Városökológiai vizsgálatok Székesfehérváron TÁMOP 4.2.1.B-09/1/KONV-2010-0006
Balázsik Valéria
Fény-Tér-Kép konferencia Gyöngyös, 2012. szeptember 27-28.
Projekt TÁMOP 4.2.1.B-09/1/KONV-2010-0006 A felsőoktatás minőségének javítása a kutatás-fejlesztésinnováció-oktatás fejlesztésén keresztül
Jellemzők: (feltétel volt!) - 2 év futamidő - minél több kar részvétele - korábbi tapasztalatok felhasználása - koherencia
Környezetvédelem és ökológia egyes területei
5 alprogram (43 téma!) Valamennyi alprogram a kedvezőtlen hatásokkal foglalkozik, de azok mérséklését segítve, megoldások szolgáltatását célozza.
• I. Természeti örökségünk megőrzése és fenntartható hasznosítása • II. Városok öko-környezetének komplex vizsgálata a Nyugat-dunántúli régióban • III. A szántóföldtől az asztalig • IV. Biotikus és abiotikus környezetek vizsgálata és kutatásmódszertana • V. A regionális fejlődés műszaki innovációs hátterének fejlesztése
II. Városok öko-környezetének komplex vizsgálata a Nyugat-dunántúli Régióban (Sopron, Székesfehérvár, Szombathely) NYME EMK, GEO
• 1. Geoinformatikai feldolgozás, tájértékelés • 2. Földtani közeg és talaj • 3. A terület hidrológiai állapotának jellemzése, és az épített környezet vizsgálata • 4. A levegő állapotának jellemzése • 5. A természeti környezet jellemzése
Geoinformatikai feldolgozás, tájértékelés (GEO) • • • • • •
Munkacsoportok (18 fő) Távérzékelés Domborzatmodellezés Tájökológia Geodéziai mérések (mintavételi helyek bemérése GNSS technológiával) GIS Metaadatbázis
A városökológiai vizsgálatokban résztvevő városok Sopron: Belterület: 2349 ha Népesség: 59978 fő Az egy főre jutó városi terület: 392 m2/fő Átlagos tengerszint feletti magasság: 212m Csapadék: 650-700 mm/év A város által fenntartott zöldterületek nagysága: 913 ha
Székesfehérvár: Belterület: 4236 ha Népesség: 102 057 fő Az egy főre jutó városi terület: 415 m2/fő Átlagos tengerszint feletti magasság: 111 m Csapadék: 550-600 mm/év A város által fenntartott zöldterületek nagysága: 305 ha
Szombathely: Belterület: 3062ha Népesség: 79 438 fő Az egy főre jutó városi terület: 385 m2/fő Átlagos tengerszint feletti magasság: 216m Csapadék: 650-700 mm/év A város által fenntartott zöldterületek nagysága: 242 ha
Városökológiai modell kialakítása A természetes és épített környezet alakítása szükségszerű, mindeközben fontos a környezetvédelem és a település hatékony működtetése. Aktuális állapot ismerete Gyors és hatékony adatgyűjtés Várható városökológiai hatások Városüzemeltetés
Integrált térinformatikai adatbázis (terepi adatgyűjtés, távérzékelt adatok, tematikus adatok, származtatott adatok, stb…) Komplex urbanisztikai elemzések
A település szabályozása övezetenként, kategóriánként szigorú előírások alapján történik
Döntéselőkészítés, városüzemeltetés támogatása, antropogén terhelések kimutatása, környezetvédelem, speciális feladatok, …
Zöldfelületek A természeti környezet fontos indikátora
Lakótelepi részlet ortofotón és infraszínes űrfelvételen
Ugyanaz a részlet a Településszerkezeti térképen és a Szabályozási tervben
Adatforrások Székesfehérváron • Légifelvételek 2000, 2008, 2011; (RC 20 kamera, 1: 8000, terepi felbontás 10 cm a teljes városra) • Digitális Domborzat Modell (FÖMI GRID 20x20 m) • WorldView-2 űrfelvételek 2011. június (8 spektrális csatorna 2mes terepi felbontás, pánkromatikus csatorna 0.5 m-es terepi felbontás) • Hiperspektrális felvételek 2011 (szenzor: AISA Eagle II, 400-970 nm, 252 spektrális csatorna, 1m-es terepei felbontás) • LIDAR adatok 2008, adatsűrűség 4 pont /m2, magassági pontosság ±0.15 m, vízszintes pontosság ±0,30 m (5 km2) • Digitális ortofotó 2008. látható és közel infra tartományban, terepi felbontás 0.5 m • Topográfiai térképek 1:10 000méretarányban GEO TIFF formátumban, I. és II. katonai felmérés raszteres állománya • Landsat TM (1986-2011) és SPOT 2000 felvételek • Tematikus adatok (talaj, víz, levegő mérési adatai, OMSZ, KSH)
Különböző adatforrások alapján integrált adatbázis kialakítása
Városökológiai célú adatszerzés, adatfeldolgozás, információnyerés Cél: Városökológiai modell kialakítása az adatnyerésre, adatfeldolgozásra, integrált adatbázis kialakítására, elemzési lehetőségekre, egyéb feladatokra! Antropogén hatások közvetlen és közvetett megjelenésének kimutatása a földfelszínen (pl.:talaj, növényzetállapot) Leghatékonyabb módszer a földfelszíni adatnyerésre a távérzékelés a légifotogrammetriát is beleértve (homogén, sokrétű) Kis- és nagyfelbontású domborzat- és felszínmodellek alkalmazása . Topográfia meghatározó szerepe a településen (terjeszkedés, térszerkezet, felszínborítás…) Távérzékelt adatok ortorektifikációja térbeliség (3D) természetes igény az adatfeldolgozásban, elemzésekben.
Távérzékelt adatok szerepe a városökológiában terepi és spektrális felbontásuk szerint Űrfelvételek : település térbeli terjeszkedése, változáskövetés, térszerkezeti lehatárolás, bizonyos felszínborítási kategóriák elkülönítése (terepi és spektrális felbontástól függően) Légifényképek: felszínborítási, földhasználati kategóriák megállapítása, elkülönítése Légi lézerszkennelt adatok: légifelvételek ortorektifikációja, magassági adatainak felhasználása a távérzékelt adatok kiértékelésében, képosztályozásban
Eredmények, tapasztalatok Légifelvételek (2006) feldolgozása Szombathelyen •60%-os átfedés, M = 1 : 12 000 •légiháromszögelés elvégzése •ortofotó előállítás, magassági adatok automatikus matching eljárással, mozaikolás
•Ellenőrzés az illesztőpontokon jó! •Ortofotomozaik felhasználása a település térbeli terjeszkedésének és szerkezetváltozásának vizsgálatára
Eredmények, tapasztalatok Légifelvételek (2011) feldolgozása Székesfehérvár 60%-os átfedés, M = 1 : 8000 Ortofotó előállítás magassági alapja Lidar DFM (2008)
Képhiány a kitakart részeken az újramintavételezéskor!
Ortofotó képrészletek DDM és LIDAR DFM alapján (forrás: dr. Jancsó Tamás)
Eredmények, tapasztalatok Osztályozási eljárás
Pixel alapú
Input Eredeti sávok, NDVI, NDWI,..
Szegmens alapú (spektrális elemzés) Szegmens alapú (több paraméteres)
Output Tematikus térképek, statisztikai adatok, pontosságvizsgálat
Osztályozási pontosság növekedése! Forrás: Verőné dr. Wojtaszek Malgorzat
Domborzat- és felszínmodellek szerepe a távérzékelt anyagok kiértékelésében és a GIS adatbázisban
(DDM vagy DFM?) A térbeli elemzés megbízhatóságára befolyással van a modell „minősége”: Adatgyűjtés módszere Pontossága Terepi pontsűrűsége Alkalmazott modell típusa és paraméterei
Pontosság, alkalmasság, gazdaságosság
Pontossági vizsgálat tesztterületen és pontosságellenőrzés Székesfehérvár területén DDM-50 (Alapanyaga az 1 : 50 000-es méretarányú - Gauss-Krüger vetületi rendszerű – 1985-91. évi kiadású topográfiai térkép szintvonalas domborzati eredetije) 10x10 m-es felbontással A Földmérési és Távérzékelési Intézet (FÖMI) által előállított DDM-10 (az EOTR 1:10 000-es méretarányú topográfiai térképek magassági adatainak digitalizálásával készült 5x5 m-es felbontással) LIDAR mérésből előállított DDM 1x1 m-es felbontással
DDM-50
DDM-10
LIDAR last echo
Grafikus alapú domborzatmodellek pontossága a különbségmodell rácspontjai alapján
A rácspontok eltérései: (LIDAR-DDM10; LIDAR-DDM50) A legnagyobb/ legkisebb eltérés m
Az eltérések szórása
modell
Vizsgált rácspontok száma
Ebből érvényes (n)
Az eltérések átlaga (d)/n m
DDM-10
221361
218342
-0.24
21.22/-18.21
1.78
DDM-50
221361
218342
-0.25
21.07/-20.05
2.51
(𝑑2 )/𝑛
A városi ellenőrzéskor tapasztalt átlagos magassági eltérés ± 0,35 m. (országos átlagnál jobb!) Legnagyobb eltérés 1,10 m.
Képosztályozás ortofotón
DDM alapú ortofotó
DFM alapú, true ortofotó
Csak a true ortofotók alkalmasak spektrális érték alapján történő automatikus képosztályozásra! True ortofotó magassági adatforrása lehet: Lidar DFM vagy automatikus matchinggel előállított DFM.
Magassági adatok a képfeldolgozásban DFM Lidar pontfelhő és infravörös légifénykép
magassági tartományok
Magassági és spektrális értékek együttesen vehetők figyelembe a képosztályozásnál Képosztályozás pontosságának növekedését eredményezi!
3 dimenziós városmodell ortofoto + felszínmodell
spektrális adat + magassági adat
megnövekedett információtartalom
A térbeli megjelenítés a tervezés és városüzemeltetés szakembereinek munkáját segítheti hatékonyan a szemléltetés lehetőségével.
GIS CÉL: Több tudományterület adatainak integrációja, technológiai modell kialakítása. (meteorológia, talajtan, urbanisztika, szociológia, biológia, architektúra…)
Feladat: távérzékelt adatok kiértékelésével kapott tematikus térképek, a talaj, víz levegő mérési helyeinek és adatainak, a különböző forrású domborzat- és felszínmodelleknek, a tematikus adatoknak (OMSZ, KSH) integrálása adatbázisba. Egyéb adattípusok bevitele is célszerű. (pl.: időpont, időintervallum, ismétlődés, jellemző… Nehézségek: Igények összehangolása! 3 város, több kar, több tudományterület, többféle adattípus…
Eredmények, tapasztalatok
Nyomelemek előfordulása a talajban Székesfehérváron Forrás: dr. Pődör Andrea
Székesfehérvár felszínborítási térképe
Forrás: Verőné dr. Wojtaszek Malgorzat
Székesfehérvár vegetáció térképe
Forrás: dr. Jancsó Tamás
Egyéb lehetőségek
Légi- és földi lézerszkennelt pontok egyesített állományának metszete Alkalmazás: Városkép, építési előírások, a régészeti lelőhelyek láthatóságának biztosítása.
Összegzés A távérzékelt adatok alkalmasak városökológiai célú felhasználásra Terepi és spektrális felbontásuk szerint változó az információ tartalmuk A domborzat- és felszínmodellek fontos részei a települési adatbázisnak Az egységes adatbázis kialakítható és komplex urbanisztikai elemzésekre alkalmas A városi térinformatikai adatbázis hatékonyan támogathatja a döntéselőkészítést, szabályozási és engedélyezési feladatok végrehajtását és a városüzemeltetést a környezetvédelem fokozott figyelembe vétele mellett.
Köszönöm a figyelmet!
