Image
""

Bilde for bilde flytter Olivier Galland seg bortover langs fjellet i Lofoten. Foto: Eivind Torgersen/UiO

Skritt for skritt legger han grunnlaget for at geologer kan dra på virtuelt feltarbeid

300 bilder må til for å lage et detaljert 3D-kart over en 15 meter lang bit av fjellet. Den revolusjonerende metoden kalles fotogrammetri.

Forskere får stadig nye verktøy og mer moderne hjelpemidler. Disse erstatter ikke nødvendigvis de gamle, men supplerer dem i den evige jakten etter å avsløre naturens mange hemmeligheter.

En av geologiens seneste nyvinninger er det som kalles fotogrammetri, en metode som gjør det enklere å kartlegge større deler av et fjell i detalj. Metoden lager tredimensjonale kart som kan deles med geologer fra hele verden.

– Når vi er ute på feltarbeid, kan vi ta manuelle målinger, men noen ganger har vi å gjøre med strukturer som er flere meter lange, noen ganger flere titalls meter, sier forsker Olivier Galland ved Institutt for geofag.

– Det er viktig å beskrive hele strukturen, men det er vanskelig å kartlegge alle detaljer med tradisjonelt, manuelt feltarbeid, sier Galland til Titan.uio.no.

Skritt for skritt

Vi var med da Galland gikk sidelengs skritt for skritt bortover et 15 meter langt stykke av fjellet like ved Nusfjord i Lofoten. En lang bred stripe skilte seg tydelig ut fra berget rundt, og han gikk dette strekket gang på gang for å dekke hele bredden på sju–åtte meter.

Bilde for bilde flyttet han seg bortover. Da hele rutenettet var dekket, satt Galland igjen med 300 bilder han tar med seg tilbake til kontoret og kraftige datamaskiner som skal gjøre resten av jobben.

Et lite skritt om gangen for Olivier Galland, men et stort skritt for virtuelt geologisk feltarbeid. Foto: Eivind Torgersen/UiO

– Vi tar mange bilder ovenfra og sørger for at de overlapper hverandre. De må overlappe hverandre minst 50 prosent, sier Galland.

Dermed får de det som kalles stereofotografering, som er akkurat det samme som øynene våre gjør. Siden det er litt avstand mellom øynene, blir det to litt forskjellige bilder. Begge bildene er todimensjonale, men hjernen bruker disse to til å legge til en tredje dimensjon.

– Dette er prinsippet bak fotogrammetri. Når vi tar to bilder av samme objekt fra ulike synsvinkler, kan en datamaskin kalkulere inn tredimensjonalitet og fjerne eventuelle forvrengninger. Dermed kan vi lage et reelt kart over området vi kartlegger, sier Galland.

Fortsatt viktig å være ute i felt

Selv om metoden er mer effektiv enn manuell kartlegging, krever den både tid og datakraft. Det er ikke slik at de bare kan kartlegge all verdens frembrudd av fjell i en håndvending.

– Vi gjør ikke slike undersøkelser på måfå. Før vi setter i gang, må vi ha vært ute i felt for å identifisere noen viktige strukturer som vi vil studere nærmere, sier Galland.

– Kollegaen min hadde allerede identifisert denne strukturen, og siden den var så stor, bestemte vi oss for gjøre en fotogrammetrisk undersøkelse.

Fakta

Fotogrammetri

Fotogrammetri er læren om måling i fotografiske bilder. Hensikten er å bestemme geometriske egenskaper som form, størrelse og beliggenhet av det fotograferte objektet.
Fotogrammetrien kan deles inn i flyfotogrammetri for kartleggingsformål og nærfotogrammetri for andre formål, for eksempel i industrien, i arkitekturen eller i forbindelse med mikroskopi og røntgenundersøkelser.

Kilde: Store norske leksikon

Når dataprogrammene har gjort jobben sin, vil han sitte igjen med detaljerte 3D-kart som de kan bruke til å gjøre nøyaktige målinger over retningen til ulike deler av strukturen, avstander mellom eventuelle sprekker og hvor lange disse sprekkene er.

– Alt dette er et veldig viktig grunnlag for å kvantifisere og måle steinstrukturen vi studerer, og det er ganske komplisert med de tradisjonelle metodene. Med tommestokk og kompass er dette faktisk veldig vanskelig, sier Galland.

Når 3D-kartene hans er ferdige kan andre forskere spare både tid og penger ved å dra på virtuelt feltarbeid til akkurat denne delene av et av fjellene i Lofoten.

– Og studenter kan se på disse høyoppløste 3D-modellene og få en følelse av de har sett selve frembruddet, sier Galland.

LES OGSÅ: I Lofoten kan du se over 400 millioner år gamle jordskjelv i veikanten

En revolusjon

– Fotogrammetrien vil revolusjonere det geologiske feltarbeidet, sier professor François Renard ved Njord-senteret ved UiO.

Når datamaskinen har rekonstruert en bit av fjellet, kan forskerne plotte inn målinger de selv har gjort ute i felt. Og de kan også gjøre nye målinger ut fra disse bildene.

– Med denne metoden får vi veldig mye data ut av ganske lite arbeid. Dataene kan deles med andre som så kan bruke dem når de skal på feltarbeid. Dette er noe helt annet enn å publisere vitenskapelig artikler med tegninger og tall fra en feltnotatbok, sier Renard til Titan.uio.no.

François Renard (til høyre) og Olivier Galland studerer steinstrukturer i nærheten av Nusfjord i Lofoten. Foto: Eivind Torgersen/UiO

Droner gir enorme muligheter

Olivier Galland har også brukt droner for å lage 3D-kart med fotogrammetri. Med droner kan de fly enda høyere og dekke enda større steinstrukturer.

Dronene gir også mulighet til å kartlegge steder der det ellers er vanskelig å komme til. Det fikk Galland selv erfare da han sto ansikt til ansikt med en 300 meter høy fjellvegg i Patagonia i Argentina.

– Når du kommer til en så høy fjellvegg, vil det alltid være en stor vinkel mellom blikket ditt og fjellet. Med en drone kunne kameraet se rett inn i fjellveggen og plutselig var perspektivet et helt annet. Dermed kunne vi se ting som vi aldri ville oppdaget mens vi sto ved foten av klippen, forteller Galland.

""
Fra slike bilder og kart kan geologene hente ut massevis av informasjon. Skjermdump fra Galland et.al, 2019.

Denne metoden har blitt så populær at det nå arrangeres egne konferanser for det som kalles «vertikal geologi». Men det betyr ikke at geologi fra nå av bare kommer til å handle om fotogrammetri.

– Dette er ikke det ultimate verktøyet, men jo flere verktøy vi har, jo bedre er det. Det gjelder ikke bare fotogrammetri, men også satellittbilder og stadig nye instrumenter i laboratoriet. Men for virkelig å gjøre en meningsfull tolkning av historien om hvordan jorda ble formet, må vi se selve bergarten. En drone kan ikke erstatte en geolog, sier Galland.

– Vi må ut i felt. Vi må ta prøver og se på fjellet. Når vi har identifisert de viktige spørsmålene og har fått en første forståelse av historien, da må vi dokumentere. Og da er fotogrammetri et veldig nyttig verktøy, sier han.