TÁMOP B-09/1/KONV PROJEKTZÁRÓ KONFERENCIA

Átírás

1 TÁMOP B-09/1/KONV PROJEKTZÁRÓ KONFERENCIA SOPRON 2012.OKTÓBER 26. VÁROSOK ÖKO-KÖRNYEZETÉNEK KOMPLEX VIZSGÁLATA A NYUGAT- ÉS KÖZÉP-DUNÁNTÚLI RÉGIÓBAN Alprojekt vezető: Prof. Dr. Albert Levente

2 SZAKMAI VEZETŐK, A KUTATÁSOKBA BEVONT INTÉZETEK AZ ALPROJEKT SZAKMAI VEZETŐI Dr. Mátyás Csaba egyetemi tanár, MTA r. tagja Dr. Jancsó Tamás egyetemi docens, dékán-helyettes Dr. Bidló András egyetemi docens, dékán-helyettes AZ NyME RÉSZTVEVŐINTÉZETEI NyME ERDŐMÉRNÖKI KAR Geomatikai, Erdőfeltárási és Vízgazdálkodási Intézet Kémiai Intézet Környezet- és Földtudományi Intézet NyME GEOINFORMATIKAI KAR Geomatika Intézet Területfejlesztési Intézet A KUTATÁSOKBAN TÖBB HAZAI ÉS KÜLFÖLDI EGYETEM ÉS KUTATÓINTÉZET KUTATÓI IS RÉSZT VETTEK RÉSZPROJEKTEK ÉS FELELŐSEIK ERDŐMÉRNÖKI KAR A talaj és a földtani közeg állapotának jellemzése (Felelős: Dr. Bidló András egyetemi docens, intézetigazgató, dékán-helyettes, NymE Erdőmérnöki Kar, Környezet- és Földtudományi Intézet, Termőhelyismerettani Intézeti Tanszék). Hidrológiai vizsgálatok (Felelős: Dr. Gribovszky Zoltán egyetemi docens, NymE Erdőmérnöki Kar, Geomatikai, Erdőfeltárási és Vízgazdálkodási Intézet). A levegőállapotának jellemzése (Felelős: Dr. Rákosa Rita egyetemi adjunktus, NymE Erdőmérnöki Kar, Kémiai Intézet). A természeti környezet jellemzése (növényi stressz). (Felelős: Dr. Németh Zsolt István egyetemi docens és Visiné Dr. Rajczi Eszter egyetemi adjunktus, NymE Erdőmérnöki Kar, Kémiai Intézet). GEOINFORMATIKAI KAR Térinformatika részprojekt (Felelős: Dr. Jancsó Tamás egyetemi docens, dékánhelyettes, NymE Geoinformatikai Kar, Geomatika Intézet).

3 CÉLKITŰZÉSEK ALAPVETÉS A városok és környezetük között folyamatos az anyag, az energia és az információ áramlás. A város és környezete egymásra gyakorolt hatásáról, különösen a környezetminőség vonatkozásában kevés ismeretünk van. Ez a megállapítás fokozottan érvényes a Nyugat- és Közép-dunántúli Régiókra, amelyek szellemi, kutatási és fejlesztési tevékenységének támogatását és irányítását a Nyugat-magyarországi Egyetem Küldetésnyilatkozatában felvállalta. KUTATÁSI CÉLOK 1. A Nyugat- és a Közép-dunántúli Régióban eltérőtermészeti feltételek között kialakult és működővárosok (Sopron, Székesfehérvár és Szombathely) és természeti környezetük kölcsönhatásainak elemzése, és a kölcsönhatások eredőjeként kialakuló környezetállapot tudományos igényű leírása. 2. A városi környezetminőség integrált monitoring rendszerének kialakítása a fejlesztési döntések és a településrendezési tervezés megalapozása érdekében. KUTATÁSI TERV Geoinformatikai rendszerbe illesztett mérési adatok feldolgozása a földtani, a talajtani, a hidrológiai, a levegőtisztasági és biotikus tényezők vonatkozásában, a kutatásokba bevont városokat magukba foglaló tájtípusokban. Az adott városra jellemzőszerkezeti típusok meghatározása távérzékelési adatforrások felhasználásával. Ideális terepi mintavételi pontok kijelölése korszerűgeoinformatikai elemzésekkel, a felszínborítás-típusok jellemzőterületegységei alapján, a város és környezete közötti anyagáramlási folyamatok figyelembe vételével. A mérési adatok feldolgozása térinformatikai eszközökkel. A mérési adatok összevetése a távérzékeléssel nyert adatokkal (validálás). Az egyes paraméterek közötti összefüggések meghatározása integrált térbeli elemzésekkel. Különbözőmodellek kidolgozása. A kialakított modellek alkalmasak kell legyenek az egyes paraméterek időbeli változásainak nyomon követésére, sőt előrejelzésekre is.

4 A RÉSZPROJEKTEK KONKRÉT FELADATAI TÉRINFORMATIKA RÉSZPROJEKT Térszerkezeti és öko-környezeti indikátorok elkülönítése, kvantitatív kinyerésükhöz mintaadatok gyűjtése, tanuló területek kijelölése. Szisztematikus analízis és pontosítás a városi öko-környezet térinformatikai termékek indikátorainak meghatározásához. Vonatkozó tematikus térképek előállítása és előzetes elemzések elvégzése. Öko-környezeti modellek felállítása, azok integrálása GIS rendszerbe. A RÉSZPROJEKTEK KONKRÉT FELADATAI A TALAJ ÉS A FÖLDTANI KÖZEG ÁLLAPOTÁNAK JELLEMZÉSE Elemeztük Sopron, Szombathely és Székesfehérvár és kölcsönhatásait a városi környezetminőség integrált monitoring rendszerének kialakítása, a városfejlesztési döntések és a településrendezés stratégiájának megalapozása érdekében. A különbözőtermészeti tájtípusokban kialakult, eltérőtermészeti feltételek között működővárosokban végzett mérések lehetővé teszik a kölcsönhatások különböző formáinak vizsgálatát, az ezek eredőjeként kialakult környezeti állapotok minősítését és a városok közötti összehasonlítást.

5 A RÉSZPROJEKTEK KONKRÉT FELADATAI HIDROLÓGIAI VIZSGÁLATOK Sopron, Szombathely és Székesfehérvár városokban és a városok környékén lévő vízfolyások és állóvizek állapotának jellemzése mérési eredmények alapján. A vízfolyások részvétele a városi lefolyási folyamatokban: minőségi és mennyiségi jellemzőkhöz kapcsolt, integrált szemléletűvizsgálatok. A vízgyűjtők hidrológiai jellemzőparamétereinek meghatározása térinformatikai alapokon. A hidrológiai állapotok adatainak megjelenítése GIS-ben. A felszíni vizeknek a soproni Rák-patak vízrendszeréhez kapcsolt mennyiségi és minőségi vizsgálata numerikus modellezéssel. A RÉSZPROJEKTEK KONKRÉT FELADATAI A LEVEGŐÁLLAPOTÁNAK JELLEMZÉSE A levegőben található légszennyezőanyagok (CO, NO x, O 3, stb.) koncentrációjának mérése kijelölt monitoring pontokon 1 órás, 24 órás és éves mérési ciklusokban. Folyamatos mérések a teljes pályázati időszakban. A városok és környezetük levegőszennyezettségi térképének elkészítése, adatszolgáltatás a térinformatika részprojektnek.

6 A RÉSZPROJEKTEK KONKRÉT FELADATAI VÁROSI KÖRNYEZETBEN ÉLŐNÖVÉNYEK STRESSZÉRZÉKENYSÉGÉNEK ÉS ÉLETKÉPESSÉGÉNEK JELLEMZÉSE ÁLLAPOTFÜGGŐKORRELÁCIÓK ALKALMAZÁSÁVAL A növényi stressz és a környezeti paraméterek korrelációjának (stresszérzékenység) meghatározása állapotfüggőkorreláció alkalmazásával. A városi környezetben lévőnövények életképességének jellemzése, gyökfogó képesség mérésén keresztül. Az ágak és a kéreg fenoloid-, kioldható szénhidrát tartalmának, enzimaktivitásának mérése a környezetkárosító tényezők szignifikáns hatásainak kimutatása érdekében. Adatszolgáltatás a térinformatika részprojektnek. AZ ALPROJEKT EDDIGI EREDMÉNYEI SOPRONI ZÖLDTERÜLETEK ÖKOLÓGIAI JELLEMZÉSE LEVÉLMINTÁK KLOROFILL-TARTALMÁ ALAPJÁN A növények klorofill-tartalma hatással van a szárazföldi ökoszisztémák elsődleges termelékenységére és a növények egészségi állapotára (bioindikátor). A soproni zöldterületek ökológiai jellemzését célirányosan megválasztott monitoring pontokról begyűjtött levélminták klorofill-tartalmának mérésén keresztül végeztük. A mintagyűjtés a légifelvételezéssel egyidőben történt. A labóratóriumban mért klorofill-tartalmak a légifelvételezés során nyert mérési adatok validálására is szolgáltak.

7 A RÉSZPROJEKTEK KAPCSOLÓDÁSA Talaj Hidrológia Levegő Térinformatika Növényzet KUTATÁSI EREDMÉNYEK I. A VÁROSI KÖRNYEZET ÁLLAPOTÁNAK TERÜLETI ÉRTÉKELÉSE Prof. Dr. Albert Levente

8 TALAJTANI VIZSGÁLATOK KUTATÁSI CÉLOK: 3 város (Sopron, Székesfehérvár, Szombathely) Összesen 336 ponton 672 talajminta begyűjtése Két talajmélység (0-10 és cm) Fizikai talajparaméterek vizsgálata Kémiai talajparaméterek vizsgálata Adatbázis létrehozása, térinformatikai adatfeldolgozás Tematikus térképek, leíró statisztikák készítése Értékelés, következtetések levonása EREDMÉNYEK VIZES ph-értékek TÉRBELI MEGOSZLÁSA

9 EREDMÉNYEK EDTA/DTPA OLDHATÓ CINK-ÉRTÉKEK TÉRBELI MEGOSZLÁSA ÉRTÉKELÉS, KÖVETKEZTETÉSEK A városok és környékük talajainak kémhatását döntően az alapkőzet befolyásolja A belvárosokban kimutatott enyhén lúgos kémhatás és magas mésztartalom a városi lerakott építési törmelékekre vezethető vissza Erdei talajminták esetében kimagasló vas- és mangán- értékeket mértünk a városi mintákhoz képest A külvárosi mezőgazdasági területek tápelemtartalma (N, P) általában magasabb mint a városi talajoké Mindhárom város belterületén magas cink-értékeket mértünk amit a szennyezés is okozhat

10 HIDROLÓGIAI VIZSGÁLATOK MINTAVÉTELI HELYEK Sopron (Rák-patak vízrendszer), Székesfehérvár (Gaja-patak vízrendszer), Szombathely (Gyöngyös-Perint vízrendszer) HIDROLÓGIA HIDRODINAMIKA (SOPRON) Fedett vízfolyásszakaszok felmérése és állapotértékelése Csapadék lefolyás modell a Soproni Kutya-hegyi vízgyűjtőre (SWMM) Egy dimenziós hidrodinamikai modell a Soproni Rák-patak vízgyűjtőjére (HEC-RAS)

11 VÍZKÉMIA HIDROBIOLÓGIA (SOPRON) Vízminőségi és vízhozam-adatok kapcsolt értékelése Hidrobiológiai állapotértékelés Özönnövények felmérése és térinformatikai alapú ábrázolása FELSZÍNI VIZEK KÖRNYEZETI ÁLLAPOT ÉRTÉKELÉSE (SZÉKESFEHÉRVÁR)

12 VIZEK KÖRNYEZETI ÁLLAPOT ÉRTÉKELÉSE (SZOMBATHELY) Területhasználatok Vízminőség szerinti klaszterek A LEVEGŐKÖRNYEZET JELLEMZÉSE Elemeztük Sopron, Szombathely és Székesfehérvár és levegőkörnyezetük kölcsönhatásait a városi környezetminőség integrált monitoring rendszerének kialakítása érdekében. A különbözőtermészeti tájtípusokban kialakult, eltérőtermészeti feltételek között működővárosokban végzett mérések lehetővé tették a kölcsönhatások különbözőformáinak vizsgálatát, az ezek eredőjeként kialakult környezeti állapotok minősítését és a városok közötti összehasonlítást.

13 MONITORING PONTOK (SOPRON) A: Bajcsy-Zs. u. 4. B: Csengeri út C: Ferenczy J. u. 5. D: Szőlőskert u. 14. E: Főtér 1. F: Győri út Lóki sor G: Győri út 42. H: Pozsonyi út I: Baross u. 24. J: Asszonyvásár dűlő23. MONITORING PONTOK (SZOMBATHELY) A: Hunyadi út 43. B: Vörösmarty u. 2. C: Saághy István u. 15. D: Bartók Béla krt. 41. E: Puskás Tivadar u. 6. F: Várköz 1.

14 MONITORING PONTOK (SZÉKESFEHÉRVÁR) A: Pirosalma u B: Hosszú sétatér 8. C: Budai út 43. D: Nagyszombati u E: Zára u. 10. F: Szegfű Gyula u. 1. VIZSGÁLATI MÓDSZER Mobil laboratóriumi rendszer szakaszos (24 órás) mintavétel NO/NO2 mérése: kemiluminescencia elvén (MSZ ISO 7996) CO mérése: infravörös abszorpció elvén (MSZ 21456/5) Horiba APNA-370 típusú készülék

15 MÉRÉSI EREDMÉNYEK Levegőterheltségi szint napszaktól való függése Sopronban (a) (b) MÉRÉSI EREDMÉNYEK Levegőterheltségi szint napszaktól való függése Székesfehérváron (a) (b)

16 MÉRÉSI EREDMÉNYEK Levegőterheltségi szint napszaktól való függése Szombathelyen (a) (b) MÉRÉSI EREDMÉNYEK Levegőterheltségi szint napszaktól való függése Sopronban 2011 októberében

17 MÉRÉSI EREDMÉNYEK CO és NO x napi átlag koncentrációinak korrelációja 2011 novemberében Székesfehérváron GLÜKÓZ-FRUKTÓZ KORRELÁCIÓ MINT A LÉGSZENNYEZETTSÉG BIOINDIKÁTORA (Németh Zsolt István, Badáczy Dorottya, Kocsis Ramóna) Teória: a biokémiai változók állapotfüggőkorreláció koncepciója: a biológiai rendszerek összehangolt szabályozású és azonos eloszlástípusú változói lineárisan korrelálnak egymással. (Németh Zs. I.; 2009)

18 A SZIGNIFIKÁNSAN MEGKÜLÖNBÖZTETHETŐ REGRESSZIÓS EGYENESEK MEREDEKSÉGE, TENGELYMETSZETE, ÉRVÉNYESSÉGI TARTOMÁNYA ÉS HATÁROZOTTSÁGI FOKA KÖRNYEZETI KÖRÜLMÉNY ÉRZÉKENY Kontroll és közlekedési forgalomnak kitett korai juhar tesztfák (Acer platanoides) Glükóz-fruktóz állapotfüggőregressziói (Sopron, 2011.) BIOKÉMIAI, STATISZTIKAI ÉS KÖRNYEZETI ADATOK EGYESÍTETT KORRELÁCIÓ ANALÍZISE (Korai juhar lombozat, Sopron, Csengery u., 2011.) (MG, MF: glükóz, ill. fruktóz átlagok; SDG, SDF: glükóz, ill. fruktóz szórások; a: meredekség; b: tengelymetszet; R2: határozottsági fok; T: hőmérséklet [oc]; SR: fényintenzitás [Lux]; RH: relatív páratartalom [%]; O3: ózon [μg/m3]; CO: szén-monoxid [μg/m3]; NO2: nitrogén-dioxid [μg/m3])

19 ZÖLDTERÜLETEK ÖKOLÓGIAI JELLEMZÉSE LEVÉLMINTÁK KLOROFILL- TARTALMÁNAK MÉRÉSÉN KERESZTÜL A növények klorofill-tartalma hatással van a szárazföldi ökoszisztémák elsődleges termelékenységére és a növények egészségi állapotára (bioindikátor). A soproni zöldterületek ökológiai jellemzését célirányosan megválasztott monitoring pontokról begyűjtött levélminták klorofilltartalmának mérésén keresztül végeztük. A mintagyűjtés a légifelvételezéssel egyidőben történt. A labóratóriumban mért klorofill-tartalmak a légifelvételezés során nyert mérési adatok validálására is szolgáltak. MINTAVÉTELI HELYSZÍNEK (SOPRON) Széchenyi tér Deák tér Erzsébet-kert Lippai János Kertészeti SzakképzőIskola Lővér Kemping

20 MINTAVÉTELI HELYSZÍNEK (SOPRON) A mintavételi pontok helye a én készült WorldView-2 felvétel pánkromatikus sávval élesített (Pan-sharepened), RGB-732 infraszínes színkompozitján. VÉKONYRÉTEG-KROMATOGRÁFIÁS ELVÁLASZTÁS St1 St2 St3 St4 St5 Klorofill a Klorofill b Klorofillok elválasztása levélmintákból, kromatogram előhívás után (st1, st2, st3, st4, st5: standard minták)

21 A VÉKONYRÉTEG KIÉRTÉKELÉSE UTÁN KAPOTT DENZITOGRAM (452 nm klorofill b, 410 nm klorofill a). A KLOROFILL TARTALOM VÁLTOZÁSAI (Széchenyi tér) Zöld felirat: klorofill a (mg/g friss levél) Kék felirat: klorofill a/b arány

22 A KLOROFILL TARTALOM VÁLTOZÁSAI (Deák tér) Zöld felirat: klorofill a (mg/g friss levél) Kék felirat: klorofill a/b arány A KLOROFILL TARTALOM VÁLTOZÁSAI (Erzsébet-kert) Zöld felirat: klorofill a (mg/g friss levél) Kék felirat: klorofill a/b arány

23 A KLOROFILL TARTALOM VÁLTOZÁSAI (Lippai János Kertészeti Szakképző Iskola) Zöld felirat: klorofill a (mg/g friss levél) Kék felirat: klorofill a/b arány A KLOROFILL TARTALOM VÁLTOZÁSAI (Lővér Kemping) Zöld felirat: klorofill a (mg/g friss levél) Kék felirat: klorofill a/b arány

24 KUTATÁSI EREDMÉNYEK II. GEOINFORMATIKAI RÉSZPROJEKT Dr. JANCSÓ TAMÁS egyetemi docens

25 Városi ökokörnyezet komplex vizsgálata a Nyugat-dunántúli régióban Dr. Jancsó Tamás Tartalom GIS adatforrások, adatbázis tervezés Metaadabázis felépítése Távérzékelési elemzések Területhasználata, zöldfelületek vizsgálata Domborzati elemzések Geodéziai mérések Fotogrammetriai termékek Összegzés Levegő Növényzet Talaj Térinformatik a Hidrológia

26 GIS Adatforrások és adatbázis tervezés: 1. Topográfiai térképek 2. Domborzatmodell ek 3. Űrfelvételek WoldView2 4. Hiperspektárlis felvételek 5. Légifelvételek 6. Attribútum adatok talaj, víz, levegő, növényzet, egyéb statisztikai adatok 7. Ökológiai leírások és korábbról meglévő térképek GIS adatbázis kialakítása annak alapján történik, hogy az eltérő tudományterületek - földtan, hidrológia, levegő vagy klíma és természeti környezet - milyen leíró adatokat állítanak elő, illetve az elemzéseikhez milyen egyéb adat integrációjára van szükség. Dr. Pődör Andrea és Dr. Végső Ferenc GIS Adatbázis tartalma mintavételi pontok (pont típusú) talaj, levegő és víz DEM (pont típusú) utak (vonalas) városrészek (poligonok) a távérzékelt adatokból osztályozással létrehozott adatok - *.shp files. topográfiai térképek ortophoto a távérzékelt adatokból osztályozással létrehozott adatok Levezetett adatok: a talaj és légszennyezettségek tematikus térképei a talajminták interpolált térképei DEM raszterállomány

27 GIS Eredmények:Városökológiai technológiai modell felállítása az adatgyűjtéstől a publikálásig tematikus térképek, modellek Modell és Publikálás ArcGIS Online segítségével DDM + tematikus adatok Metaadatbázis Célja: a tematikus térképek előállításának támogatása, a térinformatikai feladatok támogatása és az információ megosztás támogatása a projekt szakterületei között. Funkciók: Felhasználók kezelése, hitelesítése, jogosultságok kezelése Metaadatok rögzítése a térbeli és/vagy tematikus jellemzők megadásával. Hivatkozás a kapcsolódó, akár egyéb szervereken elhelyezett adatokra. Metaadatok megjelenítése nyilvánosan vagy védett módban. A metaadatok kategorizálása, csoportosítása több szempont szerint. Az adatbázis teljes körű kereshetősége, a megjelenített adatok rendezése, táblázatos megjelenítése. Kottyán László és Nagy Gábor

28 Metaadatbázis A metaadatbázis webes alkalmazás kialakításához nyílt forráskódú, szabadon felhasználható eszközöket alkalmaztunk. Fejlesztő eszközök és a futtató környezet: Hardver: virtuális szerver az NymE Geoinformatikai Karon Operációs rendszer: Ubuntu LTS Web szerver: Apache 2 Webfejlesztő keretrendszer: Ruby on Rails és Hobo Adatbázis: MySQL 5.1 A Metaadatbázis alkalmazás a címen érhető el. Metaadatbázis

29 A beszerzett távérzékelési adatok Érzékelő neve WorldView-2 AISA EAGLE2 Pályára állítás, bejelentés Spektrális sávok száma Látószög (FOV) 0,00122 º 37,7 º Elemi látószög (IFOV) 2,6 µrad (0,65 µrad) 646 µrad Repülési magasság 770 km 1,500 km Geometriai felbontás 2 m (0,5 m) 1 m Radiometriai felbontás 11 bit 12 bit Dr. Király Géza WorldView-2 10

30 A beszerzett távérzékelési adatok WorldView-2 űrfelvétel-mozaik AISA Eagle hiperspektrális szenzorral készített légifelmérés Fertőrákos Ágfalva Sopron Harka Kópháza Fertőboz

31 ERROR: stackunderflow OFFENDING COMMAND: ~ STACK: