Az utóbbi évtizedben hangsúlyosabban jelentek meg az időjárási szélsőségek. A rendkívül aszályos évek (1992–93) után a belvíz és árvíz pusztítása nagyon sok kárt okozott az egész nemzetgazdaságnak (1998–2000). Az éves károk több tízmilliárd forintos nagyságrendje és a katasztrófa eseményei több már ismert tényező fontosságára irányították a figyelmet. Az egyik az, hogy az eseményeket, folyamatokat, a védekezés, megelőzés feladatait csak egy megfelelő, tudományosan és műszakilag megalapozott, adekvát és átfogó, multidiszciplináris rendszer keretében lehet tervezni, végrehajtani. A másik az, hogy a földfelszín állapotának és folyamatainak egyszerre részletes és regionális átfogású, pontos, gyors, objektív rögzítésének, dokumentálásának eszköze, a távérzékelés nélkülözhetetlen, egyedi és a hagyományos információszerzésnél messze hatékonyabb. Ennek a komplex rendszernek tehát fontos támogatója a távérzékelés, mint a földfelszín jelenségeinek mérését, folyamatainak kvantitatív követését lehetővé tevő mérés- és információ-kivonási technológia.

A mintegy 300 emberév K+F befektetésű Mezőgazdasági Távérzékelési Program eredményeképpen az intézet 1997-től operatívan hajtja végre az Országos Szántóföldi Növénymonitoring és Termésbecslés (NÖVMON) programját. Ennek szaktudás-, infrastrukturális- és űrfelvételbázisa alapot teremtett az operatív belvíz és árvíz felméréshez, a követéshez és hatásmonitoringhoz is. A megalapozott döntésekhez és a programokhoz egyformán pontos, megbízható és gyors információhoz juthatunk a távérzékelés segítségével mind helyi, mind regionális-, országos méretekben a mezőgazdaság, a vízgazdálkodás és a környezetvédelem, környezetgazdálkodás területén. Nemcsak a műszaki teljesítmény-paraméterek jobbak általában, mint a hagyományos eljárásokkal elérhetők, hanem a költségek, az ismételhetőség, az információ-kivonás átláthatósága is lényegesen kedvezőbb.

A távérzékelés, a műholdas felvételezés során a földfelszín elemeiről a műhold felvételezője a detektorokba érkező elektromágneses sugárzás intenzitását méri, azt digitálisan rögzíti. Ez a felszínborításokról visszavert sugárzás jellemző a felszínborításokra; a különböző hullámhossztartományokban más és más a visszavert sugárzás nagysága (1. ábra). A visszavert sugárzás megfelelően részletes, a visszaverődési görbék jellegzetességeit figyelembe vevő sávokban történő rögzítése, azaz a spektrális felbontás, a felszíni objektumok egyértelmű azonosíthatóságát teszi lehetővé. A különböző növényborítások, a nyílt vízfelszínek, az eltérő nedvességtartalmú talajok is elkülöníthetők. A legfontosabb optikai műholdak a közepes infravörös tartományból is rögzítenek adatot, ami a felszínborítás azonosíthatóságát döntően meghatározza. Ez az egyszerre több látható és infravörös sugárzási sávban történő mérés lehetővé teszi továbbá a szántóföldi és természetes vegetációban a vizek által okozott káros hatások (kipusztulás, a növényállomány- és a terméscsökkenés, stb.) pontos felmérését.

Meg kell jegyezni azt is, hogy e fizikai okok magyarázzák azt, hogy a légifényképező rendszerek kevésbé alkalmasak a növények, a felszínborítások elkülönítésére, egyértelmű azonosítására. Mint az ábrán is kivehető, abból a látható és közeli infravörös tartományból hoznak csupán információt – fizikai korlátok miatt –, ahol csekély a dinamikája a visszaverődésnek. Ezen hullámhosszakon belül a különböző felszínborítások nagyon hasonlóan viselkednek. Így – a földfelszíni felbontásból, részletgazdagságból származó előnyöket nem megkérdőjelezve – azt mondhatjuk, hogy a légifelvételek inkább a térképi információ pontosítására, helyettesítésére alkalmasak.

Az űrfelvételeknek az előbb leírt sugárzás-elkülönítő képességén, az ún. spektrális felbontáson (= a felvételező spektrális sávjainak száma, ill. az egyes sávok hullámhossztartománya) túl fontos jellemzője a térbeli és időbeli felbontás. A térbeli felbontás a felvételező által rögzített földfelszíni egység (pixel, képelem) elemi mérete, nagysága. Ettől függ a nagyon kis felszíni objektumok azonosíthatósága, kiterjedésük pontos mérhetősége. A mai műholdak által szolgáltatott adatok már ezen a téren is igen fejlettek.

A mezőgazdasági célú alkalmazásokban jellemzően használt felvételek felbontása 0,04–0,1 ha körül mozog felvételtípustól függően. Ugyanakkor ma már rendelkezésre áll 1 m²–16 m² felbontású űrfelvétel is (az IKONOS műholdról, 1999. szeptember 24-e óta).

Így tehát az űrfelvétel a földfelszínt egész pontosan, részletesen tükrözi vissza. Mivel az űrfelvételek a kiértékelés során végig, pontosan 1:10 000-es méretarányú topográfiai térképekhez vannak illesztve, a kiértékelés eredményéül kapott tematikus térképek rögtön szabatos, digitális térképként állnak elő.

Különös jelentősége van a felvételezés ismételhetőségének, az ún. időbeli felbontásnak is. Ennek megfelelő mértékét a követendő folyamat sebessége határozza meg. Egy néhány hetes belvizes időszak követése a 3 nagyfelbontású űrfelvételtípussal együttesen (SPOT, Landsat, IRS-1C/1D LISS-III) ma már 3-5 naponként is biztosítható.

A belvíz felmérésére, monitorozására és a kapcsolódó, szükséges intézkedések támogatására (pl. Nemzeti Földalap kijelölése, belvízvédelem tervezése, belvízkárok enyhítése, stb.) a távérzékelés rendkívül alkalmas. A különböző űrfelvételek a térbeli felbontás, a felvétel készítési gyakoriság, a sugárzási spektrum felbontása, valamint az ár szempontjából eltérőek és kiegészítik egymást. Többszintű rendszerük kitűnően alkalmazható a belvíz és árvíz monitorozásában, felmérésében. Segítségükkel biztosítható a gyors, országos áttekintés és a táblaszintű felmérés lehetősége is.

A NÖVMON bázisán végrehajtott 1998-as és 1999-es belvízfelmérésekben a ma elérhető távérzékelési műholdak űrfelvételeinek alkalmazásával a műholdas belvízfelmérés és monitoring alapvető termékeinek 3 rétegét dolgoztuk ki:

1. Kisfelbontású (120 ha) országos áttekintést lehetővé tevő belvíztérképek, melyek napi gyakorisággal rendkívül gyors kiértékeléssel állnak rendelkezésre.

2. Közepes felbontású (3,6 ha) országos és megyei belvízállapot- és változástérképek a kimutatott belvíz kategóriák megyei területadataival együtt.

3. Nagyfelbontású (0,1 ha) országos, megyei és táblaszintű információkivonást lehetővé tevő belvízállapot-, változás- és hatástérképek.

Az operatív távérzékeléses belvíztérképezés alapjait az 1998-as belvízfelmérések során fektettük le. Az 1998. április-májusi csapadék utáni belvíz pontos felmérése 0,1 ha részletességgel 4 megyére kiterjedően történt meg a belvízérintettségi kategóriák megyénkénti területadatainak megadásával. A belvíz szántóföldi növényeket károsító hatásának kimutatása, követése is megtörtént (kipusztulás).

Az 1999. évi tavaszi belvíz szoros real-time követését és operatív dokumentálását mindhárom termékkategóriában elvégeztük a Földművelésügyi és Vidékfejlesztési Minisztérium számára. A tavaszi belvízelöntések űrfelvételekkel történő kimutatása (2.a.-f. ábra) a Dunától keletre eső terület 7 megyéjére (2.a. ábra) történt meg 0,1 ha-os részletességgel. A felhasznált űrfelvételek időpontjai jól közelítették a tavaszi belvízelöntés maximumát (2.b. ábra). A júliusi esőzések nyomán a Mátraalján kialakult drámai helyzet 3 megyényi területre került feldolgozásra.

Az operatív belvízfelmérések nyomtatott és digitális térképi, valamint számszerű eredményeit az FVM-nek átadtuk. Ezen túlmenően javaslatot dolgoztunk ki a távérzékelési információ felhasználására az FVM belvízvédelmi információs rendszerében, illetve egyéb földhasználati, térségfejlesztési és vízgazdálkodási feladatok objektív megalapozásának előkészítésére. A különböző optikai sávú műholdak felvételtípusainak felhasználása mellett kísérleti módszertani felméréseket is kezdtünk az időjárás független, nagyfelbontású RADARSAT adatok belvízmonitoring célú felhasználására is.

A belvíz jelenléte, az elöntés nagyságának változása, növényekre gyakorolt hatása (növénypusztulás, gyomosodás) kitűnően nyomon követhető nagyfelbontású űrfelvételekkel, űrfelvétel-idősor felhasználásával. Míg egy adott időpontban készült felvétel a belvíz jelenlétét, a belvízelöntést rögzíti statikus módon, addig egy követő idősor alkalmas a tényleges kártételek, belvízelöntések levonulásának és hatásainak kimutatására. Az űrfelvételből történő információkivonás speciális számítógépes hátteret, nagy szakértelmet kíván. A felhasználó számára értékes információ tematikus térképeken jelenik meg. Ezek alkalmasak tetszőleges (település, megye, egyéb körzetek) területi statisztikák készítésére és egyéb térinformatikai adatbázisokkal való együttes kezelésre.

A nagyfelbontású űrfelvételekből 0,1 ha-os részletességgel levezetett tematikus belvíztérképek segítségével a nyílt belvíz mellett a mezőgazdasági művelhetőség szempontjából éppoly káros vízzel erősen átitatott talaj, sőt a vízben álló növényzet is kimutatható, lehatárolható. A 2.c.-f. ábrasorozat összehasonlításában jól bizonyítja a hagyományos terepi bejárással készült folttérkép részlethez (2.f. ábra: 1999. február 21-28-i periódus) képest. Az űrfelvételből levezetett belvíztérképek (2.c.-d. ábrák: 1999. március 3-i és március 12-i állapot, 0,1 ha részletesség; 2.e. ábra: 1999. február 28-i állapot, 3,6 ha részletesség) részletgazdagabbak, pontosabbak is.

2.c.

2.d.

2.e.

2.f.

A több időpontban készült űrfelvételek kiértékelésével lehetőség nyílik a változások nyomon követésére (2.c.-2.d. ábrák), a belvízvédelmi intézkedések, beavatkozások eredményének (javulás, romlás) vizsgálatára, de a gyakran vagy tartósan belvizes területek lehatárolására is. Ehhez a hazai (FÖMI) és a nemzetközi űrfelvétel-archívumok egészen 1972-ig visszamenőlegesen hozzáférhetők. A FÖMI Távérzékelési Központjában rendelkezésre álló know-how lehetővé teszi az elöntések kimutatásán túl a növényzetre gyakorolt hatás vizsgálatát is (kipusztulás, gyomosodás, várható hozamkiesés).

Az objektív, területfüggetlen pontosságú tematikus belvíztérképekből tetszőleges területegységre (pl. megye, vízgyűjtő terület, település, közigazgatási határ, stb.) származtathatók statisztikák, megadhatók az egyes tematikus kategóriákhoz tartozó területek. Az eredményül kapott digitális adatrendszer pontos, geokódolt, a hazai egységes országos vetületi rendszerhez illeszkedő és térinformatikai rendszerben kezelhető. Az adatok más térbeli információkkal (topográfiai térképek, digitális terepmodell, talajtérképek, a vízügyi rendszer térképei, stb.) jól integrálhatók, együttesen elemezhetők, értelmezhetők. Az adatok bármely méretarányban megjeleníthetően a belvízhelyzet és hatásainak objektív dokumentálására, visszamenőleges ellenőrzésére (kárfelmérés) kitűnően alkalmasak.

Az 1999-es és idei árvizek elleni védekezés óriási nemzeti erőfeszítést jelentenek. A törekvésünk az volt, hogy az elöntések pontos területi- időbeni dokumentálásán túl segítséget nyújtsunk a közvetlen védekezésben és a károk lehetőség szerinti megelőzésében. Ezért a FÖMI Távérzékelési Központja április 9. óta kétműszakos állandó üzemmel kívánta támogatni a védekezést. A Tisza és a vízgyűjtő területileg felelős vízügyi igazgatóságaival, a Közlekedési,

Hírközlési és Vízügyi Minisztériummal, a Földművelésügyi és Vidékfejlesztési Minisztériummal, valamint az Országos Vízügyi Főigazgatóság operatív részlegével vagyunk kapcsolatban. Naponta többször elektronikus és hagyományos módon juttattunk el feldolgozott, az elöntéseket hitelesen és objektíven mutató térképeket, területi adatokat. Világos, hogy a folyamatok jellegéhez, sebességéhez legjobban illeszkednek a kis felbontású (120 ha) NOAA AVHRR felvételek. Ezeket a FÖMI éppen az Országos Szántóföldi Növénymonitoring és Termésbecslés (NÖVMON) programja keretében a hozam előrejelzéshez használja operatívan 1997-től. A FÖMI saját vevőjével (1998 májusától) 24 óra alatt átlagosan 4-5 felvételt rögzít az országról, a térségről. A gyakorlatban igazolódott, hogy a levezetett áttekintő adatokat igen közvetlenül és jól lehet használni a védekezésben. Kitűnő példa az április 9-i (04:55h) felvételen (ld. címlapon) a Fehér és Fekete Körös közötti mintegy 27 000 ha elöntés kimutatása. Ennek birtokában a felelős Körös-vidéki Vízügyi Igazgatóság pontosabban tudta becsülni a Körösökön várható árhullám szintjét és a szükséges feladatok mértékét. A három nap múltán kiértékelt felvétel világosan mutatta, hogy már a határon lévő gátra nehezedik a nyomás újabb 6 000 ha-os területen. A változás és sebessége újra segítette a területi vízügyi rendszer munkáját, amellyel jelentős területeket védtek meg az elöntéstől.

Az árvízmonitoring eredményei során a gyakorlatban is mutatkozott, hogy az információtovábbítás gyakorisága és sebessége a védekezésben mindennél döntőbb. A FÖMI vevőjével rögzített felvételt 1,5 órán belül tudjuk továbbítani nem speciális kommunikáció mellett is. Az információ-előállítás sebessége mellett különösen jelentős, hogy az esetenként hiányos, késve érkező, vagy nem elegendően pontos regionális adatszolgáltatás hiányait részben pótolhatják a távérzékelés útján nyert információk. Továbbra is nagyrészt kihasználatlanok azonban az objektív, pontos és fejlett távérzékelési technológia lehetőségei az árvíz elleni védekezés közép- és hosszú távú tervezési, kivitelezési feladataiban.

Az árvízi védelem legveszélyesebb időszakában a FÖMI Távérzékelési Központja – egy időre – Európa legoperatívabb információ-előállító műhelyévé vált.

Az 1980-ban indult nagyon jelentős K+F befektetés eredményeként létrejött operatív Országos Szántóföldi Növénymonitoring és Termésbecslés (NÖVMON) szaktudás-, szakemberbázisa, valamint feldolgozó és infrastrukturális rendszere tette lehetővé az országos belvíz és árvíz felmérés és hatásvizsgálat megoldását. Az 1998-tól nagy területre, objektív, pontos belvízelöntés digitális térképeket adtunk át az FVM-nek. Kijelenthető, hogy a belvízfelméréses hatásvizsgálatban nem ismeretes a bemutatott távérzékelési módszerekkel versenyképes felmérési eljárás és eredmény, t. i. a pontosságot, megbízhatóságot, objektivitást, a részletesség ellenére nagy területi átfogást, az elkészítés idejét és költségeit tekintve. Az árvíz elleni védelem és felkészülés speciális feladataiban is jelentős segítséget adtak és adhatnak a pontosan geokódolt, a saját NOAA vevővel rögzített és 1 órán belül továbbított elemzéstérképek és területi mérőszámok.

Az elöntésekkel kapcsolatos helyspecifikus kárfelmérésben elért eredményeinket egy más szakcikkben fogjuk feldolgozni. A leírt alkalmazások világosan mutatják a földmérési, távérzékelési ágazatnak a mezőgazdasági és más ágazatok számára nyújtott és biztosítható, kifejlesztett korszerű technológián alapuló szolgáltatásainak sokféleségét.

The vast 300 man/year R+D investment from 1980 has resulted in an operational, remote sensing based Crop Monitoring and Production Forecast System (CROPMON, 1997-to date), in Hungary. On this know-how and technology basis an operational waterlog monitoring program (1998 to date) and even a flood monitoring (2000 April) could be performed. The inundation digital maps and measured areas of the temporary waterlog and their impact on crops (monitoring) are accurate, detailed, reliable and relatively low cost. All these data have been provided to the Ministry of Agriculture and Regional Development since 1998. There is no comparable data/information by alternative traditional ways.

Having a NOAA AVHRR receiver, FÖMI Remote Sensing Centre could directly help the involved water management regional authorities along the Tisza in the 100 years record flood, April. Fast information derivation inundation area estimation and its monitoring plus the quick transmission helped the most heavily involved management headquarters in their daily protection actions. There are many more dimensions in the flood management and mid to long term prevention that could be helped by this unique remote sensing technology.