Pistepilviä pinnan alta: ympäristötutkimus, tulvasuojelu ja virtuaalimaailmat uudelle tasolle

Videopelien virtuaalimaailmojen ja kaupunkien mallintamisen mittausmenetelmät yleistyvät vauhdilla ympäristöntutkimuksessa. Kun sisätilojen ja infrakohteiden, kuten siltojen ja rakennusten, mittaamisen senttimetrien tarkkuus valjastetaan vesiympäristöjen tutkimiseen, voidaan tutkittavista alueista tuottaa yksityiskohdat paljastavia kolmiulotteisia pistepilviä. Erityisesti jokitutkijalle kehitys tarjoaa mahdollisuuden päästä käsiksi ilmiöihin ja prosesseihin, joita perinteisillä menetelmillä ei ole ollut mahdollista huomata.

Vesiympäristöistä saadaan yksityiskohtaista tietoa laserkeilaamalla, ilmakuvaamalla ja kaikuluotaamalla. Erityisesti dynaamisessa jokiuomassa muutokset ovat nopeita, mutta vasta nämä 2010-luvun lähikaukokartoitusmenetelmät ovat mahdollistaneet jokien tarkastelun tarpeeksi nopeasti ja kattavasti. Teknologia mahdollistaa uudenlaiset tutkimusavaukset ja lähestymistavat, jotka peittoavat aikaisemmat tutkimukset niin alueellisella kuin ajallisellakin tarkkuudellaan. Kehitys on lupaava sekä suomalaiselle tutkimukselle että monenlaisille käytännön sovelluksille.

Kolmiulotteisen aineiston kerääminen vesiympäristössä vaatii usean eri mittausmenetelmän yhdistämisen.

Vesiympäristöjen, varsinkin vedenalaisten osien, muutoksista tiedetään hyvin vähän, vaikka niiden vaikutus ulottuu kokonaisiin vesiekosysteemeihin. Muun muassa vaelluskalojen kudun onnistuminen riippuu jokiuoman pohjanmuodoista. Vedenalaisten pistepilvien avulla voidaan mallintaa myös rehevöitymistä ja vedenlaadun heikkenemistä aiheuttavan ravinnepitoisen sedimentin kasautumista vesiympäristöissä. Ravinteiden pidättämiseen rakennettujen kosteikkojen kolmiulotteisilla malleilla voidaan puolestaan tutkia kosteikkojen toimivuutta ja tulosten pohjalta esittää kosteikkojen kunnostustoimenpiteitä.

Ympäristönsuojelun sovellusten lisäksi lähikaukokartoitustekniikoilla voidaan mitata tulvaherkkiä alueita tulvasuojelua varten sekä jokipenkereiden eroosionopeutta ja mahdollista sortumisvaaraa. Jokien kunnostustoimenpiteitä ja koskien ennallistamista voidaan tarkastella kolmiulotteisilla malleilla. Vesiympäristöistä saa myös virtuaalitodellisuuksia, joilla todentuntuiset luontoelämykset voidaan tuoda ihmisten olohuoneisiin, esimerkiksi vanhustenhoidossa.

Koskipaikat toimivat virkistysalueina ja tarjoavat vaelluskaloille lisääntymisalueita

Teknologian sovellusten liikehdintä muilta aloilta ympäristöntutkimukseen on maantieteilijälle jo entuudestaan tuttua. Viimeisen puolen vuosisadan aikana satelliitti- ja paikannusjärjestelmät ovat mullistaneet ympäristöntutkimuksen, vaikka niiden alkuperäiset käyttötarkoitukset ovat olleet toisaalla. Satelliitit ovat mahdollistaneet erilaiset muutosanalyysit metsäkadoista jääpeitteen hupenemiseen, ja siksi ymmärrämme nyt maapallon toimintaa aiempaa paremmin. Nyt historia toistaa itseään, kun muiden alojen teknologiakehitys mahdollistaa tarkkapiirteisten mallien tuottamisen myös vesiympäristötutkimuksessa.

Teksti: Jouni Salmela, projektitutkija