T-BEA (Tool for Biomass Accessibility with Earth Observation Technology)
Kézikönyv
GeoAdat Szolgáltató és Informatikai Kft. Székhely: 1088 Budapest, Szentkirályi u. 8. Tel.: +36 1 469 0033 Fax: +36 1 469 0506 E-mail:
[email protected] Honlap: www.geoadat.hu
Tartalom 1. Biomassza ................................................................................. 3 2. Biomassza hasznosítás .............................................................. 3 3. T-BEA ismertetése ..................................................................... 4 3.1. A szolgáltatás szintjei .......................................................... 5 3.2. A-technológia ...................................................................... 6 3.3. B-technológia ...................................................................... 7 3.4. C-technológia ...................................................................... 8 3.5. D-technológia .................................................................... 11 4. A végtermék ismertetése .......................................................... 13
2
1. Biomassza Élőlények élő és elhullott anyagának az összessége. EU-s irányelv szerint: mező-, erdő- és halgazdaság, valamint ezekhez kapcsolódó ágazatok termékeinek, hulladékainak és maradékanyagainak a biológiailag lebomló része. Legelterjedtebb energianövények: fa, szárítva szilárdtüzeléssel hasznosítható (lágyszárúak) vagy biogázzá fermentálható növények, valamint a magas olaj- vagy cukortartalmú termések.
2. Biomassza hasznosítás Biomassza ma a világ energiaszükségletének kb. 10%-át fedezi, és ipari nyersanyagot is biztosít. Nem élelmezési célú hasznosítása fenntarthatóan a mai szint kb. 2-szeresére növelhető. Hazánk 2020-ig 13% fölé akarja emelni a megújulók részarányát, aminek több mint a fele (bruttó 61 PJ/év) szilárd biomasszából fedezendő. A programok a rendelkezésre álló adatok szórásai miatt óvatosan alulbecsülik a térségek biomassza-potenciáljait. A 2020-as célok eléréséhez ezért várható biomassza részarányának a növelése, odafigyelve a 2015-ös fenntarthatósági kritériumokra. Ebben távérzékelési módszerek jó szolgálatot biztosíthatnak.
3
3. T-BEA ismertetése A T-BEA (Tool for Biomass Accessibility with Earth Observation Technology) kutatási fejlesztési projekt az EUREKA szerves része. A projekt az energetikai célra felhasználható fás biomassza mennyiségek felderítését, azonosítását, lehatárolását, mennyiségi, és dinamikus (időbeli) becslését tűzte ki céljául. Az Európai Unió kontinentális éghajlatú területein az egyik legnagyobb környezeti és természetvédelmi problémát az invazív növényfajok terjedése okozza. A gyorsan terjedő, az őshonos növényzetet kiszorító növények közül számos faj jelent egészségügyi kockázatot, allergia okozóként. Egyes fajok megváltoztatják a talaj fizikai szerkezetét és kémiai összetételét, befolyásolják a mikroklímát, ezzel hozzájárulnak a klímaváltozási folyamatokhoz. Az ide tartozó fajoknak közös jellemzője, hogy gyorsan terjednek és rövid idő alatt jelentős biomassza mennyiséget fejlesztenek. Kutatásunk során olyan távérzékelési módszert és geoinformatikai eljárást dolgoztunk ki, ami alacsony költséggel, hatékonyan lokalizálja a tájidegen növényfajok által fertőzött területeket. A felhagyott mezőgazdasági területeken található fás szárú biomassza mennyiségek felderítése és mennyiségi becslése nem öncélú: a projekt célja, hogy a kedvezőtlen területhasználati változásokat megakadályozásának célját piacorientált módon kapcsolja össze a növekvő „zöld” energia iránti igény kielégítésével. Hogy ez hosszútávon fenntartható törekvés legyen, a területek letermelésének tervezésekor az (üzleti) hatékonyság kiemelkedő jelentőségű. 4
3.1. A szolgáltatás szintjei A-technológia: Az újonnan (az elmúlt 5-10) évben elérhetővé váló biomassza-mennyiség területeinek lehatárolása az érdeklődési területen (ROI) B-technológia: Az A-szintű szolgáltatás területei közül a mezőgazdasági területhasználattal jellemezhető területek (gyepterületek, szántóterületek lehatárolása) C-technológia: Az A- vagy B-szintű szolgáltatás területeinek osztályozása az elérhető biomassza-mennyiség és –típus alapján. D-technológia: A C szintű szolgáltatás közeljövőre való extrapolálása és modellezése a ROI területén (megmutatja, hogy 5 év múlva mekkora és milyen biomassza-mennyiség lesz elérhető az egyes területeken beavatkozás nélkül.
5
3.2. A-technológia Invazív fás szárú növények elterjedésének detektálására felhagyott területeken A munkaterület letermelhető fás szárú biomassza borításának elemzési menete: • Űrfelvétel beszerzés • Forrás előkészítés • Vegetációs indexek, vegetációs borítás térkép kinyerése • Az adott év fás szárú vegetációállapotának elemzése • Vegetáció fedvény vektorizálása • A jogilag nem letermelhető erészeket kivonjuk a fás szárú vegetációs fedvényből • Felhasználóbarát termék elkészítése
6
3.3. B-technológia Az A-szintű szolgáltatás területei közül a területhasználattal jellemezhető területek szántóterületek) lehatárolása.
mezőgazdasági (gyepterületek,
Technológiai lépések: • Landsat felvételek beszerzése • Felvételek letöltése, korrekciója • Évcsoportonként több felvétel (tavaszi, nyári, őszi) felvételek csoportosítása • Felvételek illesztése idősoros adatbázisba • Raszter hálózat elkészítése a munkafolyamat ütemezéséhez • Idősoros növekmény detektálás a lágyszárú növekmény és az ültetvények kiszűrése érdekében • Topológiai vizsgálat: erdőterülethez, ültetvényekhez kapcsolódik-e a növekmény terület • Túlságosan kis méretű (letermelhető biomassza szempontból előnytelen) területek kiszelektálása • Kimenet: 3600 hektárnál nagyobb letermelhető biomassza területeinek térképi adatbázisa
7
3.4. C-technológia Az A- vagy B-szintű szolgáltatás területeinek osztályozása az elérhető biomassza-mennyiség és -típus alapján. A C technológia az azonosított biomassza-területek mennyiségi becslését célozza távérzékelt adatok segítségével. A cél tehát a megfelelő hozzárendelés megtalálása a digitális formátumú távérzékelt adatok, és a helyszínen fellelhető biomassza mennyiségek attro tonnában kifejezett mérőszámai között, majd a hozzárendelés alkalmazása egyéb területeken.
8
Radarfelvételek feldolgozása a Fertő-tó területén
9
Sentinel-1 IWS Sigma VH (vörös) és VV (kék) normalizált adatok az SRTM domborzatmodellhez (zöld) korrigálva
10
3.5. D-technológia A C szintű szolgáltatás közeljövőre való extrapolálása és modellezése a ROI területén (megmutatja, hogy 5 év múlva mekkora és milyen biomassza-mennyiség lesz elérhető az egyes területeken beavatkozás nélkül). A D szintű szolgáltatás választ kínál arra a kérdésre, hogy mikor érdemes egy adott terület letermelését előirányozni. Gyakorlati példaként: ha egy adott területre nem érdemes 120 letermelhető tonna alatt kivonulni (és jelenleg 90 tonna lelhető fel), mikor érdemes a terület letermelését prognosztizálni, a termelési tervbe operatívan bevonni? Az elkészített idősoros becsléseket tematikus térkép formájában is megjelenítettük. Az így vizualizált adatbázis alkalmas a biomassza területek letermelésének tervezése során a döntéstámogatás ellátására. Térinformatikai szűrésekkel ellenőrizhető, hogy mely területek lesznek a következő években határérték felett.
11
Mintaterületek 2013-as Landsat 8 műholdfelvételen
A mintaterületek biomassza növekedése a tematikus térképen megjelenítve
12
4. A végtermék ismertetése A befoglaló terület a stack állományon és egy MASTER poligon (Landsat 8 Band 5-6 – Sentinel-1 VV kompozit) – látható a Sentinel-1 al-sáv váltás (nyugati oldalon Sentinel-1 adat egy másik Band-en került tárolásra)
13
