De ferskeste dataene fra radarsattelittene viser hvordan grunnen i Oslo sentrum er i bevegelse. (Bilde: Norut, Norsk romsenter, NGU)
John Dehls i NGU har behandlet og tolket radarsattelittbilder i en årrekke, og har sett hvordan kvaliteten har blitt revolusjonerende mye bedre. (Bilde: NGU)

INSAR

Her ser romradaren at bygningene synker

Nye satelitter med ekstrem oppløsning har avdekket store setninger i Bjørvika.

Radarsat-avtalen

  • Radarsat-avtalen er en avtale mellom Canada og Norge om tilgang til data for offentlig bruk, inkludert til forskning. Avtalen sikrer offentlig tilgang på vel 2000 scener fra de kommersielle Radarsat-1 og -2 satellittene.
  • Norge, gjennom Nærings- og fiskeridepartementet, betaler tilgangen på data. Gjennom et flerbrukskonsept har alle offentlige etater gratis tilgang på data, og samme data kan brukes av flere etater. Etater som bruker store datamengder betaler kun produksjonskostnader for prosessering og bearbeiding fram til et produkt.
  • Avtalen gjelder tilgang på data for perioden 2002 til og med 2017, med mulighet for forlengelse. I 2013 og 2014 bevilget regjeringen over statsbudsjettet midler til å betale for årene 2015 og 2016.
  • Avtalen består av en årlig kvote på 2000 opptak (scener) av medium/høy romlig oppløsning og en årlig kvote på 350 opptak (små scener) av veldig høy romlig oppløsning. Det er en årlig prioritering med hensyn til hvor mye data hver enkelt etat kan være førstebestiller på. Det er etablert en nasjonal gruppe for prioritering av satellittdata, hvor etatene i fellesskap gir råd til Norsk Romsenter vedrørende prioritering av tildeling innenfor kvotene.
  • Flerbrukskonseptet har økt bruken år for år og gjør at mange utover de som bestiller data kan nyttiggjøre seg disse radardataene. Flerbrukskonseptet har gitt en betydelig samfunnsgevinst.

Kilde: Kartlegging og overvåking av skredfare og infrastruktur ved bruk av radarsatellitter og InSAR-metodikk (Statens Vegvesen, NVE, NGU, Jernbaneverket, Norut, Norsk Romsenter)

Hvordan virker InSAR?

InSAR er basert på avbildning fra samme posisjon og av det samme området på bakken med SAR-instrumentet ved to forskjellige tidspunkt T0 og T1 – typisk ved to forskjellige satellittpasseringer.

Faseforskjellen mellom de to radarbildene, kalt interferometrisk fase, påvirkes av forskjellige faktorer:

• Deformasjon eller forflytning i radarens siktelinje

• Overflatetopografi

• Endringer i snø, vegetasjon og atmosfære

Ekspertene har lenge brukt satellitter til å måle om grunnen synker. Til nå har imidlertid satellittdataene vært kostbare og oppløsningen ganske lav.

Et frislipp av gratis satellittdata med langt bedre oppløsning enn tidligere revolusjonerer nå metodene for å avsløre faretruende setninger og utglidninger på et tidlig stadium.

Radarsatellittene dekker store geografiske områder. Samtidig kan de måle bevegelse i grunnen gjennom skyer og observere uavhengig av dagslys.

Det betyr at man relativt effektivt kan tråle Norge for geotekniske og geologiske “caser” som bør undersøkes nærmere.  Den såkalte InSAR-metoden kan for eksempel avdekke ustabile fjellpartier som kan rase ut eller bygninger som kan trues av setninger.

Les også: Frykter at byggeboomen i Bjørvika gjør at fundamentene på gamle bygårder råtner

Made in Italy

Den første europeiske radarsatellitten ble skutt opp i 1991. Instrumentene i radarsatellittene sender aktivt ut og mottar elektromagnetiske pulser.

I første omgang ble det brukt til å avdekke svært store forskyvinger i forbindelse med jordskjelv, ved å sammenligne før- og etterbilder.

Det var italienske eksperter som i 1999 viste hvordan radarsatellittene kunne brukes til å oppdage bevegelser i bakken på milimeternivå, ved å se på faseforskjellen mellom flere bilder tatt på ulike tidspunkt.

Satellittene har blitt bedre og bedre, og målt hyppigere og hyppigere de siste årene.

Ved juletider fikk det norske prosjektet med Norsk romsenter, Norut, NVE, Norges geologiske undersøkelse, Jernbaneverket og Statens vegvesen for første gang tilgang til data med under en meters oppløsning fra den tyske TerraSAR-X satellitten.

Slik måler radarsatellittene hvordan grunnen beveger seg.
Slik måler radarsatellittene hvordan grunnen beveger seg. NGU

Sentinel

Dette betyr at man kan få en rekke målepunkter på relativt små bygninger eller fjellpartier som er i bevegelse. Man kan for eksempel se hvilke deler av bygningen hvor setningene er størst.

Og få rapporter om hvordan situasjonen utvikler seg, nesten ned på daglig basis om man er villig til å betale for det.

– Satellittene med best oppløsning egner seg ikke for en totalkartlegging. Slike vil ikke være aktuelle å bruke annet enn i områder som man vurderer som svært viktige, sier seniorrådgiver for jordobservasjon ved Norsk romsenter, Dag Anders Moldestad.

Hittil har man stort sett brukt satelitter med åtte til 20 meter romlig oppløsning som har kunnet gjort interferometrimålinger ned til hver 24. dag, gjennom Radarsat-satelittene.

Gjennom Copernicus-programmet åpner det seg nå nye muligheter. Den nye Sentinel 1-satelitten som er operativ fra 2014, vil gi gratis data, med romlig oppløsning på 5x20 meter.

Det vil også gi hyppigere interferometriobservasjoner, ned til hver 6. dag fra 2016 når både Sentinel 1A og 1B er operative.

Les også: Et synkende Bjørvika kan stoppe Oslos nye superstasjon

Kartlegger skredfare

Siden 2005 har Norsk romsenter støttet samarbeidet mellom forskningsinstituttet Norut Tromsø, Vegvesenet og NGU. Nordnorsk Fjellovervåking og Åknes/Tafjord Beredskap bidro også i dette arbeidet.

NGU har gjennom Radarsat-avtalen, som er en avtale med Canada om bruk av data fra satellitten Radarsat-2, satt i gang systematisk innsamling av relevante radardata i flere områder av Norge.  

De siste tiårene har ekspertene grovkartlagt store deler av Vestlandet. Blant annet har man avslørt nye ustabile fjellpartier som geologene til da ikke hadde vært klar over.

De har også testet ut om resultatene de kommer frem til stemmer overens med måleresultatene fra beredsskapssenteret som overvåker det ustabile fjellmassivet Åkneset i Stranda. Det viser seg at det stemmer oppsiktsvekkende godt.

Forsker og geolog John Dehls ved Norges geologiske undersøkelse har behandlet og tolket målinger fra radarsatelitter i over ti år. Han har sett en rivende utvikling den siste tiden innen det som på fagspråket kalles interferometri.

– De første satelittene var ikke ment for denne type kartlegging og overvåking. Nå kommer det opp nye satellitter som er designet nettopp for denne metoden, sier Dehls.

Han husker hvordan han måtte betale over 3000 dollar for et satellittbilde fra Landsat da han begynte. Nå kan alt fra Landsat-satelittene lastes ned gratis.

– Når også algoritmen er forbedret over tid, gir dette ekstremt stor effekt på resultatene, sier Dehls.

Les også: Snart klart for tidenes første landing på en komet  

Seksjonssjef Guro Dahle Strøm og seniorrådgiver Dag Anders Moldestad ved Norsk romsenter mener at de nye Sentinel-satellittene vil gi nye bruksområder for jordobservasjon.
Seksjonssjef Guro Dahle Strøm og seniorrådgiver Dag Anders Moldestad ved Norsk romsenter mener at de nye Sentinel-satellittene vil gi nye bruksområder for jordobservasjon. Per-Ivar Nikolaisen

Har skannet Bjørvika

I flere artikler har Teknisk Ukeblad skrevet om hvordan Bjørvika synker og forskyver seg raskere enn ekspertene noen gang kunne forestille seg.

De siste ukene har samarbeidspartnerne i InSAR-prosjektet jobbet med å prosessere nye data for Oslo, basert på satellitter med svært høy oppløsning. Seniorforsker Yngvar Larsen har de siste dagene fått helt oppdaterte resultater fra de siste månedene.

På en konferanse ved Norsk romsenter i dag presenterer de data som viser til dels store setninger i områdene rundt Bjørvika og innover Grønland i Oslo, men også andre steder i byen.

Norsk romsenter har vært ute i felten på noen av stedene som har sunket mest. Der har de observert sprekker og skjevsetninger på bygninger og infrastruktur.

– Vi kan se setninger på millimeternivå, med under en meter mellom punktene med data fra TerraSAR-X-satellitten. Denne overvåkingen kan være verdifull for både utbyggere, forsikringsselskaper og andre involverte, tror Dag Anders Moldestad ved Norsk romsenter.

Da Norsk romsenter tok turen ut i felten for å se hva som skjedde på bakken i de områdene hvor radarsatellittene målte synking, fant de flere setningsskader.
Nye bruksområderDa Norsk romsenter tok turen ut i felten for å se hva som skjedde på bakken i de områdene hvor radarsatellittene målte synking, fant de flere setningsskader. Norsk romsenter
Da Norsk romsenter tok turen ut i felten for å se hva som skjedde på bakken i de områdene hvor radarsatellittene målte synking, fant de flere setningsskader.
Da Norsk romsenter tok turen ut i felten for å se hva som skjedde på bakken i de områdene hvor radarsatellittene målte synking, fant de flere setningsskader. Norsk romsenter

Nye bruksområder

Det er først og fremst innen fjellskredkartlegging og overvåking av enkelte ustabile fjellpartier at InSAR systematisk benyttes i dag.

En rapport som ble lagt frem på konferansen hos Norsk romsenter i dag, hevder at teknologien nå er moden for mer utstrakt kartlegging av setningshastigheten ved bygninger, tunneler og vannkraftanlegg.

– Dette kan gi grunnlag for en lang rekke nye tjenester til private og offentlige brukere, sier seksjonssjef Guro Dahle Strøm i Norsk romsenter.

I rapporten “Kartlegging og overvåking av skredfare og infrastruktur ved bruk av radarsatellitter og InSAR-metodikk” går det frem at også Statens vegvesen er spent på om det kan være mulig å kartlegge setninger langs veiene, ikke bare skredfare.

Vegvesenet mener det er viktig å gjennomføre studier som forteller hvor “små” volumer det er mulig å se og hvordan bratte fjellsider påvirker resultatet.

Før satellittdata regelmessig kan brukes for InSAR-analyse, må det samles minst 20-25 opptak med samme opptaksmodus over ett område . Det er derfor vesentlig at det sikres kontinuitet med dataopptak over Norge fra de samme radarsatellittene over lang tid, ifølge rapporten.

Les også:

Grunnen i Bjørvika synker. Men kommunen har kvittet seg med egne geoteknikere

Disse byene synker

Denne eldgamle tunnelmetoden skal hindre katastrofe på Follobanen