Eesti rannikuala maastikumudelist Peep Krusberg Maaamet peep krusbergmaaamet

Eesti rannikuala maastikumudelist Peep Krusberg Maa-amet peep. krusberg@maaamet. ee Teemad: • Rannajoonte paljusus • Meetod • Tehnoloogiad P. Krusberg, Maa-amet 2003

Rannajoonte paljusus • Keskmine kõrgem kõrgvesi (Mean Higher High Water, MHHW) • Keskmine kõrgvesi (Mean High Water, MHW) • Keskmine merepind (Mean Sea Level, MSL) • Keskmine madalvesi (Mean Low Water, MLW) • Keskmine madalam madalvesi (Mean Lower Low Water, MLLW) • Keskmise kõrg- ja madalvee keskmine (Mean Tide Level, MTL) • Keskmise kõrgema kõrg- ja madalama madalvee keskmine (Diurnal Tide Level, DTL) P. Krusberg, Maa-amet 2003

P. Krusberg, Maa-amet 2003

Rannajooned kaartidel • Merekaartidel MLLW • Topokaartidel – USA MSL – Austraalia MHW – Eesti “kuidas jumal juhatab” • Eurostat MHHW P. Krusberg, Maa-amet 2003

Mitme rannajoone kasutamine Eestis? • Aju- ja paguvee tasemete vahe kuni 3 m, joonte vahe mitmed sajad m • Analoogiliselt loodetega kaetud aladega mõistlikust kasutusest väljast P. Krusberg, Maa-amet 2003

Mõistlik meetod rannajoon(t)e leidmiseks • Koostada rannikuala maastikumudel • Maastikumudeli peal võimalik genereerida vajalik(ud) rannajoon(ed) vastavalt soovitud daatumile Plussid: • võimalik genereerida samakõrgusjoon(ed) soovitud taseme(te)l • analüüsid (pinnakalle, ekspositsioon, profiilid, ajalised muutused, jne) Miinused: • kallis (kui kasutada ainult ühel otstarbel) P. Krusberg, Maa-amet 2003

Viimane trend (riiklike) kõrgusmudelite loomisel • Kõrgusmudel luuakse geotsentrilisel 3 D daatumil (WGS 84) – kõrgusmudeli algandmed on saadud GPS mõõtmiste tulemusena – kõrgusmudeli kasutajad teevad omi mõõtmisi GPS seadmetega • Maapinna kõrgus merepinnast (geoidist) valemist H = h- N kus: H – abs kõrgus merepinnast h – kõrgus ellipsoidist e. geodeet. kõrgus N – geoidi kõrgus e. undulatsioon Eelduseks täpse geoidi mudeli olemasolu! P. Krusberg, Maa-amet 2003

Täpsused? • GPS mõõtmistel kõrguses mõni cm • Geoid? H. Jürgenson hindab Est-Geoid 2003 mudeli täpsuseks 1 cm P. Krusberg, Maa-amet 2003

Tehnoloogiad maapinna kõrguste mittekontakseks mõõdistamiseks • Fotogramm-meetria ja kujutiste töötlus nn uued tehnoloogiad, reaalses • Lidar kasutuses alates ’ 90 II poolest • Radar } Fotogramm-meetria Kujutist moodustav Optiline Lidar Aktiivne P. Krusberg, Maa-amet 2003 Radar

Fotogramm-meetria • 3 D maastikumudeli moodustamine ülevalpool veepiiri standardne tegevus, probleemiks kujuneb väike kontrastsus • m/v kujutisel veepiiri tabamine raske • lähiinfrapuna (NIR) kujutisel eristub veepiir selgelt • on katsetatud 3 D mudeli moodustamist mõningal määral vee alla (max 1 Secchi sügavus), praktiliselt loobutud • digitaalsed aerofotokaamerad annavad lootust veealuseks fotogramm-meetriaks (fotobatümeetria): • registreerivad kujutise viies kanalis (pan, B, G, R, NIR) • radiomeetriline resolutsioon 10 -12 bitti (filmil alla 8 biti) P. Krusberg, Maa-amet 2003

Kujutiste töötlus • NIR kujutisel eristub veepiir selgelt • Kujutiste klassifitseerimisel on saadud väga tugev korrelatsioon klasside ja vee sügavuse vahel – neg: mudeli kalibreerimine väga keeruline • Klassifitseerimise abil peaks kätte saama ka vee ja kuiva maa piiri roostikes Kokkuvõte: lootused soetataval digitaalsel aerofotokaameral • võimalik valida lennu sooritamiseks sobivaim aeg • veepiiri saab kätte hõlpsalt • õnnestuda võivad ka fotobatümeetria ja kujutiste klassifitseerimisel põhinevad meetodid P. Krusberg, Maa-amet 2003

SPOT pan: Vohilaid P. Krusberg, Maa-amet 2003

SPOT roheline kanal: Vohilaid P. Krusberg, Maa-amet 2003

SPOT punane kanal: Vohilaid P. Krusberg, Maa-amet 2003

SPOT NIR kanal: Vohilaid P. Krusberg, Maa-amet 2003

SPOT komposiit: Vohilaid P. Krusberg, Maa-amet 2003

Lidar LIght Detection And Ranging P. Krusberg, Maa-amet 2003

Lidarite tehnilisi parameetreid Parameeter Skaneerimisnurk (o) Min. väärtus Maks. väärtus Tüüpiline 14 75 20 -40 5 83 5 -15 Skaneerimise sagedus (Hz) 20 630 25 -40 Lennukõrgus (h) (m) 20 6100 200 -300 (helikopter), 500 -1000 (lennuk) 1 10 1 -2 40 200 50 0. 05 4 0. 3 -2 0. 25 h 1. 5 h 0. 35 -0. 7 h Punkti vahe risti lennusuunaga (m) 0. 1 ca 10 0. 5 -2 Punkti vahe piki lennusuunda (m) 0. 06 ca 10 0. 3 -1 0. 004/0. 008 0. 05/0. 08 0. 02 -0. 04/0. 03 -0. 05 Kauguse mõõtmise täpsus (cm) 2 30 5 -15 Kõrguse mõõtmise täpsus (cm) 10 60 15 -20 Planimeetriline täpsus (m) 0. 1 3 0. 2 -1 Laseri pulsside sagedus (k. Hz) GPS mõõtesagedus (Hz) Güro sagedus (Hz) Kiire hajumine (mrad) Skaneeritava ala laius (m) Nurkade mõõtmise täpsus (lennuki paiknemine, roll, pitch/heading) (o) P. Krusberg, Maa-amet 2003

Lidarite kasutamine rannikualade mõõdistamisel • • Kiire, võimalik kaardistada muutusi Loetakse fotogramm-meetriast odavamaks Väga hea väikese kontrastsusega aladel (liiv) Näeb fotogramm-meetrilisest meetodist paremini läbi taimestiku, väga tihe taimestik probleemne • Maa ja vee eristamine probleemne NIR lidari puhul • Nähtavas valguses (roheline) töötav lidar näeb ka läbi vee P. Krusberg, Maa-amet 2003

Batümeetriline lidar P. Krusberg, Maa-amet 2003

Batümeetriline lidar • • Sügavus max 3 x Secchi Väga kallis Vähe eksemplare, ca 10, üks Rootsis (Hawkeye) Ei tarvitse olla täpne maapinnal P. Krusberg, Maa-amet 2003

Radar • Interferomeetriline Sünteetilise Apertuuri Radar, In. SAR (If. SAR) Sünteetiline apertuur Doppleri efekt P. Krusberg, Maa-amet 2003 Interferomeetria

Kõrgusmudeli koostamine In. SAR-i abil P. Krusberg, Maa-amet 2003

In. SAR omadusi • Horisontaalne resolutsioon maapinnal samas mõõdus antenniga sõltumata antenni kaugusest • Vertikaalne lahutusvõime ja täpsus cm tasemel • Võimalik eristada mm tasemel muutusi (mikrotopograafia) • Väiksema lainepikkusega radarid ei läbista taimestikku (X-band, ca 3 cm ehk 10 GHz) • Mida suurem lainepikkus, seda parem taimestiku läbitavus (C-band, 7 -3 cm ehk 4 -8 GHz; L-band, 30 -15 cm ehk 12 GHz) • Neg: ei ole võimalik otse kindlaks teha, kus kiir ‘pidama’ jääb • Pos: võimalik arvutada statistilisi näitajaid, nende abil võimalik modelleerida, kus kiir pidama jääb P. Krusberg, Maa-amet 2003

In. SAR-I kasutamine rannikuala mõõdistamisel • Kui väike lainetus, ‘näeb’ vett • Õige lainepikkuse kasutamisel näeb kõige paremini läbi madala taimestiku AGA RAADIOLAINED EI TUNGI VETTE! Lahendus: tuleb uurida lainetust P. Krusberg, Maa-amet 2003

Kokkuvõte • Mitte hakata rannajoont (-jooni) kaardistama vaid koostada rannikuala kõrgusmudel • Lootused digitaalsel aerokaameral nii tehniliselt kui ‘poliitiliselt’ • Tasub jälgida nn uute tehnoloogiate arengut, ilmselt pole kuigi kaugel aeg, kui võimalik kasutada ka neid P. Krusberg, Maa-amet 2003