Kartering – från jordens inre till rymden
Torbjörn Westin, L69

KTH

Jag började på KTH Lantmäterisektionen 1969. Att jag sökte dit berodde nog på att jag hade ett intresse för kartor och geografi. Därför var det också naturligt att jag efter de två första årens gemensamma kurser valde att fortsätta på den tekniska grenen som fördjupade sig i geodesi och fotogrammetri. Där gavs sedan några år tillbaka också kurser i geofysik (gravimetri, geomagnetism, seismik). Särskilt intressant tyckte jag då var den fysikaliska geodesin som handlade om att beskriva jordens form och gravitation, samt geofysiken. 

Mitt specialarbete, som jag gjorde för professor Lars Asplund, handlade om utvärdering av en metod för astronomisk ortsbestämning. Föga anade jag väl då att bara några år senare skulle GPS-tekniken göra sådant arbete helt överflödigt. Men jag är glad för att jag hann få prova på den gamla tekniken. Att under några minnesvärda kvällar på Lovö observatorium mäta stjärnpassager gav en närmast svindlande upplevelse av det klot i rymden vi bor på.

Observation av stjärnpassager med astronomisk teodolit Wild T4.

Efter examen 1973 följe ett år av utbildning i biståndsarbete vid Sandöskolan i Kramfors. Att jag sökte dit var främst för mitt intresse att komma ut i världen och arbeta. Att det dåförtiden dessutom innebar att jag slapp värnplikten var en positiv sidoeffekt.

Kanada

Jag var inställd på att därefter fortsätta som doktorand, både Arme Bjerhammar och Petter Hjelmström ville ha mig kvar på sina respektive institutioner. Men valet föll slutligen på geofysiken. Tillsammans med min flickvän som gått på teknisk fysik sökte och fick vi varsin doktorandtjänst i geofysik vid University of Saskatchewan i Kanada.  Professor Don Gendzwill blev min handledare och åt honom arbetade jag med en studie av variationerna i tidjord (motsvarande tidvatten fast i jordskorpan) i Saskatchewan.

Geofysiska mätningar på den kanadensiska prärien tillsammans med professor Zoltan Hajnal.

Tyvärr visade sig undervisningen inte riktigt hålla måttet enligt våra förväntningar. Standarden på undervisningen på KTH var väl på den tiden förmodligen väldigt hög internationellt sett, så det kanske var lätt att bli besviken. Efter ett halvår, när tidjordstudien var klar, så var vi båda tveksamma till att fullfölja studierna. Slumpen gjorde då att vi lärde känna professor Bob Williamsson vid antropologiinstitutionen på samma universitet. Han var föreståndare för en forskningsstation uppe i arktiska Kanada och behövde några som kunde sköta stationen åt honom. Eftersom vi båda hade ett stort intresse för svenska fjällen och Arktis så blev valet inte svårt.

I början av januari 1974 anlände vi till Rankin Inlet uppe vid nordvästra delen av Hudsons Bay. Det är ett litet inuitsamhälle med 800 innevånare. Det ligger på tundran, mer än 100 mil från närmaste väg. Enda sättet att komma dit var sporadiska turer med små flyg, förutom med skepp under ett par isfria månader på sommaren. Arctic Research and Training Center (ARTC) var väl närmast att betrakta som ett forskarpensionat för arktisk forskning av alla möjliga slag. Vår uppgift var att sköta stationen samt att bemanna ett antal geofysiska och meteorologiska instrument. Jag minns att medeltemperaturen vi mätte under januari var – 40 °C.

På väg över tundran.

Arbetet på stationen var inte särskilt betungande och mer tid ägnades åt att vandra på tundran eller att vara ute och jaga med vänner bland inuiterna. Under tiden funderade vi på vad vi skulle ta vägen härnäst. Bl. a. sökte jag ett FN-jobb i Guayana. Men eftersom tiden för ett brev på den tiden (före internet) mellan Rankin Inlet och Sverige rörde sig om veckor om inte månader, så kom det förstås för sent fram. Istället fick jag till min överraskning ett svar från Liberia med en undran om när jag anländer. Man hade utan min vetskap helt enkelt vidarebefordrat ansökan till ett annat jobb. Men innan det hade vi fått reda på att vi väntade barn. Beslutet blev därför att återvända till Sverige. I augusti 1974 lämnade vi Kanada ock flyttade till Kiruna.

Geofysisk malmprospektering

I Kiruna blev jag anställd av LKAB som geofysiker. Prospekteringsverksamheten i Sverige var just då på uppgång. LKAB började intressera sig för andra mineral än järnmalm. Min chef, geologen Paul Forsell, hade upptäckt en stor kopparmineralisering strax utanför Kiruna. Viscaria-fyndigheten (nämnd efter fjällnejlikan som Paul hade insett var en indikator på koppar) behövde karteras. Kartering av en mineralisering sker dels genom att med diamantborrning ta upp borrkärnor, dels genom geofysiska mätningar för att styra var man skulle göra de dyrbara borrhålen. En kopparmineralisering utmärker sig genom sin elektriska ledningsförmåga och ger anledning till tillämpning av ett antal olika geofysiska tekniker. Slingram, elektriska potentialfältsmätningar, VLF-mätningar och magnetfältsmätningar var de som mest användes. Refraktionsseismik var barnsligt roligt eftersom man fick spränga dynamit. Mätningarna genomfördes i regelbundna rutnät över området och sammanställdes i kartform. Datat användes också i geofysisk modellering för att försöka bestämma mineraliserings underjordiska form och utsträckning.

Magnetfältsmätningar i området kring Ouenza i Algeriet på uppdrag av LKAB International (1978).

Efter ett par år bildade LKAB dotterföretaget LKAB Prospektering AB och all prospekteringsverksamhet överfördes dit. Prospekteringen utökades nu också till att omfatta hela Norrbotten. Arbetet som geofysiker varierade med årstiden. Under sommaren dominerade fältmätningarna. Ofta var det avlägsna ställen i fjällvärlden dit man flögs med helikopter eller sjöflygplan. Där bodde man i tältläger tills man blev hämtad i slutet av veckan. Gick något sönder kunde man få traska flera mil innan man kom till en telefon för att ringa om hjälp. Under resten av året höll man på med analyser av sommarens mätningar. Stor del av tiden gick åt för att utveckla dataprogram för geofysisk modellering och att hålla sig a jour med den internationella utvecklingen av sådana metoder.

Geostatistik

Under de sista åren vid LKAB började jag intressera mig för geostatistiska metoder för malmkartering. Geostatistik var en ny vetenskap som blev populär på 70-talet och som använder spatiell statistik för att göra optimala skattningar av malmhalter utifrån spridda prover. Vid brytningen av Viscariamalmen hade man problemet att kopparhalterna varierade kraftigt både längs och tvärs malmkroppen. Diamantborrning är väldigt dyrt så man upplevde alltid ett underskott på information om var man hade de bästa delarna. Jag började utveckla ett program som med geostatistiska metoder kunde ta borrhålsinformationen och utifrån den skatta malmhalter i godtyckliga block i området av malmkroppen. Till det gjorde jag rutiner som kunde plotta kartor av godtyckliga snitt genom malmkroppen med malmgränser beräknade geostatistiskt utifrån olika kriterier på kopparhalt. Programmet blev väldigt lyckat och användes sedan för planering av ortdrivning och brytningsblock under gruvans hela livslängd.

Satellitfotogrammetri

Sveriges engagemang i den franska fjärranalyssatelliten SPOT ledde till att Rymdbolaget skapade ett dotterbolag i Kiruna för att kommersialisera utnyttjandet av satellitbilder. Esrange kom att bli en av de två huvudmottagningsstationerna för SPOT-satelliterna och Satellitbild AB fick uppgiften att framställa kartprodukter från bilderna. När bolaget annonserade efter personal tog jag chansen att få användning min utbildning i fotogrammetri. Jag anställdes 1983 och kom huvudsakligen att arbeta med systemen för geometrisk korrektion av satellitbilder. Dessutom genomförde vi många projekt med kartering av naturresurser i olika delar av världen. Ett av de första var att framställa satellitbildskartor över hela Filippinerna för att kunna inventera återstående skogsareal.

Första SPOT-satelliten sköts upp 1986 till en höjd av 832 km över jorden.

När satelliterna passerar Esrange länkas bildsensorernas data ner till parabolantenner för vidare transport till Rymdhuset i Kiruna där det processades till kartor (©SSC).

Satellitfotogrammetri var en helt ny gren av fotogrammetrin där mycket av teorin fortfarande återstod att utveckla. Bolaget upphandlade stora system för detta från amerikanska bolag som i sin tur baserade sina kunskaper från utveckling kring Landsat-satelliterna. I upphandlingen hade vi detaljerade krav på prestanda och jag kom mycket att arbetat med att testa dem. Då vi även hade full tillgång till källkoden kom jag att bli mycket insatt i de metoder som systemen baserades på. Detta ledde i sin tur att jag efterhand kom att modifiera och till slut ersätta stora delar av den levererade koden.

Doktorsarbete

Arbetet med att förbättra systemen böjande mer och mer att få karaktären av forskning och snart insåg jag att det bästa vore att göre det mer strukturerat genom att doktorera. Jag tog kontakt med professor Kennert Torlegård på institutionen för fotogrammetri och blev antagen som doktorand. Eftersom jag bodde i Kiruna skulle jag få svårt att delta i den normala doktorandverksamheten, men Kennert var väldigt förstående och villig att underlätta för mig. Jag behövde bara besöka institutionen för seminarier och kurstentor. Särskilt mycket handledning behövde jag inte heller eftersom jag hade fullt med egna idéer om forskningsprojekt inom satellitfotogrammetrin och motivationen kom ur konkreta problem som jag såg i mitt dagliga arbete. Det gjorde också att jag kunde genomföra doktorsarbetet parallellt med mitt ordinarie arbete. 

Huvudsakligen handlade det om modeller för satelliternas rörelser runt jorden och om att hitta optimala sätt att förbättra banparametrarna utifrån stödpunkter mätta i bilderna.  Ett andra område gällde kalibrering av bildsensorernas geometriska egenskaper, också utifrån mätningar i bilderna. Målet var att kunna använda bilder från 600 km höjd för att bestämma positioner på marken med bättre noggrannhet än en meter.

Jag disputerade 1992. Professor Ian Dowman vid University College London var opponent.

Rymdbolaget

I mitten av 90-talet flyttade jag från Kiruna till Stockholm och mitt arbete förlades till Rymdbolaget som var Satellitbilds moderbolag. De gamla amerikanska systemen som använts vid Satellitbild började bli föråldrade och behövde ersättas. Ett nytt amerikanskt system, Socet Set, togs i bruk. Liksom för de första systemen blev min uppgift att utvärdera och förbättra systemet för att möta de behov som fanns på Satellitbild AB. Och som tidigare slutade det med att jag snart hade ersatt de flesta komponenterna i systemet med min egen kod för att kunna ta tillvara de insikter jag fått under min forskning.

Inom gruppen som arbetade med systemen diskuterades därför iden om att utveckla ett helt eget system som kunde säljas externt för att kunna finansiera en mer kraftfull utveckling. Rymdbolagets ledning var dock kallsinnig inför sådana idéer efter tidigare misslyckanden i kommersialisering av programvaror. Istället visade det sig at de hade planer på att avyttra hela satellitbildsverksamheten. Detta ledde 2000 till att Metria tog över både personal och verksamhet från Rymdbolagets fjärranalysdivision.

Men innan det skedde hade jag redan sagt upp mig.

Starta företag

Iden att starta ett eget företag kom ursprungligen från min blivande kompanjon Lars-Åke Edgardh. Han var datalog från Linköping men tog en licentiatexamen vid institutionen för fotogrammetri på KTH. Senare jobbade vi tillsammans på Rymdbolaget med utvecklingen av systemen för satellitbilder. Iden vi hade var att det fanns en potential att vidareutveckla de system vi höll på med till att bli konkurrenskraftiga på den internationella marknaden. Vårt förslag att sluta och starta företag bemöttes positivt av Rymdbolaget eftersom de ändå höll på att avveckla verksamheten. Dealen blev att vi tog över rättigheterna till den kod vi utvecklat. Motprestationen var att se till att de system som användes i produktionen på Satellitbild AB skulle fortsätta att underhållas och utvecklas.

Hösten 1999 startade vi därför Spacemetric AB och våren 2000 var verksamheten i full gång. Såddfinansiering i form av ett lån från Almi gjorde att vi kunde börja anställa personal. Vi var också aktiva i språngbrädeprogrammet hos Connect, en organisation för nätverksskapande och matchning mellan entreprenörer och finansiärer. Vi var med på flera finansieringsmässor men lyckades aldrig locka någon riskkapitalist, trots den pågående IT-boomen. Det var ”dotcom” som var hypat då och vi passade inte in i det mönstret. Istället hankade vi oss fram på de intäkter som vi själva kunde generera.

När IT-kraschen så kom var vi inte direkt drabbade eftersom vi inte tagit in något kapital. Men indirekt blev vi hårt drabbade genom att konsultmarknaden helt försvann. Det var intäkter från konsultjobb vi hade räknat med att leva på tills våra egna system var färdiga för marknaden. Det var tufft, vi blev tvungna att friställa vår personal och arbeta utan lön för att övervintra.

Keystone­­

Vändningen kom när vi lyckades vinna ett stort kontrakt åt ESA, den europeiska rymdorganisationen. Det gällde ett system för visualisering av data i deras stora arkiv för satellitbilder. Att vi vann kontraktet på teknisk lösning i konkurrens med flera stora europeiska företag stärkte vårt självförtroende.

Arbetet med projektet innebar också att vi började inse hur vår egen produkt skulle utvecklas. Istället för de lokala arbetsstationer som tidigare varit gängse så började vi utveckla ett server-baserat system med mer fokus på att snabbt kunna hantera de stora datamängder som genererades från satelliterna. Med hjälp av utvecklingsstöd från Rymdstyrelsen kunde vi inom något år färdigställa en version som var klar för marknaden. Systemet kallade vi Keystone, och vidareutveckling av det är alltjämt basen för allt vi gör.

Vi kunde nu successivt börja anställa personal igen.

Nya marknader

Förutom nya kontrakt åt ESA så började andra kunder dyka upp. I England hade företaget Surrey Satellite Technology (SSTL) framgångsrikt börja skicka upp små satelliter med bildalstrande sensorer. De behövde system för att processa bilderna och göra kartriktiga produkter från dem. Alltsedan dess har vi hjälpt dem med geometrisk kalibrering av sensorer och utveckling av produktionssystem för varje ny satellit de skickat upp. Ett av de större systemen vi jobbade med var en konstellation om tre satelliter kallade DMC3 (Disaster Monitoring System). Jag var involverad redan i den tidiga designfasen med specifikation av krav på prestandan i AOCS-systemet (de instrument som kontrollerar satellitens attityd och bana). Satelliterna sköts upp samtidigt i juli 2015 och sedan följde en för mig hektisk tid med kalibrering och validering av bildsensorerna innan systemet kunde förklaras operativt och överlämnas till de kinesiska slutkunderna.

Tillsammans med min kollega Ian Spence i monteringshallen hos SSTL med embryot till den första DMC3-satelliten. Guildford, England, 2012.

Det speciella med satellitfotogrammetri är att sensorerna är av många olika typer och utvecklas hela tiden. Varje ny satellit ger upphov till nya utmaningar vad gäller kalibrering och modellering av sensorernas inre geometri. Tillkomsten av satelliter med syntetisk aperturradar krävde dessutom utveckling av en helt ny modell för bildalstringen. 

Radarsatelliter, som Sentinel-1, gav upphov till nya speciella utmaningar inom satellitfotogrammetrin (©ESA).

I USA hade företaget som tillverkar fjärranalyssystemet ENVI på något sätt fått upp ögonen för oss. Deras system var väldigt bra på bildanalys, men deras kompetens inom fotogrammetri var begränsad. Det ledde till ett samarbete där vi licensierar ut delar av vårt system. Deras ”Photogrammetry module” är nu helt baserad på vår kod. På så sätt har vår teknik fått stor spridning runt om i världen.  (ENVI Photogrammetry Module)

De flesta av våra kunder och projekt har sedan dess varit internationella, men även i Sverige har vi hittat tillämpningar. Metria, som tog över Satellitbilds verksamhet, har fortsatt vara vår kund och värdefullt kompetent användare av våra system. Till Lantmäteriet levererade vi ett system som användes för rektifieringen av deras flygbilder. Vi försåg dem också med Saccess, det system som hanterade alla de fria satellitbilder som Rymdstyrelsen ställde till förfogande åt allmänheten.

Även svenska försvaret använder våra system. Som underleverantör åt SAAB utvecklade vi det system som hanterar spaningsbilderna tagna med JAS Gripen. De använder även våra system för att hantera bilderna från de obemannade farkoster som under senare år blivit allt viktigare.

Spacemetric idag

Vi är idag 16 anställda på Spacemetric, inklusive två dotterbolag i Holland och England (www.spacemetric.com). Förutom jag är ytterligare två av våra anställda lantmätare från KTH, varav en även är doktor i fotogrammetri. Själv är jag nu 68 år, men är fortfarande mycket engagerad i den fotogrammetriska utvecklingen. Jag tycker att jag varit lyckligt lottad som under hela mitt yrkesliv kunnat få fördjupa mig i och utveckla de vetenskaper som jag redan under min utbildning på KTH tyckte var så intressanta. 

2020-04-02

tw@knytt.se