Eesti rannikuala maastikumudelist Peep Krusberg Maa-amet peep.krusberg@maaamet.ee

1. Eesti rannikuala maastikumudelistPeep KrusbergMaa-ametpeep.krusberg@maaamet.ee Teemad: • Rannajoonte paljusus • Meetod • Tehnoloogiad P.Krusberg, Maa-amet 2003

2. 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

3. P.Krusberg, Maa-amet 2003

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

5. 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

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

7. Viimane trend (riiklike) kõrgusmudelite loomisel • Kõrgusmudel luuakse geotsentrilisel 3D daatumil (WGS84) • 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

8. Täpsused? • GPS mõõtmistel kõrguses mõni cm • Geoid? H.Jürgenson hindab Est-Geoid2003 mudeli täpsuseks 1 cm P.Krusberg, Maa-amet 2003

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

10. Fotogramm-meetria • 3D maastikumudeli moodustamine ülevalpool veepiiri standardne tegevus, probleemiks kujuneb väike kontrastsus • m/v kujutisel veepiiri tabamine raske • lähiinfrapuna (NIR) kujutisel eristub veepiir selgelt • on katsetatud 3D 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

11. 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

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

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

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

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

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

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

18. Parameeter Min. väärtus Maks. väärtus Tüüpiline Skaneerimisnurk (o) 14 75 20-40 Laseri pulsside sagedus (kHz) 5 83 5-15 Skaneerimise sagedus (Hz) 20 630 25-40 Lennukõrgus (h) (m) 20 6100 200-300 (helikopter), 500-1000 (lennuk) GPS mõõtesagedus (Hz) 1 10 1-2 Güro sagedus (Hz) 40 200 50 Kiire hajumine (mrad) 0.05 4 0.3-2 Skaneeritava ala laius (m) 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 Nurkade mõõtmise täpsus (lennuki paiknemine, roll,pitch/heading) (o) 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 Lidarite tehnilisi parameetreid P.Krusberg, Maa-amet 2003

19. Lidarite kasutamine rannikualademõõdistamisel • 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

20. Batümeetriline lidar P.Krusberg, Maa-amet 2003

21. 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

22. Radar • Interferomeetriline Sünteetilise Apertuuri Radar, InSAR (IfSAR) Sünteetiline apertuur Doppleri efekt Interferomeetria P.Krusberg, Maa-amet 2003

23. Kõrgusmudeli koostamine InSAR-i abil P.Krusberg, Maa-amet 2003

24. InSAR 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 1-2GHz) • 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

25. InSAR-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

26. 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