A monitoring jellegű megfigyelések alapja az időbeliség. Az időben rendszertelenül vagy rendszeresen megismételt megfigyelésben a vizsgálat célja, hogy a standarddal való egyezést igazolja, vagy éppen bemutassa az eltérést és annak mértékét. Megkülönböztethetünk felügyeleti, működési és kivizsgálási monitoringot.
A vizsgált élő (növény- és állatvilág) és élettelen környezeti elemektől (víz, levegő, földtani közeg) függ, hogy melyek a monitorozott paraméterek és hogy milyen időközönként ismétlődve történik a rendszeres adatfelvételezés (lásd. 4 fejezetben a TIM). Az állapotváltozás nyomonkövetésekor a monitoring rendszer magában foglalja az észlelést (mérés és megfigyelés) ellenőrzést, nyílvántartást, értékelést és továbbítást.
Tisztában kell lennünk a mérés bizonytalanságaival, amelyeket az eredménnyel együtt kell becsülni és jelenteni, hogy a megfelelőség értékelését alaposan el lehessen végezni. Ha környezeti problémáról, szennyezésről van szó, akkor a szennyezőanyag koncentráció térbeli eloszlását, a koncentráció időbeli változását, a szennyezettség élővilágra gyakorolt hatását mérjük. Megfigyelhetjük a változásokat előidéző, illetve a változásokból eredően fellépő folyamatok mértékét és időbeli alakulását (pl. hígulás); ezek alapján prognózisokat készítünk.
A monitoring vizsgálatok alapja a jól megtervezett adatgyűjtés és mivel nagy hangsúly van a folyamatos és aktuális adatszerzésen, kiemelt szerepet kap az elsődleges adatgyűjtés. A pontszerű, terepi mérések (pl. TIM1, FEVI2, OLM3) mellett kihagyhatatlan a közvetett, elsősorban foltszerű, képi adatgyűjtés, amely pontosan és objektíven mutatja be a nagy kiterjedésű területeket is (pl. GMES4).
alapfogalmak: elsődleges adatgyűjtés, monitoring, felbontás
kulcsfogalmak: közvetlen digitális adatgyűjtés, közvetett digitális adatgyűjtés, geometriai felbontások, időfelbontások, spektrális felbontások
1. 8.1. Közvetlen elsődleges adatgyűjtés
A különböző környezeti tényezőkre vonatkozó elsődleges, közvetlen adatgyűjtéssel a tananyag több fejezetében is foglalkozunk (pl. 4, 5. fejezetek). Az adatszerzésnél a méretarány növelésével az arányok a terepi felvételezés, ellenőrzés felé tolódnak; ez az arány 1:50.000-nél csak 5 %, de 1:5000-nél már legalább 50 %. A monitoringpontok, környezeti folyamatok térbeliségét a terepen többféle méréssel oldhatjuk meg. A koordinátákat meghatározó térképészet, geodézia klasszikus műszereit mára felváltották a gyorsabb, felhasználóbarátabb, digitális teodolitok, mérőállomások, szintezők, GNSS5(GPS6) vevők. Használatuk hátránya a műszerek ára, amely az elérhető pontossággal jelentősen nő: pl. a GPS vevők ára így nő a tízezer forinttól milliós nagyságrendig.
A geodéziai, térképészeti mérések sokrétűségére jó példa a mérőállomás; egy egységben valósítja meg a vízszintes- és magassági szögmérést, a távmérést, a mérés eredményeinek tárolását, kezelését, átalakítását és számítások végrehajtását (8.1. ábra). A műszer a felállítása után nagyon gyorsan, akár több kilométer távolságban is geodéziai pontossággal mér: 1-2 mm + (2-3 ppm x a mért távolság). Új fejlesztés az egy emberes mérést lehetővé tevő robot mérőállomás, amely lézerimpulzust felhasználva forog a mozgó prizma irányába, majd annak lokalizálása után mér.
8.1. ábra - Koordináta meghatározás mérőállomással (fotók: Kovács F.)
1Talaj Információs és Monitoring Rendszer
2Felszíni Vízminőség Információs Rendszer
3Országos Levegőszennyezettségi Mérőhálózat
4Global Monitoring for Environment and Security
5Global Navigation Satellite System
6Global Positioning System
Környezeti monitoring vizsgálati lehetőségei geoinformatikai
adatokkal (Kovács F.)
Különböző pontosságskálában, gyors koordináta-meghatározást valósíthatunk meg GPS vevőkkel. A GNSS kiépülése a jelenleg aktív amerikai és orosz műholdas rendszerek mellett a jövőben az európai és kínai program megvalósulásával lesz teljes. A több méteres eltéréssel dolgozó navigációs, illetve a szubméteres pontosságú térinformatikai mérések mellett szubcentiméteres geodéziai GNSS mérésekre is van lehetőség. Egy ismeretlen pont nagy pontosságú koordináta meghatározását csak relatív módon oldhatjuk meg. Ebben az esetben a terepi mérésünkkel párhuzamosan szükségünk van ismert koordinátákkal bíró pont(ok)ban mért referenciaadatokra. A referenciamérés megadja az ismert koordináta és az itt végzett mérés eltérését, vagyis a hiba mértékét, amit ráterhelünk az ismeretlen pontban végzett terepi mérésre. Magyarországon a valós idejű GNSS hálózat működésével 35 hazai, hálózatban üzemeltetett referenciaállomás működik éjjel-nappal (amit kiegészítenek a határon túli pontok) (8.2. ábra). A folyamatos működésnek és az internetes szervernek köszönhetően az ország bármely pontján, valós időben kaphatjuk meg a hiba mértékét; így gyorsan és a fázismérés korrekcióknak (RTK) köszönhetően nagy pontossággal mérhetünk.
8.2. ábra - Hazai permanens referencia állomások a valós idejű GNSS hálózatban (forrás: GNSSnet)
2. 8.2. Közvetett elsődleges adatgyűjtés
A lézerszkenner (LIDAR) első ránézésre hasonlít a geodéziai mérőállomáshoz. Az adott pont és a műszer távolságának mérésekor a mérést segítő lézersugár vízszintes és magassági szögét rögzíti a műszer, így nagy pontossággal kiszámíthatóak a megmért pont 3D koordinátái. Ez a műszer a lézersugárral gyakorlatilag végigpásztáz mindent a környezetében. A pontfelhő több millió pont koordinátáját határozza meg, ami nagy adatmennyiséggel jár. A méréssel, feldolgozással járó 3D kiértékelési folyamat nagyon gyors, illetve képi adatforrással kiegészítve a vizualizáció nagyon jó (fotorealisztikus modell). A lézerszkenner a távolság mellett ma már intenzitást is mér, ami képi információkat is ad a felmérésnek, segít a felszíni objektumok azonosításában. A közvetett adatszerzést végző repülőgépes LIDAR domborzati (DDM7) és terepi (DTM8) mérésekre is alkalmas, mivel egyedüli módszerként a vegetációval (erdővel) borított területeken a növényzet (fák) magassága mellett a domborzatot is felvételezi (8.3. ábra). A pontsűrűség a légi felmérés esetében a kisebb (általában 5-10 pont/m2), de akár 200 pont/m2 is lehet. Fontos, hogy ez az aktív adatszerzés kevésbé függ az időjárástól és a napszaktól és vízmélység és meder felméréshez is jó a rövidebb hullámhosszú lézersugárral. Bár a költséghatékonyság rendkívül nagy, maga az adatszerzés drága.
7Digitális domborzatmodell
8Digitális terepmodell
Környezeti monitoring vizsgálati lehetőségei geoinformatikai
adatokkal (Kovács F.)
8.3. ábra - Földrengés vizualizációja LIDAR adatok alapján (kék árnyalatok: a terület lefelé mozdult el; piros árnyalatok: a terület felfelé mozdult el) (forrás: Oskin, M.)
A fotogrammetriánál is van lehetőség földi adatgyűjtésre, ám a térképként használható ortofotót a földrajzi gyakorlatban szinte kizárólag légifotók feldolgozásából kapjuk meg. Rendszeres magyarországi légifelmérések az 1950-es évektől jellemzők. A múlt században még általában fekete-fehér, kis méretarányú (1:25.000) katonai felvételezésekkel általában 10 évente fedték le az országot. Rendszeres, de időszakos felvételezés készült és készül jelenleg is a Vízügyi Szolgálat révén élővizekről, vízügyi létesítményekről, ár- és belvízi eseményekről, színes infravörös képek is (8.4. ábra). Az erdőgazdasági felméréseket a nagy pontosságú erdészeti légifotók segíthetik.
8.4. ábra - Katonai légifelvételezés területi fedettsége Magyarországon 1966. év példáján, illetve a 2000. évi ár- és belvíz infravörös fotón Csongrádnál (adatok:
Topomap, Vituki Rt. - Argos)
A környezet folyamatos változása és a tudatos, emberi környezet-átalakítás eredménye, hogy az elmúlt időszakban egyre gyakrabban találkozhatunk környezeti katasztrófákkal. Az operatív védekezésben, a megelőzésben, a folyamatok térképezésében a képi adatszerzés elsődleges fontosságú (Csornai et al. 2000, Rakonczai et al. 2003). Kisebb mintaterületek tudományos vizsgálatában sok esetben találkozhatunk saját felvételezéssel, adatgyűjtéssel (Tobak et al. 2008).
A légifelvételezési adatszolgáltatás, feldolgozás nem csak a repülőgépes fotogrammetriai mérőkamerák használatáról szól. A sárkányrepülőről, kisrepülőgépről speciális luftballonokról történő lehetőleg rendszeres képkészítés is – amellett, hogy olcsóbb – segíthet a térképezésben, tervezésben (8.5. ábra).
8.5. ábra - Kunhalom légifotók a www.legifoto.com-on
Környezeti monitoring vizsgálati lehetőségei geoinformatikai
adatokkal (Kovács F.)
A Magyarország Légifelmérése Programnak és az erre épülő Magyarország Digitális Ortofotó Programnak (MADOP) köszönhetően 2000 óta országos fedettségben, rendszeresen elérhetők légifotók, ortofotók, melyek az ország térinformatikai alapját biztosítják (Winkler 2001). A gyakorlatban 3-5 évente az ország bármely pontjáról van legalább 0,4-0,5 m-es pixelméretű képünk, amelyek a 2008. évtől infravörös tartományban is készülnek (8.6. ábra). Környezeti kérdésekben kiemelhető alkalmazások a meglévő térképek aktualizálása; mint például az 1:10.000-es topográfiai, vagy az 1: 4000-es külterületi térképek, illetve a Corine Land Cover 1:50.000-es felszínfedettségi térkép. A Magyar Topográfiai Programhoz igazodva 3D adatok előállítását is elősegíti, mivel egy tárgyról két különböző álláspontból készült képpel lehetőségünk van térfotogrammetriai kiértékelésre. Az agrártámogatási, ellenőrzési rendszerhez parcella szintű digitális fotótérképeket állítanak elő (MEPAR9). Sok EU tagország alkalmaz távérzékeléses ellenőrzést, mivel az Integrált Igazgatási és Ellenőrzési Rendszer (IIER) folyamataiban az ellenőrzésre szánt idő a feladat méretéhez képest nagyon rövid, és a terepi ellenőrzés költségei magasak. Az objektivitás szükségessége indokolja, hogy az EU elősegítse az űr- és légifelvételek minél szélesebb körű alkalmazását a mezőgazdasági parcellákhoz kötődő kifizetések ellenőrzése során. Számos interpretációs feladatot is elláthat: belvizes, árvizes területek rendezési tervéhez aktuális adatszolgáltatás, illetve talajerózió, környezeti állapot, illegális hulladék, engedély nélküli építkezések térképezése.