Satelliitit mittaavat vesialueilta heijastunutta auringonvaloa tai tutkittavan kohteen lämpösäteilyä. Satelliittilaitteet ottavat ja tallentavat kuvia samalla periaatteella kuin tavalliset digikamerat. Erona on, että satelliittikuvia otetaan tavallista kameraa tarkemmin ja usealla kapealla aallonpituusalueella.
Vedessä olevat aineet, esimerkiksi savi, humus tai levähiukkaset, heijastavat eri tavoin valoa eri aallonpituuksilla. Siksi ihmissilmäkin näkee ne eri värisinä. Satelliittikuvia tulkitsemalla saadaankin tietoa veden laadusta. On tärkeää seurata esimerkiksi levän määrän ja veden sameuden vaihtelua. Tulkinnassa käytetään matemaattisia malleja, jotka yhdistelevät eri aallonpituuksia koskevia tietoja. Nykyisin käytetään usein niin sanottuja neuroverkkoalgoritmeja, jotka ovat varsin kehittyneitä matemaattisia malleja.
Satelliittihavaintoja saadaan merialuilta toistuvasti. Niistä onkin mahdollista laatia aikasarjoja ja päätellä kehityskulkuja. Aikasarjoista voidaan myös tehdä koostetilastoja, joista lasketaan esimerkiksi levämäärän keskiarvo usean vuoden jaksolta. Suomessa on myös tehty koko rannikon kattava ruovikkokartoitus satelliittikuvien perusteella.
Jäätilannetta seurataan satelliittien ja tutkien avulla
Jääntutkimuksessa satelliitit ovat hyviä apuvälineitä. Esimerkiksi jääkarttoja laadittaessa käytetään hyväksi sekä näkyvän valon alueella kuvaavia satelliitteja että tutkasatelliitteja. Tutkakuvien tulkintaan kehitetään algoritmeja, joiden avulla voidaan laskea muun muassa jään peittävyys ja jään paksuus. Tietoja täydennetään niin sanottujen massatasepoijujen avulla.
Jääkentän liikettä ja muodonmuutoksia on tutkittu perinteisesti sekä satelliittikuvista että jään mukana ajelehtivilla poijuilla. Viime vuosina on kehitetty myös menetelmää, jossa hyödynnetään rannikkotutkan havaintoaineistoa. Tutka-aineiston avulla on mahdollista seurata tarkemmin jään liikkeitä koko talven ajan.
Ilmakuvat antavat tarkkaa tietoa rannan tuntumasta
Satelliittikuvat eivät ole kovin käyttökelpoisia rannan tuntumassa, missä maa aiheuttaa kuviin heijastuksia. Juuri matalat rannat ovat kuitenkin ekologisesti erityisen kiinnostavia, ja Suomen rikkonaisella rannikolla niitä on paljon. Siellä otetaankin avuksi lentokoneisiin tai drooneihin kiinnitetyt kamerat. Niillä pystytään tunnistamaan muutaman senttimetrin kokoisia kohteita, kun taas satelliittikuvien erotustarkkuus jää parhaimmillaankin pariin metriin.
Ilmakuvauksessa voidaan käyttää tavallista digikameraa. Tarpeen mukaan käytetään myös multispektrisensoreita, jotka kuvaavat usealla aallonpituusalueella, tai lämpösäteilyä rekisteröiviä kameroita. Ilmakuvista voidaan tutkia esimerkiksi rantaviivan siirtymistä tai merenrantakosteikkojen levinneisyyttä. Lentokuvauksen etuna on, että ilmakehä ei aiheuta virheitä tuloksiin eivätkä pilvet ole esteenä, kun lennetään pilvipeitteen alapuolella.
Lentokoneilla ja droneilla päästään kuvaamaan vaikeakulkuisia alueita ja kartoittamaan niiden kasvillisuutta.
Valoa mittaava tutka paljastaa vesikasvien kasvustot
Kaukokartoituksen menetelmiin kuuluu myös valotutka eli LiDAR (Light detection and ranging). Sitä käytetään erityisesti matalilla vesialueilla. LiDAR-kuvauksessa kamera itse lähettää kohteeseen valoa ja mittaa siitä heijastuvan valon. Heijastuksesta voidaan päätellä, onko vedenpinnan alla syvää vettä, kasvillisuutta tai vaikkapa jotakin tiettyä vesikasvia.
Valon aallonpituus valitaan tutkimustarpeen mukaan. Punainen valo ei pysty sanottavasti tunkeutumaan veteen, joten sen avulla tutkitaan esimerkiksi ruovikoiden levinneisyyttä. Vihreällä valolla taas selvitetään kirkkaiden ja matalien alueiden pohjakasvillisuutta ja merenpohjan laatua.