MEASUREMENT, MONITORING, MANAGEMENT AND RISK ASSESSMENT OF INLAND EXCESS WATER IN SOUTH-EAST HUNGARY AND NORTH SERBIA

Átírás

1 MEASUREMENT, MONITORING, MANAGEMENT AND RISK ASSESSMENT OF INLAND EXCESS WATER IN SOUTH-EAST HUNGARY AND NORTH SERBIA (Using remotely sensed data and spatial data infrastructure) BELVÍZI MONITORING, MENEDZSMENT ÉS KOCKÁZATÉRTÉKELÉS A DÉLKELET-ALFÖLDÖN ÉS ÉSZAK-SZERBIÁBAN (Távérzékelési és térinformatikai módszerek alkalmazásával) MERENJE, MONITORING, MENADŽMENT I PROCENA RIZIKA OD SUVIŠNIH UNUTRAŠNJIH VODA U JUGOISTOČNOJ MAĐARSKOJ I SEVERNOJ SRBIJI (Korišćenjem daljinske detekcije i infrastrukture prostornih podataka) The project is co-financed by the European Union

2 MEASUREMENT, MONITORING, MANAGEMENT AND RISK ASSESSMENT OF INLAND EXCESS WATER IN SOUTH-EAST HUNGARY AND NORTH SERBIA Contact / Kapcsolat / Kontakt: meriexwa@geo.u-szeged.hu

3 PROJECT TITLE: MEASUREMENT, MONITORING, MANAGEMENT AND RISK ASSESSMENT OF INLAND EXCESS WATER IN SOUTH-EAST HUNGARY AND NORTH SERBIA (Using remotely sensed data and spatial data infrastructure) Acronym: Project code: Lead beneficiary: Partners: MERIEXWA HUSRB/1002/121/088 University of Szeged, Department of Physical Geography and Geoinformatics University of Novi Sad, Faculty of Science University of Novi Sad, Faculty of Technical Science Duration: PROJEKT CÍME: BELVÍZI MONITORING, MENEDZSMENT ÉS KOCKÁZATÉRTÉKELÉS A DÉLKELET- ALFÖLDÖN ÉS ÉSZAK-SZERBIÁBAN (Távérzékelési és térinformatikai módszerek alkalmazásával) Rövidítés: Projekt kódja: Vezető kedvezményezett: Partnerek: MERIEXWA HUSRB/1002/121/088 Szegedi Tudományegyetem TTIK, Természeti Földrajzi és Geoinformatikai Tanszék Újvidéki Egyetem, Természettudományi és Matematikai Kar Újvidéki Egyetem, Műszaki Kar Időtartam: NAZIV PROJEKTA: MERENJE, MONITORING, MENADŽMENT I PROCENA RIZIKA OD SUVIŠNIH UNUTRAŠNJIH VODA U JUGOISTOČNOJ MAĐARSKOJ I SEVERNOJ SRBIJI (korišćenjem daljinske detekcije i infrastrukture prostornih podataka) Akronim: Kod projekta: Glavni korisnik: Partneri: MERIEXWA HUSRB/1002/121/088 Univerzitet u Segedinu, Prirodno-matematički fakultet, Katedra za Fizičku geografiju i geoinformatiku Univerzitet u Novom Sadu, Prirodno-matematički fakultet Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka Trajanje:

4 OBJECTIVES Inland excess water is a serious hazard and re presents a contemporary problem in Hungary, particularly in Csongrád County and in Serbia, especially in its northern part, the Autonomous Province of Vojvodina. The project aims to solve four interrelated questions. First, we are going to monitor the conditions of groundwater seepage with the help of a monitoring well system. We will analyse the formation of the different types of inland excess water in the cross-border research areas. Some of the key points of this research are to determine the influence of the geomorphological environment and agricultural activity on the upwelling type, and the influence of soil permeability and orography on the run off type of inland excess water. Know how of creating high precision inundation maps based on remote sensing data of different sources will be developed. At the same time, also the conduction capacity of drainage systems, and the possible problems and their consequences for experts and farmers will be evaluated. TARGET GROUPS The direct target groups of the project are the water management agencies and companies in the Lower Tisza valley region, as the outcome and results of the project can improve their efficiency and they will be able to utilise the new methodological and infrastructural elements worked out by the project. The direct beneficiary of the project is the population of the area regularly flooded by inland excess water because their living conditions can be expected to improve by the long-term aims and results of the project. This is why it is an essential part of the project to include them into the research and supply

5 them with information about the results. The direct target group includes those who live in the program area, about people. The target group also includes those universities, geographic, hydrological and geoinformatic departments, other research institutes and groups that use or publish the results of the project directly or indirectly. PROJECT ACTIVITIES Monitoring well development and ground water modeling An acoustic monitoring sensor network of 50 wells will be developed to collect ground water data that will be used in a Sequential Gaussian Simulation (SGS) to map the underground water table. Satellite image interpretation Beside traditional per-pixel methods, Normalized Endmember Spectral Mixture Analysis (NSMA) and regression based NDVI analysis will be used to classify inland excess water. Aerial photo acquisition and interpretation A medium format digital aerial camera will be applied to derive a very detailed surface model which will be the basis of a dynamic model that describes the water movement on the surface. Inland excess water modeling An integrated artificial neural network geographic information system framework will be developed. Spatial data infrastructure (SDI) All existing digital data, like inland excess water occurrences maps, geological maps, soil maps, aerial photographs and satellite images of the cross border study areas will be collected and integrated into a spatial data infrastructure with a rigid metadata structure, following INSPIRE guidelines. Web-based interactive map publication Via a web-based interface, the SDI will provide structured data access to the base data, end products and the metadata which will be used to inform the stakeholders about the actual and expected inland excess water situation. Hazard mapping Hazard and risk inland excess water maps will be created. This assessment can be used for the formulation of spatial planning policy options to reduce or mitigate the destruction caused by the inundations.

6 CÉLOK A belvíz jelenleg környezeti veszélyforrás Magyarországon, kezelése komoly problémát jelent, különösen Csongrád megyében, illetve Szerbia északi felében, Vajdaság Autonóm Tartományban. A projekt négy, egymáshoz kapcsolódó kérdésre keres megoldást. Elsőként a talajvíz helyzetének monitorozását valósítjuk meg megfigyelő kúthálózat kiépítésével. Megvizsgáljuk a különböző típusú belvizek kialakulását a határon átnyúló mintaterületen. A kutatás kulcspontjai a geomorfológiai környezet és a területen folyó mezőgazdasági tevékenység kapcsolata a feláramló belvizekre vonatkozóan, illetve a talaj áteresztőképessége és a domborzat összegyülekezési belvizekre gyakorolt hatásának azonosítása. Olyan módszertant dolgozunk ki, mellyel különböző forrásból származó, távérzékelt adatokon alapuló, nagy pontosságú elöntési térképek készíthetők. Kiértékelésre kerül a csatornahálózat vízelvezetési kapacitása, valamint ennek a szakembereket és a gazdákat érintő következményei. CÉLCSOPORTOK A projekt közvetlen célcsoportjai az Alsó-Tiszavölgy vízkezeléssel foglalkozó hatóságai és vállalatai, melyek a projekt kimeneteit és eredményeit felhasználva növelhetik tevékenységük hatékonyságát, illetve alkalmazhatják a projekt keretei között kifejlesztett új módszertani és infrastrukturális elemeket. A projekt közvetlen haszonélvezője a rendszeresen belvízzel elöntött területek lakossága (mintegy ember), miután életkörülményeik a projekt eredményei következtében várhatóan javulnak. Éppen ezért a projekt kiemelt részét képezi bevonásuk a kutatásokba, illetve tájékoztatásuk az

7 eredményekről. A célcsoport magában foglalja azokat az egyetemeket, hidrológiai és geoinformatikai tanszékeket, valamint kutató intézeteket, amelyek direkt vagy indirekt módon felhasználják, publikálják a projekt eredményeit. PROJEKT TEVÉKENYSÉGEK Monitoring kúthálózat fejlesztése és talajvíz modellezés A talajvíz adatok gyűjtésére 50 monitoringkútból álló, akusztikus elven működő szenzor hálózat kerül kialakításra. Az adatok alapján, szekvenciális gaussi szimulációval (SGS) modellezzük a talajvízszintet. Műholdfelvételek kiértékelése A hagyományos, pixel alapú osztályozási eljárások mellett spektrális szétkeverési módszerekkel (Normalized Endmember Spectral Mixture Analysis, NSMA) és regressziós NDVI elemzésekkel történik a belvízosztályozás. Légifelvételek készítése és kiértékelése A víz felszíni mozgásának dinamikus modellezéséhez középformátumú digitális kamera légifelvételeiből levezetett nagy felbontású felszínmodellt használunk fel. Belvíz modellezés Integrált keretrendszer kerül kifejlesztésre mesterséges neurális hálózatok (ANN) és a földrajzi információs rendszerek (GIS) alkalmazásával. Térbeli adainfrastruktúra (SDI) Az összes meglévő adatot, mint a belvízi elöntési térképeket, a talajtérképeket, a határon átnyúló mintaterületről készített légifelvételeket és a műholdképeket, egy szigorú metaadat struktúrával rendelkező térbeli adatinfrastruktúrába (SDI) integráljuk, amely követi az INSPIRE irányelveket. Interaktív webes térképek publikálása Web-alapú felületen keresztül az SDI strukturált hozzáférést biztosít az alapadatokhoz, a végtermékekhez és a metaadatokhoz, ezzel információt szolgáltatva az érintetteknek az aktuális és várható belvízhelyzetről. Veszélyeztetettség térképezése Belvíz veszélyeztetettségi és kockázati térképek készülnek, amelyek felhasználhatóak a területi tervezésben, valamint az elöntések által okozott károk csökkentését célzó szabályozásokban.

8 CILJEVI Suvišne unutrašnje vode predstavljaju ozbiljan prirodni hazard i savremeni problem u Mađarskoj, pre svega u županiji Čongrad i u Srbiji, naročito u severnom delu, u Autonomnoj pokrajini Vojvodini. Cilj projekta je da odgovori na četiri međusobno povezana pitanja. Prvo ćemo posmatrati uslove proceđivanja podzemnih voda uz pomoć sistema mernih bunara. Analiziraćemo nastanak različitih tipova suvišnih unutrašnjih voda u prekograničnim istraživanim područjima. Neke od ključnih tačaka istraživanja su određivanje uticaja geomorfološke sredine i poljoprivrednih aktivnosti na uzlazni tip, i na uticaj propustljivosti tla i topografije na silazni tip unutrašnjih voda. Biće razvijena tehnika pravljenja vrlo preciznih karata plavljenja na osnovu podataka dobijenih daljinskom detekcijom iz raznih izvora. Istovremeno će takođe biti procenjeni propusni kapaciteti drenažnih sistema kao i mogući problemi i njihove posledice za stručnjake i poljoprivrednike. CILJNE GRUPE Neposredne ciljne grupe projekta su vodoprivredne institucije i preduzeća u regionu doline Donje Tise, koja će moći iskoristiti rezultate za poboljšanje svoje efikasnosti, odnosno moći će da primene nove metodološke i infrastrukturne elemente razvijene u okviru projekta. Direktni korisnici projekta su i stanovnici područja redovno plavljenih unutrašnjim vodama pošto se može očekivati poboljšanje uslova života dugoročnim ciljevima i rezultatima projekta. Zbog ovog je suštinski deo projekta njihovo uključivanje u istraživanja i informisanje o rezultatima. Direktna ciljna grupa uključuje ljude koji žive na području obuhvaćenom programom, oko 400,000 ljudi. Ciljna

9 grupa takođe obuhvata i univerzitete, geografske, hidrološke i geoinformatičke departmane, druge istraživačke institucije i grupe koje koriste ili publikuju rezultate projekta direktno ili indirektno. AKTIVNOSTI NA PROJEKTU Razvoj bunara za monitoring i modeliranje podzemnih voda Mreža od 50 bunara sa akustičnim senzorima za monitoring će biti razvijena za prikupljanje podataka o podzemnim vodama, koji će biti korišćeni za kartiranje nivoa podzemnih voda pomoću Sekvencijalne Gausove simulacije (SGS). Interpretacija satelitskih snimaka Pored uobičajenih metoda klasifikacije na osnovu piksela, razvrstavanje površina zahvaćenih suvišnim unutrašnjim vodama vršiće se i sa metodama analize spektralne mešavine (Normalized Endmember Spectral Mixture Analysis, NSMA) i regresione NDVI analize. Izrada i interpretacija aerosnimaka Kamera Tribmle srednjeg formata za aerosnimanje će biti primenjena za dobijanje vrlo detaljnog modela površine koja će biti osnova za dinamički model koji opisuje kretanje vode na površini. Modeliranje suvišnih unutrašnjih voda Razvoj integrisanog okvira neuronskih mreža i geografskog informacionog sistema. Infrastruktura prostornih podataka Svi postojeći digitalni podaci, kao što su karte pojave suvišnih unutrašnjih voda, geološke karte, pedološke karte, aerosnimci i satelitske fotografije prekograničnog istraživanog područja će biti prikupljani i integrisani u infrastrukturu prostornih podataka sa rigoroznom strukturom metapodataka, prema INSPIRE direktivama. Publikovanje interaktivne karte na internetu Preko web interfejsa infrastruktura prostornih podataka će obezbediti pristup osnovnim podacima, krajnjim proizvodima i metapodacima, pružajući time informacije o aktuelnom i očekivanom stanju suvišnih unutrašnjih voda za zainteresovane strane. Kartiranje hazarda Biće izrađene karte hazarda i rizika od viška unutrašnjih voda. Ova kvalitativna procena može biti upotrebljena za formulisanje smernica prostornog planiranja za smanjenje ili ublažavanje šteta izazvanih plavljenjem unutrašnjih voda.

10 PARTNERS The program requires a very close co-operation between project members. University of Szeged Department of Physical Geography and Geoinformatics The Lead Partner, the University of Szeged (LB) has participated as a leader or partner in numerous cross-border projects. USZ is one of the most important research centres of Hungary. Participants of the project team are representing the elite of environmental science and geoinformatics in several fields with a great experience in science and management. University of Novi Sad The University of Novi Sad is one of the leading academic and research institutions in Serbia. The University of Novi Sad holds a rich experience gained by participating in cross-border projects, and has been recognized in the region as a reliable partner institution which invests considerable effort in advancement and affirmation of international cooperation, involvement in the process of university reforms in Europe, and research of applicable inovations. University of Novi Sad Faculty of Sciences The project partner UNSPMF will manage the scientific work, field measurements and financial program of the partner. UNSPMF-CPIV participates with the Geographical Information Systems center, the office of the Center of spatial information of Vojvodina and the office of the Center for climatologic and hydrological researches. University of Novi Sad Faculty of Technical Sciences The project partner UNSFTN will manage the scientific work, sensor development and financial program. The scientific leaders of individual subactivities of the activity packages, who are appointed by the management team, and whose experience can provide further support for a successful management. UNSFTN participates with two Ph.D. holders (two holding the Ph.D. in Electrical and Computer Engineering) and three research assistant (expert in Applied Electronics). Premises: IT-Information Systems center. Institution ownslaboratory for Optoelectronics and Applied electronics. PARTNEREK A projekt tudományos és technikai menedzsmentje a projekt partnerek szoros együttműködésében valósul meg. Szegedi Tudományegyetem Természeti Földrajzi és Geoinformatikai Tanszék A vezető partner, a Szegedi Tudományegyetem számos határon átnyúló projektben vett részt vezető vagy partneri szerepkörben. A Szegedi Tudományegyetem az egyik legfontosabb kutatási központ Magyarországon. A közérdekeket szolgáló, szegedi alkalmazott földtudományos kutatások Közép-Európában jelentősek és elismertek. A projekt résztvevői az ország elismert környezetes, geomorfológus és térinformatikus szakértői közé tartoznak. Újvidéki Egyetem Az Újvidéki Egyetem Szerbia legjelentősebb akadémiai és kutatási intézményeinek egyike. Gazdag tapasztalatra tett szert számos határon átnyúló projekten való részvétel által, és regionális keretekben megbízható partnerintézményként ismert, amely nagy hangsúlyt fektet a nemzetközi együtműködés

11 fejlődésére és megerősítésére, reformok végrehajtására, innovációk kifejlesztésére és alkalmazására. Újvidéki Egyetem Természettudományi Kar UNSPMF projekt partner feladata a tudományos munka, a terepi felmérések és a pénzügyi program irányítása, a kutatási terület hidrológiai és geográfiai elemzése, a projekt időkeretein belül a belvíz mozgásának térbeli meghatározása, a felszín távérzékeléses vizsgálata légifelvételek felhasználásával, adatbázis építése és elemzése, GIS szoftverek alkalmazása a tér- és időbeli elemzésekben, illetve a belvíz veszélyeztettségi és kockázat térképezésben. Újvidéki Egyetem Műszaki Kar UNSFTN projekt partner vezeti a tudományos tevékenységeket, a szenzorok fejlesztését és a pénzügyi programot. További feladataik: a monitoring kúthálózat kifejlesztése és telepítése, a téradat infrastruktúra (SDI) műszaki menedzsmentje: érzékelők adatainak valós idejű fogadása, publikálása. PARTNERI Naučni i tehnički menadžment projekta ostvaruje se kroz tesnu saradnju projektnih partnera. Univerzitet u Segedinu Departman za fizičku geografiju i geoinformatiku Vodeći Partner, Univerzitet u Segedinu je kao vodeća ili partnerska institucija učestvovala u mnogobrojnim prekograničnim projektima. Univerzitet u Segedinu je jedan od najvažnijih istraživačkih centara u Mađarskoj. Primenjena istraživanja u službi javnog interesa koja se sprovode u Segedinu na polju geonauka su značajna i priznata u Srednjoj Evropi. Učesnici projekta spadaju među priznate stručnjake za životnu sredinu, geomorfologiju i geoinformatiku. partnerska institucija koja veliku pažnju poklanja unapređenju i afirmaciji međunarodne saradnje, sprovođenju reformi kao i razvoju i primeni inovacija. Univerzitet u Novom Sadu Prirodno-matematički fakultet Prirodno-matematički fakultet iz Novog Sada je kao Projektni partner zadužen za organizovanje naučnih aktivnosti, terenskih merenja i upravljanje finansijkim programom. Osim toga zaduženja obuhvataju: hidrološku i geografsku analizu istraživanog područja, definisanje lokacija mernih stanica, prostorno detektovanje kretanja unutrašnjih voda za vreme implementacije projekta, daljinsku detekciju terena korišćenjem aerofotografije, prostornu analiza terena, kreiranje baze i analiza podataka, korišćenje GIS softvera i metoda za prostornu i temporalnu analizu, kartiranje hazarda i rizika od viška unutrašnjih voda. Univerzitet u Novom Sadu Fakultet tehničkih nauka Fakultet tehničkih nauka (UNSFTN) kao drugi projektni partner organizuje naučni rad, zadužen je za razvoj senzora i sprovođenje finansijskog programa. Drugi zadaci obuhvataju: razvoj i postavljanje mreže bunara za monitoring, tehničko upravljanje infrastrukturom prostornih podataka kroz prijem podataka sa senzora i njihovo publikovanje u realnom vremenu. Univerzitet u Novom Sadu Univerzitet u Novom Sadu je jedna od vodećih akademskih i istraživačkih ustanova u Srbiji. Univerzitet u Novom Sadu raspolaže bogatim iskustvom stečenim učešćem na mnogobrojnim prekograničnim projektima, i u regionu je prepoznat kao pouzdana

12 MEASUREMENT, MONITORING, MANAGEMENT AND RISK ASSESSMENT OF INLAND EXCESS WATER IN SOUTH-EAST HUNGARY AND NORTH SERBIA This document has been produced with the financial assistance of the European Union. The content of the document is the sole responsibility of USZ and can under no circumstances be regarded as reflecting the position of the European Union and/or the Managing Authority. Ez a dokumentum az Európai Unió pénzügyi támogatásával valósult meg. A dokumentum tartalmáért teljes mértékben a SZTE vállalja a felelősséget, és az semmilyen körülmények között nem tekinthető az Európai Unió és/vagy az Irányító Hatóság állásfoglalását tükröző tartalomnak. Ovaj dokument je odštampan uz finansijsku podršku Evropske unije. Za sadržaj ovog dokumenta je odgovoran iskljčivo USZ i sadržaj ovog dokumenta ne odražava zvanično mišljenje Evropske unije i/ili Direktorata. Contact / Kapcsolat / Kontakt: meriexwa@geo.u-szeged.hu