Satelliittimenetelmät jokien vedenpinnan korkeusmallinnuksessa ja niiden soveltuvuus tulvaseurantaan

Abstract

Satelliittiperäiset korkeusmittaukset ovat tärkeä osa topografista tutkimusta, ja näiden mittauksien tarkkuuden ja kattavuuden kehityksessä on suurta potentiaalia. Vedenpinnankorkeuden mallintaminen on tärkeää esimerkiksi vesivarojen hallinnan, ympäristöriskien kuten tulvien ennustamisen, kuin myös ilmastonmuutoksen vaikutusten ja merenpinnan nousun seurannan kannalta. Kaukokartoitusmenetelmien, kuten satelliittikuvien käyttäminen paikkatiedon keräämisessä on muuttunut jo yleiseksi normiksi nykypäivänä, sekä lukuisten eri satelliittien tarjoamat satelliittikuvat kattavat laaja-alaisesti maan- ja vedenpintamme ominaisuuksia. Korkeusmallinnuksessa satelliittimittauksilla voidaan kerätä tietoa vaikeasti saavutettavilta alueilta, joiden seuranta perinteisillä mittausmenetelmillä voi olla haastavaa ja vaatia paljon resursseja. Vaikka satelliittimittaukset eivät lähtökohtaisesti kykene paikallisten mittauksien tarkkuuteen, niiden vahvuus on kyvyssä tarjota laaja-alaista ja systemaattista korkeustietoa.

Tutkielmani arvioi kolmen valikoidun satelliittiohjelman, SWOT-, Sentinel-3-, ja Jason-3:n soveltuvuutta jokien korkeusmallinnukseen ja tulvaseurantaan. Satelliittimittausten ajallinen toistuvuus ja aluepeitto vaikuttavat muutoshavainnon määrään ja täten tulvaseurannan kattavuuteen, missä viimeaikainen SWOT-satelliitti löytyy menestyvänsä ikätovereitansa paremmin. Vedenpinnan korkeusmittauksien tarkkuus todetaan riippuvan erilaisista muuttujista, niin ympäristötekijöistä, satelliittidatan referenssistä kuin satelliitin korkeusmittarin teknologiasta. Joen reunaympäristön maanpinnanmuodoista ja mittaushetkellä vallitsevista sääolosuhteista voi aiheutua epätarkkuuksia, ja korkeusmittauksien luotettavuuden kannalta referenssin hyödyntäminen, esimerkiksi satelliittidatan yhtäläistäminen paikallisten mittauksien tai digitaalisten korkeusmallien korkeustietoon on ratkaisevaa. Yksilötasolla satelliiteissa on eroja, joilla on suora vaikutus mittauksien spatiaaliseen ja ajalliseen tarkkuuteen. Tarkasteltavien satelliittien korkeusmittareiden resoluutiot todetaan poikkeavan toisistaan, jolla on merkitys yksityiskohtien ja etenkin pienien jokien tunnistamisessa. Referenssinä toimivaa korkeustietoa hyödyntämällä tarkkuuseroja pystytään kuitenkin tasaamaan, ja satelliittimittauksien synkronointi eri tiedonlähteiden kanssa todetaan hyödylliseksi, ellei jopa välttämättömäksi luotettavien tulosten aikaansaamisessa.