Eri mittakaavaiset kaukokartoitusmenetelmät järvien rantavyöhykkeen kasvillisuuden seurannassa ja tilanarvioinnissa
Marttila, Juho-Ville; Aroviita, Jukka; Kuoppala, Minna; Kanninen, Antti (2021-01)
Marttila, Juho-Ville
Aroviita, Jukka
Kuoppala, Minna
Kanninen, Antti
Pohjois-Savon ELY-keskus
01 / 2021
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-314-901-4
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-314-901-4
Tiivistelmä
Kaukokartoitus mahdollistaa alueellisesti kattavan ja kustannustehokkaan tavan ympäristön tilan seuraamiseen. Yksi kaukokartoituksen sovelluskohde on järvien ranta- ja vesikasvillisuuden kartoittaminen, jota varten kehitettiin uusi tulkintamenetelmä Pohjois-Savon ELY-keskuksen ja Suomen ympäristökeskuksen hankkeessa ”Kansallisen kuvausohjelman ilmakuvat vesikasvillisuuden runsastumisen ja tilan arvioinnissa” (ILMAVERSO OHKE) vuosina 2018–2019. Tulkintamenetelmää sovellettiin erityisesti niin sanotun kasvittumisasteeseen perustuvaan kasvillisuuden tilan arviointiin.
Tässä raportoitavassa jatkohankkeessa em. tulkintamenetelmällä analysoitujen järvien määrää kasvatettiin tilanarviointimenetelmän jatkokehittämistä varten. Kansallisen kuvausohjelman tuottamissa ilmakuvissa on radiometrisiä häiriöitä, joiden takia menetelmän mukainen kasvillisuustulkinta pystyttiin tekemään vain noin puolelle alun perin tutkittavista järvistä. Lopulta yhteensä 84 järven tulkinta-aineisto saatiin koottua. Tästä aineistosta järville laskettiin kasvittumisaste-tunnusluku, jota käytettiin tilastolliseen ennustavaan mallinnukseen. Mallinnus ja tilanarviointi onnistuivat luotettavimmin runsashumuksissa järvissä sekä pienissä ja keskisuurissa humusjärvissä. Kasvittumisasteeseen perustuvat tila-arviot olivat näissä järvityypeissä selkeästi yhteydessä valuma-alueen kuormituspaineeseen ja vedenlaatuun.
Ilmakuvatulkintaan liittyvien rajoitteiden vuoksi projektissa tutkittiin myös muiden aineistolähteiden hyödyntämistä. Sentinel-2-satelliittien optisille kuville laskettiin kuvaindeksejä, jotka luokiteltiin vettä ja kasvillisuutta kuvaaviksi luokiksi kynnystämällä. Näin tehtyjen luokittelujen tarkkuus oli ilmakuvatulkintoihin verrattuna tilastollisten tunnuslukujen valossa suhteellisen hyvä, mutta karttatarkastelu osoitti suuria virheitä. Optimaalisten kynnysarvojen määrittäminen ei myöskään ollut yksiselitteistä, joten alueellisesti laajan järvijoukon laadukas kasvillisuustulkinta ei vaikuta tällä menetelmällä mahdolliselta.
Projektissa testattiin myös ensimmäistä kertaa Suomessa kaupallista EcoSat-kaukokartoitustuotetta, jolla satelliittikuvista pystytään luokittelemaan vesikasvillisuutta lajikohtaisesti. EcoSat-menetelmää sovellettiin Säkylän Pyhäjärvellä, jossa maastototuusaineistoa kasvustoista kerättiin miehittämättömillä ilma-aluksilla kuvaamalla, kaikuluotaamalla sekä suorilla maastohavainnoilla. Droonikuvaus osoittautui tehokkaaksi menetelmäksi aineiston keräämiseen. Korkean maastoresoluution optisen WorldView-3-satelliittikuvan EcoSat-luokittelun kokonaistarkkuus (74 prosenttia) oli kaukokartoitustutkimuksien hyvää perustasoa. Suurten kustannusten vuoksi menetelmästä ei kuitenkaan ole vesikasvillisuuden rutiiniseurannan avuksi, mutta se voi soveltua suurten järvien tapauskohtaisiin tutkimuksiin. Raportin lopussa luodaan vielä lyhyt katsaus kaupallisen Picterra-kaukokartoitustuotteen käyttämisestä ilma- ja droonikuvista tehtäviin vesikasvitulkintoihin.
Saavutettavuus tarkistettu.
Tässä raportoitavassa jatkohankkeessa em. tulkintamenetelmällä analysoitujen järvien määrää kasvatettiin tilanarviointimenetelmän jatkokehittämistä varten. Kansallisen kuvausohjelman tuottamissa ilmakuvissa on radiometrisiä häiriöitä, joiden takia menetelmän mukainen kasvillisuustulkinta pystyttiin tekemään vain noin puolelle alun perin tutkittavista järvistä. Lopulta yhteensä 84 järven tulkinta-aineisto saatiin koottua. Tästä aineistosta järville laskettiin kasvittumisaste-tunnusluku, jota käytettiin tilastolliseen ennustavaan mallinnukseen. Mallinnus ja tilanarviointi onnistuivat luotettavimmin runsashumuksissa järvissä sekä pienissä ja keskisuurissa humusjärvissä. Kasvittumisasteeseen perustuvat tila-arviot olivat näissä järvityypeissä selkeästi yhteydessä valuma-alueen kuormituspaineeseen ja vedenlaatuun.
Ilmakuvatulkintaan liittyvien rajoitteiden vuoksi projektissa tutkittiin myös muiden aineistolähteiden hyödyntämistä. Sentinel-2-satelliittien optisille kuville laskettiin kuvaindeksejä, jotka luokiteltiin vettä ja kasvillisuutta kuvaaviksi luokiksi kynnystämällä. Näin tehtyjen luokittelujen tarkkuus oli ilmakuvatulkintoihin verrattuna tilastollisten tunnuslukujen valossa suhteellisen hyvä, mutta karttatarkastelu osoitti suuria virheitä. Optimaalisten kynnysarvojen määrittäminen ei myöskään ollut yksiselitteistä, joten alueellisesti laajan järvijoukon laadukas kasvillisuustulkinta ei vaikuta tällä menetelmällä mahdolliselta.
Projektissa testattiin myös ensimmäistä kertaa Suomessa kaupallista EcoSat-kaukokartoitustuotetta, jolla satelliittikuvista pystytään luokittelemaan vesikasvillisuutta lajikohtaisesti. EcoSat-menetelmää sovellettiin Säkylän Pyhäjärvellä, jossa maastototuusaineistoa kasvustoista kerättiin miehittämättömillä ilma-aluksilla kuvaamalla, kaikuluotaamalla sekä suorilla maastohavainnoilla. Droonikuvaus osoittautui tehokkaaksi menetelmäksi aineiston keräämiseen. Korkean maastoresoluution optisen WorldView-3-satelliittikuvan EcoSat-luokittelun kokonaistarkkuus (74 prosenttia) oli kaukokartoitustutkimuksien hyvää perustasoa. Suurten kustannusten vuoksi menetelmästä ei kuitenkaan ole vesikasvillisuuden rutiiniseurannan avuksi, mutta se voi soveltua suurten järvien tapauskohtaisiin tutkimuksiin. Raportin lopussa luodaan vielä lyhyt katsaus kaupallisen Picterra-kaukokartoitustuotteen käyttämisestä ilma- ja droonikuvista tehtäviin vesikasvitulkintoihin.
Saavutettavuus tarkistettu.
Kokoelmat
- Raportteja [1087]