A FELSZÍNBORÍTÁS VÁLTOZÁSÁNAK FŐ TÍPUSAI A CORINE LAND COVER EURÓPAI ADATBÁZISA ALAPJÁN Büttner György – Dr. Mari László∗ Az 1980-as évek elején ismerték fel, hogy a felszínborítási (land cover) információk fontos elemét képezik a környezetgazdálkodási, természetvédelmi adatbázisoknak. Ezért merült fel az igény egy egész Európára kiterjedő felszínborítási adatbázis létrehozására az EU CORINE (Coordination of Information on the Environment) programján belül. A Land Cover a CORINE program legnagyobb adatbázisa. A legfőbb elvárás az összehasonlíthatóság és a konzisztencia volt, vagyis az egész kontinensről (eleinte csak az EU országok területéről) egy egységes, összehasonlítható 1: 100 000-es méretarányú adatbázist kellett elkészíteni, ami az egyszeri állapotfelvételen túl, a jövőbeni változásvizsgálatok alapjául is szolgálhat. Az ún. pilot project 1986 és 1990 között zajlott Portugáliában. Ennek során tisztázták az alap technikai kérdéseket, valamint kidolgozták a megfelelő nómenklatúrát. A CORINE felszínborítási adatbázisában öt fő csoportban 44 felszínborítási osztály szerepel (1. táblázat). 1994-től a CORINE adatbázissal kapcsolatos tevékenységet az EEA (European Environment Agency) koordinálja. 2004-re 33 ország – az EU tagországokon kívül 5 Phare partner állam Délés Kelet-Európában (Románia, Bulgária, Albánia, Makedónia, Bosznia és Hercegovina), ezenkívül Horvátország, Tunézia és Marokkó – csatlakozott a CORINE programhoz. Az Európai Környezeti Ügynökség (EEA) 1999-ben hirdette meg a CLC100 (CORINE Land Cover 1:100000) adatbázis felújítását Európában, IMAGE&CLC2000 projekt néven. Az IMAGE&CLC2000 projekt két fő részből áll, amelyek szorosan összefüggnek egymással (EEAETC/TE, 2002a, b): IMAGE2000: magába foglalja az összes munkafázist, amely a jó minőségű űrfelvételek (Landsat 7 ETM+) előállításához kapcsolódik, beleértve az ortho-rektifikálást és az európai és nemzeti űrfelvétel mozaikok elkészítését, CLC2000: lefedi az összes olyan tevékenységet, amely az első CLC100 adatbázis (CLC90 = 1990) felújításához kapcsolódik, az IMAGE2000 alapján és a felszínborítás változásainak (CLC Changes) interpretálását felhasználva a CLC90 és IMAGE90 adatbázisokat. 1. A projekt szervezeti felépítése Az IMAGE&CLC2000 az EEA / JRC (Joint Research Centre) közös projektje, amelyben a JRC a felelős az IMAGE2000 részért az EEA pedig a CLC2000-ért. A projekt koordinálását az EEA végzi.
∗
Büttner György osztályvezető, FÖMI Környezetvédelmi távérzékelési osztály, 1149 Budapest Bosnyák tér 5.;
[email protected]
dr. Mari László, PhD, egyetemi adjunktus, ELTE Természetföldrajzi Tanszék, 1117 Budapest Pázmány Péter sétány 1/c;
[email protected]
1
Az EEA a CLC2000 felügyeletén kívül biztosítja, hogy megfelelő legyen az információáramlás az Európai Kormányzati Bizottság (European Steering Committee) felé, valamint koordinálja a CLC2000 Technical Team munkáját. A JRC az IMAGE2000 felügyeletén kívül koordinálja az IMAGE2000 csoport munkáját, amely űrfelvételek feldolgozására szakosodott európai szervezeteket (METRIA, GISAT) foglal magába. A European Steering Committee az EEA, JRC, DG-Environment, DG-Regional Policy, DG-Agriculture, DG-Eurostat, EEA Scientific Committee, NFP/EIONET és ETC-TE képviselőiből áll. Az EEA és a JRC folyamatosan, jelentésekkel tájékoztatja Steering Committeet a munka állásáról, időbeosztásáról, az anyagi források felhasználásáról, a tendrerek és együttműködési szerződések kiírásáról/megkötéséről, a felmerülő problémákról és azok megoldási javaslatairól. Nemzeti Kormányzati Bizottságot (National Steering Committee) minden résztvevő ország a nemzeti projekt koordinálására és ellenőrzésére. A CLC2000 Technical Team segíti a nemzeti csoportokat és az EEA-t. Az European Topic Centre on Terrestrial Environment (ETC-TE) négy szakértőjéből és az IMAGE2000 team egy szakértőjéből áll. A CLC2000 Technical Team fő feladatai az alábbiak: • Összeállítani a CORINE Land Cover felújítás gyakorlati irányelveit, vezérfonalát. • Tanfolyamok tartása/ technikai, gyakorlati segítségnyújtás a nemzeti teameknek az igények szerint. • Az érdeklődő nemzeti teameket ellátni az InterChange szoftverrel (fejlesztő a FÖMI, Büttner et al. 2003) és megtanítani a szoftver használatát. • Koordinálni a nemzeti teamek munkáját a felszínborítási adatbázis elkészítése érdekében. • Támogatni a nemzeti teameket a nemzeti CLC2000 projektek fejlesztésében. • Segíteni és ellenőrizni a nemzeti teameket az adatbázis előállításában a helyszíni ellenörző utak alkalmával. • Gondoskodni a végleges, átadandó adatbázis technikai kontrolljáról. • A nemzeti adatbázisok egyesítése egy egységes európai adatbázissá. • A végleges adatbázisból különféle WEB-es termékek előállítása, terjesztése. A nemzeti CLC2000 teamek felelősek az űrfelvételek és más kiegészítő adatok alapján készülő felszínborítási interpretációért, a CLC2000 és a CLC Changes adatbázis elkészüléséért, valamint az első CLC adatbázis (CLC90) hibáinak kijavításáért. Jelenleg 29 ország, 4,5 millió km2-nyi területtel vesz részt a projektben: EU25, Bulgária, Horvátország, Liechtenstein és Románia. A projekt költségeinek 50 %-át az egyes országok költségvetése, másik 50%-át az EU intézményei biztosítják.
2
2. A CLC90-től a CLC2000-ig A CORINE Land Cover projekt célja az volt, hogy egy olyan leltár készüljön a Föld felszínének borítási típusairól, amely alapján menedzselni lehet a környezetet (Heymann et al. 1994). Csak az olyan képződményeket akarták térképezni, amelyek relatíve stabilak, évszakosan (pl. vegetáció), periodikusan (pl. ár-apály) vagy rövidtávon (pl. áradás) nem változnak. A CLC90-nél az interpretáció az űrfelvételekből készített fotótérképekre fektetett speciális fóliákra, ceruzával, kézi rajzolással történt. Az interpretációs munkát segédadatok (topográfiai térképek, fekete-fehér és infravörös légifelvételek, erdészeti térképek stb.) használata és terepi ellenőrzések segítették. Az elkészült, ellenőrzött interpretációk digitalizálás után kerültek a CORINE adatbázisába. 1: 100 000-es méretarányban a legkisebb interpretált objektumok mérete (MMU=minimum mapping unit) 25 ha, vonalas elemeknél a legkisebb szélesség 100 m volt (Mari L. – Mattányi Zs. 2002). Ez a két alapparaméter azonos a CLC90 és a CLC2000 esetében. A standard CORINE felszínborítási nómenklatúra öt fő csoportban, három hierarchiaszinten, 44 felszínborítási osztály tartalmaz (1. táblázat). Az öt főcsoport az első hierarchiaszinten a következő: 1) mesterséges felszínek, 2) mezőgazdasági területek 3) erdők és természetközeli területek, 4) nedves területek, 5) vizek. A nemzeti teameknek a nemzeti CORINE adatbázis előállításához lehetőségük volt a negyedik vagy akár ötödik hierarchiaszinteken újabb felszínborítási osztályokat bevezetni (Büttner, G. et al. 2000), a helyi adottságoknak megfelelően. Pl. két különböző típusát határozták meg a szárazföldi mocsaraknak (411) és a tőzeglápoknak (412) Észtországban (EEIC, 2003). Az európai adatbázisban azonban csak a harmadik szintig lehet használni a kategóriákat. A 44 kategória nem változott meg a két adatbázis elkészítése során, de az egyes kategóriák definícióit pontosították, a hibákat javították (Bossard et al. 2000). 1. táblázat. A CORINE Land Cover osztályai 1. szint 1. MESTERSÉGES FELSZÍNEK
2. szint 1.1. Lakott területek 1.2. Ipari, kereskedelmi területek, közlekedési hálózat 1.3. Bányák, lerakóhelyek, építési munkahelyek
2. MEZŐGAZDASÁGI TERÜLETEK
1.4. Mesterséges, nem-mezőgazdasági zöld-területek 2.1. Szántóföldek 2.2. Állandó növényi kultúrák 2.3. Legelők 2.4. Vegyes mezőgazdasági területek
3. szint 1.1.1. Összefüggő település szerkezet 1.1.2. Nem-összefüggő település szerkezet 1.2.1. Ipari vagy kereskedelmi területek 1.2.2. Út- és vasúthálózat és csatlakozó területek 1.2.3. Kikötők 1.2.4. Repülőterek 1.3.1. Nyersanyag kitermelés 1.3.2. Lerakóhelyek, meddőhányók 1.3.3. Építési munkahelyek 1.4.1. Városi zöldterületek 1.4.2. Sport-, szabadidő-és üdülő területek 2.1.1. Nem-öntözött szántóföldek 2.1.2. Állandóan öntözött területek 2.1.3. Rizs földek 2.2.1. Szőlők 2.2.2. Gyümölcsösök, bogyósok 2.2.3. Olajfa-ültetvények 2.3.1. Rét / legelő 2.4.1. Egynyári kultúrák állandó kultúrákkal vegyesen 2.4.2. Komplex művelési szerkezet 2.4.3. Elsődlegesen mezőgazdasági területek jelentős temészetes növényzettel 2.4.4. Mezőgazdasági-erdészeti területek
3
3. ERDŐK ÉS TERMÉSZETKÖZELI TERÜLETEK
3.1. Erdők 3.2. Cserjés és/vagy lágyszárú növényzet 3.3. Növényzet nélküli, vagy kevés növényzettel fedett nyílt területek
4. VIZENYŐS TERÜLETEK
4.1. Szárazföldi vizenyős területek 4.2. Tengermelléki vizenyős területek
5. VIZEK
5.1. Kontinentális vizek 5.2. Tengeri vízfelületek
3.1.1. Lomblevelű erdők 3.1.2. Tűlevelű erdők 3.1.3. Vegyes erdők 3.2.1. Természetes gyepek, természetközeli rétek 3.2.2. Hangafüves, harasztos területek 3.2.3. Keménylombú mediterrán növényzet 3.2.4. Átmeneti erdős-cserjés területek 3.3.1. Homokos tengerpartok, dűnék, homok 3.3.2. Csupasz sziklák 3.3.3. Ritkás növényzet 3.3.4. Leégett területek 3.3.5. Gleccserek, örök hó 4.1.1. Szárazföldi mocsarak 4.1.2. Tőzeglápok 4.2.1. Tengermelléki mocsarak 4.2.2. Sólepárlók 4.2.3. Ár-apály által érintett területek 5.1.1. Folyóvizek, vízi utak 5.1.2. Állóvizek 5.2.1. Tengerparti lagúnák 5.2.2. Folyótorkolatok 5.2.3. Tenger és óceán
A CLC2000 adatbázis elkészítéséhez az ortokorrigált Landsat 7 ETM+ (3, 4, 5 sáv) űrfelvételek interpretációja szolgáltatta az alapot, itt azonban már számítógépmonitoron történt az interpretálás (CAPI = computer assisted photointerpretation) (Perdigão – Annoni, 1997), de nem volt központilag meghatározott szoftver. Az új technológia a CLC90-nél jóval pontosabb tematikus és térbeli pontosságot eredményezett. Felszínborítás változás (Land Cover Changes) Az egyik legfontosabb újdonsága a CLC2000-nek a felszínborítás változás (Land Cover Changes, LCC). A változás térképezésénél a legkisebb térképezendő egység jóval kisebb, 5 ha, mint a CLC térképeknél. A legkeskenyebb interpretált objektum a CLC-hez hasonlóan 100 m. A LCC csak a valódi változási folyamatokat tartalmazhatja, és nem lehet a két időpont azonos objektumának eltérő szemléletű interpretációja. A CLC90 adatbázis hibáiból eredő változásokat, a CLC90 adatbázis kijavításával korrigálható. A CLC2000 projekt termékei A CLC2000 projekt számos végterméket állít elő meghatározott adatformátumokban. A vektor termékek ArcInfo formátumban készülnek. A 2. táblázat foglalja össze a végtermékeket és az elkészítésért felelős szervezetet. A nemzeti termékek az egyes országok vetületi rendszerében készülnek (Arc/Info vektor formátum), ezzel szemben az európai vektor állomány földrajzi koordinátákat fog tartalmazni (ETRS89 rendszer). Az európai raszter termékek Lambert-féle azimutális vetületben (Lambert Azimuthal Equal Area) készülnek.
4
2. táblázat. Végtermékek Végtermékek Nemzeti CLC2000 – vektor Felújított nemzeti CLC90 (nem kötelező) Nemzeti CLC Changes - vektor Európai CLC2000 – vektor Felújított Európai CLC90 – vektor Európai CLC Changes – vektor CLC 250 m raszter CLC 100 m raszter CLC 1 km2 statisztika Nemzeti Metaadat Európai Metaadat
Felelős szervezet Országok Országok EEA / ETC-TE EEA / ETC-TE EEA / ETC-TE EEA / ETC-TE EEA / ETC-TE Országok EEA / ETC-TE
3. Előzetes eredmények A CLC2000 projekt 80%-át a tervek szerint 2004 őszére be kell fejezni (Kleeschulte, 2004). Néhány ország már befejezte a projektet és az eredmények tanulmányozhatóak (1. ábra). 1. ábra. A CLC2000 státusza 2004. május 31.
5
Hét olyan ország felszínborítás változását elemezzük és hasonlítjuk össze az alábbiakban, amelyekben már elkészült a végleges adatbázis (az adatbázis a TERRIS-ben, az EEA, nonprofit felhasználók számára engedéllyel elérhető összesített európai adatbázisában van már): Észtország, Írország, Lettország, Litvánia, Luxemburg, Hollandia és Szlovénia. A 3. táblázat adatai jól mutatják, hogy Írország és Lettország a legdinamikusabban változó ország, a legstabilabb felszínborítás pedig Luxemburgot és Szlovéniát jellemzi. 3. táblázat. A felszínborítás változás összehasonlítása hét országban terület (km2)
első CLC
második CLC
idősáv
változás (km2)
Írország
70283
1990
2000
10
5645
8,03
0,80
Lettország Litvánia Észtország
63700 65200 45226
1995 1995 1994
2000 2000 2000
5 5 6
2552 1656 1214
4,01 2,54 2,68
0,80 0,51 0,45
Hollandia Luxemburg Szlovénia
35398 2590 20273
1986 1989 1995
2000 2000 2000
14 11 5
1716 41 24
4,85 1,60 0,12
0,35 0,15 0,02
ország
relatív változás relatív változás / év (%) (%)
Az egy évre számolt relatív változás három csoportra osztható: magas: közel az 1%-hoz, közepes: 0,5 % körül, alacsony: kevesebb, mint 0,2 % A változás mátrix elemzésével bepillantást nyerhetünk az egyes országokban ható domináns folyamatokra. Az alábbi elemzés azokat a változásokat tartalmazza, amelyek együttesen az adott ország területi változásainak legalább 75 %-át adják. Az egyes országok domináns változásai csökkenő fontossági sorrendben vannak feltüntetve az alábbiakban. Írország (EPA, 2003): Legelők változása (231) szántófölddé (211) és fordítva, szántóföldek változása legelőkké, amely megfelel a tradícionális írországi gazdálkodásnak Tőzeglápok beerdősítése (412-324) Fenyő ültetvények kivágása (312-324) Fenyő ültetvények felnövekedése (324-312) Lettország (Baranovs, 2003): Erdők irtása (313-324) Legelők változása (231) szántófölddé (211) és fordítva, szántóföldek változása legelőkké. Litvánia (Vaitkus, 2003) A mezőgazdaság intenzifikálása (231-211) Erdők irtása (31x-324) A mezőgazdaság diverzifikálása (211-242) Észtország (EEIC, 2003) Legelők változása (231) szántófölddé (211) és fordítva, szántóföldek változása legelőkké 6
Erdők irtása (31x-324) A mezőgazdaság diverzifikálása (231-242) Hollandia (Hazeau, 2003): a domináns változások sokféle hatást foglalnak magukba: Urbanizáció (városok növekedése, új sport és szabadidő területek kialakítása) a korábbi mezőgazdasági területeken Mezőgazdaságon belüli változások (pl. új üvegházak telepítése) Iparosítás (mezőgazdasági területek csökkenése) Mezőgazdasági területek átalakulása természetközeli területekké (211-311, 211-321) Új vizenyős területek (231-411) Új vízfelületek (231-512) Luxemburg Erdők kivágása viharkárok miatt (31x-324) Urbanizáció a korábbi mezőgazdasági területeken (2xx-112) Legelők (231) átalakulása szántófölddé (211) Szlovénia Erdőpusztulás, tarvágás (311-324) Erdők regenerációja tűz után (334-324) Autópályaépítés (133-122, 311-122) Természetes területek átalakulása mezőgazdasági területté (311-243, 411-231) Tó átalakulása vizenyős területté (512-411) A fenti folyamatokat összegezve: • Az „Erdők és természetközeli területek” osztályon belüli változások Hollandia kivételével az összes országban fontosak. • A „Mezőgazdasági területek” osztályon belüli változások Szlovénia kivételével az összes országban fontosak. • A „Mesterséges felszínek” osztály a legjelentősebben Hollandiában, Luxemburgban (városok növekedése, iparosítás) és Szlovéniában (autópálya-építés) növekedett. • Mindhárom balti országban jelentős az erdőirtás. • Észtországban és Litvániában a mezőgazdaság intenzívebbé vált. • Írországban a tőzeglápok beerdősítésének fő oka, hogy így növelik az ország nagyon alacsony erdősültségét. • Hollandia az egyetlen ország, ahol a „Mezőgazdasági területek” átalakulása „Erdők és természetközeli területek”, „Vizenyős területek” és „Vízfelületek” osztályba jelentős. 4. Magyarország felszínborítás változása Magyarországon a CLC2000 adatbázis az 1998/1999-es SPOT 4 felvételek interpretációjával készített, CLC50 adatbázis aktualizálásával készült (Büttner et al. 2000, Mari et al. 2001). A változások térképezésével egyidejűleg a CLC90 adatbázis hibáinak javítása is megtörtént. A változás térképeken az interpretátoroknak minden olyan változást fel kellett tüntetni (2. ábra), amelyek területe eléri az 5 ha-t. Magyarországon a felszínborítás változás adatbázis 201 féle
7
változástípust tartalmaz, amelyekből 119 olyan változás, amelynek összterülete nem éri el a 100 ha-t és általában 1-5 poligonból tevődik össze. Az ország területére eső változások közel 75 %-át hat változástípus adja (4. táblázat). A legdinamikusabban az erdők változnak, ahol a változás egyik iránya a tarvágások és egyéb fakitermelési helyek visszaerdősítése, a másik irány pedig a fakitermelés (3-5. ábra). 4. táblázat. Magyarország fő változástípusai Változástípus
Poligonok száma
Változás (ha)
A változásokon belüli aránya (%)
324-311
5338
109 545
28
311-324 231-211 211-231 211-324
4241 1677 1214 701 674 577 508 326 182
64034 51038 41997 13738 10611 9374 7161 6875 5947
16,4 13 10,75 3,5 2,7 2,4 1,8 1,8 1,5
324-313 324-312 313-324 231-324 221-211
2. ábra. Szeged környékének változás poligonjai, Landsat7 ETM+ űrfelvételen (FÖMI)
8
3. ábra. Erdők változása Várpalota környékén
4. ábra. 324-311 változás Pusztavacs környékén
9
5. ábra. 311-324 változás Nyirád környékén
A másik nagy változáscsoport a mezőgazdasági területeken belüli változás, ahol a legelőterületek szántófölddé alakítása illetve fordítva a szántók felhagyása, füves területté válása a legjellemzőbb folyamat (6-7. ábra). 6. ábra. 231-211 változás Iregszemcse környékén
10
7. ábra. 211-231 változás Iregszemcse környékén
4. Összefoglalás Az EEA és a JRC felügyelete alá tartozó IMAGE&CLC2000 projekt keretében egységes elveken alapuló, összehasonlítható, 25 ha felbontású felszínborítási adatbázis készült 29 európai országban, mintegy 4,5 millió km2-en. A CLC2000 alapja az IMAGE2000 keretében készült, nagy pontosságú (<25 m RMS hiba) ortokorrigált Landsat-7 ETM+ felvétel. A résztvevő országok többségében, a CLC2000 a korábbi CLC90 adatbázis felújításával készült. A felszínbortás-változás (CLC-change) adatbázis 5 ha-os felbontásban készült, amely jelzi a résztvevő országokban zajló domináns változásokat. A két adatbázis eltérő térbeli felbontása, és az alkalmazott változástérképezési módszer miatt (EEA-ETC-TE, 2002a) nem került az adatbázisba az összes 5 és 25 ha közötti változás. Az összes, 5 ha-t meghaladó változás feltérképezéséhez más módszert kellett volna használni, amelyet több országban, így pl. Magyarországon is alkalmaztak (Maucha et al. 2003).
11
IRODALOM • • • • • • • • • • • •
• •
• •
12
Baranovs, H. (2003) National CORINE Land Cover 2000 in Latvia – project I&CLC2000, Final Report, Latvian Environment Agency. Bossard, M. – Feranec, J. – Otahel, J. (2000) CORINE Land Cover Technical Guide – Addendum 2000. Technical report No 40. Copenhagen (EEA). http://terrestrial.eionet.eu.int Büttner, G. – Bíró M. – Maucha, G. – Petrik, O. (2000) Land Cover mapping at scale 1:50.000 in Hungary: Lessons learnt from the European CORINE programme, 20th EARSeL Symposium, 14-16 June 2000, Dresden Proceedings, pp.25-31. Büttner, G. – Maucha, G. – Taracsák, G. (2003) Inter-Change: A software support for interpreting land cover changes, In: Proceedings of the 22nd EARSeL Symposium, Prague, 4-6 June 2002; Millpress pp. 93-98. EEA-ETC/TE (2002a) CORINE Land Cover update, I&CLC2000 project, Technical Guidelines, http://terrestrial.eionet.eu.int EEA-ETC/TE (2002b) Guidelines for CLC2000 delivery, http://terrestrial.eionet.eu.int EEIC (2003) CORINE Land Cover 2000 in Estonia – project I&CLC2000-EE, Estonian Environment Information Centre, Tallinn. EPA (2003) CORINE Land Cover 2000 update (Ireland), Final Report, Environment Protection Agency, Ireland. Hazeau, G.W. (2003) CLC2000 Land Cover database of the Netherlands, Alterra Rapport, Wageningen, 775 ISSN 1566-7197 Heymann, Y. – Steenmans, Ch. – Croissille, G. – Bossard, M. (1994) CORINE Land Cover. Technical Guide. EUR12585 Luxembourg (Office for Official Publications of the European Communities) Kleeschulte, S. (2004) ETC/TE, 2004: Implementation Plan , ETC/TE, Universitat Antònoma de Barcelona. Mari L. – Mattányi Zs. – Maucha G. (2001) Űrfelvételek alapján szerkesztett, különböző méretarányú felszínborítási térképek összehasonlítása a CORINE Land Cover program alapján, – A földrajz eredményei az új évezred küszöbén, A Magyar Földrajzi Konferencia tudományos közleményei, Szeged, CD-ROM ISBN 963482544-3 p. 1–17. Mari L. – Mattányi Zs. (2002) Egységes európai felszínborítási adatbázis a CORINE Land Cover program – Földrajzi Közlemények CXXVI. (L.) 1-4. sz. pp. 31–38. Maucha, G. – Taracsák, G – Büttner, G. (2003) Methodological questions of CORINE Land Cover change mapping, Second International Workshop on the Analysis of Multi-temporal Remote Sensing Images: MultiTemp-2003 Workshop 16-18 July 2003 Joint Research Centre, Ispra, Italy (to be published in the Remote Sensing of Environment). Perdigão, V. – Annoni, A. (1997) Technical and methodological guide for updating CORINE Land Cover Data Base. JRC/EEA. Vaitkus, G. (2003) CORINE Land Cover 2000 in Lithuania – project I&CLC200-LT , Final Report, Inst. of Ecology, Vilnius University.
