Tartlased töötlevad andmeid, mida neile edastab Euroopa uue põlvkonna radarsatelliit Sentinel-1.
FOTO: Euroopa kosmoseagentuur

Maa vajumise jälgimine aitab luua ohutuma elukeskkonna

Ettevõtlus

Kas tunned, kuidas maa praegu jalge all vajub või hoopiski tõuseb? Seda tunda on võimatu. Aastas 2,5-millimeetrine maapinna tõus Haapsalu kandis ja 0,8-millimeetrine langus Pihkva järve ligidal on tingitud viimasest jääajast, ent üldiselt on Eesti alune maakoor kindel ja tugev.

Selleks et teada saada, kui palju Eesti aladel maapind ikkagi langeb või kerkib, teevad geoloogid Eestis iga 20 aasta järel maapinna loodimist. Nende sõnul meil maakoore liikumisega seotud riske karta pole vaja.

Kas see on nii ka Ida-Virumaa kaevanduste piirkonnas, kus maapind võib juba mõne kuuga langeda mitmeid milli- või isegi senti- ja detsimeetreid? Tartu ülikooli tudengid Jerzy Edvard Kaplinski ja Kaur Kristjuhan seda ei usu. «Selline langus võib kiiresti ohtlikuks muutuda,» ütles teisel kursusel informaatikat õppiv Kaplinski.

Ta tõi näiteks TÜ füüsikatudengi Martin Valguri möödunud aastal kaitstud bakalaureusetöö, mis viitab, et nelja kuuga võib maja Ida-Virumaal vajuda koguni kuus kuni seitse millimeetrit. Seda nägi Valgur tehisavaradari andmetest. Kohapeale mõõtma minnes olid näha ka praod maja ehitustarindis.

Valgur kasutas teadustöös nüüd juba vanema põlvkonna tehnikaks nimetatud satelliite ja radareid ERS SAR ja Envisat ASAR. Kaplinski ja Kristjuhan on aga näinud juba aasta jagu suurt vaeva, et sarnane teave välja puhastada ka võimsa Sentinel-1 tehisavaradari andmetest.

Satelliit aitab maapinda jälgida

Sentinel-1 on Euroopa uue põlvkonna radarsatelliit, mille radar pildistab edukalt Maad nii päeval kui ka öösel, nii pilvise kui ka vihmase ilmaga. Neid andmeid saavad Euroopas kõik tasuta kasutada.

Sellise kaugseiresatelliidi hea lahutusega ja suhteliselt laia vaatealaga tehisavaradari pilte analüüsides on võimalik vaadelda üksikute objektide liikumist millimeetri täpsusega nii kuude kui ka aastate lõikes. Samal ajal mitmeid objekte vaadeldes saab tuvastada maapinnaliikumisi ning sellest tulenevaid hoonete vajumisi ja kerkimisi huvipakkuvas piirkonnas üldisemalt.

Tänu sellele loodavad TÜ ja SEB-i loodud Vega fondist aasta tagasi 2500 euro suuruse toetuse saanud noormehed olla peagi esimesed, kes maapinna vajumistest ja kerkimistest Eestis teada saavad.

«Alguses oli meil kala, nüüd oleme kala ära rookinud ja fileerinud. Meil on vaja see veel vaid ahju toppida,» kirjeldas Kaplinski, kui kaugele nende idufirma EstDinsar satelliidipiltide mürast puhastamise ning faaside võrdlusega jõudnud on.

EstDinsar sai raha, et luua teabesüsteem, mis suudab võtta andmed satelliidilt Sentinel-1 ja määrata kindlaks maapinna püstloodse liikumise määra. Sel meetodil saadav teave on täpne ja ajakohane, võimaldades kiiresti ja tõhusalt hinnata, kuhu on ohutu ehitisi rajada ning millised olemasolevad struktuurid on suure tõenäosusega ohtlikud.

«Praeguseks on meil käes üks ilus värviline pilt, aga praegu ei saa veel mitte keegi aru, mis sel pildil toimub,» rääkis Kaplinski.

Selleks et arusaamisele jõuda, peavad füüsikust Kristjuhan ja informaatikust Kaplinski võrdlemiseks palju sarnaseid pilte kokku koguma. «Seejärel näeme maapinnaliikumist ka numbrites ja saaksime ärimeeste juurde minna täpse jutu ning neile kasulike piltidega.» Kas tulemuseni jõutakse mõne kuu või aastatega, ei julge nad ennustada.

Seesuguse tohutult keerulise satelliidi andmete töötlemisega on hakkama saanud juba rühm Milano teadlasi, kes müüvad oma ettevõtte TREuropa teadmisi USA suurtele naftamaardlate haldajatele.

«Firmad on nõus maksma üüratuid summasid selle eest, et nad saaksid maapinna vajumistest varem teada kui keskkonnaametnikud. Nii saavad nad probleemid aegsasti lahendada,» ütles Kaplinski.

EstDinsari loojad usuvad, et Eestis oleksid sarnastest andmetest kaevandajatele lisaks huvitatud teedeehitajad, aga võib-olla ka ühiskondlikke hooneid rajavad omavalitsused.

Linnastumine huvitab ettevõtteidki

Sõnadega «seda on võimalik teha, aga ma pole päris kindel, kuidas» andis Kaplinskile ja Kristjuhanile idee Sentinel-1 andme järgi maapinna püstloodset liikumist mõõta Kaupo Voormansik, kes on ilmselt Eesti parim satelliitide ja tehisavaradarite asjatundja, Tartu observatooriumi radarkaugseire töörühma juht ja tarkvara tehnoloogia arenduskeskuse teadur.

Tema algatatud käsitus ülemaailmse linnastumise jälgimise infosüsteemist BurDA, mida Vega fondist toetati 8300 euroga, otsib parasjagu lisarahastust, et idee ellu viia.

EstDinsari kohta ütles Voormansik, et rakendusel on meeletu arenguvaru nii hoonete ja sildade varisemise ette ennustamiseks kui ka maapinna stabiilsuse seireks. «Eestis võiksid need huvialad olla eelkõige linnad, sillad ja viaduktid ning Ida-Virumaa kaevandusalad,» rääkis ta.

Viimaste ettekannete põhjal maailma suurimalt kaugseire-konverentsilt IGARSS 2015 on Sentinel-1 andmed väga kvaliteetsed ja sobivad selleks faasipõhiseks kujumuutuse mõõtmise rakenduseks. See pole ka üllatav, sest Sentinel-1 ehitati paljuski just SAR-interferomeetria rakendusi silmas pidades.

«Nüüdseks on juba peaaegu aasta jagu pidevalt häid Sentinel-1 andmeid laekunud ning tuleb vaid tööga pihta hakata, et see metoodika Eestis tööle panna. See on huvi äratanud juba väga mitmes Eesti ettevõttes, ülikoolis ja riigiasutuses, nagu Eesti Energia, maa-amet, Datel, Regio, TÜ geoloogia õppetool ja TTÜ mäeinstituut. Kui kogu see võimas potentsiaal koondada, oleks meil töötav rakendus paari kuuga valmis. Siis jääks üle ainult eksport käivitada,» rääkis Voormansik.

Artikkel on varem ilmunud TÜ ja ERR-i ühises teadusportaalis ERR Novaator.


Kosmoseradariga linnade arengut jälgides

Tartu ülikooli noored teadlased otsivad rahastust, et kokku panna satelliidi ja mobiili andmetel põhinev üleilmne linnastumise uurimise teabesüsteem BurDA.

«Kõik legoklotsid on meil valmis, vaja on ainult arendusraha, et süsteem korralikult käima panna,» ütles BurDA ehk big urban and regional data analyser (endise nimega CUDA) projekti eestvedaja Kaupo Voormansik.

Lego, mille kokkupanekust unistatakse, on maailma esimene infosüsteem, mis ühendab veebikaardil satelliidipildid ja mobiilpositsioneerimise.

BurDA meeskonna algoritm oskab satelliidipildilt välja lugeda, kus majad asuvad, ja nende koostööpartner Positium suudab mobiiltelefoni andmete põhjal öelda, milleks neid hooneid kasutatakse: kas tegemist on elu- või töökohtadega. Ent satelliidi ja mobiiliandmeid ühendava IT-süsteemi välja arendamiseks on vajaka umbes kaks miljonit eurot.

Süsteem võimaldab peaaegu reaalajas kaardistada nii hoonestuse kui ka rahvastiku muutusi. Selline täpne ja värske teave linnade olukorrast ja nende muutumise suundumustest võiks abiks olla eelkõige Aafrika ja Aasia linnade planeerimisel. Just neis piirkondades toimub linnastumine kõige kiiremas tempos ja sageli pigem korrapäratult.

Tark linnaplaneerimine aitaks muuhulgas vähendada liiklusummikuid ja keskkonnareostust. Ent rakendusest võib kasu olla erasektoriski, sest suuri andmekogusid töödeldes ollakse valmis ütlema näiteks kaubandusvõrgu omanikele, kuhu oleks suurima kasumi eesmärgil kõige mõistlikum poed rajada.

Just erasektori kaudu uudse teenusega turule tulekut peab lihtsamaks ka turu-uuring, mille arendajad sügisel tellisid Vega fondi antud toetuse eest. Peale selle selgus uuringust, et kuigi kiire linnastumine on suurim probleem Aafrikas ja Aasias, siis uue teenusega Aafrika turule sisenemisel on takistuseks ilmselt maksejõulise kliendi puudumine ning Aasia suurriikides kaitsetollide majandusel põhinev mõtteviis.

«Hiinal ja Indial on olemas enda kosmoseprogrammid ja plaanimisvahendid. Isegi kui Euroopa süsteem on parem, eelistatakse oma ettevõtet või teadusasutust. Samas soovitatakse meil alustada nendega koostööprogramme või läheneda läbi rahvusvaheliste organisatsioonide, nagu Aasia arengupank, Maailmapank ja ÜRO –, kes võiksid ka ise olla BurDA süsteemi kasutajad. Need organisatsioonid on huvitatud sellest, et nad saaksid maailma linnastumisest suure pildi, ja meil on võimalik seda neile kerge vaevaga pakkuda,» rääkis Voormansik.

Katre Tatrik

Novaatori peatoimetaja
katre.tatrik [at] ut.ee

Jaga artiklit