Ser snikhoggere med romradar

Hvis tømmertyvene tar ett og ett tre i regnskogen, blir det vel ikke oppdaget? Å, joda, med radarøyne i rommet!

De to satellittene TerraSAR-X og TanDEM-X går bare noen hundre meter fra hverandre. På den måten kan de to radarantenne lage tredimensjonale bilder av jordoverflaten med stor nøyaktighet. (Foto: (Illustrasjon: Astrium))
De to satellittene TerraSAR-X og TanDEM-X går bare noen hundre meter fra hverandre. På den måten kan de to radarantenne lage tredimensjonale bilder av jordoverflaten med stor nøyaktighet. (Foto: (Illustrasjon: Astrium))

To tyske satellitter flyr i formasjon i skumringen over jordkloden, bare noen hundre meter fra hverandre. TerraSAR-X og TanDEM-X går i bane fra pol til pol på 47 minutter.

TanDEM-X sender radarpulser ned mot kloden. Radarbølgene kastes tilbake, som et ekko. Satellittene har antenner for å ta imot dette radarekkoet.

Og to satellitter ser bedre enn en. Forskerne kan sammenligne hvordan de to radarøynene ser ekkoet. Omtrent som to øyne gir deg dybdesyn, slik gir de to radioøynene på satellittene det hittil mest nøyaktige høydekart over jordkloden.

Høydekartene kan brukes til veldig mye forskjellig - navigasjon, geologi, flomkontroll, overvåkning av hav og isbreer - og skog.

Vil oppdage snikhogst

Svein Solberg (Foto: Arnfinn Christensen)
Svein Solberg (Foto: Arnfinn Christensen)

Professor Svein Solberg ved Norsk institutt for skog og landskap i Ås peker på et bilde på dataskjermen.

- Med slike bilder kan vi kartlegge hvor mye skog det er i landskapet. Vi har to prosjekter nå, ett i Norge og ett i Tanzania, forteller han.

Metoden er også perfekt for å holde et øye med verdifull regnskog. Der er det ofte skydekke, men radarstrålene trenger gjennom.

I Amazonas er det mye ulovlig hogst. Tømmertyvene prøver å kamuflere hogsten ved å ta ut enkelttrær.

- Med tradisjonelle satellittbilder er det vanskelig å oppdage denne snikhogsten. Men det går an å sammenligne de skarpe radarbildene og se forandringen, forteller Solberg.

Lågendalen som fasit

Bildet han viser fram på skjermen, er ikke fra Amazonas, men fra Lardal kommune i Lågendalen i Vestfold.

- I Lardal har vi gode data av ulike slag. Feltmålinger blir som en slags fasit, eller bakkesannhet, som vi kan sammenligne satellittbildene med. Dette bruker vi for å utvikle og finjustere beregningsmetodene, forklarer Solberg.

Radarekkoets fase ser ut som støy. (Foto: (Figur: Svein Solberg, Norsk institutt for skog og landskap))
Radarekkoets fase ser ut som støy. (Foto: (Figur: Svein Solberg, Norsk institutt for skog og landskap))

Bildet ligner ikke mye på Lågendalen, det består av fargeprikker, tett i tett.

- Dette er rådata vi får fra satellitten, sier Solberg. Han forklarer trinn for trinn hvordan datamaskinene bruker timer på å drøvtygge disse rådataene før han kan melke ut meningsfulle bilder.

Ekkoet av radarbølgene treffer de to satellittene til litt forskjellig tid.  Hver av prikkene eller bildeelementene sier noe om når bølgetoppen i radarbølgen treffer antennen. Dette kalles fasen.

- Hver for seg ser fasebildene ut som støy, men når de legges nøyaktig over hverandre, kan vi beregne tidsforskjellen, eller faseforskjellen. Da får vi et mønster som kalles et interferogram, forklarer Solberg.

Fra prikker til striper

Interferogram: Faseforskjellene mellom de to radarbildene. (Foto: (Figur: Svein Solberg, Norsk institutt for skog og landskap))
Interferogram: Faseforskjellene mellom de to radarbildene. (Foto: (Figur: Svein Solberg, Norsk institutt for skog og landskap))

Fortsatt ligner dette interferogrammet svært lite på Lågendalen. Men Solberg kan lese noe ut av de loddrette regnbuestripene. De inneholder informasjon om topografien - både terrenget og høyden til trærne.

- Noen steder svinger stripene mot venstre. Det betyr høyere terreng eller høyere trær. Hvis stripa svinger mot høyre, betyr det lavere terreng eller trær. Men vi må bli kvitt noe av stripene, forklarer han.

Ikke alle stripene sier nemlig noe om terrenget i seg selv. De er falske høydekurver, fordi radarøynene ser ned på skrå.  Jo lengre mot høyre de ser, desto mer svinner landskapet unna på avstand.

- Datamaskinen trekker fra denne effekten, slik at høydekurvene blir som om satellitten ser rett ned. Da ser vi bare de virkelige høydeforskjellene i landskapet, forklarer Solberg.

Skogen stikker opp

Det differensielle interferogrammet viser høydeforskjellene. (Foto: (Figur: Svein Solberg, Norsk institutt for skog og landskap))
Det differensielle interferogrammet viser høydeforskjellene. (Foto: (Figur: Svein Solberg, Norsk institutt for skog og landskap))

Det gulorange bildet ligner fortsatt mer på Sahara enn Lardal. Men Solberg forklarer videre:

- Nå ser vi høydeforskjellene. Men vi må sammenligne dem med et standard høydekart. Først da ser vi hvor trærne står opp fra terrenget, sier han.

Høydekart justert i forhold til terrenget. (Foto: (Figur: Svein Solberg, Norsk institutt for skog og landskap))
Høydekart justert i forhold til terrenget. (Foto: (Figur: Svein Solberg, Norsk institutt for skog og landskap))

Og nå begynner det endelig å ligne på noe, nemlig et hogstfelt i Lardal kommune i Lågendalen. Solberg viser fram et vanlig flybilde til sammenligning.

Flyfoto av området i Lardal kommune. (Foto: (Figur: Svein Solberg, Norsk institutt for skog og landskap))
Flyfoto av området i Lardal kommune. (Foto: (Figur: Svein Solberg, Norsk institutt for skog og landskap))

- Der skogen står, viser radaren mørke felter. Der er gjennomsnittshøyden større, forklarer han.

Fra høyde til skogmengde

Det Solberg og kollegene hans prøver på, er å bruke høydeforskjellene til å bestemme biomassen til skogen.

Med andre ord: Hvis du har målt en bestemt høydeøkning, hvor mye biomasse, hvor mye skog tilsvarer det?

Og selv om datamaskinen har løst dette spørsmålet, er dette langt fra elementært. En og samme høydeforskjell kan bety forskjellige mengder skog.

- Skog med mye løv gir et helt annet ekko enn skog uten løv. Rette, bare stammer gir et annet utslag en mange grener. Hver type skog krever sine omregningsfaktorer, sier Solberg.

Forandringen avslører

Dette problemet er likevel mindre når tømmertyvene i Amazonas skal tas. Da er nemlig ikke den totale skogmengden så viktig. Det er forandringen i skogmengde som avslører snikhogsten.

For å se forandring over tid, må forskerne vite hvordan skogen var før. De to tyske satellittene er foreløpig til lite hjelp. Ennå har begge bare vært i bane siden sommeren 2010.

Men det finnes eldre data. I 2000 gjorde romferga Endeavour radaropptak med to antenner, den ene ytterst på en 60 meter lang bom.

- Disse opptakene gir ikke like skarpe radarbilder som TerraSAR-X og TanDEM-X, men vi håper å kunne si noe om hvor fort avskogingen har gått de siste 11 årene, sier Solberg.

Indonesia neste?

Han håper også at Norsk institutt for skog og landskap kan bli med på å overvåke de store regnskogene i fjellene i Kalimantan på Borneo.

- Den indonesiske regjeringen har satt av store beløp for å sikre disse regnskogene mot ulovlig hogst. Både observarsjoner fra bakken og med TerraSAR-X og TanDEM-X skal brukes. Her håper vi å kunne få delta, sier Solberg.

Lenker:

Teknisk informasjon om TanDEM-X fra Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (på engelsk)

Generell informasjon om TanDEM-X og TerraSAR-X fra Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (på engelsk)

Powered by Labrador CMS