Mitä kuvantava spekroskopia tarkoittaa?
Perinteinen satelliittikuva tallentaa valon muutamana värinä eli aallonpituusalueena. Kuvantava spektroskopia (engl. imaging spectroscopy) tai hyperspektrinen kaukokartoitus (engl. hyperspectral remote sensing) tekee saman sadoilla aallonpituuksilla. Tuloksena jokaisella pikselillä on oma “sormenjälkensä” eli spektrikäyrä, joka paljastaa tietoja kohteen koostumuksesta. Tekniikka on tunnettu laboratorioissa vuosikymmeniä, mutta nyt se on siirtymässä satelliittitasolle, mikä näkyy myös siinä, että tutkimuksen ja tutkijoiden määrät tällä alalla ovat kasvaneet nopeasti.
300 asiantuntijaa Otaniemessä
EARSeL on eurooppalainen tiedeverkosto, joka yhdistää yliopistoja, tutkimuslaitoksia ja yrityksiä kaukokartoituksen alalla. Sen “Imaging Spectroscopy” -työryhmä on järjestänyt työpajoja ja konferensseja 1990-luvulta lähtien. Nyt Otaniemessä järjestetty 14. konferenssi keräsi osallistujia Euroopasta, Pohjois-Amerikasta ja Aasiasta (Kuva 1). Mukana oli myös 10 sponsoriyritystä uusimpine sensoriteknologioineen ja ohjelmistoratkaisuineen, mitä voidaan pitää merkkinä siitä, että ala on kypsymässä kohti laajempaa soveltamista. Ohjelmassa oli tieteellisiä esityksiä ja posterisessioita, sekä viimeisenä päivänä käytännönläheisiä tutoriaaleja, joissa syvennyttiin mm. spektridatan mittaamiseen ja esikäsittelyyn, ilmakehäkorjauksiin ja koneoppimismalleihin. Konferenssissa oli kolme kutsupuhujaa, jotka esittelivät alan viimeisintä tutkimusta biodiversiteetin kartoituksessa (prof. Meredith C. Schuman, Zürichin yliopistosta) ja maaperän kartoituksessa (Dr. Uta Heiden, Saksan ilmailu- ja avaruuskeskus DLR:stä), sekä opiskelijoiden innostamisessa kohti alan yrittäjyyttä (prof. Jaan Praks, Aalto-yliopistosta).
Paikallisena järjestäjänä saimme kokea, mitä tällainen kokoontuminen merkitsee: 300 asiantuntijaa toi mukanaan monenlaisia yhteistyömahdollisuuksia, joiden arvo toivottavasti realisoituu osallistujille tulevien vuosien aikana. Erityisen ilahduttavaa oli nähdä, että merkittävä osa osallistujista oli uransa alkuvaiheessa olevia tutkijoita, jotka tuovat alalle uusia ajatuksia ja työskentelytapoja.
Metsistä soihin, pikseleistä trendeiksi – mitkä teemat painottuivat?
Kasvillisuuden ja ekosysteemien tutkimus hyperspektrisen kaukokartoituksen kautta nousi konferenssissa erityisen vahvaksi teemaksi. Esityksissä korostuivat sovellusalueina erityisesti biodiversiteetin seuranta, metsien terveys, soiden kasvillisuus ja maaperän ominaisuudet. Tärkeänä menetelmällisenä mahdollisuutena nousi esiin aikasarjojen hyödyntäminen: tulevaisuudessa toistuvat hyperspektrimittaukset samalta alueelta mahdollistavat ympäristönmuutosten uudenlaisen seurannan pitkällä aikavälillä. Tämä edellyttää kuitenkin jatkuvaa ja toistuvaa satelliittidataa. Tämän vuoksi käynnissä olevat ja tulevat satelliittimissiot olivat niin keskeisessä roolissa monissa esityksissä ja keskusteluissa.
Nykyiset hyperspektrisatelliittimissiot kuten EnMAP ja EMIT ovat jo tuottaneet lupaavia tuloksia ekosysteemisovelluksissa, ja HiBiDiS-mission konsepti herätti kiinnostusta uusien mittausmahdollisuuksien osalta. Odotetuimpana tulevana kehitysaskeleena nousi kuitenkin esiin Euroopan avaruusjärjestön CHIME, joka lupaa ilmaista, avointa hyperspektridataa koko maapallon alueelta toistuvasti. Uudet satelliittimissiot herättivät myös paljon käytännön kysymyksiä: miten valmistella prosessointi- ja tulkintamenetelmät ja niihin liittyvä infrastruktuuri jo nyt, jotta uusi data voidaan hyödyntää heti sen tullessa saataville?
Lopuksi
Kuvantavasta spektroskopiasta on tulossa ympäristöseurannan perustekniikkaa. ESA:n CHIME-satelliitin laukaisu lähivuosina, fysikaalisten ja tekoälymenetelmien kypsyminen ja avoimen datan leviäminen luovat yhdessä pohjan sille, että hyperspektrisestä kaukokartoituksesta kehittyy seuraavan vuosikymmenen kuluessa operatiivinen työkalu ympäristön seurannassa.
—
Artikkelin kirjoitti 14th EARSeL Imaging Spectroscopy -konferenssin järjestelytoimikunta. Tapahtuma pidettiin 2.–5. kesäkuuta 2026 Aalto-yliopistossa.
