A Károly Róbert Főiskola távérzékelési technológiáinak erdészeti alkalmazhatósága

A Károly Róbert Főiskola Távérzékelési és Vidékfejlesztési Kutatóintézete hosszú évek óta alkalmazza mindazon távérzékelési infrastruktúrákat és know-howt, mely lehetőséget teremt különböző földi állapotok, folyamatok behatóbb vizsgálatára, beleértve az erdészeti termőhelyi adatok szolgáltatását is.

A következőkben az Intézet távérzékelési technológiáit és eszközeit, majd az alkalmazott technológiák erdészeti, erdőtervezési alkalmazáshatósát mutatjuk be.

Légi hiperspektrális felvételezés

A hiperspektrális távérzékelés célja, hogy nagy információtartalmú és terepi bontású adatokat gyűjtsünk a környezetünkről, ahol a felvételek akár több száz csatornát is tartalmazhatnak, melyek egy folyamatos spektrumot alkotnak (1. ábra), így az emberi szem számára láthatatlan tulajdonságok is térképezhetővé válnak. A rendkívül részletes légi adatokból származó spektrális egyediség/különbség segítségével akár faj vagy fajta szintű vegetáció térképezésre, valamint különböző stressz hatások és havária jelenségek felderítése is alkalmas.

Az Intézet által alkalmazott hiperspektrális szenzor az Aisa FENIX 1K szenzor 380 - 2500 nm spektrális tartományban, 1024 pixel szélességben képes légi adat felvételezésre, így több mint, 600 csatorna rögzítésére alkalmas akár 0,5 méteres terepi felbontással. A szenzor kétmotoros PIPER PA-23-250 "Aztec" repülőbe van beépítve. A terepi (geometriai) felbontás a repülési magasságtól és a szenzor beállítástól függően 0,5-3m között, míg a radiometriai felbontást is 1,75-7nm között változhat.

Légi lézerszkennelés (LIDAR) és digitális mérőkamerás felvételezés

A légi lézerszkennelés (LIDAR) egy aktív távérzékelési technológia, amely nagy mennyiségű távmérési adatot képes gyűjteni nagyon rövid időn belül. A távolság pontos időméréssel határozható meg; a kibocsátott és a visszavert jelek közötti időkülönbség és a fény sebessége segítségével (2. ábra). A légi LIDAR egyik fő előnye, hogy képes olyan területeken is mérni, ahol a földi geodéziai méréseket csak nagy erőforrásigénnyel lehetne megvalósítani. A LIDAR felvételezés eredménye a georeferált osztályozott pontfelhő.

A légi lézerszkennelés a másodpercenként akár 500.000 visszaverődést képes detektálni, ezzel akár 50 mért pontot (x,y,z) is eredményezhet négyzetméterenként. A többszörös visszaverődés segítségével nagy mértékű növényborítottság mellett is kaphatunk mért pontot a talajfelszínről, így akár nyári időszakban is készíthető megbízható domborzatmodell. A magas pontsűrűség (>20 pont/m2) alkalmazásával, rendkívül részletes mikro-domborzat állítható elő, de a talajon található mesterséges és természetes objektumokról is részletes, mérhető képet ad.

A digitális mérőkamerás felvételezéssel képesek vagyunk perspektivikus torzításoktól mentes, vetületi rendszerbe illesztett nagy pontosságú és térbeli felbontású digitális ortofotó-térkép elkészítésére is.

Alkalmazott szenzorok a LEICA ALS-70HP lézerszkenner és LEICA RCD 30 RGBN 60 MP középformátumú mérőkamera együttesen egy CESSNA C-206 repülőgépbe beépítve.

Az ALS70-HP rendszer egy kifejezetten nagy magasságból és nagy pontossággal végrehajtott terepi felmérésekhez kifejlesztett légi lézerszkenner, amellyel akár 3500 m terep feletti (AGL) magasságból is végrehajtható az adatgyűjtés. Az elérhető átlagos pontsűrűség 0,5 - 50 pont/m2, valamint akár 4 cm-es térbeli felbontású légifelvételek is készíthetők.

Mind a három légi távérzékelési rendszer rendelkezik nagy pontosságú GNSS és INS (inerciális) rendszerrel, melyek adatai segítségével a felvételek koordináta rendszerbe illeszthetőek.

A technológiák erdészeti alkalmazhatósága

A LIDAR technológia egyik leghatékonyabb felhasználási területe az erdőterületek térképezése, mivel az impulzusok egy része a lombkoronáról egy része pedig a lombkoronán áthaladva a talajról verődik vissza (3. ábra), mely lehetőséget teremt a növényzet és s domborzat együttes térképezésére. A lézeres adatokból erdős területre olyan modellek generálhatók, melyek alkalmasak a vegetáció bizonyos vertikális szintjeinek elkülönítésére is.

A légi lézerszkennelésből származó pontfelhőből nagyon pontos digitális felszín és domborzatmodellek (DSM, DTM) számíthatóak (4. ábra). Egy DTM előállítása az első, közbenső és/vagy utolsó visszaverődések azon pontjainak szisztematikus eltávolításával történik, amelyek a talajt borító vegetációról, vagy mesterséges objektumokról verődtek vissza, így megkaphatjuk a terület növényzettel borított felszínmodelljét és a növényzet nélküli csupasz domborzat modelljét is.

Ezek mellet a fák magassága is meghatározható, lombkoronájuk nagysága is mérhető, továbbá a korona sűrűsége és levélterület meghatározása is lehetséges, így a biomassza-potenciál is becsülhető (vagyis, hogy adott terülten hány m3 élőfakészlet található) idősoros méréssekkel pedig a növényzet növekedése, változása is követhetővé válik (5. ábra). Az idősoros felvétel alapú vizsgálatok esetében az észlelt változásokat a változás mértéke alapján hirtelen, nagy mértékű (pl. erdőtűz) és kis mértékű változással jelentkező folyamatok (pl. az éves szukcesszió) is elemezhetők. (Fa magasság; Korona méret; Vertikális korona profil; Borítás; Biomassza (m3); Korona sűrűség.)

Amennyiben meg kívánjuk határozni egy adott terület vegetációjának összetételét, vagyis fajta szintű elkülönítést szeretnék kivitelezni, vagy a növényzet állapotára vagyunk kíváncsiak, akkor lehetőség van a LIDAR adatok légi hiperspektrális és légi digitális mérőkamerás felvételekkel való integrálására, így megkapva a kívánt információkat. (6. és 7. ábra).

Forrás: Dr. Tomor Tamás, docens, Károly Róbert Főiskola, Gyöngyös

Kapcsolódó:

Erdőtűz konferencia volt Hatvanban 2015. 05. 18.

FATÁJ Megjegyzés:

Lehet hogy ezzel az eljárással forradalmasítani, gyorsítani és pontosabbá tenni lehetne a hazai és más országokbeli erdőleltározást? Nagyon érdekes lenne a távérzékeléses erdőleltározás költség összevetése az eddig szokásos eljárásokéval, illetve, hogy a távérzékeléses adatkimenete hogyan illeszthető az Erdőállomány Adattár bemenetéhez.

Fakitermelő vállalkozó számára pedig az a kérdés, hogy hány ha erdőtől válik gazdaságossá a kitermelés előtti pontos (fafaj, m3, famagasság, ...) adatfelvétel ezzel a módszerrel.