Kaukokartoitus

Kaukokartoitus (, josta toisinaan lyhenne RS) on etämittausta, jossa mittalaite ei kosketa tutkittavaa kohdetta. Laite voi pysyää paikallaan maanpinnalla tai liikkua esimerkiksi lentokoneen tai satelliitin mukana.

Yleensä avaruustutkimuksessa kaukokartoituksena pidetään vain Maan havainnointia avaruusaluksesta käsin (, yleinen lyhenne EO). Esimerkiksi Marsin havainnointi sitä kiertävältä luotaimelta pidetään planeettatutkimuksena ja NASAn Hubble-avaruusteleskoopin tekemät kaukohavainnot kuuluvat tähtitieteeseen eivätkä kaukokarkoitukseeen.

Kaukokartoitussatelliitit havainnoivat, esimerkiksi kuvaavat, Maan pintaa (mukaan lukien meret ja muut vesistöt) ja ilmakehää sekä mittaavat maan geoidia, vetovoimaa ja magneettikenttää eri aallonpituuksilla.

Suurimmat kaukokartoitussatelliittialan toimijat ovat yhdysvaltalainen NASA (131 kaukokartoitusmissiota), eurooppalainen ESA (69 missiota) ja japanilainen JAXA (30 missiota). 

Osa satelliiteista on sääsatelliitteja, osa eri alojen tutkimussatelliitteja. Sotilaallisia kaukokartoitussatelliitteja ovat tiedustelu- eli vakoilusatelliitit.

 Aktiivinen ja passiivinen kaukokartoitus 
Kaukokartoitus perustuu elektromagneettisen säteilyn eri aallonpituuksien heijastumiseen ja sirontaan tutkittavasta kohteesta. Passiivisissa kaukokartoitusmenetelmissä havaitaan kohteen emittoimaa säteilyä tai Auringon säteilyn sirontaa ja heijastumista, aktiivisissa menetelmissä mittalaite lähettää ja vastaanottaa säteilyä. Valokuvauksessa pelkkä kamera on passiivinen laite, mutta salamavalon lisääminen tekee siitä aktiiviseen laitteen.

Aktiivisiin instrumentteihin kuuluvat erityyppiset tutkat, korkeusmittarit ja sirontamittarit. Suurin osa aktiivisista instrumenteista toimii sähkömagneettisen spektrin mikroaaltoalueella, minkä ansiosta ne pystyvät tunkeutumaan ilmakehään useimmissa olosuhteissa. Tällaiset instrumentit ovat hyödyllisiä muun muassa sateen, metsän rakenteen, merenpinnan topografian ja jään ominaisuuksien mittaamiseen.

Passiivisiin instrumentteihin kuuluvat erityyppiset radiometrit (instrumentit, jotka mittaavat kvantitatiivisesti sähkömagneettisen säteilyn voimakkuutta valituilla taajuusalueilla) ja spektrometrit (laitteet, jotka on suunniteltu havaitsemaan, mittaamaan ja analysoimaan heijastuneen sähkömagneettisen säteilyn spektrisisältöä). Useimmat kaukokartoitussovelluksissa käytetyt passiiviset järjestelmät toimivat sähkömagneettisen spektrin näkyvän valon, infrapuna-, lämpöinfrapuna- ja mikroaaltoalueiden osissa. Nämä instrumentit mittaavat maan ja meren pintalämpötilaa, kasvillisuuden ominaisuuksia, pilvien ja aerosolien ominaisuuksia sekä muita fysikaalisia ominaisuuksia. Useimmat passiiviset instrumentit eivät pysty tunkeutumaan tiheään pilvipeitteeseen, joten niiden käyttö pilvisillä alueilla kuten trooppisten sademetsien yllä on rajoitettua.

 Aallonpituudet 
350px|thumb|Sähkömagneettisen spektrin osat havainnollistettuna. Kuvassa ylhäällä sähkömagneettisen spektrin aallonpituudet lyhimmästä pisimpään: 0,01 nm gamma-, 1 nm röntgensäteily, 100 nm ultraviolettisäteily, 400–700 nm näkyvä valo, 1 μm – 1 cm infrapuna- ja lämpösäteily, 1 m – 1 km radioaallot. (Välille 1 mm – 1 m osuvat kaikkein lyhimmmät radioaallot kuten mikroaallot.) 

Elektromagneettisilla aalloilla on erilaiset aallonpituudet (etäisyys aallonharjasta aallonharjaan) ja taajuudet; lyhyempi aallonpituus tarkoittaa korkeampaa taajuutta. Pisimpiä kaukokartoituksessa käytettyjä aallonpituusalueita ovat radio-, mikroaalto- ja infrapuna-aallot, lyhyimpiä taas ultravioletti-, röntgen- ja gammasäteily. Näkyvä valo on aallonpituudeltaan pitkä- ja lyhytaaltoisen säteilyn alueen keskellä.

 Kaukokartoitus Suomessa 

Kaukokartoitus Suomessa sai alkunsa Suomen ilmavoimien lentokuvauksena, johon tykistön kenraali Nenonen toi merkittävän panoksen 1920- ja 1930-luvulla. Ilmavoimien koneita käytettiin luonnonvarojen kartoitukseen yhteistoiminnassa Geologisen tutkimuskeskuksen, Geodeettisen laitoksen jne. mittauskampanjoissa. Veljekset Karhumäki on ollut merkittävä ilmavalokuvien ottaja.

1970-luvulla Suomessa alettiin vastaanottaa NOAAn sääsatelliittien dataa. 1980-luvulla Suomi liittyi EUMETSAT-sääsatelliittijärjestöön. 2000-luvulla useat tutkimusryhmät käyttävät useiden avaruusjärjestöjen kuvamateriaalia tutkimustyössään. Avaruustekniikan opetus Suomessa on painottunut kaukokartoitukseen. Kaukokartoitusaineistoja hyödynnetään runsaasti myös metsätaloudessa ja metsäntutkimuksessa. Metsän kaukokartoituksessa keskitytään juuri nyt lentokoneesta tehtävään laserkeilaukseen, jonka avulla saadaan jopa maastomittauksia tarkempaa 3D-puustotietoa.

 Luettelo joistakin siviilikäytössä olevista kaukokartoitussatelliiteista 

 CryoSat - kaukokartoitussatelliitti, joka tutkii jäätiköitä ml. merijää (ESA)
 ENVISAT-1 - kaukokartoitussatelliitti (ESA)
 EOS-Aqua - kaukokartoitussatelliitti (NASA)
 EOS-Aura - kaukokartoitussatelliitti, joka tutkii ilmakehän kemiaa (NASA)
 EOS-Terra - kaukokartoitussatelliitti (NASA)
 ERS - kaukokartoitussatelliitti (2 kpl, ESA)
 GOCE - kaukokartoitussatelliitti, joka mittaa merivirtoja ja maan painovoimaa (ESA)
 IRS - kaukokartoitussatelliitti, Intia (ISRO)
 Jason - merentutkimussatelliitti (CNES)
 Meteosat Second Generation - sääsatelliitti (ESA/EUMETSAT)
 Meteosat-satelliitit (5 kpl) 1977-1997 toimivat GEO-radalla kuvaten Maan sääolosuhteita. (ESA, EUMETSAT)
 METOP - sääsatelliitti (ESA/EUMETSAT)
 Oceansat - meriä tutkiva satelliitti, Intia (ISRO)
 PROBA - kaukokartoitus (2 kpl; ESA, Belgia)
 RapidEye - viiden kaukokartoitussatelliitin konstellaatio (Saksa)
 SMOS - kaukokartoitussatelliitti, joka mittaa meriveden suolaisuutta ja maaperän kosteutta (ESA)
 SPOT - kaukokartoitussatelliitti (CNES)
 TanDEM-X - tutkasatelliitti, joka mittaa maanpinnan korkeusjakauman (Saksa)
 TerraSAR-X - tutkasatelliitti, joka mittaa maanpinnan korkeusjakauman (Saksa)
 TOPEX/Poseidon - merentutkimussatelliitti (NASA, CNES)
 WildFire (NASA)
 ADM-Aeolus - kaukokartoitussatelliitti (ESA) (2018–2023)
 Sentinel-sarja - 7 kaukokartoitussatelliittiperhettä: (EU/ESA) (vuodesta 2014)
 SWARM - satelliittiparvi, joka mittaa maan magneettikentän (ESA)
 Meteosat Third Generation - sääsatelliittimissio (ESA, EUMETSAT; kaikkiaan 6 satelliittia)

 Katso myös 
Laserkeilaus
Ilmakehän kaukokartoitus
Kaukokartoituspäivät

 Lähteet 

 Aiheesta muualla 

 Kaukokartoituskerho
 Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskus
 Aalto-yliopiston Fotogrammetrian ja kaukokartoituksen laboratorio

*