Távérzékelés a mezőgazdaságban és a környezetvédelemben Dr. Fekete István, Dezső Balázs ELTE Informatikai Kar, Algoritmusok és Alkalmazásaik Tans zék Csornai Gábor Földmé rési és Távérzékelési Intézet, Távé rzékelési Központ László István FÖMI TK, ELTE IK, BÖDÖNKE
Mi hívta létre a távérzékelést? - a 60-as évektől a lokális és globális erőforrások kimerülése (először az olaj); - globális problémák; - fajok kihalása, - Római klub Tehát gazdálkodni kell a környezeti erőforrásokkal, amihez pontos felmérés kell! Mi tette lehetővé? - űrtechnika; - szenzorok; - nagysebességű adatátvitel; - 1972: az első LANDSAT (ERTS) műhold felbocsátása; - gyors számítógépek + grafikus képesség; - digitális képfeldolgozás
A távérzékelés fizikai alapjai
Visszaverés, áthaladás, elnyelés
Az optikai hullámhossz-tartomány részei
A nap direkt sugárzásának energiaeloszlása
A távérzékelés fizikai alapjai Passzív rendszerek: - az elektromágneses sugárzás forrása a Nap - az elektromágneses spektrum különböző, az optikai rendszerek által hasznosítható mintavételi ablakai Különböző felszínborítások eltérően sugároznak vissza : - növényzet - víz - talaj S Felvevő: felszínről érkező elektromágneses sugárzás intenzitásának mérése Visszaverődés (reflektancia) % 40 30 20 10 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 Hullámhossz ( m) színes infra légifénykép színes légifénykép SPOT PAN SPOT Xi IRS-1C/1D LISS-III Landsat TM talaj n övén yzet víz 2.1. Látható tartomány Közeli infravörös tartomány Közepes infravörös tartomány
A távérzékelés technikai alapjai
Műholdas felvevő rendszerek A Föld és környezetének megfigyelése Meteorológiai műholdak: időjárás-előrejelzés: földszinkron pályán, az egyenlítő felett nagy magasságban (36 000 km) keringenek, globális területi átfogású, gyakori felvételezésű, kis felszíni (>1 km) részletességű adatok Földmegfigyelő műholdak: földmegfigyelés: napszinkron pályán, kisebb magasságban (1000 m) keringenek, adott terület felett mindig a helyi időnek megfelelően ugyanabban az időpontban haladnak el (például délelőtt 10:30), kisebb területi átfogású, ritkább felvételezésű, nagyobb felszíni (<1 km) részletességű adatok 2.2.
Aktív és passzív távérzékelés Passzív távérzékelés: S A Napból érkező és a felszín által visszavert vagy kibocsátott EM hullámok mérése S látható fény, közeli infravörös csak nappal, felhőmentes időben S termális infra napszakfüggetlen, felhőmentes időben S passzív mikrohullámú tartomány napszakfüggetlen, a felhőzet nem befolyásolja a méréseket Aktív távérzékelés: S A szenzor által kibocsátott és a felszín által visszavert EM hullámok mérése S RADAR: napszakfüggetlen, a felhőzet nem befolyásolja a méréseket
Pásztázó letapogató felvételezés
A tematikus kiértékelés lépései
A célkitűzés megfogalmazása - Mit akarunk kimutatni? Tematikus kategóriák Őszi búza Tavaszi árpa Őszi árpa Kukorica Silókukorica Napraforgó Cukorrépa Lucerna Vízfelszínek Nem mezőgazdasági területek Egyéb szánóföldi növények - Milyen pontossággal? - Pixelenként jó eredmény - Tematikus kategóriák területösszege
A felvételek geometriai és radiometriai korrekciója Általánosan: előfeldolgozás Geometriai korrekció: Esetünkben legtöbbször: EOV (Egységes Országos Vetület), képtípustól függő standard befoglalódobozzal
Referenciaadatok használata Tanuló Teszt
Az adat- és tematikus osztályok összefüggéseinek megállapítása
Az eredmények megjelenítése képi, térképi és táblázatos formában
A FÖMI távérzékelési projektjei
A FÖMI távérzékelési projektjei 1. Távérzékeléses Program (K+F, 300 emberév, 1980- ) 2. Nemzetközileg elismert működő, operatív alkalmazások és módszertan (pl. termésbecslés, árvíz/belvíz monitoring) 3. Nemzeti és EU területalapú támogatások tábla szintű ellenőrzése (1999- ) 4. Elhanyagolt és parlagterületek felderítése - megkezdett kísérleti vizsgálatok (2001-től)
A FÖMI mezőgazdasági távérzékelési programja KSH SZÖGYÜ
Országos Szántóföldi Növénymonitoring és Termésbecslés (NÖVMON) (1997-től)
Mezőgazdasági Távérzékelési Program (1980- ) i FÖMI TK: 300 emberévnyi K+F befektetés i Több nemzetközi együttműködés és program i Nemzetközileg elismert eredmények (EU, USA) i Kísérleti eredmények: 1983: 1-3 gazdaság + Hajdúság (+ Hajdú-Bihar megye) 1984: Hajdú-Bihar megye 1986-1987: Multitemporális kiértékelés (növényfejlődés-felmérés) 1990: 1993-1996: 1997-: 2002-2003: Növénytérkép 3 megyére + területfelmérés Kiemelt OMFB-FVM-FÖMI projekt: az operatív monitoring megalapozása Több nemzetközi projekt Országos operatív szántóföldi növénymonitoring és termésbecslés (NÖVMON) Magyarország teljes területére, mind a 19 megye közvetlen távérzékeléses felmérésére kiterjesztett monitoring és termésbecslés (NÖVMON)
Adatáramlás a NÖVMON rendszerében 1. Megye Előzetes kalibrációs mérések több éves adatsorból kiindulva Legend Winter wheat Spring barley W inter barley Maize Sila ge m aiz e Sunflower Sugarbeet Alfalfa Pe as Spring fodder cr Other cereals Referenciaadatok Nagyfelbontású űrfelvételek Kisfelbontású űrfelvételek Növénytérképek és területi adatok NÖVMON INFORMÁCIÓ- KIVONÁSI RENDSZER A növényfejlődés felmérése Hozam-előrejelzés 1. Megye Őszi búza (kg/ha) Jelentések 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 April May June July August Sept ember Ősz i ár pa (kg/ha) Tavaszi árpa (kg/ha) 2. Pes t, Budapest 3 650 3 146 2 540 Közép-Magyarország 3 650 3 146 2 540 Fejér 4 180 3 802 3 298 Komárom-Esztergom 3 909 3 486 2 834 Veszprém 3 760 3 407 3 031 Közép-Dunántúl 4 022 3 535 3 047 Győr- Moson-Sopr on 3 712 3 378 3 307 Vas 3 626 3 250 3 245 Zala 3 861 3 610 3 152 Nyugat-Dunántúl 3 712 3 405 3 266 Baranya 4 346 3 867 2 934 Somogy 3 718 3 572 2 959 Tolna 4 179 3 957 3 040 Dél-Dunántúl 4 093 3 796 2 960 Borsod- Abaúj- Zemplén 3 328 2 912 2 721 Heves 3 116 2 977 2 614 Nógrád 3 193 2 84 1 2 541 Észak-Magyarország 3 222 2 932 2 659 Hajdú-Bihar 3 681 3 148 2 396 Jász-Nagykun- Szolnok 3 365 3 261 2 572 Szabolcs-Szatmár-Bereg 3 636 3 156 2 663 Észak-Alföld 3 507 3 207 2 528 Bács-Kiskun 3 700 3 207 2 234 Békés 3 461 3 265 2 387 Csongrád 3 421 2 976 2 582 Dél-Alföld 3 528 3 165 2 360 Ősz ibúza Őszi á rp a Ta va szi ár pa (ha ) (ha) (ha) 2. Pest, Budapest 69694 1 3 52 2 7 87 1 Kö zép -Ma gy aro rszá g 6 9 6 94 1 3 52 2 7 87 1 F ej ér 8 2 8 09 8 60 3 4 65 9 Ko máro m-esz tergom 30598 5621 4 74 4 Veszprém 36 982 1 5 75 1 9 65 4 Közép-Dunántúl 150 389 29 975 19 05 7 Gy őr-moson-sopron 68062 1 3 96 5 24 25 7 Va s 3 9 0 11 7 45 6 13 85 3 Zala 22 241 7 44 1 6 03 0 Nyugat-Dunántúl 129314 2 8 86 2 44 140 Baranya 55873 1 3 73 4 5 95 9 Somogy 50 241 11 66 6 2 01 8 Tolna 54 666 1 0 26 4 1 96 5 Dé l-d unántúl 160780 35664 9 942 Bo rsod -Aba új -Z em pl én 5 8 2 69 5 24 9 20 88 5 He ves 5 2 1 88 6 39 7 10 90 6 Nógrád 22 031 2 04 0 6 67 3 Észa k-m a gya ro rszá g 132488 1 3 68 6 38 46 4 Ha jdú-bihar 68156 8 23 8 8 48 7 Já sz-na gyk un -S zo lnok 11 6 323 1 4 01 6 15 198 S zab olc s-sz atmá r-bereg 3 6 2 12 5 08 7 3 28 4 Észa k-al fö l d 22 0 6 91 27341 26 96 9 Bács-Kiskun 93 202 27 864 6 043 Bék és 124146 2 1 27 9 3 89 3 Csongrád 70870 1 7 37 5 2 93 0 Dé l-al fö l d 28 8 2 18 66 51 8 12 86 6
Alkalmazási programok a NÖVMON bázisán Mezőgazdasági Parcella Azonosító Rendszer (MePAR) Nemzeti területalapú támogatások EU harmonikus ellenőrzése (2000-2003) EMOGA területalapú támogatások távérzékeléses ellenőrzése (2004-től) Árvíz monitoring Belvíz monitoring Aszály monitoring ESA-FÖMI Prodex-ENVISAT K+F projekt Gyapjas pille kártételének kimutatása Parlagfű kimutatás távérzékeléssel Szőlő- és gyümölcs kataszter (VINGIS)