• English
  • Magyar
Description for image 5Description for image 6Description for image 4Description for image 3Description for image 2

DEnzero

tartható energetika megújuló energiaforrások optimalizált integrálásával (DEnzero)  - TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0041

Tanszékünk a DEnzero pályázatban a „Környezeti Hatások” munkacsoport keretein belül vesz részt , feladatunk a városi környezeti hatások kutatása geoinformatikai és távérzékelési módszerekkel.

Távérzékelési módszerek a városi felszínek kutatásában

A távérzékelés alig több mint 100 éves múltra tekint vissza, de a kezdeti léggömbbel magasba juttatott fényképezőgépektől egy igen komoly utat tett meg napjaink technológiájáig. Maga a fogalom azt jelenti, hogy úgy gyűjtünk információt környezetünk objektumairól, hogy nem kerülünk velük fizikai kapcsolatba. Ehhez arra van szükségünk, hogy vagy a Nap által az anyagi minőség függvényében különbözőképpen felmelegített földfelszínről visszaverődő elektromágneses sugárzást rögzítsük különböző hullámhossztartományokra érzékenyített szenzorokkal (passzív távérzékelés), vagy saját magunk bocsátunk ki elektromágneses jeleket és azokat rögzítjük az erre kifejlesztett eszközökkel (aktív távérzékelés). Mindkét módszer elterjedt és projektünkben alkalmazzuk is őket. Debrecen területének különböző beépítettségű részeit választottuk ki a vizsgálathoz, mely magában foglalja az északkeleti városrész modern, téglaépítésű lakóparkos, panel sorházi, valamint az újabb és korábbi építésű négyemeletes panel (továbbá távfűtéses és egyedi gázfűtéses változatok), tízemeletes panel és a kertes lakóházi épületeket egyaránt. A vizsgálat célja igen sokrétű, mert részben az épületek geometriai adatait fogjuk meghatározni, részben pedig az épületek anyagi minőségére következtetünk. A lerepülés 2013 augusztusában történt meg három szenzorral (hiperspektrális, multispektrális és LIDAR)

Digitális magasságmodell lézeres letapogatással (LIDAR)

Az aktív távérzékelés napjaink egyik igen gyorsan fejlődő ága. Működése saját elektromágneses jelforrásra épül, amely mellett közvetlenül helyezkedik el az érzékelő. A kibocsátott jelből nemcsak az első és utolsó lézernyalábot tudják rögzíteni, hanem lehetőség van a teljes jelalakos szkennelésre is. Az általunk felhasználni kívánt technológia nem teljes jelalakos, ugyanakkor nagy pontosságú domborzatmodell (mely a földfelszín magassági viszonyait mutatja), illetve felszínmodell (mely az első visszaverődő jelből képzett felület, az épületek és növényzet tetőszintje) elkészítését teszi lehetővé. E projektben számunkra a pontos épületgeometria előállítása a legfontosabb, melyet a 10 pont/m2-es felvételezési pontsűrűség biztosít számunkra. Ennek segítségével előállítjuk az épületek tetejének kataszterét a lerepült területre, ami segítséget nyújt a napelemekkel és napkollektorokkal való beépíthetőségi potenciál felméréséhez.

  1. ábra. A légi LIDAR felmérések elvi sémája (www.laserdata.info)

Épületek és mesterséges felületek reflektancia-spektrumainak az elemzése

A passzív távérzékelés első próbálkozásai hőlégballonról készített fekete-fehér légi felvételek voltak. Ezek a felvételek egy új perspektívát adtak a földi nézőponthoz: a magasból megjelent a táj, település mintázata, rávilágítva olyan jelenségekre és sajátosságokra, melyek csak így tárhatók fel. Idővel aztán mind a fényképezőgépek, mind a hordozóeszközök korszerűsödtek. Ne feledjük, a légifotózás nem egyezik meg a kézikamerás fényképek készítésével, mert a végeredményt egy ún. fotótérképpé alakítják, azaz olyan fényképpé, aminek van méretaránya, torzulásmentes és méréseket végezhetünk rajta. Ehhez speciális fényképezőkre, mérőkamerákra van szükség, amik pedig már nem szerelhetők fel bármilyen légi járműre. A technika első alkalmazása 1911-ben történt az 1. világháborúban. Azóta megjelentek a színes légi felvételek, sőt további fejlesztések is történtek. Ezek megértéséhez szükség van egy kis fizikai előismeretre is: a fény valójában elektromágneses sugárzás, melynek az emberi szem csak egy kicsiny (bár igen fontos) szeletét látja (a 400-700 nm közötti tartományt). A látható tartomány (VIS) alatti tartomány az ultraibolya (UV), ami pedig 700 nm felett van, az pedig az infravörös (IR). A látható tartomány kék (450-495 nm), zöld (495-570 nm) és vörös (620-750 nm) csatornákra bontható, mely egy hagyományos filmes fényképezőgéppel is rögzíthető. Szűrők segítségével a három színt elkülönítve is rögzíthetjük, illetve digitálisan utólag is szét tudjuk választani. A modern légifotózás során már szeparáltan rögzítik a kék-zöld-vörös sávokat, sőt újabban már az infravörös tartományból is egy szeletet (1. ábra). Felmerülhet a kérdés, hogy miért is van erre szükség? Gondoljunk csak arra, hogy egy zöldes színű vízfelület épp úgy néz ki egy hagyományos, színes légifotón mint egy erdő, vagy egy gyep. Ha figyelembe vesszük, hogy a melyik felület melyik spektrális tartományban reflektál és melyik tartományban nyeli el az elektromágneses hullámokat, akkor rájöhetünk, hogy adott felszínborítás azonosításához szükségünk lehet olyan spektrális tartományokra is, melyek nem a látható tartományban vannak. Ennek egyenes következménye, hogy ezeket a csatornákat alkalmazva, már nem „színhelyes színes” felvételeket látunk, hanem „hamisszínes” képeket, ahol az erdő akár vörös, a vizek fekete színnel jelennek meg. Ha még tovább megyünk, akkor a feltehetjük a kérdést, hogy miért nem tágítjuk még jobban a rögzített tartományt és vágjuk még kisebb szeletekre a spektrumokat, hiszen akkor még több jellegzetességet tudnánk kideríteni egy-egy területről. Ez a technológia is létezik már, melyet hiperspektrális távérzékelésnek hívnak. A műholdas távérzékelésben már évtizedek óta megszokott a 4-8 csatornán rögzített spektrum (multispektrális távérzékelés), de a hiperspektrális technológia ennél jóval több, akár 30-400 csatornán képes rögzíteni a spektrumokat. Ezzel a módszerrel már nemcsak a vizet és a növényzetet tudjuk megkülönböztetni, hanem akár a fajszintű különbségeket is, illetve a fajon belüli különbségeket (pl betegség vagy vízellátottság szempontjából, 1. ábra).

2. ábra. Különböző felületek jellemző reflektancia-spektruma

A pályázatban hiperspektrális technológiát alkalmazunk részben a zöldfelületek értékelésére, részben pedig a mesterséges felületek (épületek) vizsgálatára. Célunk az egyes tetőtípusok elkülönítése (pala, hullámlemez, cserép, panelházak tetőszigetelése stb.). Az 1 m-es geometriai felbontás ezt lehetővé is teszi és a lerepült területen hozzájárul egy tetőkataszter elkészítéséhez, fontos adatokkal való automatizált feltöltéséhez.

Természetesen minden automatizált adatgyűjtést (LIDAR, hiperspektrális) ellenőrizni kell. A validálás folyamata során helyszíni bejárással és vizsgálatokkal ellenőrizzük az eredményeket. Azt tudnunk kell, hogy 100%-os végeredmény nem létezik, minden automata módszert terhelnek hibák, de mivel sosem 10, 20 vagy 100 objektumról van szó, hanem inkább több ezerről, a nagy fokú termelékenység (hatékony adatgyűjtés) egy bizonyos mennyiségű hiba is elfogadható.

 

 

Old news