Back to top

Szemek a magasból – avagy mi fán terem a digitális erdőtérképezés?

Egy személyes emlék: negyven éve, friss rádiósként légi térképezőkkel készítettem riportot. Mikor elindultam felkeresni mai utódaikat, még nem sejtettem, hogy az a szerencse ér: korszakos újdonságról adhatok hírt. Magyar szakemberek kutatásaiból és gyakorlati munkájából egyedülálló módszer született a hazai erdők digitális légi feltérképezésére.

Olyan fejlesztés lát a közeljövőben napvilágot, ami szó szerint szárnyakat ad az erdővizsgálathoz.

A siófoki légi bázison találkozunk dr. Czimber Kornél szoftverfejlesztővel (TopoLynx Kft.) és dr. Tomor Tamás távérzékelési szakértővel (Debreceni Egyetem), akik egymás szavába, gondolatába kapcsolódva idézik a kezdeteket.

– Projektünk a gyakorlatból indult, nem elvont elméleti kutatás. A rögvalóság, az erdőkkel kapcsolatos mérnöki információigény hívta létre a közös munkát. Három szakterület, három képesség találkozott: a gyakorlati erdőgazdálkodás, a légi távérzékelés, valamint a szoftver- és algoritmusfejlesztés. 2011 óta gondolkodunk együtt – harmadik társunk Mátyás Csaba erdőgazdálkodó (Pannónia Kft.) – és közös fejlesztésünk első fázisát idén zárta a csapat. Ennek eredményeképp az erdészeti szakma számára korszerű digitális térképezési módszerek és termékek készültek.

• Hogyan lehet ezeket a mindennapi életben felhasználni?

– A gazdálkodóknak, erdőtervezőknek, fakitermelőknek, kereskedőknek folyamatosan szükségük van információkra az erdőállományokról. A legegyszerűbb és nagyon is érthető kérdés, hogy mennyi fa van az adott erdőben, és milyenek azok.

Mert nincs két egyforma erdő, nincs sablon! Nem mindegy, hány egyed van, milyen fajokból, milyen a fák koronája, magassága, hol vannak lékek, tisztások, milyen az egésznek a rajzolata. Az erdő 3 dimenziós megjelenése változatos képet ad.

Ezt a változatosságot pedig igen nehéz megfogni és olyan információvá alakítani, ami reprezentálni tud nagy területre kiterjedő erdőállományt. Ezt élő, emberi munkával a helyszínen térképezni szinte lehetetlen. Azért rendkívül előnyös a mi digitális légi térképezésünk, mert hatalmas területről, nagyon gyorsan, homogén adatállományt készít. Automatizálható szinte minden egyes lépése, feldolgozása, és végül nagyon részletes eredményt nyújt. Ilyen minőségű adatállomány összegyűjtéséhez az erdőtervezőnek, aki képes leírni az erdőt, hosszú évekig kellene dolgoznia! Az okát is egyszerű megérteni: ha az ember a földön áll, a látószöge viszonylag kis területet fog be. Tisztáson úgy 1 kilométer, ám erdőben mindössze kb. 15 méter.

Czimber Kornél és Tomor Tamás a siófoki légi bázison
Czimber Kornél és Tomor Tamás a siófoki légi bázison

• Mert nem látja a fától az erdőt…

– Pontosan. De ha az embert felemelik egy emelődaruval 10 méterre, akkor ez a látótér megnő, ha még magasabbra emelkedik léghajóval, a fakoronák fölé, akkor a belátott terület még nagyobb, repülővel 1000 méterről még többet lát, egy űrszonda több tízezer méterről pedig még annál is többet!

• De ahogy távolodunk, elvesznek a részletek.

– Csak az emberi szemnek. A technika viszont állandóan fejlődik! Tíz éve elképzelhetetlen lett volna a mobiltelefonban a maihoz hasonló fel- bontású fényképező. Ilyen rohamosan fejlődik az a technológia is, amit mi használunk. Tehát hiába növekszik a távolság, olyan felbontása van e felvételeknek, amiből jó információkat kapunk.

Ma már műholdról méter alatti pontosságú, repülőgépről pedig centiméteres felbontású felvételeket lehet készíteni.

• Ez talán sokaknak ismerős a Google Earth-ről.

– Mi azonban nem csak légi fotókkal, a látható fénytartományban készült felvételekkel foglalkozunk. Jobbára másfajta technológiákat használunk. Ezek egyike a lézeres távmérés. Efféle készülék már látható építkezéseken a tervezőmérnökök kezében. A falra ráirányítva rögtön pontos távolságokat tud mérni. Hasonló elven működik az a szenzor is, amivel mi dolgozunk, csakhogy mi nem egy lézernyalábot használunk, hanem félmilliót másodpercenként! Ez lézerágyúként nagy tömegű impulzust képes kilőni a repülőgépből, ami magasan, a föld felszínével párhuzamosan száll. Ez a területet pásztázza lézerrel, és speciális képet alkot vele.

A lézeres mérés "betanítása" kidöntött törzsek mérésével
A lézeres mérés "betanítása" kidöntött törzsek mérésével

A lézersugár, ami végül is fény, nem okoz semmilyen kárt. Leérkezik a felszínre, elér valamilyen tereptárgyat – egy fatörzset, talajt, levelet, épületet – és visszaverődik. E visszaverődést észleli a repülőgépre szerelt érzékelő.

Leméri a kibocsátástól eltelt időt, és mivel a repülőgép egyéb mozgásait is méri több szenzor, így pontosan meg tudjuk állapítani, honnan jött vissza a lézersugár. Másodpercenként félmillió ilyen pont rögzül! Ezzel a felszínt leképezi az úgynevezett pontfelhővel, mint egy „szellemkép” és így ki- rajzolja a háromdimenziós valóságot. Reális metszeteket ad.

• Laikusként ránézve kísértetiesen emlékeztet egy francia pointillista festményre, ahol a pontokból sejlik föl a fa lombja, törzse, a bokrok, a földön a vízfolyás.

– A lézerből megkapjuk az erdő geometriáját. A fák helyét, alakját, magasságát.

Minden egyes ponthoz tartozik egy koordinátahármas, amivel centiméter pontossággal meghatározzuk, hol van a földfelszínen a mért jelenség.

Ha az erdő területéből kiemelek egyetlen fát, leolvasom a koordinátáit és odaadom az erdész kollégának, aki beüti a GPS-ébe, és az szépen odanavigálja a fatörzshöz. Nem kell keresgélnie. Mindenről: az ágakról, még az egyes falevelekről is pontos koordinátáink vannak.

• Ezek a léptékek szédületes távlatokat, merőben új fejezetet nyithatnak az erdő megismerésében. Átírják majd a gyakorlatot?

Lézeres letapogatásból származó famodell méretekkel
Lézeres letapogatásból származó famodell méretekkel
– Olyan minőségű, mennyiségű adat- állomány jön létre, olyan technológiai ugrás előtt állunk ezzel a lézeres letapogatással, ami eddig elképzelhetetlen volt! Ezek kvázi geodéziai pontosságú mérések. Használunk arra egy mérőszámot, hogy hány lézerimpulzus jut 1 négyzetméterre átlagosan a felszínen. És itt 30-40 pont/m2-es sűrűségről beszélünk. Ez iszonyatos adattömeg! Tízmilliárd számra keletkeznek mért pontok.

Gondoljunk bele, egy ügyes terepi geodéta kinn a helyszínen kb. 1500 pontot tud egy napi munkával rögzíteni, mi meg ezzel a technikával másodpercenként félmilliót!

Elképesztő különbség! Ez az egyik nagy vívmánya a lézeres távmérésnek, hogy szemléletesen, nagyon pontosan, nagy tömegű adattal képezi le az erdő és környezete fizikai valóságát.

A másik új technológia, amit használunk, a hiperspektrális felvételezés. Hasonló elven működik, mint a fényképezés, ez is úgynevezett passzív technológia: a tárgyakról visszaverődő napfényt érzékeli a szenzor. Három színcsatornában – vörös, kék, zöld – kódolja le magának, ahogy az emberi szem is. A légi felvételezés során is adattá alakul a látott kép számítógépen, és ebből lesz a monitoron megjeleníthető fotó.

Ugyanezen elven működik a hiperspektrális felvételezés is, csakhogy itt nem 3 csatornát rögzítünk, hanem 600-at! Ennyivel több információt kapunk, mint amennyit az emberi szem észlelni képes.

Az adat- mélység, az adattömeg az erőssége ennek a módszernek. Mindhárom technológia – légi fotózás, lézeres, és hiperspektrális mérés – közös eleme, hogy repülőre szerelt szenzorokkal történik. A repülőgép a kijelölt terület fölött előre megtervezett útvonalon repül, közben gyűjti az adatokat. Leszállás után a nyert hatalmas adattömeget – terabytokról van szó! – elkezdjük feldolgozni. Ehhez kalibrációs mérések társulnak, hiszen a légi felvételek csak úgy használhatók, ha előre kijelölt mintapontokon földi méréseket is végzünk. Például referenciamagasságokat mérünk földi geodéziával, és ezzel beállítjuk a viszonyítási pontokat, „betanítjuk” a pontfelhőt. Így lesz belőle értelmezhető adat, vagyis információ. A kettőt elválasztja pár hónap munka…

• Ilyen adattömeg kezelése nyilván komoly számítástechnikai hátteret igényel, az pedig irdatlan költséges.

– Kizárólag szuperszámítógép képes feldolgozni. Módszerünk része, hogy ilyen informatikai környezetben futnak feldolgozó algoritmusaink, amelyeket az elmúlt években fejlesztettünk és folyamatosan javítottunk. A fejlesztés nem áll le, mindig vannak új szempontok és gyorsan újul a technológia. Ez egy gyors „autósztráda.”

• Az erdő viszont nem siet sehová. Miért sarkallná változtatásra az erdészeket?

– A világ digitalizálódik. Ezt nem lehet elkerülni. Ma már minden nagymama zsebében mobiltelefon van. Az okos informatikai megoldások egyre versenyképesebbé válnak, az élőmunka pedig drágul.

• Máshogy kérdezem: miért éri meg az erdészeteknek felhasználni az Önök eredményeit?

Fafajtérkép - valóságból térkép
Fafajtérkép - valóságból térkép
– Méréseinkből 70-féle terméket dolgoztunk ki, ami hasznos az erdő- gazdálkodóknak. Fafajtérképek, faegyed-térképek, lombkorona poligonok, domborzatmodellek, utak térképezése – hiteles térinformatikai adatállományokkal segíthetjük a munkájukat. Kalibrált, objektív mérési módszerrel, digitális adatokkal, amik akár egy tárgyalás, adásvétel során is megállják a helyüket.

Pontos fatömegbecslést tudunk végezni, meg tudjuk állapítani, hány faegyed van a vizsgált erdőben és azok mekkora átmérőjűek, milyen magasak. Mindegyikük helyét ismerjük.

A térbeli famodellt meg tudjuk forgatni, az elágazásokat, a korona alakját, méretét mind láttatni tudjuk. A fák kora, egészségi állapota is térképezhető. Lehetnek beteg foltok az erdőben, lehetnek nem kívánt fafajok. Ezt a sokféleséget remekül lehet a hiperspektrális módszerrel térképezni, mert minden egyes anyagi tulajdonságot kimutat.

Digitális domborzatmodell az erdőrészlet-határokkal
Digitális domborzatmodell az erdőrészlet-határokkal

• Kérek egy példát! Hogyan olvasnak a jelekből?

– A fa kommunikál a színével is, a zöldön kívül olyan árnyalatai vannak, amit az emberi szem nem képes észlelni. Viszont a szenzor érzékeli, hogy másfajta spektrumú egy nyárfa, egy nyírfa, egy tölgy, egy akác, vagy másfajta az egészséges, és a beteg egyed „ujjlenyomata”.

Az erdész pedig tudni akarja, hogy egy erdőgazdaság 50 000 hektáros, óriási területén hol szárad a bükkfa, hol rágta meg az araszoló lepke hernyója a tölgyfák levelét, hol kell beavatkozni.

Hol vannak kivágandó invazív fafajok? Mekkora területet érintett a jégkár? Ezek fontos kérdések, amiken nagyon sok pénz múlik. Eddig erről terepi megfigyeléseket gyűjtöttek, de a munkaerő fogy és drágul. Az új technikával egy nap megyényi területet lehet fel- térképezni, ráadásul jó előre jelzi a problémákat, mutatja a jelenségek dinamikáját.

Egy szemre még egészséges fa leveleinek árnyalatnyi szín- változásából a szenzor már látja, hogy baj van, a fa „sápadtabb”.

Az erdőgazdálkodónak elemi érdeke fel- méretni a birtokán lévő erdőterületet, megismerni a valós helyzetet és a tendenciákat, hiszen abból él, abból gazdálkodik. Ha elszámolja magát: veszít, ha ismeri az erdőjét és jól tervez: nyer az üzleten. Állami és magán erdőgazdálkodónak egyaránt fontosak ezek az információk. Ezt mi szolgáltatásként mindenki számára elérhetővé akarjuk tenni.

Okostelefonon az információk
Okostelefonon az információk

Ráadásul ehhez nem kell új eszközöket venni, számítógéppel és okostelefonnal használhatják.

• Elszánt lelkesedésük sikert vetít elő- re. Hogyan definiálnák a módszerük újdonságértékét?

– Új fejlesztés, új technológia, bár nem előzmény nélkül. Észak-Amerikában és Skandináviában alkalmaznak hasonló módszert, de csak homogén állományra, fenyőre.

Ami nálunk világviszonylatban újdonság, hogy lombos fafajok és elegyes erdők többszintes állományára is működik!

Évekig kísérleteztük ki, amíg ilyen átfogó, kidolgozott, üzem- szerű rendszerré vált. A fejlesztés során mintegy 8000 köbméter kitermelt faanyagot mértünk meg a légi adatok kalibrációjához. Munkánkban 9 állami erdőgazdaság vállalt partnerséget, és adott mintaterületeket a tesztelésekhez. Ez mutatja az érdeklődést is az új módszer iránt, ami az erdővagyon átfogó felmérésében is úttörő lehet.

Forrás: 
A Mi Erdőnk
Ezt a cikkünket és a témában további cikkeket a A Mi Erdőnk 2018/5 számában olvashat.

Népszerű agrárszaklapok

Ezeket olvasta már?

2018 karácsonyán…

Az előzetes adatok alapján megállapítható, hogy a mezőgazdaság jól teljesített: 2018-ban 3,1 százalékkal nőtt az ágazat teljesítménye. Cégünk idei évének mérlegét megvonva a Magyar Mezőgazdaság Kft. ugyancsak jó évet zárhat.

Örökzöldek ünneplőben

Karácsonykor sok lakás éke a feldíszített fenyő- fa: lehet kicsi, asztalra állítható vagy több méter magas óriás, mutatós tartóba illesztett vágott, földlabdás vagy konténeres. És vannak, akik ragaszkodnak a műfenyőhöz.

Sofőr nélkül, rekord sebességgel tolta le a havat a Valtra

Országúti hóeltakarításban állított fel 73,17 km/h sebességi világrekordot Dél-Finnországban, egy vezető nélküli (autonóm) Valtra T254 Versu traktor.

Hogy lehet a sivatagban zöldséget termeszteni?

A kedvezőtlen klímájáról és a mostoha terepviszonyairól híres Egyesült Arab Emírségek területén egy szír gazda különféle salátaféléket és fűszernövényeket termel.

Őrült pazarlás: kárbaveszett tej- és tejtermékek

Évente 116 millió tonna tej és tejtermék, vagyis az előállított áruk 16 százaléka vész kárba világszerte a szemétbe dobás és a nem hatékony tárolási, szállítási folyamatok miatt – derült ki az Edinburghi Egyetem szakembereinek vizsgálatából.

Zöld hét – fókuszban a zab és a hering

A sok évtizedes hagyománynak megfelelően január derekán újra benépesül a berlini vásár több mint két tucatnyi kiállítási csarnoka: az idén január 18. és 27. között megrendezésre kerülő Nemzetközi Zöld Héten ismét mintegy 60 ország több mint 1.700 kiállítója várja a vásár iránt érdeklődő 400 ezer látogatót, s – nem utolsósorban – a vásáron kiállító nemzetek szakminisztereit és agrárszakembereit.

Ezúttal Magyarországon zavarta drón a vadakat

Valószínűleg sokan látták november elején az anyamedvéről és bocsáról készült tündérinek látszó videót, melyről később kiderült: azért menekültek fel a meredek hegyoldalra, mert egy drón zavarta meg őket. Ezen a hétvégén pedig egy Baranya megyében készült videón ámultunk, melyen egy hatalmas szarvas rudli kel át az úton. Sajnos itt is hasonló a helyzet.

A faanyag nyomon követhetősége az erdők védelmében fontos

Két tűzifa- és egy fűrészáru-kereskedés működését függesztette fel a Nemzeti Élelmiszerlánc-biztonsági Hivatal (Nébih), mivel a telephelyeken nem volt nyomon követhető a vásárolt és értékesített, valamint tárolt faanyagok eredete, forgalmazása. A fatermékek szigorú nyomon követését uniós és hazai jogszabályok írják elő azért, hogy az illegális eredetű faanyagot kizárják a kereskedelemből.

Precíziós vagy sem, működjön a gyakorlatban

Bár az elektronizálás az egyik fejlesztési irány a kertészeti gépek gyártásában, elektromos traktort csak korlátozottan lehet használni a ma ismert akkumulátorok mellett, nagyobb jövő előtt állnak a különböző robotok és önjáró eszközök. Gyümölcsszedő robotok is léteznek mechanikus vagy pneumatikus fogószerkezettel, amelyek fölismerik és leszedik a gyümölcsöt.

Hidrokultúrás veresegyházi paradicsom télen-nyáron

December 14-én pénteken, Veresegyházon a Veresi Paradicsom Kft. új üvegházának átadásán Nagy István agrárminiszter a rendezvény fővédnökeként mondott köszöntő beszédet, melyben Magyarország versenyképes élelmiszer termelését, továbbá a kertészet mezőgazdaságban betöltött szerepét és támogatásának jelentőségét részletezte.