03.06.2022

Kiikareista ja tutkista tekoälyn hyödyntämiseen – merirajojen valvonnan historiaa ja kehitysnäkymiä

Tietojärjestelmien, teknisen välineistön ja informaation määrän jatkuvasti lisääntyessä – enemmänkin kiihtyvällä kuin hidastuvalla vauhdilla – on joskus hyvä pysähtyä pohtimaan, millaista reittiä olemme nykypisteeseen saapuneet ja mihin nykyinen kehitys on meitä viemässä. Rajallisten resurssien aikana on aiempaa tärkeämpää osata valita ne polut ja kehityssuunnat, joita tulee seurata ja joissa tulee olla mukana sekä vastaavasti kyetä priorisoimaan pois ne vaihtoehdot, joihin ei kannata tuhlata aikaa, energiaa, rahaa tai muita resursseja.

Vartiomoottorivene VMV13
Vartiomoottorivene VMV13. Vartiomoottoriveneisiin asennettiin tutkat 1960-luvun alussa. Kuva: Merivartiomuseon kokoelma

Tässä kirjoituksessa luodaan katsaus merirajojen valvonnan aiempiin vuosikymmeniin ja nykytilaan. Kirjoituksen jälkimmäisessä puoliskossa pohditaan valvonnan kehitysnäkymiä 2030-luvun lähestyessä. Kirjoituksen näkökulma on kansallinen, mutta yhä enemmän kansainvälistyvässä ja integroituvassa kentässä eurooppalaisia tai globaaleja kehityssuuntia ei voi rajata näkökulmasta ulos.

Huomioitakoon, että merirajojen valvonnalla tarkoitetaan tässä kirjoituksessa Rajavartiolaitoksen ja muiden viranomaisten merellä suorittamaa valvontatoimintaa, jonka tarkoituksena on paljastaa luvattomat rajanylitykset ja merellä tapahtuva laiton toiminta sekä lisätä merialueidemme turvallisuutta. Rajavartiolaitos vastaa merirajojen valvonnasta hyödyntäen muun muassa teknisiä valvontajärjestelmiä ja pinta- sekä ilma-aluskalustoa. Aluevalvontaviranomaisena Rajavartiolaitoksen yksiköt valvovat aina merellä toimiessaan myös Suomen alueellista koskemattomuutta tiiviissä yhteistyössä Merivoimien kanssa.

Kiikareista ja tutkista AIS-järjestelmään

Merirajojen valvonnan tärkeimpiä työkaluja ovat jo vuosikymmeniä olleet erilaiset valvontatutkat. On kuitenkin hyvä muistaa, että tutkatekniikka alkoi laajemmassa mittakaavassa kehittyä vasta toisen maailmansodan aikaan, jonka lopputulokseen se ehti myös merkittävästi vaikuttaa. Vielä noin 70 vuotta sitten tehokkaimpia apuvälineitä merirajojen valvonnassa olivat kiikarit ja kaukoputket. Ihmisen näkö- ja kuuloaistit olivat nykykielellä sanottuna ainoat olemassa olevat ”sensorit”. Eri valvontalavettien tyyppien osalta tilanne on kuitenkin ollut nykyisenlainen jo pitkään – valvontaa on suoritettu aluksilta ja kiinteistä valvonta-asemista sekä torneista käsin jo vuosituhansien ajan. Ilma-alusten saapuminen valvonnan tueksi on lavettien osalta merkittävin kehitysaskel viimeisten vuosikymmenien ajalta.

Merivartiopursimies vartiolaiva Koskelon tutkan ääressä
Merivartiopursimies vartiolaiva Koskelon tutkan ääressä vuonna 1959 tai 1960. Kuva: Kai Säteri, Merivartiomuseon kokoelma

Ensimmäiset merirajojen valvontaan tarkoitetut tutkat saapuivat Suomeen 1950-luvulla. Sittemmin tutkista on muodostunut merellisen valvonnan perustyökaluja, joiden ympärille valvontaverkko on rakentunut. Tutkien käyttöperiaate on kehittynyt erityisesti niiden verkottumisen myötä. Aiemmin yhtä kiinteästi sijoitettua tutkaa operoitiin yhdestä pisteestä käsin. Vastaavaa periaatetta sovelletaan yhä osassa Euroopan maistakin, mutta Suomessa on jo 1990-luvulta asti rakennettu integroitua järjestelmää, jonka avulla saavutetaan merkittäviä etuja muun muassa yhteisen tilannekuvan sekä henkilöstöresurssien käytön ja suunnittelun näkökulmista. Kansallisena erityispiirteenä verkottuneen valvonnan näkökulmasta on ollut vuodesta 1994 alkaen toteutettu merellisten toimijoiden eli METO-viranomaisten yhteistyö. Siinä Rajavartiolaitoksen, Puolustusvoimien sekä liikenteestä vastaavien viranomaisten (nykyään Traficom ja Väylävirasto) kesken on saavutettu merkittäviä kustannussäästöjä yhdistämällä kunkin viranomaisen tutkia ja kameroita yhteiseen käyttöön, muuta METO-viranomaisten välillä tapahtuvaa yhteistoimintaa unohtamatta.

Tutka on erinomainen valvonnan perustyökalu, jonka avulla saadaan niin sanotut maalit eli valvonnan kohteet havaittua. Tutkan merkittävin puute on, että se ei kykene tarkempaan maalin tunnistukseen. Merirajojen valvonnassa maalin tarkempi tunnistus tulee nykyisin Rajavartiolaitoksen käytössä olevalla välineistöllä edelleen tehdä paljain silmin, kiikareiden – yhä tänäkin päivänä vaikkapa vartiolaivoilla ja veneillä partioiva henkilöstö tarttuu vahtiensa aikana useita kertoja perinteisiin kiikareihin – tai erilaisten kameroiden avulla. Tutkien ohella myös optroninen valvonta on integroitu osaksi valvontajärjestelmää erilaisten kaukokäyttöisten päivä-, yö- ja lämpökameroiden muodossa. Kaukokäyttöinen optroniikka tukee normaaleissa sääolosuhteissa erittäin hyvin tutkalla ja aluksilla suoritettavaa valvontaa. Huonoissa näkyvyys- ja sääolosuhteissa paraskin optinen välineistö kohtaa kuitenkin rajoitteensa ja edelleen saatamme olla tilanteessa, jossa vaikkapa tiheän sumun aikana etsimme mereltä pieniä aluksia, pelastuslauttoja tai ihmisiä myös kuuloaistin tukemana. Näin tapahtui esimerkiksi troolari Florencen upottua alusten yhteentörmäyksen seurauksena vuonna 2011. Tuolloin pelastuslautta ja pelastuslauttaan pelastautuneet Florencen miehistön jäsenet löydettiin sakean sumun seasta keskeltä Suomenlahtea heidän antaessa äänimerkkejä pelastusliiveihin kuuluvilla pilleillä.

Rannikkovartioveneet RV24, RV21, RV25 ja RV23
Rannikkovartioveneet RV24, RV21, RV25 ja RV23 arviolta 1970-luvun alussa. Kuva: Kai Säteri, Merivartiomuseon kokoelma

Tutkien ja integroidun valvontaverkon ohella merkittävä muutostrendi merirajojen valvonnassa on aiempina vuosina ollut AIS-järjestelmän (Automatic Identification System) saapuminen merialueelle 2000-luvun alkupuolella. Kaikkien yli 300 tonnin bruttovetoisuuden omaavien alusten ja matkustaja-alusten tulee käyttää järjestelmää, jonka avulla aluksesta saadaan automaattisesti sen perustiedot, paikka, suunta ja nopeus selville. On kuitenkin huomioitava, että AIS-tiedot (kuten elektroniset tiedot yleensä muutenkin) ovat väärennettävissä ja vääristettävissä kohtalaisen pienellä vaivalla vaikkapa rikollisen toiminnan salaamiseen liittyen. Pahimmillaan liiallinen luottamus AIS-järjestelmään johtaa virheellisiin tulkintoihin ja väärään tilannekuvaan. AIS ei siis itsessään poista viranomaisten suorittaman alusten tarkemman tunnistuksen merkitystä, mutta AIS-järjestelmän tietoja voidaan käyttää yhtenä tietolähteistä valvonnan tukena.

Tulevien vuosien kehitysnäkymistä

Kuten eräs kollega asian mainiosti tiivisti, merirajojen valvonta perustuu kiinteään valvontaan, jota täydennetään liikkuvalla valvonnalla. Edelleen valvontatoiminnan runkona on siis tutka- ja kameravalvonta-asemien verkko, jonka ohella valvontaa täydennetään ja valvonnan painopistettä voidaan muuttaa pinta- ja ilma-alusten toimesta. Ilma-aluksien osalta on hyvä huomioida, että viimeisten vuosien aikana miehittämättömien ilma-alusten (joista käytetään muun muassa termejä UAS, RPAS tai drone) käyttö valvontatoiminnan tukena on lisääntynyt enenevissä määrin. Suuri osa käyttämistämme miehittämättömistä ilma-aluksista on edelleen pienehköjä ja ominaisuuksiltaan rajoittuneita toimintamatkan tai tuulirajoitusten vuoksi, mutta olemme osaltamme hyödyntäneet kookkaampien UAS-järjestelmien suorituskykyä esimerkiksi yhdessä Euroopan meriturvallisuusviraston (Emsa, European Maritime Safety Agency) kanssa toteutettujen valvontaoperaatioiden muodossa. UAS-järjestelmiä voidaan hyvin käyttää myös vartiolaivoilta käsin, jolloin ne toimivat ikään kuin eteen työnnettävinä sensoreina, joilla voidaan suorittaa tarkkailua ja tunnistaa tai varmentaa eri kohteita merialueella ja saaristossa. Selvitystemme perusteella miehittämättömillä ratkaisuilla ei kuitenkaan – ainakaan vielä – kyetä korvaamaan miehitettyjen valvontalentokoneiden merkitystä valvonnassa. Raskaiden UAS-järjestelmien operointi vaatii myös vähintään saman verran henkilöstöä kuin miehitettyjen valvontalentokoneiden käyttö. Riittävä toimintamatka ja -aika sekä ihmissilmän suorituskyky ovat edelleen korvaamattomia myös merellisten ympäristövahinkojen torjunnan tehtävissä mereen päässeen tai päästetyn öljyn tai muun vaarallisen aineen sijaintia, määrää ja liiketekijöitä selvitettäessä. Tämä havaittiin esimerkiksi kesällä 2019 Suomen leijonan majakan läheisyydessä tapahtunutta alusöljypäästöä torjuttaessa. Mereen oli päässyt noin 50 000 litraa öljyä, jonka liiketekijöiden selvittämisessä Dornier-valvontalentokoneemme olivat täysin korvaamaton apu, jotta torjuntatöitä tekeviä aluksia saatiin ohjattua oikealle alueelle.

Niin kiinteille kuin liikkuville alustoille sijoitetut tutkat ja optroniset järjestelmät tulevat lähivuosina muodostamaan edelleen tärkeimmät sensorimme. Tutkien suorituskyky paranee jatkuvasti ja muun muassa lämpökamerat ovat kehittyneet huimaa vauhtia viime vuosina. Modernit matkapuhelimet toimivat osaltaan hyvänä esimerkkinä siitä, kuinka paljon laskentateholla, kuvanvakaimilla ja ohjelmistoilla kyetään nykyään kompensoimaan mahdollisia kevyemmän optiikan aiheuttamia puutteita kuvien tarkkuuteen ja laatuun liittyen. Ei kuitenkaan tule väheksyä ihmissilmän, kiikarien ja kokemuksen merkitystä merellä tapahtuvassa valvonnassa, myöskään tulevaisuutta silmällä pitäen.

Vartiolaiva Turva
Vartiolaiva Turva on osoittanut tehokkuutensa myös merirajojen valvonnan saralla. Kuva: Rajavartiolaitos

Viime vuosina uusin lisä valvontakykyymme on muodostunut satelliittivalvonnan hyödyntämisen kautta. Edellä mainitun Emsan ja Euroopan raja- ja merivartiovirasto Frontexin kautta saamme käyttöömme yhteiseurooppalaisia satelliittipalveluita, jotka tarjoavat meille erittäin tärkeää valvontatietoa esimerkiksi kauppa-aluksiin, niiden liikkeisiin ja mahdollisiin ympäristöpäästöihin liittyen. Ukrainan sodankin kokemukset huomioiden voi kohtalaisen suurella todennäköisyydellä sanoa, että erilaisten satelliittijärjestelmien tarjoamat mahdollisuudet ja palvelut tulevat lisääntymään merkittävästi kohtalaisen lyhyellä aikavälillä.

Lähivuosina uusin lisä valvonnan suorituskykyihin tulee olemaan aiempaa älykkäämpien ohjelmistojen ja tekoälyn hyödyntäminen valvontatoiminnan tukena. Esimerkiksi Emsalla on käynnissä Automated Behaviour Monitoring (ABM) -työkalun kehittäminen. Tarkoituksena on, että jatkossa valvonnassa käytettävät tietojärjestelmät pystyisivät nykyistä paremmin itsenäisesti tunnistamaan epäjohdonmukaisuudet ja poikkeamat alusten käyttämissä reiteissä, liiketekijöissä tai alusten merellä tapahtuviin kohtaamisiin liittyen. Meriliikenne noudattelee useimmilla alueilla vakiintuneita reittejä ja liiketekijöitä, joista poikkeaminen saadaan melko helposti havaittua koneoppimisen ja tekoälyn avulla. Toisaalta järjestelmällä voidaan valvoa vaikkapa merellä sijaitsevien liikenteenjakojärjestelmien noudattamista, mikä osaltaan lisää meriliikenteen turvallisuutta. Suomi on tiiviisti mukana Emsan hankkeissa ja yhteistyössä myös tällä saralla. Rajavartiolaitoksen vahvuus on perinteisesti ollut jatkuva läsnäolo ja valvonta merellä. Ymmärrämme mikä merellä on normaalia ja mikä taas ei sinne yleensä kuulu. Edellä kuvattu tietojärjestelmienkehitys osaltaan tukee ja vahvistaa suorituskykyämme. Kehitämme myös kykyämme analysoida merialueen tilannekuvaa aiempaa paremmin esimerkiksi historiatietojen yhdistelemisen ja niin sanotun louhimisen avulla. Yhdistelemällä historiatietoa eri näkökulmista kykenemme muodostamaan aiempaa paremmin tilanneymmärrystä eri merialueilta. Asia on erittäin ajankohtainen juuri nyt toimintaympäristön ollessa jatkuvassa muutoksessa.

Lopuksi

Kaikesta teknisestä kehityksestä huolimatta ihmisen merkitys valvonnan tärkeimpänä ”resurssina” pinta- ja ilma-aluksilla sekä valvonta- ja johtokeskuksissa tulee edelleen säilymään. Ihmisen merkitys korostuu etenkin poikkeamiin reagoitaessa. On yhä tänäkin päivänä vaikeaa yrittää näyttöpäätteen ja videokuvan avulla päätellä merellä vallitsevaa tilannetta verrattuna siihen, että on itse paikan päällä aluksen (tai ilma-aluksen) kanssa. Ja toisaalta modernitkin valvontaohjelmistot ovat edelleen kohtalaisen kehittymättömiä. Ihmisen merkitys tilanneymmärryksen muodostamisessa, tietojen yhdistämisessä ja oikeiden vastausten etsimisessä on edelleen keskiössä. Jatkossa ohjelmistot kykenevät kuitenkin paremmin tukemaan työtämme muun muassa edellä mainitun poikkeamien aiempaa paremman havainnoinnin avulla. Ohjelmistojen ja järjestelmien tarjoamat tiedot tulee kuitenkin osata kyseenalaistaa – joskus niiden alkuperä saattaa olla myös tahallaan väärennetty.

Havainnekuva VL2025-luokan aluksesta
Havainnekuva VL2025-luokan aluksesta. Kuva: Rajavartiolaitos

Lähivuosien suurimpia haasteita on jatkuvasti lisääntyvän tietomäärän hallinta. Meriliikenteeseen liitoksissa olevien toimijoiden (eri viranomaiset, varustamot, satamat, logistiikkayritykset ja niin edelleen) käyttämien yksittäisten ja yhteisten tietojärjestelmien kirjo alkaa olla huomattava ja standardisointi ymmärrettävästi etenee hieman jälkijunassa. Pirstaleisen ja valtavan tietomassan omaksumisessa ammattitaidon ja priorisoinnin merkitys korostuu aiempaa enemmän. Kaikkea ei voi kuitenkaan priorisoida pois ja joskus tärkeimmät valvontatoimintaa tukevat havainnot löytyvät juuri sieltä, mistä niiden ei olettaisi löytyvän. Tehtävämme ei ole helppo, viranomaisilta halutaan luonnollisesti myös piilottaa asioita. Uusista haasteista voidaan nostaa vielä esiin turvallisuutta vaarantavien tai säädöksiä rikkovien miehittämättömien ilma-aluksien havainnointi sekä, tilanteen niin vaatiessa, niiden toiminnan estäminen ja torjunta. Suorituskykymme on kehittynyt ja edelleen kehittyy tälläkin saralla lähivuosien aikana. Kotimaisesti ja kansainvälisesti verkostoitumalla pystymme vaihtamaan parhaita käytänteitä ja niin sanottua hiljaista tietoa kumppaniemme kanssa, joka osaltaan auttaa meitä vastaamaan myös uusiin haasteisiin.

Dornier 228 -valvontalentokone
Dornier 228 -valvontalentokoneet ovat palvelleet hyvin, mutta saavuttavat elinkaarensa päätepisteen lähivuosien kuluessa. Dornierit tullaan korvaamaan uusilla monitoimilentokoneilla noin vuoteen 2027 mennessä. Kuva: Lloyd Horgan

Tietyt lainalaisuudet tulevat pätemään merirajojen valvonnassa yhä edelleen myös tulevina vuosikymmeninä. Tutkahorisontti pysyy muuttumattomana ja optinen näkyvyys etenkin huonoissa sääolosuhteissa on edelleen rajallinen, vaikka tekniikka kehittyy jatkuvasti. Valvontaa kyetään kuitenkin ulottamaan aiempaa kauemmas, pidemmäksi aikaa ja useammin muun muassa modernien vartiolaivojen, valvontalentokoneiden, satelliittien ja miehittämättömien ilma-alusten avulla. VL2025-hankkeen uusien vartiolaivojen avulla kykymme valvoa merialuetta ottaa todella ison askeleen eteenpäin, tämän on vartiolaiva Turva jo osaltaan osoittanut. Samalla kykymme muun muassa vedenalaisten kohteiden tarkastukseen paranee entisestään. Liikuteltavien ja useita sensoreja omaavien valvontasolujen avulla kehitämme edellytyksiämme muodostaa valvonnalle painopisteitä nykyistä tehokkaammin. Myös tilannekuvatyökaluja kehitetään valvontakyvyn rinnalla vastaamaan kykyymme olla turvana kaikissa oloissa – jatkuvasti muuttuvassa turvallisuusympäristössä.

Tämä kirjoitus on julkaistu myös Rannikon Puolustaja -lehden Meripuolustuksen kenttä -erikoisnumerossa loppukeväällä 2022.

Valtteri Viitala

 

Valtteri Viitala, komentaja

Kirjoittaja työskentelee Rajavartiolaitoksen esikunnassa kansainvälisen yhteistyön yksikössä muun muassa rannikkovartiostojen kansainväliseen yhteistoimintaan liittyvien asioiden parissa.

 

Jaa artikkeli