Kirjeldage oma teekonda teaduse juurde: kuidas teist sai teadlane?

Teadlaseks kujunemise tee algab tavaliselt doktorantuuri astumisega. Eelnevalt ka kõrgkooli lõputöö kirjutamine annab juba endale aimu, kas huvi teaduse vastu on piisavalt sügav või oleks hoopis sobivam suunduda tavatööle. Minu puhul sai teadlastee alguse 2000. aastal, kui astusin doktorantuuri Kuninglikku Tehnoloogiaülikooli (KTH) Stockholmis.

Otsus doktoriõpingutega Rootsis alustamise kohta ei sündinud otse loomulikult üleöö. Kuigi ülikooli lõpetamisele järgnenud aastatel olin korduvalt mõelnud oma haridustee jätkamisele, ei olnud lõpliku otsuse tegemine siiski kergete killast. Kodumaal oi nende aastate kestel tekkinud nii tööalane kui sotsiaalne suhtlusvõrgustik. Seega kulges elu stabiilses, teatud mõttes ka võrdlemisi mugavas rütmis.

Kaasnevad ju välisriiki asumisega mitmed tülikad katsumused: võõras keelekeskkond, elukohaotsingud suurlinnas, mitmesuguste formaalsuste joonde ajamine ametivõimudega… Kaalukausid olid otsustamise juures üsna tasakaalus. Rõhutan, et just minu doktoriõpingute juhendaja, professor Lars E. Sjöbergi mõjukad teadustööd kallutasid kaalukeele Stockholmi kasuks.

Doktoriõpingute suveperioodidel tegelesin enesetäiendamisega mitmetes interdistsiplinaarsetes koolitustes erinevates maailmajagudes. Pärast neli aastat väldanud õpinguid kaitsesin doktoritöö ning seejärel veetsin kaks aastat järeldoktorina Kanadas New Brunswicki ülikoolis, kus jätkasin süvendatult doktoriõpingute raames algatatud teadusteemadega tegelemist. Lisaks varasematele Euroopa-kesksetele kontaktidele laiendasin oma erialast koostöövõrgustikku läänepoolkera teadlaste-spetsialistidega.

Muuhulgas viisin läbi geoiditeemalisi koolitusi Brasiilias ning Taiwanis, hiljem juba Tallinna Tehnikaülikoolis olles ka Türgis ja Kosovos. Avardamaks oma silmaringi ning erialasi oskusi ongi iga teadlase jaoks oluline töötada mõned aastad ka teiste ülikoolide uurimisrühmades. Võtsin seda mujal õppimist ja teadustööd kui teadlase jaoks vajalikku ja samas väga põnevat “teadus-ajateenistust”.

2006. aastal pöördusin tagasi kodumaale ning olen sellest peale olnud Tallinna Tehnikaülikooli geodeesiaõppejõud, algselt ehitusteaduskonnas, nüüd siis ehituse ja arhitektuuri instituudis. Oma teadustöös olin algselt üsna üksi, samas tuli juurutada tänapäevaseid uurimisvaldkondi. Selleks tuli taotleda konkurentsipõhiseid rahalisi vahendeid, lülituda rahvusvahelistesse uurimisprojektidesse, teha teadus- ja arenduskoostööd kodumaiste ettevõtete ning riigi- ja omavalitsusasutustega.

Saadud vahenditega oleme praeguseks saavutanud ajakohase teadustaristu, aga mis veelgi olulisem, teadusega tõsiselt tegeleva doktorantide koolkonna, kes kraadikaitsmise järgselt tagavad nii akadeemilise järelkasvu kui ka teaduspõhise ametikompetentsi meie tegevusvaldkonnas Eestis ja ka välismaal.

Aastate jooksul on kolleegide, kaasamõtlejate ning üliõpilaste ja doktorantidega tekkinud uurimisrühm, kus erinevaid uurimisteemasid ja esilekerkivaid rakenduslikke probleeme lahendame üheskoos. Seni on minu poolt juhendatud ja kaasjuhendatud PhD kraadi saanutest valitud professoriks kolmes kõrgkoolis. Mõned on tegevad ettevõtluses, mõni ka välismaal.

Mis on teie praeguse peamise teadusprojekti teema ja kuidas te selleni jõudsite?

Geodeesia on teadusharu, mis täpsete mõõtmiste tulemusena määratleb koduplaneedi kuju ning suurust, objektide täpseid asukohti ning ruumiandmete kujutamist kaartidel ja plaanidel. Nende ülesannete praktiliseks lahendamiseks rakendatakse laialdaselt matemaatika ja füüsika teadmisi kombineerituna nüüdistehnoloogiaga.

Näiteks on viimaste aastakümnete tehnoloogiline areng võimaldanud uurida koduplaneeti kosmosest, mis on oluliselt täpsustanud teadmisi Maa kuju ja selle ajas toimuvate muutuste kohta. Otse loomulikult ei ole kõik geodeedid otseselt seotud Maa kuju ja mõõtmete määramisega, mis on nö kõrgema geodeesia peaülesanne.

Üldsuse jaoks on enim tuntud geodeetiliseks tegevuseks mitmesuguste objektide täpne asukohamäärang maismaal. Tõepoolest, see oligi üks peamisi geodeetilisi ülesandeid minevikus, aga jätkuvalt ka tänapäeval. Meid ümbritseva inimtekkelise keskkonna toimimine sõltub ju suuresti selle osade omavahelise paigutuse korrektsusest.

Hooned, sillad, teed ja tehnosüsteemid peavad olema omavahel ja ümbritseva keskkonna suhtes sobivalt paigutatud, eriti kui see puudutab isevoolselt sade- ja reovee ärajuhtimist. Selle kõige tagavad täpsed geodeetilised mõõtmised. Seejuures kasutati kõrgusmäärangul tavapäraselt nivelleerimist.

Minu algne teadushuvi oli just seotud täpse asukohamääranguga. Alates 1990-ndatest on täpseks asukohamääranguks võimalik kasutada GNSS satelliit-navigatsioonisüsteeme. GNSS tähendab lahti seletatuna Global Navigation Satellite System, mille vanim ja tuntuim komponent on USA poolt hallatav GPS – Global Positioning System.

Ka Euroopas on nüüdseks välja arendatud oma Galileo satelliit-navigatsioonisüsteem. Satelliitmõõtmiste kasutuselevõtuga täpseks kõrgusmääranguks on tarvis aga ära lahendada kõrguste ja sügavuste lähtenivoopinna paiknemine. Kosmoseavarustes 20 000 km kaugusel kulgevatel satelliitidel pole aimugi, et kus mõne riigi kõrguste lähtepind võiks paikneda, nemad määravad kõrguseid matemaatilise maaellipsoidi suhtes. Inseneriteadustes on aga vajalik kõrguseid määrata merepinnast.

Samas ei ole merevee tase, millest kõrgusi mõõdetakse, kaugeltki püsiv — Läänemerel kõigub see pidevalt, tavaliselt +/- ühe meetri piires, ekstreemsetes oludes rohkemgi. Nii ongi kõrguste lähtetaseme fikseerimiseks vaja põhjalikke teaduslikke arvutusi. Tulemusena valmib Maa kuju füüsikalise lähendusena hüdrostaatilises tasakaalus oleva pinna mudel, mida nimetatakse geoidiks.

Geoidi pind ühildub idealiseeritult maailmamere keskmise “häirimatu” tasemega. Maasiseste masside ebaühtlase jaotuse tõttu on geoidil võrdlemisi keerukas kuju, see justkui “lainetab” maaellipsoidi pinna suhtes. Siiski on geoidi erinevus maaellipsoidi pinnast globaalselt vaid ±100 meetri piires, enamasti siiski alla paarikümne meetri. Geoidi mudelil on suur tähtsus rakenduslike ülesannete lahendamisel, ennekõike GNSS-kõrgusmäärangul. Teades geoidi ja maaellipsoidi pindade erinevust GNSS-mõõtmispunktis, saadakse insenerirakendusteks sobiv absoluutkõrgus lihtsa liitmistehtega.

Eelmainitult osutubki kõrgusmäärangu probleemi lahenduse võtmeks täpse ja piisava detailsusega geoidimudeli modelleerimine. Arvestades võimalusega GNSS-tehnoloogiat kasutada ka inseneritööde kõrgusmäärangul on tekkinud vajadus 1 cm täpsusega ja kõrge ruumilise lahutusega — ca 1 km — geoidi mudeli järele. Selle olemasolul muutub GNSS kõrgusmäärang lihtsaks ja kiireks, eriti võrreldes aja- ja töömahuka nivelleerimisega. Kui selline täppismudel on olemas, saab selle sisestada satelliitmäärangu seadmetesse ning tavakasutaja näeb korrektset kõrgust merepinnast.

See võimaldab GNSS kasutuselevõttu pea kõigis ehitusetappides. Kaasnevad ju igasuguse ehitustegevusega alati mõõtmis- ja märkimistööd ning mitmesuguste ruumiandmete kogumine. Ehitusgeodeetilised tööd algavad ehitise jaoks planeeritud maa-ala mõõdistamisega ja täpse topograafilise plaani koostamisega, mis on lähteks projekteerijatele. Peale ehitusprojekti valmimist märgib geodeet ehitise loodusesse ja teeb kogu ehitustegevuse vältel vajalikke märkimistöid ja kontrollmõõtmisi. Lisaks võib olla vajalik hoone kasutusea jooksul selle deformatsioonide mõõdistamine ja jälgimine.

Arvestades satelliitnavigatsioonisüsteemide veelgi laialdasemat kasutuselevõttu on täpsete ruumiandmete olemasolu ning riikidevaheline ühildatavus kriitilise tähtsusega mitmetes uutes tehnoloogiavaldkondades. Näiteks tulevikutranspordi kontekstis tuleb siinkohal nimetada autonoomseid isejuhtivaid sõidukeid ja laevu, mobiilseid roboteid ja intelligentseid transpordisüsteeme. Seetõttu algsest loodusteaduslikust teemast on geoidi modelleerimine muutunud selgelt tehnikateaduslikuks huviobjektiks.

Lühidalt kokku võttes: tegelen maakera tegeliku kuju täpsustamisega ja kirjeldamisega, et seda saaks kasutada kõrgusmäärangul satelliitmõõtmistes, ehitistega seotud mõõdistamistel ja muudes rakendustes.

Mis võiks olla teie teadussaavutuste mõju Eestis ja ka rahvusvaheliselt?

Alates 2018. aastast hakati Eestis sarnaselt teiste Euroopa riikidega arvestama absoluutkõrguseid Euroopa kõrgussüsteemi ehk Amsterdami nulli suhtes. Loobumine ajaloolisest Kroonlinna nullist oli tingitud asjaolust, et Nõukogude Liidu aegne Balti 1977 kõrgussüsteem on Eestile mõju avaldava jääajajärgse maapinna tõusu tõttu aegade jooksul deformeerunud. Selliste ebatäpsuste tõttu ei olnud kõrgusvõrgu punktide kõrgused enam korrektsed ega haakunud ajakohaste asukohamäärangutehnoloogiatega.

Uue kõrgussüsteemiga kaasnes Eestis kõrgusväärtuste formaalne suurenemine vahemikus 14–26 cm, ehk meie “mäed” said näiliselt kõrgust juurde. Euroopa kõrgussüsteemiga liitumisel saavad rahvusvaheliste infrastruktuuriprojektide projekteerimis- ja ehitustööd hakkama ühtse kõrgussüsteemiga ega pea tegelema segadust tekitavate ümberarvutustega.

Kõrgussüsteemi muudatus tingis ka Eesti geoidi uue mudeli arvutustööde algatamist. Selle viis läbi meie uurimisrühm. Sihikindel aastatepikkune uurimistöö ning koostöös kogutud kvaliteetne lähteandmestik võimaldas parendada piirkondliku geoidi modelleerimise metoodikat ja saavutada nõutav täpsus. Uurimistöö tulemusena saadud geoidimudel EST-GEOID2017 kehtestati riikliku õigusaktiga Eesti Vabariigi geodeetilise süsteemi koostisosana. Uus geoidimudel on osutunud vajalikuks paljudele asutustele ja ettevõtetele.

Nii on praeguseks geoidi mudeli kasutuslitsentsi saanud ligemale 300 välis- ja kodumaise ettevõtet ja uurimisasutust. Uus geoidimudel võimaldab täpset GNSS-kõrgusmäärangut riiklikus kõrgussüsteemis, mis seega on kiireks ning suhteliselt odavaks alternatiiviks tavapärasele nivelleerimisele.

Esmajoones on tulemused kasulikud geodeetiliste inseneriülesannete lahendamisel kogu riiki hõlmavate objektide (näiteks raud- ja maanteed, side- ja jõukaablid jne) rajamisel ning haldamisel. Usaldusväärse geoidimudeli olemasolu on eelduseks taoliste tööde kulutuste vähendamiseks, lisaks omab see olulist rolli rajatiste ekspluateerimisel ning ohutuse tagamisel. Näiteks praegu käimasolevates Rail Baltica projekteerimis- ja ehitustöödes on ülioluline, et kõrguste lähtenivoopind oleks sama raudteetrassi läbivates kõikides riikides.

Lisaks maismaategevustele on geoidi täppismudel oluline ka merenduses, kuna laevateede sügavused kaardistatakse just selle suhtes. Osalesime Euroopa Liidu transpordiprogrammi poolt rahastatavas koostööprojektis, mille üldeesmärgiks oli parendada navigeerimise ohutust Läänemere veeteedel. Selleks oli vajalik kõikide Läänemereriikide kõrgussüsteemide ühtlustamine.

Eesmärgiks oli uue ja ühtse merekaardistamisdaatumi Baltic Sea Chart Datum 2000 (BSCD2000) väljatöötamine ja kasutuselevõtt, mis tähendas, et tuli arvutada uus täppisgeoidi mudel tervele Läänemerele. Paarisentimeetrilise täpsusega geoidimudeli olemasolu võimaldaks GNSS täppispositsioneerimisega hüdrograafiliste merepõhja sügavusmõõdistuste mugavamat ja senisest täpsemat läbiviimist. Pealegi võimaldab ühtsetel alustel merekaardistamise tulemina saadud täpsed sügavusandmed veesõidukite ohutumat navigeerimist rannikuvetes, kus sügavusvaru on kriitiliselt väike.

Praeguseks on pea kõik Läänemere riigid (v.a. meie idanaaber) võtnud meie osalusel valminud uuel BSCD2000 meregeoidil põhineva kõrgussüsteemi aluseks hüdrograafilistele mõõdistustele ja merenavigatsiooni kaartidele. Sihtsadamasse kulgevatel laevadel on pidevalt vaja täpset infot merepõhja sügavuste kohta. Kui merepõhja sügavused on täpsed, saavad laevad rannikulähedastes alades planeerida optimaalse marsruudi ja hoida kokku kütust ning aega.

Sadamates on kõrgusmäärangu nõudmised eriti kõrged: iga lisatoll laevasüvise sügavust tähendab sadu tuhandeid dollarite väärtuses kaubale rohkem ruumi, kuid samal ajal peab laev turvaliselt sadama sügavusse mahtuma ja sealt ka tagasi pääsema. Meie töö annab selleks vajaliku täpsuse. Meresügavuste kindlam teadmine võimaldab laadida ja lossida rohkem kaupa ning teenida sellega raha kõikidele selles ahelas osalejatele. Globaalses mastaabis on tegemist mitmemiljardilise tegevusvaldkonnaga.

Rääkides tulevikust – robotlaevade arendus on jõudnud juba testimisfaasi ning nende jaoks on laevateekonna valikul samuti täpne asukoha- ja sügavusmäärang esmatähtis.

Millised on olnud kõige keerulisemad väljakutsed praeguse teadustöö raames?

Nagu iga teadlase puhul, on suurimaks väljakutseks pikaajaliste eesmärkide jaoks teadusrahastuse leidmine. Tuleb veenvalt tõestada, et uurimistöö teema on üldsuse jaoks oluline ja toetust väärt — seni on see õnnestunud. Ja ega üksi kõike ei jõua, mistõttu on oluline jaotada erinevad töölõigud oma kolleegidele. Nii ongi teine suur väljakutse leida häid kaastöötajaid. Pädevaid inimesi ei ole aga alati kohe käepärast — mõnikord tuleb neid Eestimaa piiridest kaugemalgi otsida. Ja tihti vajaliku kvalifikatsiooni ja oskustega spetsialiste ei leiagi, nii tuleb doktorante kaasata. Nende väljaõpe on küll aeganõudev, kuid samas vajalik, kuna teadustööks õpetuse ja võimaluse andmine võimaldab neil teatepulk edasi viia. Varsti juba nende endi poolt juhendatavate doktorantide kaudu. Nii käib teaduse järjepidevus.

Samas doktorandi koolitamine ei ole sugugi ühesuunalise liiklusega tänav. Juhendaja õpib oma doktorantidelt samuti ju kogu aeg. Tuleb neile nendele sobiva ambitsioonikusega eesmärgid püstitada ja võimaldada neil selle lahendamiseks süveneda, konverentsidel käia, teisi kuulata ja ise esineda. Lahendused ei anna kaua oodata, millest nad kõiki asjaosalisi seminaridel valgustavad, mis hiljem üheskoos ka teadusartikliks vormub.

Millised on olnud põnevamad hetked teadlasena laiemalt?

Iga enda poolt juhendatud või kaasjuhendatud doktoritöö kaitsmine annab tunde, et midagi on päriselt ära tehtud. See on ju märk sellest et üheskoos läbitud tee on edukalt vahefinišisse jõudnud. Põnev on teada saada oma käe all teaduskraadi omandanud inimese edasistest sammudest ja ettevõtmistest.

Teadustöö lõpptulemusi esitlevate artiklite ilmumine on samuti tähtis hetk — eriti, kui mõni neist pälvib tunnustuse. Kuid ehedam rõõm on hoopis see hetk, mil pärast pikka olulise ülesande kallal peamurdmist jõuad lõpuks lahenduseni. Hea tunne on ka siis, kui sinu poolt väljaarendatud meetod või mudel osutub huvitavaks ja kasulikuks paljudele teistelegi.

Millised on teie isiklikud eesmärgid teadlasena?

Eelkõige on tahtmine et läbi oma teadushuvi rahuldamise olla kasulik rakendatud ühiskonna hüvanguks. Vahest tuleb ka seda huvi kanaliseerida või kammitseda, et mitte raisata aega perspektiivitute või raskesti rakendatavate tulemuste väljatöötamisele. Aeg on piiratud ressurss, seetõttu tuleb teha ratsionaalseid valikuid — et endal oleks huvitav ning et tulemus ka võimalikult paljudele oleks kasutatav.

Teadmistejanu ning uudishimu on endiselt suur ning tahan jõuda enda jaoks oluliste küsimuste vastusteni. Selleks on vaja tugevat ja ehk isegi laienevat meeskonda, sest mõned küsimused nõuavad suuremat ühist jõupingutust. Ja loomulikult soovin, et praeguse töö tulemused leiaksid kasutamist ja jätkamist veel aastakümnete pärast.

Millisena näete TalTechi rolli tuleviku teaduses Eestis ja maailmas?

Eesti mastaabis on TalTechi rolli raske üle hinnata — ülikool koolitab insenerharidusega spetsialiste kogu riigile ja kaugemalegi. Insenerid on need, kes panevad asjad toimima. Insenerteadmised ei ole ühegi riigi geograafilise või õigusruumiga kammitsetud. Need on universaalselt piiriülesed.

Meie lõpetajad on hakkama saanud nii lähiriikides kui kaugemalgi. Nende edulood kinnitavad, et TalTechis saadud haridus on maailmas konkurentsivõimeline. Euroopa kontekstis oleme tugevdamas oma positsioone ja muutumas järjest nähtavamaks — meie teadustulemused on teiste poolt arvestatavad.

Artikkel ilmus esmakordselt portaalis Ehitusleht.ee 6.03.2026