Innovatív módszerek a Duna menti ártéri erdők leltározására és monitorozására korszerű 3D-s távérzékelési technológiák segítségével (INMEIN)

HUSK/1101/1.2.1/0141

 

 

Előzmények, szakmai háttér

A bősi erőmű építése 1977-től 1992-ig tartott. A végső technikai megoldás jelentősen csökkentette a Duna magyarországi szakaszára jutó vízhozamot, ami magával hozta a Szigetköz térségében a talajvízszintek drasztikus csökkenését is. A változásokból adódóan napirendre került az ártéri életközösségek, erdők veszélyeztetettségének kérdése, ami azonnali szakmai vizsgálatokat követelt. Az erdei életközösségek állapotát az ERTI 1986-tól monitoring hálózatban vizsgálta és vizsgálja a mai napig. Az erdők monitoringja az 1995-ös magyar-szlovák kormányközi megállapodás értelmében része a két ország által fenntartott, közös monitoring tevékenységeknek. E monotoring tevékenység egyik szegmense az erdei életközösség, de tárgyát képezik az élettelen környezeti elemek és az életközösségek további tagjainak vizsgálata is. A monitoring vizsgálatok egészének szakmai koherenciáját a magyar oldalon az MTA Szigetköz Munkacsoportja biztosítja. Az erdei ökoszisztémák vizsgálatát az ERTI végzi. Az erdők monitoring tevékenységén belül a következő szakterületeken történik adatgyűjtés: faterméstan, melyen belül faállományszintű és egyedszintű vizsgálatok is vannak, illetve erdővédelem (egészségi állapotfelmérés).

Távérzékelési adatokat az erdők monitoringja kapcsán 1999 óta használunk az erdők állapotának értékelésében. Kezdetben infraszínes légifelvételeket, majd 2008-tól multispektrális, digitális képeket használtunk. Annak ellenére, hogy a kép-alapú távérzékelés hatékony módszer az erdők állapotának megállapításához, nem nyújt információt a faállományok belső szerkezetéről. Ez különösen fontos kérdés, mikor az őshonos fajok állományainak állapotát, fejlődését akarjuk vizsgálni lágylombos, ártéri erdőkben. A távérzékelésben történt fejlődésnek köszönhetően lehetőség van e hiányosságok kiküszöbölésére, a 3-dimenziós képalkotási és adatgyűjtési, illetve adatfeldolgozási technológiák révén. Ezek a korszerű technológiák a digitális fotogrammetriát és a lézeres letapogatást (laser scanning vagy LiDAR) jelentik.

 

Célok és tervezett eredmények

A jelen kutatási irányunk alapgondolata egy olyan innovatív monitorozó rendszer kidolgozása, amely a bősi erőmű üzemeltetése miatt érintett ártéri erdők egységes szemléletű monitorozását szolgálja, eleget téve a két országot érintő nemzetközi előírásoknak. Ezen túlmenően a cél, hogy a kialakítandó rendszer más szárazföldi ökoszisztémák és élőhelyek vizsgálatára is alkalmas lehet: a természetességi vizsgálatokon, élőhelytérképeken és a természetes bolygatások vizsgálatán át egészen az erdőállomány-szerkezet vizsgálatáig.

 

Módszerek, vizsgált terület

A kutatást a Szigetköz, illetve a Csallóköz erdeiben végezzük el.

A megvalósítás során felhasználjuk a korábbi monitoring tevékenységek tapasztalatait és eredményeit. A terepi monitoring hálózatunk bázisát, az azon gyűjtött adatokat, illetve a korábbi távérzékelési adatokat is. A projekt során mintaterületeket jelölünk ka a faállományok összetétele, kora és az élőfakészletük változatossága alapján, amelyeken földi észleléseket végzünk (fatermési, egészségi egyaránt), főként hagyományos FieldMap technológiával, részben pedig földi fotogrammetriai módszerekkel. Ezeknek a területeknek az adatait és a távérzékelt adatokat együttesen elemezzük, hogy távérzekelt adatok alapján fatermési és egészségi állapotbecsléseket tehessünk a vizsgálati terület egészére vonatkozóan, amit referencia pontok felhasználásával ellenőrizni fogunk.

Egy erdőtömb esetében teszteljük a kialakított rendszert, vagyis egy földi észlelésű erdőleltárt és egy távérzékelt erdőleltárt készítve összehasonlító elemzéseket végzünk.

 

Együttműködés

A projekt egy hosszú ideje működő szakmai kapcsolat részeként és továbbfejlesztéseként jött létre, amely az NLC (korábban FRI Zólyom) és az ERTI és az NYME között kialakult.

A probléma összetett voltából adódóan fontos kiemelni a kooperációt, mely a partnereknél meglévő tudásra épít: a szigetközi közös erdészeti monitoring - ERTI, NFC-FRI; LiDAR adatok feldolgozásának módszertani aspektusai: NYME, NLC FRI. Az NYME (alapkutatás), az ERTI és NFC (alkalmazott kutatás) területeinek együttműködésétől azt várjuk, hogy új, költséghatékony módszertani megközelítéseket nyújt a 3D-s adatok használatához az erdészeti alkalmazások területén.

Ezt a hátteret felhasználva, a Magyarország és Szlovákia közötti, határon átnyúló együttműködési program 2007-2013 keretében a szlovák Nemzeti Erdészeti Központ (Národné Lesnícke Centum), valamint az Erdészeti Tudományos Intézet és a Nyugat-magyarországi Egyetem közösen pályázott kutatási fejlesztési együttműködést támogató forrásokra az „Innovatív módszerek a dunamenti ártéri erdők leltározására és monitorozására korszerű 3D-s távérzékelési technológiák segítségével” című témában. A sikeres pályázat nemzeti társfinanszírozással és az Unió Regionális Fejlesztési Alapjának támogatásával valósul meg 2012. szeptember és 2014. augusztus között. A projekt teljes költségvetése: 515 201.- EUR.

 

Távlati hatás

A projekt megvalósítása a következő stratégiai cél teljesüléséhez is hozzájárul: Erősíti a határmenti területek gazdasági versenyképességét. Ez a hatás az alábbi összetevőkből épül fel:

                erősíti a K+F infrastruktúrát: távérzékelési laboratórium kialakítása az NLC és az NYME Sopron esetében.

                Biztosítja a kutatási és tudományos infrastruktúrák koordinált, határon átnyúló használatát: korszerű LiDAR technológia és légifelvételezési alkalmazások használata a Duna árterületének felmérésében. Lézerszkennelt adatok feldolgozásának módszertani kutatásai és az eredmények, kifejlesztett algoritmusok, eljárások közös használata.

                Intenzívebb K+F együttműködés a résztvevők között: Az eredmények támogatják az erdei ökoszisztémákhoz kapcsolódó monitoring tevékenységeket és az erdőleltározást. Az eredmények alapján javaslat készül a bősi erőmű hatásterületén lévő erdőállományok összehangolt monitoring tevékenységének folytatására, összhangban a jelenlegi - 1995. április 19.-n kelt - kormányközi megállapodással a Szigetköz ideiglenes vízpótlását célzó bizonyos műszaki megoldásokról.

 

További információ:

             NFC FRI: Tomas Bucha

             ERTI: Illés Gábor

             NYME: Király Géza