Projekt Zárójelentés 2011 (előlap)

Átírás

1 K+F munkaerő megőrz és s fejlesztése se Projekt Zárójelentés 2011 (előlap) Beszámolási időszak Munkaszakasz II (Zárás) A projekt azonosítója SOILPREC Nyilvántartási szám KF-MUNKAERŐ SOILPREC A projekt címe Precíziós talajkímélő gazdálkodást fejlesztő térinformatikai kutatások Támogatott szervezet neve VM Mezőgazdasági Gépesítési Intézet A pályázó neve Tolner Imre Tibor A projektvezető neve (a pályázót Dr. Fenyvesi László képviselő személy) Projekt honlapja PH.. Dr. Fenyvesi László Lázár Jánosné Dr. Fenyvesi László főigazgató gazdasági vezető témafelelős cégszerű aláírás

2 Tartalomjegyzék Projekt Zárójelentés 2011 (előlap)... 1 Tartalomjegyzék... 2 I. Az eredmények tudományos, műszaki tartalmának bemutatása... 3 I.1. A tudományos háttér rövid bemutatása, szakirodalom-kutatás... 4 I.1.1. A spektroszkópia és a távérzékelés... 4 I.1.2. A térinformatika és a távérzékelés kapcsolata... 6 I.1.3. Talajok spektrális viselkedésének jellemzése... 6 I.1.4. A szakirodalom kutatás, tanulás tömör ismertetése... 7 I.1.5. Kutatás-Fejlesztés-Szolgáltatás... 8 I.1.6. Javaslat az eredmények hasznosítására I.1.7. Egyéb az év során felmerült új feladatok II. Projekt tervezett és tényleges időtartama III. A projekt monitoring mutatói IV. Tervezett és tényleges költségvetést összefoglaló táblázat V. Az eredmények gazdasági és társadalmi hasznosíthatóságának bemutatása VI. A kapott támogatás ösztönző hatásának bemutatása VII. Mellékletek VII.1. Pénzügyi beszámoló (m7) VII.2. Indikátor Űrlap (m9) VII.3. Publikációs lista VII.4. Irodalomjegyzék

3 I. Az eredmények tudományos, műszaki tartalmának bemutatása A projekt két egyéves munkaszakaszra oszlik. Az első munkaszakasz én szakmai beszámolóval és pénzügyi jelentéssel sikeresen zárult. 1. Táblázat: Az első munkaszakaszban vállalt feladatok listája Beszámoló sorszáma: 1 A munkaszakasz kezdete és vége: Részfeladatok megnevezése 1. Szakirodalom-kutatás és a berendezés tesztelése. 2. A kísérleti területek kijelölése és talajmintavétel. 3. A talajminták laboratóriumi vizsgálata kémiai és optikai módszerekkel. 4. A légi felvételek készítése AISA DUAL hiperspektrális szenzorral. 5. A távérzékelési adatok és a laborvizsgálati adatok közötti összefüggések vizsgálata. Várható eredmények megnevezése: A feladatok és az eredmények dokumentálásának formája: Az elért eredmények nyilvánosságra hozatalának módja: A részfeladatok szakmai tartalma az adott beszámolási időszakban Az AISA DUAL hiperspektrális szenzor megismerése. Tesztvizsgálatok a laboratóriumi szenzorral. Kalibrációs feladatok megoldása. Az ENVI 4.1 térinformatikai szoftver megismerése. Tesztfeladatok megoldása az ENVI 4.1 térinformatikai szoftverrel. Korábbi légi felvételek és űrfelvételek vizsgálata. Talajtérképek és a távérzékelési felvételek adatai alapján a lehetséges kísérleti területek kijelölése. A kísérleti területek bejárása, helyszíni vizsgálatok elvégzése, mintavétel. A talajminták laboratóriumi vizsgálata kémiai módszerekkel. A talajminták laboratóriumi vizsgálata fizikai módszerekkel. A talajminták optikai vizsgálata spektroradiométerrel. Légi hiperspektrális felvételezésre Mosonmagyaróvár és Békéscsaba térségében került sor parlagfűdetektálás és talaj vizsgálat céljából. Adatbevitel. Adatfeldolgozás az ENVI 4.1 képfeldolgozó szoftverrel. Összefüggés vizsgálatok matematikai, többváltozós statisztikai módszerekkel. A távérzékelési adatok és a talajparaméterek közötti összefüggések definiálása. Jelentés Jelentés Státusz Teljesítve Teljesítve Telesítve Teljesítve Teljesítve Teljesítve Jelentés Publikációk, Jelentés Összes költség (E Ft)

4 A második munkaszakasz án a projekt befejeződésével egy időben kerül benyújtásra. 2. Táblázat A második munkaszakaszban vállalt feladatok listája Beszámoló sorszáma: 2 A munkaszakasz kezdete és vége: Részfeladatok megnevezése 6. Talajminták kezelése, kiérlelése. 7. A kezelt talajminták laboratóriumi vizsgálata kémiai és optikai módszerekkel. 8. A kezelt minták kémiai jellemzői és az optikai vizsgálatok közötti összefüggések vizsgálata. 9. Az eredmények publikálása. Várható eredmények: A feladatok és az eredmények dokumentálásának formája: Az elért eredmények nyilvánosságra hozatalának módja: A részfeladatok szakmai tartalma az adott beszámolási időszakban A talajminták fizikai előkészítése (aprítás, nedvesítés). A talajminták kémiai kezelése (savanyítás, lúgosítás, só hatás). A kezelt talajminták érlelése állandó hőmérséklet és nedvességtartalom mellett. A talajminták laboratóriumi vizsgálata kémiai módszerekkel. A talajminták laboratóriumi vizsgálata fizikai módszerekkel. A talajminták optikai vizsgálata spektroradiométerrel. Adatbevitel. Adatfeldolgozás az ENVI 4.1 képfeldolgozó szoftverrel. Összefüggés vizsgálatok matematikai, többváltozós statisztikai módszerekkel. Tájékoztató honlap készítése. Publikálás tudományos konferencián. Publikálás tudományos folyóiratban. Publikálás az interneten az erre a célra készített honlapon. További összefüggések meghatározása a távérzékelési adatok és a kezelt talaj paraméterei között. Jelentés, publikáció Eredmények közlése internetes honlapon. Publikáció tudományos konferencián. Publikáció tudományos szakfolyóiratban. Státusz Teljesítve Teljesítve Telesítve Teljesítve Teljesítve Jelentés Publikációk, Jelentés Összes költség (E Ft) I.1. A tudományos háttér rövid bemutatása, szakirodalomkutatás I.1.1. A spektroszkópia és a távérzékelés A modern civilizáció felgyorsult világában a távérzékelés nélkülözhetetlen eszközzé vált a különböző természetes és mesterséges rendszerek egyensúlyának és működésének vizsgálatában. Ezek a folyamatok már nem követhetőek a hagyományos terepi mintavételezéssel, vagy adatgyűjtéssel. A távérzékelés lehetővé teszi a nagy területekről történő, felszíni folyamatokat jellemző, akár idősoros mintavételezést és a költséghatékony adatszolgáltatást. A technológia képes biztosítani azt a hatalmas adatmennyiséget, mely nélkülözhetetlen a globális ökológiai rendszer és egyéb lokális mikrorendszerek 4

5 folyamatainak leírásához és elemzéséhez. Hasznosítása kiterjed számos mezőgazdasági, erdészeti, bányászati, város- és tájtervezési, környezetvédelmi, ökológiai, geodéziai, geológiai és hidrológiai alkalmazásra, illetve kiemelt jelentőséggel a bír meteorológiai és klímaváltozást tanulmányozó, valamint a katonai vonatkozása (Kardeván 2010). A távérzékelés a vizsgált anyag és a fény kölcsönhatásának tanulmányozására épül. Ennek a kölcsönhatásnak a vizsgálatával sokáig csak a több évtizedes múltra visszatekintő laboratóriumi spektroszkópia foglalkozott. Eleinte kizárólag a kémiai analitikában alkalmazott eljárás volt az, ahol az atomok, molekulák jellegzetes fényelnyelésére építve használtak különböző kvantitatív elemzéseket. A szenzorok és eszközök fejlődése azonban utat nyitott az elv szélesebb körben történő alkalmazásának is. Megjelentek a hordozható spektroradiométerek, valamint a műholdra és repülőre szerelhető képalkotó spektrofotométerek, melyek multi- és hiperspektrális felvételek készítését teszik lehetővé a távérzékelésben. Távérzékelés során egy adott felületet, illetve területet, tárgyat, vagy eseményt úgy elemzünk, hogy fizikai kontaktus nélkül, saját környezetében, roncsolódást, vagy egyéb beavatkozást elkerülve gyűjtünk róla információkat (Lillesand et. al. 2004). Különböző fizikai folyamatok alapján történő olvasási képességről, vagy tájékozódási formáról van szó (Jung 2005). Az eljárás során a vizsgált anyag által az elnyelt, az áteresztett, illetve az általa kibocsátott elektromágneses sugárzás mértékétől függő visszavert fény intenzitását és összetételét mérjük, melyből az adott anyagra vonatkozóan objektív mennyiségi, és minőségi információt kapunk (1. ábra). 1. ábra : Az elektromágneses sugárz rzás kölcsk lcsönhat nhatásai a vizsgált anyaggal (NOAA Coastal Service Center (2007) után módosítva) Az evolúció során a fény érzékelésére kialakult látószerv a szem is távérzékelést végez a fény látható ( nm) tartományában. A távérzékelési eszközök mint a Vidékfejlesztési Minisztérium Mezőgazdasági Gépesítési Intézetben (továbbiakban, mint Intézet) használt AISA DUAL légi és ASD FieldSpec 3 MAX terepi és laboratóriumi berendezés - azonban lehetővé teszik a látható tartományon kívül érzékelni az elektromágneses sugárzást, megjelenítve így a szem számára nem látható jelenségeket, vagy információkat is. A technológia új távlatokat nyit a környezet tanulmányozásában (Kristóf 2005). A légi, terepi és laboratóriumi mérésekből levezetett reflektancia spektrumok segítségével mennyiségi kapcsolatot állíthatunk fel a növénytakaró környezeti, vagy fiziológiai paraméterei és a mért reflektancia spektrumok között. A reflektancia spektrumok a vizsgált növény, vagy növényi részek és a talaj felületéről visszaverődő és a fényforrásból beérkező 5

6 sugárzás intenzitásainak a mérési elrendezés geometriájától függő arányait jelenítik meg a különböző hullámhosszakon. A spektrumokat - a mérési hullámhossztartományba eső reflektancia értékek sorozatait - különböző képfeldolgozó és statisztikai programok segítségével elemzik. Az Intézet munkatársai az adatok feldolgozása során a következő szoftvereket alkalmazta: Caligeo, ViewSpec, ENVI, ArcGIS, Unscrambler, MS Excel. I.1.2. A térinformatika és a távérzékelés kapcsolata A földrajzi információs rendszer, angolul geographic information system (GIS) adott földrajzi koordinátához, vagy területhez kapcsolódó adatok, vagy információk gyűjtésére, tárolására, elemzésére alkalmazott rendszer. Ezen információs rendszerek egyesítik, integrálják a térbeli információt az adott térbeli ponthoz, vagy egységhez kapcsolódó leíró információt lehetővé téve az adatok hatékony elemzését, további feldolgozását. Az Intézet által üzemeltetett AISA DUAL légi hiperspektrális rendszer teljesíti a GIS alapvető jellemzőit. A felvétel során készített képi anyag minden egyes pixele pontos koordinátával rendelkezik, melyhez az adott felszíni borítottságra vonatkozó nagy felbontású spektrális információ is társul. Ezt a rendszer részét képező nagy pontosságú GPS/INS egység garantálja, mely a repülés során másodpercenként 100 földrajzi koordinátát társít a felvétel megfelelő képpontjához, így az később pontosan azonosítható a helyszínen. Az elv lényegében azonos a terepi felvételezés során is. Az Intézet munkatársai minden egyes mérési pont földrajzi koordinátáját nagypontosságú kézi GPS egységgel rögzítik. A légi és terepi felvételezés eredményei ebben a formában már térinformatikai adatbázisnak tekinthetőek, ahol a földrajzi koordinátához rendelt leíró információ a felszín fényreflexiós tulajdonsága. A légi képalkotó hiperspektrális rendszer és a terepi spektroradiométeres mérések integrált alkalmazása így európai viszonylatban is új generációs GIS alapú adatszolgáltatásnak tekinthető. I.1.3. Talajok spektrális viselkedésének jellemzése A szakirodalmi adatok alapján az EM spektrum látható (visible - VIS), közeli infravörös (near infrared - NIR) és rövidhullámú infravörös (short-wave infrared SWIR) tartománya a talajok kvantitatív és kvalitatív jellemzésére egyaránt alkalmas. Számos kutató vizsgálta a talajok spektrális tulajdonságai és azok összetétele közötti minőségi kapcsolatot (Condit 1970, Stoner és Baumgardner 1981, Baumgardner et al. 1985, Michéli et al. 1989). Az elmúlt évek információ igényét már nem elégítette ki a talajok spektrális elemzéséből nyert kvalitatív jellemzés, ezért több kutató is a kvantitatív módszerek fejlesztését szorgalmazta. A kvantitatív módszerekben elért előzetes eredmények Ben-Dor és Banin (1994) nevéhez fűződnek. Elméletük szerint a talajspektrumból egyidejűleg ásványtani, kémiai és fizikai információ nyerhető (2. ábra). 6

7 Alacsony szerves anyag tartalom Kémiailag kötött víz Magas szerves anyag tartalom Fizikailag kötött víz Agyagok Karbonátok, sók 2. ábra Reflektancia spektrumból l leszűrhet rhető legfontosabb talajparaméterek terek (EM spektrum) Bruno (2007) laboratóriumi körülmények között végzett vizsgálatokat, összefüggést keresve a talaj ph és optikai sajátosságai között. Szintén laboratóriumi körülmények között a talajok szervetlen és szerves alkotója közül (pl. szerves anyag (Stevens et al., 2008), agyagásványok (Chabrillat, et al., 2002), vízoldható sók (Metternicht és Zinck, 2003), karbonátok (Lagacherie et al., 2008) szabad vas-oxidok (Ben-Dor et al., 2006)) és azok kémiai tulajdonságai is meghatározhatóak a talajok elnyelési és reflexiós tulajdonságai alapján. A kvantitatív meghatározáshoz különböző matematikai-statisztikai adatelemzésre van szükség. I.1.4. A szakirodalom kutatás, tanulás tömör ismertetése A kétéves projekt a terveknek megfelelően szakirodalom kutatással kezdődött. Ezzel párhuzamosan a Kutató a projekt témájához kapcsolódó nélkülözhetetlen alap- és átfogó ismereteket különböző képzéseken sajátította el. Az oktatás első szakasza Az Intézetben rendelkezésre álló, a feldolgozáshoz szükséges képfeldolgozó szoftver ENVI használatához szükséges alapismereteket sajátította el a fiatal Kutató. Az oktatás ezen időszaka alatt az Intézet új terepi spektroradiométert vásárolt (ASD FieldSpec 3 Max). A berendezés első használatát megelőzően a Kutató műszerbemutatón vett részt, melyen elsajátította annak üzemeltetésének alapjait. A Kutató az ESRI Magyarország ArcGIS alap- és haladó szintű tanfolyamán vett részt. Az oktatás második szakasza A hiperspektrális felvételek elemzéséhez szükséges georeferencia elkészítésének és a statisztikai képfeldolgozások elméletének bemutatásával folytatódott, beleértve az egyes eljárások ENVI szoftverben történő alkalmazási lehetőségeit. A beszámolási időszak alatt a Szent István Egyetem Mezőgazdaság- és Környezettudományi Karának (SZIE MKK) Talajtani és Agrokémiai Tanszéken dolgozó kutatóival szoros együttműködés alakult ki. 7

8 I.1.5. Kutatás-Fejlesztés-Szolgáltatás A hiperspektrális eszközrendszer és az új spektroradiométer üzemeltetésére az Intézetben megalakult a Hiperspektrális Munkacsoport, melynek a pályázó Kutató alapító tagja. A Hiperspektrális Munkacsoport tagjaként a Kutató a következő témákban vállalt és végzett önálló és operatív tudományos tevékenységet. White Reference Project A projekt célja, hogy nemzetközi szinten hasonlítsa össze a különböző csoportok által alkalmazott eltérő műszerek és mérési eljárások eredményeit (laboratóriumi spektroradiométeres mérések összehasonlítása és kalibrációja (3. ábra). 3. ábra A White Reference R Tour 95% fehér, 55% szürke és s 5% fekete referencia etalonja és s a hozzá tartozó görb rbék A cél a megfeleltethető eljárások és eredmények elérése. Az Intézet csatlakozott a projekthez. A laboratóriumi mérésekhez a Csoport saját tervezésű laborszekrényt épített, mely kiemelkedően pontos ex situ mérési környezetet biztosít a külső fényhatások kizárásával, illetve a mérési térben fellépő nem-kívánt reflexiók minimalizálásával. (4. ábra) Ez Magyarországon egyedülálló, nagy pontosságú vizsgáló és kalibráló laboratórium megvalósításához vezetett, mely alkalmas etalonok mérésére. 8

9 4. ábra Laborszekrény tárgyasztallal, t műszertart m szertartó állv llvánnyal, mesterséges fényforr f nyforrással Gabonanövények spektroradiométeres vizsgálata A Szegedi Gabonakutató Intézettel (SZGK) kezdeményezett együttműködés keretében a Csoport lehetőséget kapott a Kiszombori kísérleti területen történő tesztelésre, ahol a cél az őszi búzafajták egyedi spektrális tulajdonságainak, valamint a termés minőségi paramétereinek változására jellemző spektrális eltérések definiálása volt (5. ábra). A növény egyedi tápanyag-gazdálkodásának vizsgálatánál alapvető a talaj tápanyag szolgáltató képessége. Munkatársaival a Kutató a kísérleti területen ahol több évre visszamenőleg meghatározott mennyiségű és minőségű területspecifikus tápanyag-visszapótlás történik terepi méréseket végzett őszi búzára és talajra egyaránt. 5. ábra Kiszombor: Őszi búza b felvételez telezése 9

10 K+F munkaerő s fejlesztése munkaer megőrz meg rz se és fejleszt se 2009 Azonosít Azonos tó:: SOILPREC m08b A helyszínen nagyszámú mintagyűjtés történt. A növényi és talajmintákat laboratóriumi körülmények között vizsgálták (6. ábra). A talajminták savkezelése a SZIE Agrokémiai Tanszék laborjában történtek a. b. Reflectance curve 1,0 1,0 0,8 0,8 Reflectance Reflectance Soil 0,6 0,4 Reflectance curves Wheat kernels 0,6 0,4 0,2 0, Wavelength Wavelength ábra bra Terepen gyűjt gy jtött jt tt minták mint k spektruma: a.) talajspektrum b.)búzaszemek b.)b zaszemek spektruma EUFAR Nyári Szabadegyetem Repülési Kampány Augusztus végén az Intézet felkérést kapott a Balatoni Limnológiai Kutatóintézettől az EUFAR által támogatott Nyári Szabadegyetem repülési kampányában (7. ábra) való részvételre, mint földi mérőcsoport A nemzetközi projektben való részvétel értékes tapasztalatokkal és nemzetközi kapcsolatokkal gazdagította a Kutatót. A precízen megszervezett és összehangolt légi és terepi felvételezés modellje hasznos segítséggé vált a későbbiekben a saját mérési projektek szervezése során. 7. ábra bra Aszfaltm s elők szít se az EUFAR projekten Aszfaltmér altm rés el kész sz tése 10

11 K+F munkaerő s fejlesztése munkaer megőrz meg rz se és fejleszt se 2009 Azonosít Azonos tó:: SOILPREC m08b Invazív gyomfajok detektálása Hazai AISA DUAL repülési kampány ( ) során Szeged, Debrecen, Békéscsaba térségében készültek légi felvételek. Békéscsaba határában munkatársaival a Kutató parlagfű detektálása céljából gyűjtött a légi felvételezést megelőzően, valamint a repüléssel egyidejűleg terepi adatokat (8. ábra). A repülés során rögzített nyers képi információk több lépésben kerültek feldolgozásra (9. ábra). Mozaikolás Geometriai korrekció Radiometria korrekció 8. ábra bra Terepi bejár s a légi scsaba térs ben bej rás l gi felvételez felv telezés telez s előtt el tt Bék B késcsaba t rség rs gében 9. ábra bra Légi gi hiperspektrális hiperspektr lis felvételek felv telek nyer adatainak feldolgozása feldolgoz sa feldolgozása feldolgoz sa 11

12 K+F munkaerő s fejlesztése munkaer megőrz meg rz se és fejleszt se 2009 Azonosít Azonos tó:: SOILPREC m08b Gyengébb minőségű talaj Parlagfüves napraforgó Lucerna Repce Minőségi talaj Aszfaltút Parlagfű a geometriai pontosság ellenő osztályozás eredménye A mozaikolt légi hiperspektrális felvételeken végzett A repülés többcélú volt. A parlagfű eloszlásának vizsgálatával egy időben a a Kutató a térségben található növénnyel nem borított (szántott) területekről gyűjtött talajmintát és vizsgálta azokat nedvességtartalom és tápanyagszolgáltató képesség szempontjából. A terepen és laboratóriumban mért eredmények alapján a légi felvételeken végzett osztályozási algoritmus segítségével a felvételen látható területen minőségi és gyengébb minőségű talajokat azonosított (10. ábra). 10. bra A mozaikolt légi 10. ábra l gi hiperspektrális hiperspektr lis felvételeken felv teleken végzett v gzett osztályoz oszt lyozás lyoz s eredménye, eredm nye, a geometriai pontosság nak ellenőrz pontoss gának ellen rz se: se: - hátt tt terület h ttérben: tt rben: parlagfűvel parlagf vel erősen er sen fertőz fert zött ter let - előt rben: növ nyzettel nem borított gi talaj el térben: n vényzettel bor tott minős min ségi Katasztrófa hatástanulmány Az ajkai vörösiszap-tározó gátszakadása és az azt követő iszapömlés okozta katasztrófa hiperspektrális felmérésére a gyöngyösi Károly Róbert Főiskola (KRF) kapott engedélyt. A felvételezést a saját AISA EAGLE szenzorával végezte. A terepi adatok begyűjtésével az Intézet Hiperspektrális Munkacsoportját bízták meg. Az Intézet javaslatára kutatói 12

13 K+F munkaerő s fejlesztése munkaer megőrz meg rz se és fejleszt se 2009 Azonosít Azonos tó:: SOILPREC m08b együttműködés alakult melyben a gyöngyösi Főiskola volt a konzorciumvezető, és végezte a hiperspektrális repüléseket. A Debreceni Egyetem nehézfém szennyezést vizsgált. A MÁFI (Magyar Állami Földtani Intézet) és a NYME (Nyugat-magyarországi Egyetem) talaj- és iszap mintákat gyűjtött. (11. ábra) Az Intézet végezte a felvételekhez szükséges földi referenciaméréseket spektroradiométerrel, valamint az iszap és talajminták gyűjtésben is részt vett ábra bra Szennyezett talajminta begyűjt s a MÁFI begy jtése jt se a Kolontári Kolont ri kastélyparkban kast lyparkban (A képen k pen a NYME és M FI munkatársai munkat rsai munka közben) k zben) Az Intézet a szennyezett talajminták laboratóriumi spektroradiométers vizsgálatát is elvégezte, mely adatokat később a konzorciumi partnerek által biztosított kémiai elemzések adatsoraival hasonlított össze. A távérzékelés során készített légi felvétel osztályozásához a Kutató munkatársaival különböző keverési arányokban állította össze a helyszínen begyűjtött vörösiszap és a területre jellemző talajból modellezve a szennyezés mértékét. A kevert mintákat spektroradiométerrel vizsgálták az Intézet fényizolált laborszekrényében (12. ábra) ábra bra Kül nböz rtékei K lönb nb ző arányban ar nyban szennyezett talajminták talajmint k reflektancia ért rt kei (0, 10, 20, 40, 60, 80, 100% vör siszap) v rösiszap) 13

14 Talaj ph vizsgálat A Kutaó szűkebb értelemben vett, önálló kutatási területe A Kutató a talaj savanyodás kémiai és optikai (spektoszkópiai) vizsgálata során Szegedi Gabonakutató Intézet Kiszombori, valamint a Nyugat Magyarországi Egyetem kísérleti területéről, továbbá Békéscsaba térségében gyűjtött mintákat elemezte. A talajok ph vizsgálata különböző optikai módszerekkel nem könnyű feladat, mivel az csak közvetetten lehetséges. A talajsavanyodáskor fellépő kémiai reakciók során átalakuló és keletkező molekulák, molekula részletek, ionok elnyelése meghatározza a minta felszínéről visszaverődő fénysugárzást, azaz a hullámhossz-specifikus reflektanciát. A változásból következtetni lehet a talaj ph-ra. A vizsgálatokhoz a talajminták őrléssel, szitálással 2 mm-es szemcsenagyságúra, a magyar szabványban előírt szárítással (105 C o ), többféle hígítási arányú savkezeléssel (ecetsav, sósav, kénsav) lettek előkészítve. a b 13. ábra a.) péld p ldák a reflektancia mérésekhez m előkész szített talajokra b.) a mérési m módszer m Az előkészítés során porrá zúzott és zúzásmentes, illetve savkezelésben nem részesült, desztillált vízzel kezelt minták is készültek kontrol vizsgálatokhoz. A laboratóriumi mérési sorozat standard körülmények között történt az Intézetben tervezett egyedi laborszekrényben, ahol a hőmérséklet és a páratartalom időbeli lefolyása regisztrált (13. ábra). A szárítást követően felhevített minták exikkátorban kerültek visszahűtésre Azért, hogy a nedvesség hatását is vizsgálni lehessen két különböző mérési sorozat valósult meg. Az első esetben a minták az exikkátorból kikerülve azonnal vizsgálva lettek. Ebben az esetben az abszolút száraz minták reflektancia görbéi kerültek rögzítésre. A desztillált vizes kezelésre vonatkoztatott reflektanciában kifejezett különbséggörbék lefutása jól korrelált a különböző kezelésszintekkel (14. ábra, 15. ábra). 14

15 a. b. 14. ábra abszolút t száraz minták a.)a kezelések reflektanciagörbéi b.)desztillált vizes kezelésre vonatkoztatott reflektanciában kifejezett különbséggörbék Q ( nm ( nm) nm) 0, , Sav a R 2 HCl 0, ,972 H2SO4 0, ,999 HAc 0, ,830 0, , , , , , , , c (mmol acid sav / 100 g soil) c ( ) 100g talaj 15. ábra Korreláci ció a (kezelt és s referencia talajminták közötti k ) savkezelések sek különbs k nbségi reflexiói i 1900 és 1944 hullámhosszakon a savkezelés s mért m rtéke között k ( Sósav sav, Kénsav nsav, + Ecetsav). A második mérési sorozatban az exikkátorból kikerülve a meghatározott idő alatt megkötve a levegő nedvességtartalmát visszanedvesedtek. A visszanedvesedett talajminták reflexiós tulajdonságait vizsgálva a a fentiekhez hasonló szignifikáns kapcsolat állapítható meg a 15

16 desztillált vizes kezelésre vonatkoztatott refektanciában kifejezett különbséggörbék között (16. ábra). a. b. 16. ábra légsz gszáraz minták a.) A kezelések reflektanciagörb rbéi i b.) Desztillált lt vizes kezelésre vonatkoztatott reflektanciában kifejezett különbs k nbségg ggörb rbék Az abszolút száraz és légszáraz minták esetében rögzített reflektancia görbék a feldolgozás során az ábrákon bemutatott 1900 nm-től 1930 nm-ig terjedő hullámhossztartományban bizonyultak informatívnak a különböző savkezelések tekintetében. Ebben a hullámhossztartományban számított desztillált vizes kezelésre vonatkoztatott reflektanciában kifejezett különbségértékek jól korrelálnak a savkezelések mértékével, abszolút száraz és légnedves minták esetében is (17. ábra) 17. ábra Lineáris kapcsolat a reflektanciában kifejezett különbs k nbségért rtékek és s a kezelések között k 1900 és 1930 nm-es hullámhossztartom mhossztartományban (SZ - abszolút t száraz minták, N - légs gszáraz minták) 16

17 A kísérleti tér páratartalma, hőmérséklete, valamit az exikkátor belső légterének páratartalma folyamatosan mérve volt. A kihűlés, valamint a visszanedvesedés folyamata kezeletlen talajmintákkal is tanulmányozva lett. Az spektroszkópiai vizsgálatok mellett a Kutató hagyományos kémiai laborvizsgálatokkal igazolta a kísérlet eredményeit. A hagyományos kémiai elemzés a Szent István Egyetem talajkémiai laborjában történt. A savkezelések tehát különböző nedvességtartalom mellett is nem lineáris, de szignifikáns eltérést mutattak a laboratóriumi spektroradiométeres vizsgálat során 1900 és 1930 nm-es hullámhossznál. I.1.6. Javaslat az eredmények hasznosítására A nagyszámú talajminta laboratóriumi reflektancia méréssel, valamint hagyományos kémiai analítikai elemzéssel történő vizsgálata megfelelő alapot biztosít azon spektrális modellek kidolgozásához, melyek hosszú távon lehetőséget adnak a laboratóriumi eljárás terepi és légi felvételezésre történő kiterjesztéséhez. A pályázat időtartama alatt kidolgozott mérési módszertan és elemzési eljárások, valamint a segítségükkel definiált összefüggések igazolják, hogy azok továbbfejlesztésével új generációs talajelemzési módszer vezethető be a gyakorlatban is. Felhívva a figyelmet a mérések során fellépő hibás tényezőkre, és azok korrekciójának lehetőségére, a talajok vizsgálatára irányuló légi hiperspektrális távérzékelés, illetve a spektroradiométerre alapozott terepi, és/vagy laboratóriumi vizsgálatok önálló, vagy integrált bevezetésével számos talajparaméterre vonatkozó információ tekintetében válnak nagy pontosságú, költséghatékony és gyors mintavételezési eljárássá, mely képes biztosítani az egyre növekvő adat és információ iránti szükségletet, miközben az adatok összehasonlítása biztosított lesz. Az új generációs, GIS bázisú mintavételi és információs rendszer forradalmasíthatja az adatgyűjtési és elemzési lehetőségeket a talajtanban és geológiában, valamint a precíziós mezőgazdaságban és a földtani környezetvédelemben is (talajszennyezés, meliorációs tevékenység, tápanyagszolgáltató-képesség, tápanyagutánpótlás). A technológia megismerését, valamint a módszertan elsajátítását segítő elméleti és gyakorlati oktatás javasolt a Szent István Egyetemen. I.1.7. Egyéb az év során felmerült új feladatok. Felmerült feladatok: A légi hiperspektrális rendszer új repülőgépbe történő beszerelése 2011 év elején az Intézet új OXFORD 3003 GPS/INS egységet vásárolt. Az eszköz installációja a szenzorrendszer éves kalibrációjával volt egybekötve. Gazdasági okokból az Intézet repülőgép szolgáltatót váltott. Az új együttműködés új repülőgéptípust eredményezett. A típusváltás alapvető technikai módosításokat vont maga után, mely a beszereléshez, valamint a műszer fedélzeten történő rögzítéshez alkalmazott régi állványrendszer leváltását tette szükségessé. A Kutató tervezői ismereteire támaszkodva vezette és bonyolította le a repülőgépváltás által generált teljes fejlesztési és átalakítási folyamatot. A folyamat során a Kutató új műszertartó állványt és új műszerrögzítő alaplapot tervezett és valósított meg, melyek az új GPS antennákkal együtt repülőgép szerelő mesterek által kerültek beszerelésre (18. ábra, 19. ábra). 17

18 18. ábra Beszerel erelés az INTERSPECT-kft repülőjébe 19. ábra A Repülőgép p belső kialakítása 18

19 II. Projekt tervezett és tényleges időtartama A projekt tervezett, és tényleges időtartama között nincs eltérés. A kitűzött célok és feladatok az ütemtervnek megfelelően lettek végrehajtva. 19

20 III. A projekt monitoring mutatói IV. Tervezett és tényleges költségvetést összefoglaló táblázat Elszámolás éve: Tervezet (E Ft) Tényadat (E Ft) Tervezet (E Ft) Tényadat (E Ft) Tervezet Összesen (E Ft) Kért támogatás évente Éven belül hónap és nap Kért támogatás Működési költségek Személyi költségek személyi juttatások munkaadót terh.járulék Dologi kiadások külső megbízások egyéb dologi kiadások Felhalmozási költségek Eszközök 0 Immateriális javak 0 Beruházás 0 Működésiből általános költség Működésiből koordinációs költség Működésiből tájékoztatási költség 0 A költségvetés tényadatai nem változtak. A teljes támogatási összeg 70%-a a projekt keretében alkalmazni kívánt korábbi munkahelyét vesztett szakember (fiatal Kutató) személyi juttatásaira és járulékaira van fordítva. Ez a szakember számára havi bruttó Ft bért jelent. Ez ugyan több, mint a költségvetési kutatóhelyeken kutatásban dolgozó fiatal szakaemberek bére, de nem éri el a korábbi munkahelyen kapott bruttó bér összegét. A költségvetésben 27 % járulékteher van kalkulálva. A teljes költség 30%-át kitevő dologi kiadásokat a projekt végrehajtásához szükséges irodai munkához, laboratóriumi és helyszíni vizsgálatokhoz, valamint a publikáláshoz szükséges dologi kiadásokra fordítódtak, a tervtől való eltérés nem jelentős, a projektben foglalt megállapodásnak megfelelő. 20