INSAR

Slik skal satellitter hindre vannkraft-katastrofer

TUTV: Se konsekvensene av dramatisk dambrudd i Sverige.

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

Filmen til kajakkpadleren Konstantin Jaroslavtsev viser hvordan vannmassene raser rundt et lite småbruk i Hästberga vest for Osby i Skåne i Sverige.

Ingen mennesker ble skadet, men ødeleggelsene på bygninger, en bru og veier var betydelige, konkluderte den svenske havarikommisjonen etter at demningen brast på vannkraftverket i 2010.

I konklusjonen fra kommisjonen ble det påpekt at stabiliteten for anlegget ikke var tilfredsstillende.

Tilsynet med dammene hadde ikke vært omfattende nok og ikke i henhold til regelverket. Varslingen av at noe var gått galt, fungerte ikke slik det skulle, mente kommisjonen.

Nylig viste daglig leder Frano Cetinic i Globesar og Øyvind Lier i Sweco den dramatiske filmen fra Sør-Sverige som innledning til et foredrag om hvordan radarsatellitter 800 kilometer over bakken kan overvåke vannkraftanlegg og varsle om begynnende svikt i konstruksjonen.

Les også: Her er Norges farligste dammer

Overvåking

Teknisk Ukeblad har allerede fortalt om satellittmålingene som viser hvordan området rundt Bjørvika i Oslo synker. En ny rapport fra Norsk romsenter, Norut, NVE, Norges geologiske undersøkelse, Jernbaneverket og Statens vegvesen konkluderer med at såkalt InSAR-metodikk også egner seg meget godt til å avsløre tidlige setninger i damanlegg.

Med høyoppløselige satellittbilder kan vannkrafteierne få et stort antall målepunkter på demningene.

Tradisjonelt overvåkes dammer ved at det settes bolter i steiner på damkronen og at bevegelsene i disse måles med såkalte teodolitter, referert til fastmerker som står på fjell i terrenget utenfor dammen.

Den satellittbaserte teknologien vil være både effektiv og også billigere i forhold til tradisjonelle målemetoder, ifølge pionerne av den nye overvåkingsmetoden.

Å få tilsvarende dekning med tradisjonelle målemetoder vil være svært tidskrevende og dyrt. Det blir også lettere å avdekke feil på et tidlig tidspunkt, og slik gjøre noe før reparasjonskostnadene blir for store.

Les også: Her ser romradaren at bygningene synker

Fargekodet deformasjonshastighet ved Sira-Kvinas Svartevassdammen, beregnet fra 23 radarbilder fra perioden 1992-2000. Bildene er tatt med radarinstrumenter på European Remote Sensing-satellittene (ERS-1 og 2) Det røde området langs toppen av demningen indikerer et område med setninger opptil 3 mm/år. Måleusikkerheten ved denne metoden er rundt 1 mm/år, så områder i grønt, lys gult og turkis er områder uten statistisk signifikant bevegelse. Bildene stammer fra et mindre forskningsprosjekt i samarbeid mellom Norut og NGI.

Nytt prosjekt

Globesar og Sweco har fått i oppdrag å gjøre en analyse av fire damanlegg i Sverige og Norge. Energi Norge, Norsk Romsenter og flere kraftselskaper som Sira-Kvina og Statkraft er med på  å finansiere prosjektet. Grunnlaget er bilder fra radarsatellitter. På konferansen hos Norsk romsenter kunne de tilstedeværende få en sniktitt på målingene for den første dammen.

Globesar henter nå inn helt ferske satellittdata for de tre andre dammene i Norge og Sverige.

– Her fremstiller vi nå deformasjonsverdier. Sweco kommer til å jobbe med disse dataene for å sette de inn i en sammenheng, sier daglig leder Frano Cetinic i Globesar.

Prosjektet med den radarbaserte kartleggingen av damanleggene vil være ferdig i løpet året.

– Det vi kommer frem til her, skal være godt nok til at NVE godkjenner det som en ny målemetode for demninger, sier Cetinic.

Les også: Maktkamp i kraftbransjen

Blir billigere

Globesar utvikler nå en forretningsmodell der satellittleverandørene kan bidra med data i relativt små prosjekter. Problemet til nå har vært at de høye satellittdatakostnadene har begrenset markedet. Satellittanalysene har vært forbeholdt de med mye penger og ressurser, kunder som Forsvaret og oljeindustrien.

– Derfor jobber vi nå med en modell der målet er å åpne opp et nytt marked der mindre kunder kan få nytte av slik informasjon, sier Cetinic.

Målet er at metoden med radarsatellitter skal være konkurransedyktig med dagens tradisjonelle metoder for kartlegging og overvåking av setningsskader.

Les også: Vegvesenet slår setnings-alarm etter sprekk i den hvite prestisjebrua i Bjørvika

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

Bedre satellitter

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 millimeternivå, 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.

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

Bildet viser setningsmålinger produsert av Globesar AS over en demning. Målingene, illustrert med en fargeskala, har en oppløsning på cirka 3 meter og gir langt flere målepunkt enn dagens tradisjonelle målemetoder. Satellittmålingene brukt i dette bildet kommer fra satellitten TerraSAR-X, levert av den tyske romfartsorganisasjonen DLR.
Bildet viser setningsmålinger produsert av Globesar AS over en demning. Målingene, illustrert med en fargeskala, har en oppløsning på cirka 3 meter og gir langt flere målepunkt enn dagens tradisjonelle målemetoder. Satellittmålingene brukt i dette bildet kommer fra satellitten TerraSAR-X, levert av den tyske romfartsorganisasjonen DLR. Globesar

Gratis via Copernicus

Ved juletider fikk det norske InSAR-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.

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

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:

Advarer mot kjempebølge

Operahuset gulner

– Vi får inn tegninger av trebruer som ser ut som betongbruer