Kaugseires sünnib pidevalt midagi uut

Kunstniku nägemus KappaZeta globaalsest metsa kõrgust mõõtvast satelliitmissioonist Sentinel-1 kaassatelliitide abil. Foto: Taavi Torim, Euroopa Kosmoseagentuur

Eesti ettevõte OÜ KappaZeta on algatanud unikaalse, keskkonnaandmestikku täiendava satelliidiparve ehitamise.

Ümber Maa tiirleb rohkem kui 9000 satelliiti. Neist enamik on navigatsiooni- ja sidesatelliidid ning üks osa signaaliluuresatelliidid. Planeet Maa seireks on kosmosesse saadetud kuni 2000 satelliiti, kusjuures need võivad lennata kas suurte parvedena, mõnekaupa või üksikult. Arvuliselt on neist suurem osa kommertssatelliidid, mille abil saadud andmed on tasulised.

Kaupo Voormansik, OÜ KappaZeta kaasasutaja ja tegevjuht Foto: Erakogu

Andmete tootmise võimekuse poolest võib mõni üksik satelliit üle trumbata terve parve. „Näiteks Euroopa Kosmoseagentuuri ja Euroopa Komisjoni kaugseireprogrammi Copernicus Sentinel 2, mis kujutab endast satelliitide tandemit – 2A ja 2B. See toodab andmeid umbes sama palju kui mõni 170ne parv,” ütleb Tartu Ülikooli Tartu observatooriumi hargettevõtte KappaZeta OÜ juht Kaupo Voormansik. Et erinevust paremini ette kujutada, lisab ta, et mõnes suures parves lendavad satelliidid võivad olla kingakarbi suurused, ent Sentineli üks satelliit kaalub üle tonni.

Teedrajavaid lahendusi metsa ja põllule

2015. aastal asutatud KappaZeta OÜ on üks neist ettevõtetest, kes mõtleb välja lahendusi, kuidas satelliitidelt saadud andmevoogudest kasulikku infot kätte saada, ja viib neid lahendusi ka ellu. Näiteks on Copernicuse satelliitsüsteemide Sentinel 1 ja Sentinel 2 andmete põhjal välja töötatud ja pilootprojektis kontrollitud Eesti lageraiete tuvastamise metoodika. „Koostöös Keskkonnaagentuuri ning Majandus- ja Kommunikatsiooniministeeriumiga tegime pilootprojekti Valga- ja Läänemaa metsadele. Tulemused olid sama head kui senistel käsitöömeetoditel – täpsus üle 90 protsendi. See andis kindluse teha üle-eestiline lageraiete automaatse tuvastamise süsteem,” kommenteeris Kaupo Voormansik.

Juba toimiv lahendus on toetusaluste põllumaade kasutamise satelliitkontrolliks, mis asendab PRIA inspektorite senist tööd. KappaZeta osutab vastavat teenust Eestis ja alltöövõtulepinguga ka Taanis. „Arvutame läbi kõikide toetusaluste põldude andmed, et ütelda, mis kultuur seal kasvab, millal niideti, millal künti ja terve hulk muid kontrolle.”

Näiteks suudetakse satelliidiandmetest eristada 28 põllukultuuri. Kaupo Voormansik selgitas, et see on võimalik, kuna kasutatakse andmevirnasid ehk andmete aegrida. Sentinel 1 annab aastas sadakond radarpilti ja Sentinel 2 umbes 25 optilist pilti. Kultuure saab täpselt eristada, kuna pildirida võimaldab jälgida põllukultuuri fenoloogilist käiku. Tulemuste täpsus on üle 90 protsendi. „Kui meie kontroll pole täpne – neil vähem kui 10% juhtudel –, anname sellest tellijale teada ja siis nad saavad kohapeal käia andmeid üle kontrollimas.”

Põllumaade seire metoodika väljatöötamine algas observatooriumi teadlastel koostöös PRIAga 2012. aastal niitmise seirest. Eesti oli maailmas esimene riik, kus põllumaade niitmist satelliidi abil jälgima hakati.

Uued satelliidid

Praegu on KappaZeta kõige suurejoonelisem ettevõtmine plaan saata kosmosesse kolm oma satelliiti, et oleks võimalik üle maailma mõõta metsade kõrgust. „Niisugust andmestikku sellises koguses, nagu meie seda tootma hakkame, ei ole maailmas veel mitte ühelgi riigil,” ütles Kaupo Voormansik.

Metsade kõrgust mõõdetakse praegu kas välitöödel metsas koha peal või lennukilt Lidari laserskanneerimisega. Mõlemad viisid võimaldavad täpset mõõtmist, kuid on lokaalsed, Lidar ka väga kallis. Katsetusi on tehtud veel droonilt mõõtmisega, kuid ikkagi jääb see väikesele alale. Satelliidi ilmselge eelis on Kaupo Voormansiku sõnul see, et andmetega suudetakse katta kogu maailma metsad mitu korda kuus.

Lahenduse sisuks on kolm uut satelliiti, mis plaanitakse saata tiirlema Copernicus-programmi Sentinel 1 satelliidi sappa, 100–200 kilomeetri kaugusele. Kaupo Voormansik selgitas: „Sentinel 1 on radarsüsteem, mis saadab Maale signaali ja kuulab iseenda kaja. Meie väikesed satelliidid hakkavad kuulama sama „kaja”, kuid natuke teise nurga alt. Andmekogu, mis saadakse, on emasatelliidi omaga sarnane, kuid tänu teisele nurgale on seal kõrgusandmed, sealhulgas maapinna kõrgus ja metsa kõrgus 1–3 meetri täpsusega.”

Praegu ollakse ettevõtmisega eelkavandamise faasi lõpus ja moodustatud on rahvusvaheline konsortsium, mis hakkab plaani ellu viima. Siht on saada uued satelliidid üles 2028. aastal. Kõige muuga paralleelselt arendab KappaZeta tarkvara, et hakata siis pakkuma ka automaatset metsatakseerimise teenust. Metsaomanikel tuleb esiotsa arvestada, et eraldis, mille kohta andmeid soovitakse, peaks olema suurem kui pool hektarit. Täpsemaks – 0,1 ha – loodab KappaZeta minna järgmise põlvkonna satelliitidega. See aeg ei ole tegelikult kaugel, sest esimese põlvkonna ehk 2028. aastal üles saadetavate satelliitide eluiga on viis aastat.

KappaZetas algatatud metsade kõrguse mõõtmise lahendus võimaldab tänasest märgatavalt täpsemalt mõõta ka puudesse seotud süsinikku. Hetkel on kõik selle mõõtmise satelliidimeetodid kaudsed, viga on kuni 40%. „Tänu otsemõõtmisele saame vea alla 10% ehk täpsuse 60 protsendilt 90 protsendi peale. Sellest võib kasu olla nii riikide otsustajatele kui ka süsinikuturu osalistele,” ütles Kaupo Voormansik.

Alates 2022. aastast on üks värav kõikidele keskkonna-, ilma ja kliimaandmetele riiklik Keskkonnaportaal.

Portaalis kuvatud keskkonnanäitajad, andmed ning kaardikihid täienevad jooksvalt ning pakuvad kõige ajakohasemat keskkonnateavet. Uuri lisaks keskkonnaportaal.ee