiation to reflect in different ways from different objects. In addition the review presents i.a. biomimicry solutions which support optical methods.

Imaging methods of the water bodies are possible to divide into three main classes. The classes are satellite-based, airborne and underwater imaging. With satellite imaging it is possible to collect wide and continuous monitoring data from the surfaces of the water bodies. With airborne imaging it is possible to image limited areas surface waters temporarily. Differing from the previous two remote sensing methods, with local underwater methods it is possible to image optically deep areas and monitor single organisms. In order to get as inclusive data set as possible, a combination of the methods has to be used. It is possible to for example supplement the details of satellite images with more precise airborne and underwater images. On the other hand the methods are irreplaceable due to their unique properties.