'Acis debesīs' palīdz sargāt un pētīt Latvijas dabu

Atbilstoši šī gada janvāra sākuma datiem, šobrīd ap mūsu mīļo Zemīti riņķo 8377 aktīvi mākslīgie pavadoņi jeb satelīti. Ir tādi, kas turas tikai Saules apspīdētajā pusē, ir tālās ģeostacionārās stacijas, kas atrodas vienā punktā pret novērotāju no Zemes, ir tādi, kas lido zemu, tādi, kas riņķo pa elipsi. Tur ir gan meteoroloģiskie, gan navigācijas, gan ģeofizikālie un sakaru pavadoņi, izlūkpavadoņi un orbitālās observatorijas. Satelīti pieder privātpersonām, uzņēmumiem, mācību iestādēm, militāristiem un valsts organizācijām. Un visi, kaut kosmosā, tomēr (protams, aktīvie, kuri nav pārvērtušies par kosmiskajiem atkritumiem) piedalās Zemes dzīvē. Ja pēkšņi pazustu visi satelīti, iestātos modernā apokalipse. Viena no to funkcijām ir datu vākšana, attālā izpēte. Starp citu, satelītnovērojumi izmantoti pat mītiskā Lohnesa ezera briesmoņa meklēšanā!

Viena no jomām, kur satelītnovērojumus veiksmīgi izmanto, ir dabas resursu pārvaldība, dabas aizsardzība. Tas jau gadiem notiek arī Latvijā. 

"Satelītdatu galvenā priekšrocība – sensori, kas atrodas orbītā, regulāri ievāc datus no praktiski no visām planētas vietām, un tie arī ir pieejami praktiski visai planētai. Tas nozīmē, ja mums interesē problēma kaut kādā vietā, mēs vienmēr varam apskatīties, kādi dati tur pieejami, ko ar tiem varam iesākt, jau pirms sākusies sīkāka izpēte," stāsta starptautiskās pētniecības un inovāciju organizācijas "Vides risinājumu institūts" vadošais pētnieks Dainis Jakovels. 

""Copernicus" ir Zemes novērošanas brīvpieejas satelītu programma, kuru finansē Eiropas Komisija, tātad – arī mēs. Un šos datus varam arī izmantot. Protams, kad satelītiem plāno misijas, uzlaižot tos gaisā, ir jāizvēlas prioritātes, un, tā kā tas ir Eiropas projekts, tad Eiropa ir arī primārais novērošanas reģions. Tas, ka atrodamies vairāk uz ziemeļiem, ir mūsu priekšrocība, jo satelīti riņķo polu virzienā, un, jo vairāk uz ziemeļiem, jo vairāk skenētās joslas sāk pārklāties, tāpēc mēs tiekam pie svaigiem novērojumu datiem pat reizi divās dienās, nevis kā tas ir vidēji – apmēram reizi nedēļā. Piemēram, Rīga nedaudz vairāk kā divos gados ir fotografēta 423 reizes. Mīnuss savukārt ir tas, ka mums ļoti bieži ir apmācies. Tad var tikai redzēt daudz un skaistas mākoņu bildes. Arī Rīgas gadījumā. Ja izfiltrējam, tad tādas smukas, labas bildes no tām 423 būtu tikai 77. Ir arī radara satelītsensori, kas "redz" cauri mākoņiem, bet tas attēls ir melnbalts, ar daudziem "trokšņiem". 

Attēlā augstāk: "Sentinel-2" optiskajos datos, kombinējot datus no dažādiem gadiem, izmaiņas zemsedzē iekrāsojas.

Tomēr ir. Bez optiskajiem datiem ir arī spektrālā analīze, kas ļauj ne tikai detektēt izmaiņas, bet arī jau izteikt versijas, ar ko šīs izmaiņas saistītas. Pēc būtības datu ir daudz, tikai jāizvēlas pareizie un jāzina, kā ar tiem strādāt. Piemēram, pētot izmaiņas veģetācijā, jāpatur prātā, ka ik gads ir citādāks – ļoti lietains, vairāk saulains, lielākoties mākoņains. Un bieži vien tāpēc vajadzīgas vēl papildu iterācijas, jo skaidrs, ka sausums atstāj noteiktu ietekmi uz veģetāciju, kā tā izskatās. Tāpēc nav tā – hei, es te tikai paņemšu datus, un viss automātiski notiks pats no sevis. Ir jāmēģina atrast likumsakarības dabā, savilkt kopā, kā tas varētu izskatīties loģiski, kur ko meklēt un kā kombinēt, lai dabūtu visprecīzāko rezultātu." 

Dainis Jakovels satelītdatu izmantojumu salīdzina ar veselības stāvokļa pārbaudi: ir kādas novirzes, mēs varam piezvanīt ārstam un izstāstīt, ārsts, zinot dažādu slimību simptomus, pateiks, vai jādodas uz pārbaudēm klātienē. Un otrādi – ja nedaudz iegriezts pirkstā, pietiek uzlīmēt plāksteri un nav jādodas pie labākā ķirurga. Tāpat arī satelītdati pilnīgi visu jautājumu uzzināšanai un problēmu risināšanai nederēs un nekad arī pilnībā neaizvietos novērojumus uz vietas.

"Satelītnovērojumi ļauj veikt primāro skrīningu, identificēt problēmvietas, kuras vēlāk jau var inspicēt uz vietas. Ja runājam par konkrētiem piemēriem, tad veiksmīga sadarbība mums ir ar Valsts vides dienestu viena Eiropas Kosmosa aģentūras finansēta projekta ietvaros. Viņu interese bija – kādā veidā varam padarīt efektīvāku dabas resursu kontroli. Runa bija tieši par karjeru, derīgo izrakteņu vietu kontroli – vai tiek ievērotas licenču laukumu robežas. Latvijā ir ap 1000 licenču laukumu, bet inspektoru – padsmit… 

Attālās izpētes veidā var pateikt, kur ir zālājs, kur – upe vai mežs. Bet nav iespējams pateikt, vai šis zālājs, šī pļava ir bioloģiski vērtīga vai nav, jo to ietekmē dažādās augu sugas, kas realitātē ir atsevišķie augi, un šo statusu var novērtēt tikai cilvēks uz vietas," piemērus min pētnieks.

Satelītdatiem ir arī arhīvi, piemēram, "Sentinel" satelītiem – jau kopš 2016. gada. Tad var veikt arī salīdzinošo analīzi. Tāpēc, ja kādam šķiet – ai, to es izdarīju jau pirms pieciem gadiem un neviens to nezina, tā nav. Dati ir ievākti un glabājas arhīvā, jautājums, protams, kurš tos paņems un analizēs.  Datu vēsturisko salīdzināšanu veic bieži un dažādiem nolūkiem, piemēram, lai skatītos, kā mainās veģetācija konkrētā reģionā. 

"Runājot par karjeriem – lūk, 2016. gadā bija tādas robežas, 2022. gadā – citādas. Cilvēkiem liekas – mēs te dziļos laukos, dziļā nomalē, inspektori jau te nerādās, mūs neviens nekontrolē, varam darīt, kā gribam. Bet patiesībā viss tiek fiksēts. Komerciālajos datos var visu redzēt vēl sīkāk. Iepriekš izvēle, kurp doties, bija balstīta uz kaut kādu apbraukāšanas plānu, bet šajā gadījumā satelītdatu apstrāde ļauj mums prioritizēt vietas, kur ir kaut kādas izmaiņas, un inspektors attālināti var apskatīties un tad pieņemt lēmumu, vai doties turp personīgi.  Nav jāpaskaidro, ka tas ļauj efektīvāk veikt šo kontroli. Un, kas bija interesanti šajā projektā – parasti šāda veida projektiem nerēķina atdevi, ko dod kaut kādu rīku izmantošana, bet te jau projekta laikā valsts budžetā ieplūda vairāki desmiti tūkstošu eiro tikai tāpēc, ka laicīgi tika pamanītas un fiksētas neatbilstības, pārkāpumi."

Drīzumā ir plānots uzsākt projektu par Latvijā postošāko egļu kaitēkļu, astoņzobu egļu mizgrauža, pārvietošanos. Šobrīd satelītdati ļauj tikai problēmu konstatēt, noteikt jau nopostītās audzes, kur koki jau nokaltuši, bet jaunajā projektā tiks pētīts, cik agri, kombinējot termālos datus ar infrasarkanā spektra datiem, apvienojot satelītnovērojumu un lidaparātu datus, varētu detektēt kaitēkļu uzbrukumu, lai ar tiem vēl varētu cīnīties.

Satelītdatus izmanto arī, piemēram, saldūdeņu monitoringā, lai novērtētu ezeru ziedēšanas intensitāti, arī biotopu monitoringā un citur. 

Attēlā augstāk: Alģu ziedēšana Lubāna ezerā, kas redzama "Sentinel-2" optiskā satelīta datos.

Satelītnovērojumi palīdz arī ekstrēmās liela apjoma nelaimēs. Eiropā ir "Copernicus Emergency Monitoring Service", kas izveidots tieši tam, lai sniegtu atbalstu kataklizmu gadījumos, un visās valstīs ir institūcijas, kas var autorizēt datu sagatavošanu un tā tālāk. Latvijā tāds ir Valsts ugunsdzēsības un glābšanas dienests, kas to ir tiesīgs darīt un arī dara. Līdz šim Latvija pārsvarā pieprasījusi datus, kas saistīti ar plūdiem un mežu ugunsgrēkiem. Citām valstīm ir citas aktuālas lietas – zemestrīces, vulkānu izvirdumi. Satelītnovērojumus izmanto ne tikai dabas raisītās katastrofās – piemēram, Beirutā pēc sprādziena ar to palīdzību tika veikts bojājumu novērtējums.

Bet kā tad ir – vai tiešām ar satelīta "aci" var redzēt pat to, kas cilvēkam uz brokastu šķīvja?

"Tas ir jautājums par telpisko izšķirtspēju. Ja runājam par brīvpieejas satelītdatiem, tur viens pikselis ir 10x10 metri. Cilvēkus, mašīnas monitorēt nevaram, bet izmaiņas laukos, mežos tādā plašākā mērogā varam, piemēram, var redzēt, kur mežā parādās izcirtumi. Par objektu izšķiršanu – skatījāmies pilsētvidi, un pat 10x10 m izšķirtspējā var pamanīt, ka pazūd koks. Maksas datiem ir lielāka izšķirtspēja, līdz pat apmēram 30x30 cm. Ir tīri fizikāla veida ierobežojums, atmosfēras slānis, kas izkliedē gaismu, tāpēc ir kaut kāda robeža, līdz kādai tā izšķirtspēja būs. Nav kā spiegu filmās – tagad ieslēdzam satelītu un paskatāmies, ko viņš tur blociņā pieraksta. Augstāku izšķirtspēju var iegūt no lidmašīnām, vēl sīkāku – no droniem. Un bieži vien pilnīgākai ainai izmanto šos dažādos attālās izpētes variantus," skaidro Dainis Jakovels.

Satelītdatus nav nepieciešams izmantot vienmēr un visur, taču nereti tas atvieglo darbu un dzīvi. Pētniekaprāt, Latvijas institūcijas vēl pārāk maz izmanto šo iespēju: "Dažreiz pietrūkst vadības skatījuma par kaut kādu funkciju optimizēšanu. Dažreiz nav informācijas. Citreiz mēdz paņemt brīvpieejas datus, bet nezina, kā ar tiem rīkoties. Mēs kā kosmosa programmas "Copernicus" vēstneši cenšamies popularizēt, rīkojam seminārus, kursus, konsultācijas. Speciālistu vēl ir maz, bet kompetence pamazām būvējas."

Latvijā ir iestādes, kurām ir savi resursi un kapacitāte satelītnovērojumu datu analīzei, piemēram, Lauku atbalsta dienests, kas šo resursu izmanto subsīdiju kontrolei – kādas platības ir vai nav apsētas un tamlīdzīgi.  Arī "Latvijas valsts mežiem" ir sava attālās izpētes kapacitāte. Bet ir daudz institūciju, kurām nav tādas kapacitātes, un nav arī vajadzīgs. Latvija ir Eiropas Kosmosa aģentūras asociētā dalībvalsts, tas nozīmē, ka maksājam dalības maksu, un tās lielākā daļa nāk atpakaļ dažādu projektu finansējuma veidā.

Jāpiebilst, ka arī Latvijai reiz bija savs mācību satelīts "Venta-1", diemžēl tā dzimšana bija komplicēta, bērnība – ērkšķaina, un gals – skumjš. Vai mums vajag pašiem savu mākslīgo pavadoni? Dainis Jakovels saka – nav nepieciešamības. "Toreiz jau katrs mēģināja pierādīt, ka var. Bet tur ir koks ar diviem galiem. Satelīts – tas nav tā, ka savācamies ar džekiem garāžā, uzbūvējam un palaižam. Tur ir daudz dažādu komponenšu, kas jātestē, daudz kompetenču jāsanāk kopā. Paši mēs kosmosā to nelaidīsim, jo raķetes nebūvējam. Toties mums parādās arvien vairāk patiešām labu uzņēmumu ar specifiskām nišas zināšanām un produktiem kosmosa tehnologiju jomā, daži ir pat nišas līderi. 

Mums nav jārīko sava Mēness vai Marsa misija. Kosmosa iestrādnēm vajadzīga pamatīga, fundamentāla infrastruktūra. Kosmoss pēc būtības ir ne tikai sadarbība starp disciplīnām, bet arī starptautiskā sadarbība. Tāpēc ir tāda Eiropas Kosmosa aģentūra, kas tev ļauj būt bariņā ar citiem un izmantot iespējas: piekļūt resursiem, infrastruktūrai." 

Satelītnovērojumu dati patiešām nav nekas elitārs. Programmas "Copernicus" brīvpieejas datus var bez maksas izmantot ikviens interesents – arī privātpersonas.

Projektu finansiāli atbalsta Latvijas vides aizsardzības fonds. Par saturu atbild "Delfi Brand Studio".