Földrajzi Konferencia, Szeged 2001.
AZ ERDÉLYI MEZŐSÉG SUGÁRZÁSTÉRKÉPE – TÉRINFORMATIKAI ALKALMAZÁS Imecs Zoltán1 Az erdélyi Mezőség a kolozsvári földrajzosok hagyományos kutatási területe. Néhány évvel ezelőtt klimatológus kollégáim egyike elkészítette a térség sugárzástérképét hagyományos módszerekkel. Mivel időközben elkészítettem a Mezőség digitális domborzatmodelljét, megpróbáltam elkészíteni ugyanazt a térképet, felhasználva a térinformatikai eszközök által nyújtott lehetőségeket. Hagyományos módszerek Egy adott felszínre jutó napsugárzás mennyiségének kiszámítása jelentős lehet a felszín energiaháztartásának vizsgálata szempontjából, mely segítségével különböző mikroklimatikai, éghajlati elemzések végezhetők. Gyakorlati szempontból megvizsgálható az egyes térségek alkalmassága bizonyos növénykultúrák, például szőlő, termesztésére. A felszínre jutó sugárzás mennyiségét több tényező befolyásolja, ezek lehetnek csillagászati tényezők, mint a napsugarak beesési szöge – ezt a földrajzi szélesség és az időpont befolyásolja, meteorológiai tényezők – a felhővel való borítottság, amely a napsugárzás időtartamát befolyásolja, valamint domborzati tényezők – a felszín lejtése és kitettsége. A fentiekből világosan kitűnik, hogy a felsorolt tényezők igen változatosan tudnak kombinálódni, főleg egy olyan változatos, dimbes-dombos térségben, mint az erdélyi Mezőség. Ez a tény csak növeli a bemutatásra kerülő kutatási módszerek jelentőségét. Amint a bevezetőben megemlítettük, a kolozsvári földrajz kar egyik klimatológusa, Fărcaş I. docens úr, 1997-ben elkészítette az erdélyi Mezőség sugárzástérképét hagyományos módszerekkel. A felszín elemzése szintvonalas topográfiai térképek segítségével történt. Ezeken pauszpapír segítségével lehatárolta az egyes lejtőkategóriákat, valamint a különböző kitettségű területeket. A sugárzásértékeket a megfelelő földrajzi szélességre, mért értékek alapján átalakított Kaempfert-Morgen nomogramm segítségével határozta meg a különböző lejtésű, illetve kitettségű felszínekre. Ez a hagyományos módszer több hibalehetőséget hordoz magában főleg a felszín térképen történő elemzése tekintetében. Ezzel szemben a térinformatika lehetővé teszi pontosabb elemzések végrehajtását. A FIR alkalmazása A Földrajzi Információs Rendszerek lehetővé teszik a fent ismertetett, illetve ahhoz hasonló elemzések gyorsabb, hatékonyabb elvégzését. A pontos eredmény előfeltétele a pontos munka. Tisztában kell lennünk azzal, hogy a térinformatikai módszerek alkalmazásáig sok előkészítő munkára van szükség, s ezek pontossága döntően meghatározza az eredmények pontosságát. Sokak számára ijesztő lehet a szintvonalak digitalizálása, de az utólagos elemzési lehetőségek sokasága mégis indokolttá teszi az erőfeszítést.
1
Imecs Zoltán, adjunktus, Babes-Bolyai Tudományegyetem Kolozsvár, Földrajz Kar, Természetföldrajz Tanszék,
[email protected]
1
Ilmecs Zoltán: Az erdélyi Mezőség sugárzástérképe…
Bármilyen, felszínre vonatkozó digitális elemzés alapja a digitális domborzatmodell (DEM). A Mezőség DEM-jének elkészítése a 1:100.000 méretarányú topográfiai térkép szintvonalainak digitalizálásával kezdődött. Ehhez az IDRISI-hez tartozó TOSCA 2.12 szoftvert használtam. A vektoros állomány javítása után az IDRISI segítségével a szintvonalakat raszteres formátummá alakítottam, majd az INTERCON parancs segítségével létrehoztam a domborzatmodellt. A vektoros szintvonalak raszteres állományra történő helyezésével elég jól meg lehet vizsgálni a domborzatmodell pontosságát. Tovább fokozható a vizsgálat, ha a modellen szelvényeket készítünk, főleg a gerincek, vízválasztók illetve a völgyek mentén. A jelentkező hibákat – főleg a nyergekben megjelenő „gödröket” – a szintvonalak sűrítésével, segédszintvonalak digitalizálásával illetve magassági pontok digitalizálásával lehet csökkenteni. A továbbiakban a javított, késznek tekinthető modellt ajánlatos a FILTER parancs segítségével többször is szűrni. Ennek hatására a „szögletes”-nek tekinthető felszín tovább simítható. Mindezek elvégzése után létrejött a Mezőség DEM-je melynek felbontása, vagyis cellamérete 20 m. Ezek után megkezdődhetett a felszín elemzése. Első lépésben a SURFACE, SLOPE parancsok segítségével elkészült a lejtőtérkép. A program minden egyes cella magasságának ismeretében kiszámítja minden cella lejtését fokban kifejezve. Ezt a raszteres állományt osztályozva kapjuk meg a lejtőkategóriák térképét, amit majd a továbbiakban használni fogunk. Öt lejtőkategóriát hoztam létre 0-2, 2-5, 5-15, 15-35 illetve nagyobb, mint 35 fok. Második lépésben készült el a lejtőkitettség térképe, a SURFACE, ASPECT parancs segítségével. Az egyszerűbb elemzés végett ezt is csoportosítani kell, 9 kitettségi kategóriát hoztam létre (vízszintes, É, ÉK, K, DK, D, DNy, Ny, ÉNy). A továbbiakban azt kell megvizsgálnunk, hogy az egyes lejtőkategóriák, hogyan kombinálódnak a különböző kitettségű felszínekkel. Ehhez nagyon jó lehetőséget kínál a program, a CROSSTAB parancsot. Segítségével létrejön az összes lehetséges kombináció a lejtőkategóriák és a különböző kitettségű felszínek között. A Mezőség esetében az 5 lejtőkategória és a 9 kitettség kategória összesen 35 módon kombinálódott. A művelet eredményeként egy olyan képet kapunk, amelyen az egyes kombinációk külön egyéni azonosítót kapnak. Ezeket fogjuk felhasználni a sugárzásértékek megadásához. Az eddigiekben a számítógép dolgozott nekünk, a továbbiakban már kézi munkára is szükségünk van. Először is azonosítanunk kell, hogy a gép által talált 35 kombináció milyen lejtőkategóriának és kitettségnek felel meg. Ez nagyon fontos művelet, mivel csak ennek pontos ismeretében tudjuk a megfelelő sugárzásértékeket a megfelelő kombinációjú kategóriához rendelni. Ennél a lépésnél jelentkezik a FIR egyik alapvető tulajdonsága, az elemző képesség illetve a lekérdezés lehetősége. Amikor lejtőkategóriákkal dolgozunk és ezek alapján nomogrammról olvasunk ki értékékeket, akkor a kategória átlagértékét tekintjük kiinduló pontnak. Például a 0-2o közötti lejtők kategóriája esetében az 1o-ot tekintjük átlagértéknek, és a neki megfelelő sugárzásértéket olvassuk ki az adott kitettséghez tartozó görbéről. Igen ám de valójában nem biztos, hogy egy bizonyos kategóriához tartozó felszín átlagos lejtése megfelel a kategória átlagának. A vizsgálatok azt mutatják, hogy minél szélesebb, illetve minél nagyobb értékű az osztály, annál nagyobb az eltérés a valódi átlagérték és a számított átlagérték között. A valódi átlagérték meghatározása teljesen lehetetlen hagyományos eszközökkel, a térinformatika viszont lehetővé teszi a pontosabb meghatározást. Az EXTRACT parancs segítségével meghatározhatjuk az egyes lejtőkategóriákhoz tartozó területek átlagértékeit. A Mezőség esetében kapott értékeket az 1. táblázat tartalmazza. A táblázatban megfigyelhető, hogy a nagyobb értékű kategóriákban a számított átlag a kategória alsó határához áll közelebb. Ez nyilván azt jelenti, hogy az adott osztályba tartozó felszínen belül a kisebb lejtésű térségeknek van nagyobb részesedésük. Ez elfogadható egy olyan térség esetében, mint a Mezőség. Valószínű, hogy hegyvidék esetén fordítva alakulna a helyzet. Ettől függetlenül nyilvánvaló, hogy jelentős eltérés adódhat a nomogrammról leolvasandó értékek között. Természetesen ez a módszer is tartalmaz
2
Földrajzi Konferencia, Szeged 2001.
bizonyos mértékű általánosítást, hiszen az azonos kategóriába tartozó, de eltérő foltot alkotó térségek között biztosan vannak eltérések a valódi átlagértékek tekintetében. 1. táblázat. A lejtőkategóriák átlagos lejtőértékei. Lejtőkategóriák
A kategória egyszerű A kategória számítógép által átlaga meghatározott átlaga 0-2o 1o 0,56o o o 2-5 3,5 3,58o o o 5-15 10 8,38o o o 15-35 25 17,62o o o >35 39 * 37,00o (*a felső kategória átlaga a területen található legnagyobb értékig – 44o – számolandó)
Ezt azonban, a foltok nagy száma miatt lehetetlen figyelembe venni. Így is sokkal jobb a közelítés a valósághoz, mint a hagyományos módszer esetében. A továbbiakban ismét olyan művelet következik, amely a térinformatikai eszközök erősségét igazolja. A használandó nomogramm kialakításánál figyelembe kellett venni, hogy a Mezőség elég nagy kiterjedése, valamint eltérő jellege miatt nem vehetők számításba azonos sugárzásértékek a teljes területre. Ezért a térségben illetve közvetlen közelében található mérőállomások adatait vettük számításba. Ezek Dézs, Beszterce, Kolozsvár, Torda, Marosvásárhely, Szamosújvár és Sármás. Figyelembe véve a domborzati jellegzetességeket lehatároltunk 7 érvényességi területet. Ezek esetében más-más kiinduló értéket alkalmaztunk a nomogramm elkészítésében. A 7 érvényességi terület az 1. ábrán látható. 1.ábra. A sugárzásértékek érvényességi területei az erdélyi Mezőségen ( I.Dézs, II. Beszterce, III. Szamosújvár, IV. Kolozsvár, V. Torda, VI. Sármás, VII. Marosvásárhely)
I. II.
III. IV. V.
VI.
VII.
A 2. táblázat tartalmaz néhány adatot a kijelölt térségekre vonatkozóan, valamint azt a vízszintes felületre vonatkozó sugárzásadatot, amely a nomogramm kiindulási pontjául szolgált. 3
Ilmecs Zoltán: Az erdélyi Mezőség sugárzástérképe…
2. táblázat. Az érvényességi területek morfometriai és sugárzás adatai. Érvényességi terület Terület (km2) Átlagos magasság (m) Teljes sugárzás (kcal/cm2-perc)
I 217,0 380,5 117,9
II 692,3 393,2 118,2
III 606,7 373,1 120,9
IV 333,7 378,7 119,9
V 304,1 374,6 121,8
VI 698,9 377,6 120,5
VII 1056,4 397,2 120,9
A térinformatikai eszközök lehetővé teszik, hogy a különböző térségekre más-más értékekkel számoljunk. Ez úgy történik, hogy mind a 7 érvényességi területről egy-egy maszkot készítünk és ennek segítségével az előbb kapott, 35 kombinációt tartalmazó térképet 7 eltérő részre vágjuk. Minden részre külön-külön nomogrammról kiindulva a 35 azonosítóhoz hozzárendeljük a lejtőkategóriának és kitettségnek megfelelő sugárzásértéket az ASSIGN parancs segítségével. Ezután a 7 különálló részt egymás mellé illesztjük. Ennek eredményeképpen olyan térképet kapunk, ahol minden lejtőkategória-kitettség kombinációhoz egy sugárzásérték tartozik. Mivel 35 kombináció van, és a foltok száma igen nagy, a kapott térkép nagyon tarka, elég nehezen értelmezhető. Ezen úgy segíthetünk, hogy a térképet osztályozzuk. Figyelembe véve a különböző értékek gyakoriságát és eloszlását, 7 sugárzáskategóriát hoztunk létre. Ennek az osztályozott térképnek egy kis részlete látható a 2. ábrán. 2. ábra. Az erdélyi Mezőség sugárzástérképe (részlet)
Értékelés Mindenki számára világos, hogy tökéletes eredményt egyik módszerrel sem érhetünk el. Mindkét módszer tartalmaz hiányosságokat, mégis mérlegelnünk kell, hogy melyik vezet jobb eredményre. A hagyományos munka nagy előnye, hogy nem igényel különösebb felszerelést, illetve szaktudást. Figyelembe véve azonban, hogy manapság már otthonainkban sem ritka a számítógép, az említett előny eltörpül. Hátrányai viszont megmaradnak. A felszín térképen 4
Földrajzi Konferencia, Szeged 2001.
történő elemzése sok hibalehetőséget tartogat. A lejtőkategóriák és a különböző kitettségű felszínek lehatárolásánál hajlamosak vagyunk általánosítani és legjobb szándékunk mellett sem tudjuk figyelembe venni az összes szintvonal minden kis görbületét. Előnynek mondható, hogy már eleve többé-kevésbé általánosított – osztályozott – eredményt hozunk létre és lehet, hogy az eredmény látványosabb és könnyebben áttekinthető, mint a gép által produkált térkép. A térinformatikai technológia alkalmazása sok új lehetőséget nyújt a földrajzi elemzések számára. A gép-program léte már nem igazán jelent gondot, a technikai ismeretek elsajátítása sem. Ahhoz azonban, hogy az ismertetett műveletek elvégezhetők legyenek igen komoly előkészítésre van szükség. Egy térkép digitalizálása idő- és munkaigényes feladat. Az elemzések pontossága a felbontás megfelelő megválasztásával szabályozható. A kapott eredmény a legtöbb esetben feldaraboltabb, mozaikszerű lesz, mint a hagyományos módon előállított változat, de mindenképpen pontosabb. A Mezőség konkrét esetében az általam kapott térkép hasonlít a hagyományos módon készülthöz, de annál tarkább, részletesebb. A rendelkezésre álló állományok sok új elemzési lehetőséget nyújtanak. Ezen lehetőségek sokasága az utóbbi technológia alkalmazására sarkall. Igazat kell adnunk Jack Dangermondnak, aki szerint a FIR alkalmazásának csak a felhasználó fantáziája szab határt. Irodalom Bertini,D., Maracchi, G.,( 1997.) - Climatological Cartography by GIS, F.M.A. Cost 79, 1997. Fărcaş, I., (1997), The distribution of the radiation balance components of variously oriented and sloped surfaces in Transylvanian Plain, RRGGG-Geographie, Bucureşti. Imecs, Z., (1998) - Utilizarea S.I.G. în meteorologie-hidrologie - „III-rd Hidro Conference - The water and the protection of aquatic environment in the central basin of the Danube”, Cluj-Napoca, 1998, vol. II., 87-93 old. IDRISI User’s Guide - Clark University, Mass. USA. 1992
5
