Vår tids teknologi gir gamle landskapsfoto ny verdi

20180706_forsker Ulrike Bayr NIBIO_Hjartdal_Telemark_Foto Oskar Puschmann_cropped

Forskar Ulrike Bayr på feltarbeid i Hjartdal, Vestfold og Telemark. Foto: Oskar Puschmann

Fly- og satellittfoto frå store høgder er sentrale kjelder ved kartlegging av naturressursar. Tidlegare vart landskapet avbilda frå perspektivet til fotografen. Med dagens teknologi kan nye og gamle bilde koplast saman for å kartfeste landskapsendringar langt tilbake i tid.

Vi kan alle kjenne oss igjen i at gamle bilde er verdfulle skattar. Dei skildrar kva som gjaldt i ein situasjon i eit gitt augeblikk – om menneske, klede eller landskap. Bilda held til i skuffer, album eller profesjonelle arkiv. Vi møter dei i kunst, i utstillingar og innan forsking. Da er sjølve bildemotivet ofte det vesentlege. Perspektivet er gitt ved høgda til fotografen, eller staden der han stod. Vi kallar slike bilde for landskapsfoto, eller for bakkefoto og skråfoto.

Treng vi svar som kan teljast og målast, som storleiken på eit landareal eller volumet (biomasse) av ein skog, tar vi andre typar fotografi i bruk. Å kvantifisere krev ovanfrå-og-ned-perspektiv, høg innfallsvinkel, terrengmodellar og foto tatt frå dronar, fly eller satellittar.

Figur_6_3D_modell_refoto.JPG
Flysetra i Grøvudalen 1937 & 2012. Foto: Halvor Vreim & Oskar Puschmann

Opplevinga av eit landskap

Doktorgradsstipendiat Ulrike Bayr ved NIBIO si avdeling for landskapsovervåking meiner gode landskapsbilde er uslåelege formidlingskanalar. 

- Vi menneske opplever landskapsfoto og flyfoto veldig forskjellig. Vi kjenner oss fortare igjen i landskapet som er fotografert frå vårt eige utgangspunkt. Vi er koda med ein menneskeleg målestokk som gjer at vi opplever landskapet annleis i eit skråbilde med låg innfallsvinkel enn når vi ser det landskapet flymålestokk med høg innfallsvinkel. 

Det er denne kvaliteten ved landskapsbilda Ulrike Bayr har ønska å ta vare på og utnytte i ein del av doktorgradsarbeidet sitt. Ho har prøvd ut ein visuell formidlingsmetode som trekker vekslar på informasjonen både i eldre landskapsbilde og nye flybilde.

Prio1_Figur_1_Monoplotting_prinsipp.JPG
Monoplotting baserer seg på prinsippet om at kvart bildepunkt, kvar piksel, i eit landskapsfotografi svarer til ein presis geografisk posisjon på jordoverflata.

Landskapsfoto eller høgdefoto?  

Som vi alt har skjønt, stipendiat Ulrike Bayr svarer «ja, takk, begge deler» til dette spørsmålet. Sett frå forskaren sin ståstad har dei to typane bildekjelder begge sterke sider.  Dei har kvalitetar som utfyller kvarandre.

- Eit mål for arbeidet mitt har vore å bruke formidlingskrafta i dei gamle landskapsbilda til å vise landskapsendringar bakover i tid. Ikkje ved å samanlikne før og no-bilde, men ved å hente ut skjult arealinformasjon som ligg lagra i eldre fotografisk materiale.  

- Eg seier skjult informasjon fordi han ikkje er tilgjengeleg utan vidare. Skråperspektivet i eit landskapsbilde gjer romlege analyser vanskelege fordi areala er forskyvde i forhold til kvarandre. Den skjulte arealinformasjonen får vi fram ved å kople vår tids geografiske informasjon frå høgdebilde saman med utvalde bildepunkt, eller pikslar, i dei gamle landskapbilda, fortel Bayr.  

Bindeleddet mellom dei to formene for fotografisk materiale heiter monoplotting. Det er ein metode Ulrike Bayr har brukt til å utstyre eldre landskapsbilde med koordinatfesta geografiske punkt. Punkta gir grunnlag for å rekne ut storleik av ulike flater i landskapet.  

Med stor grad av nøyaktigheit kan ‘moderne’ arealinformasjon transporterast mellom gamle landskapsfoto og tilbake igjen til eit flyfoto i form av figurar (polygon). Kvar figur representerer eit årstal eller ein tidsperiode. Slik ønskjer forskaren å bruke gamalt fotomateriale som bakteppe for å visualisere korleis landskapsendringar viklar seg ut over tid.  

Prio1_Figur_2_Referansepunkter.JPG
Referansepunkt, vist her som raud-gule prikkar, blir brukte for å kople todimensjonale bildepunkt i eit landskapsbilde til ei presis geografisk adresse henta frå ein tredimensjonal terrengmodell. Minst fem slike referansepunkt trengst for å kunne passe landskapsbildet inn i eit geografisk koordinatsystem.

Kartfesting av bildepunkt  

Sjølve monoplottinga skjer ved å tildele nokre bildepunkt (pikslar) i eit landskapsbilde ei presis geografisk adresse gjennom koordinatfesta punkt. Adressa kjem frå terrengmodellar som ligg under flyfoto eller andre høgdebilde. Stipendiat Bayr forklarer: 

- For å finne dei rette koordinatane må bildepunktet i det gamle landskapsbildet finne sin ‘parallell’ i eit høgdefoto der punktet alt er geografisk stadfesta. Eit fast punkt i terrenget som kan kjennast eintydig igjen både i gamalt og nytt foto blir tildelt den første geografiske adressa. 

- Eg prøver å sette minst fem slike koplingspunkt manuelt. Det er nok for å kunne rekne ut koordinatane i resten av bildet automatisk.  

I doktorgraden sin har ho testa kor nøyaktig den geografiske informasjonen er som blir henta frå landskapsbilde samanlikna med same informasjon frå flyfoto. Testen viser at graden av avvik er liten og mindre enn det som gjeld for standard GPS, der feilmarginen ofte er rundt tre meter.

Prio2_Figur_3_Eksempel_gjengroing på Flysetra.JPG
Flysetra i Grøvudalen i Dovrefjell-Sunndalsfjella nasjonalpark er brukt som eksempel for å illustrere korleis gamle landskapsfoto kan kombinerast med nyare flyfoto for å måle landskapsendringar over lang tid. Her er det målt – og vist visuelt – korleis dalsidene bak setra har grodd igjen sidan 1930-tallet.

Ny kunnskap og ny formidling

Ved hjelp av monoplotting og geografiske referansepunkt viser Bayr korleis ny informasjon frå gamle bilde kan visualisere landskapsendringar langt tilbake i tid på ein ny måte. Ho har ønska å bruke dei visuelle kvalitetane til gamle landskapsbilde i formidlinga av nyvunnen kunnskap henta frå dagens fotokjelder.

Forskar Bayr forklarer og peikar på eit bilde frå Flysetra i Dovrefjell-Sunndalsfjell nasjonalpark. I dette eksemplet har ho visualisert landskapsendringa rundt eit gamalt setermiljø. Sjå illustrasjon nedanfor. 

- Eg synest det er spennande å bruke ny teknologi til å utnytte heile potensialet i ei tradisjonell datakjelde som vanlege landskapsbilde.

- Å hente ut meir kvantitativ informasjon frå desse bilda er eit godt eksempel på vinnvinn for begge datakjelder i ei tid da landskapsbilde i stor grad blir erstatta av flyfoto og satelittbilde.  

Forskaren Bayr ser dei to bildekjeldene, gamle landskapsbilde og moderne høgdefoto, som supplement til kvarandre. Ved å bruke dei i kombinasjon blir resultatet eit anna enn det som er mogleg å ta ut frå kvar kjelde for seg. Ho vurderer nytteverdien å vere størst ved å bruke metoden på landskapsbilde frå før tida da flyfoto blei vanlege. 

Prio1_Figur_4_Eksempel_Flysetra_Visualisering.JPG
Analyseresultat kan og førast tilbake til skråperspektivet og leggast over eit landskapsbilde for visualisering og formidling.

 

KONTAKTPERSON
9-11-12.jpg
Tilbakeblikk - norske landskap i endring
Fakta om Monoplotting

Eit grunnleggjande prinsipp i monoplotting er at kvart pildepunkt (piksel) i eit vanleg fotografi tilsvarer ein reell posisjon med eintydige geografiske koordinatar. Føremålet med å bruke monoplotting er å kople eit utval slike punkt i fotografiet til den faktiske geografiske posisjonen for å kunne berekne orientering og perspektiv i bildet samanlikna med det vi ser. Denne prosessen kallar vi «georeferering».

Monoplotting av landskapsfotografi krev ein høgoppløyst terrengmodell (1 m) og eit ortofoto (t.d. flyfoto) av same område som landskapsbildet dekker. For å kunne passe bildet inn i eit geografisk koordinatsystem, er det nødvendig å identifisere minst fem tydelege referansepunkt - «ground control points». Slike punkt kan vere enkelte tre, stolpar, steinblokker, hushjørne eller vegkryss.

Referansepunkta må vere synlege både i landskapsbildet og i eit flybilde av same området. I bakgrunnen ligg terrengmodellen for å ta omsyn til jordas tredimensjonale overflate. Basert på referansepunkta kan ei kalibrering gjennomførast for å rekonstruere ulike kameraparametrar, for eksempel brennvidde som er brukt, kameraorientering, rotasjon eller eventuelt forvrengingar i objektivet. Etter kalibrering kan programvara automatisk berekne resten av bildet. Også opprinneleg ståstad til fotografen kan ein rekonstruere på denne måten.

Etter at bildet er georeferert, kan det brukast nesten på samme måte som eit flyfoto sjølv om stadnøyaktigheita er litt lågare. Polygon og punkt kan teiknast direkte på fotografiet og så bli overført til GIS-programvare for å gjere geografiske analysar eller kombinere informasjonen til andre datakjelder.

Stereo-fotogrammetri er standardmetoden når det gjelder å avlede tredimensjonal informasjon om landskapet fra to overlappende flybilder. Mono-fotogrammetri, eller monoplotting, som forklart ovanfor, er den tilsvarende metoden viss kun eitt enkelt bilde finst, som t.d. er tilfelle for dei fleste landskapsbilde tatt på bakkenivå.

Dei siste åra er det kome eigne programvarer som er spesielt utvikla for monoplotting av landskapsbilde. Ei av dei mest utprøvde er «WSL Monoplotting Tool» som er laga ved Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research (WSL) i Sveits:

WSL Monoplotting Tool

Ulrike_Bayr_NIBIO_Foto_Espen Sommer Værland.jpg
Forskar Ulrike Bayr. Foto: Espen Sommer Værland
Arne Farup_Foto Kjersti Kildahl_cropped.jpg

Seniorrådgjevar Arne Farup ved Landbruks- og reindriftsavdelinga til statsforvaltaren i Nordland er begeistra for ein slik formidlingsmetode.

   
- I mitt arbeid med kulturlandskap og miljøtilskot i jordbruket, er landskapsendring og skjøtsel ein del av kvardagen. Det er også behovet for å formidle. Vi treng å formidle om endringane som skjer, og vi treng å formilde at det hjelper å gjere noko – vise at tiltak nyttar.  
 
Farup legg spesiell vekt på betydninga av visuell formidling, å dokumentere gjennom bildebruk. 
 
- Vi har hatt stor nytte av Oskar Puschmann sine førog-no-bilde, for eksempel til å formidle effekten av skjøtselstiltak.  
 
- Da eg såg presentasjonen til Ulrike Bayr, tenkte eg at denne metoden kan ta den visuelle formidlinga eitt skritt vidare. 
 
Farup seier det kunne vere spennande å prøve ut metoden i eit av dei fire Utvalde kulturlandskapa i Nordland eller i Vegaøyan verdensarvområde. Han er ikkje i tvil om at metoden kan vise seg verdfull innan undervisning, museumsformidling og andre formidlingsarenaer. 

Tekst frå www.nibio.no kan brukast med tilvising til opphavskjelda. Bilete på www.nibio.no kan ikkje brukast utan samtykke frå kommunikasjonseininga. NIBIO har ikkje ansvar for innhald på eksterne nettstader som det er lenka til.