Hidrológiai Közlöny 1998 (78. évfolyam)

3. szám - Zilahy András: Elárasztott területek felmérése multiszenzoros távérzékeléssel

ZILAHY A-: Elárasztott teróletek l'elméreése. 153 nyes a legtöbb radar műholdra is. Kivételt képeznek a rendszeres napi gyakorlatban használt meteorológiai műholdak, melyeknél az adathozzáférés nagyon gyors (néhány órán belül), valamint a RADARSAT műhold, melynél a sürgősségi megrendeléseket két napon belül ki tudják elégíteni (bár, mivel a RADARSAT csak megrendelésre készít felvételeket, így a megrendeléstől eltelt idő ugyancsak befolyásolja ezt az időtartamot). Az eddigi kutatások túlnyomórészt már lezajlott áradások utólagos tanulmányozására irányultak ott, ahol megfelelő mennyiségű és minőségű műholdfelvételek álltak rendelkezésre. Az árvizek felmérése kapcsán fontos feladat az elérhető műholdfelvételek felkutatása. Ha az előrejelzések alapján már korábban tudni lehet az árvíz várható időpontját, akkor lehetőség nyílik egyes műholdfelvételek megrendelésére (pl. RADARSAT), míg más műholdak rendszeresen készítenek felvételt szinte az egész Földről (pl. NOAA AVHRR). Ebben az esetben nincs szükség megrendelésre, csupán az elkészitett felvételek vizuális ellenőrzésére, vajon a vizsgált terület megtalálható-e a felvételeken, és vajon mekkora a felhőfedettség aránya. Az aktív mikrohullámú szenzorokkal felszerelt műholdak (ERS-1, JERS-1) visszatérési ideje hosszú (és működésük során változó is), ezért ebben az esetben azt kell ellenőrizni, vajon készült-e felvétel az adott időpontban, az adott területről. Ha igen, akkor a felhőzet, illetve a felvétel készítési időpont a továbbiakban már nem játszik döntő szerepet, hiszen az aktív szenzorokkal szinte minden időjárási körülmény között készíthető hasznos felvétel. Ritka az olyan árvíz, amely közben több, különféle műhold felvétel is készül az adott területről, ezért a kutatóknak legtöbbször be kell érniük a referencia-felvétellel és legfeljebb két-három, különböző minőségű meteorológiai, vagy radarképpel. Jelen tanulmányban a kis és közepes vízgyűjtő területtel rendelkező vízfolyások megfigyelésére használt szenzorokat mutatjuk be, ezért nem kerülnek ismertetésre azok az optikai vagy passzív/aktív mikrohullámú érzékelők, melyekkel csak 5-30 km felszíni felbontás érhető el (pl. SSM/I, Meteosat). Ezek a felvételek globális, illetve nagyobb regionális problémák, több tízezer négyzetkilométer nagyságú vízgyűjtő területek esetén használhatók megfelelő pontossággal. Ha az árvízi terület felhőfedettsége nem jelentős, akkor lehetőség nyílik a NOAA AVHRR adatok felhasználására, feltéve, hogy a vizsgált terület nagysága ezt megengedi. Az AVHRR szenzor 1.1 km-es felszíni felbontóképessége (a műhold alatt függőlegesen, azaz ha a terület ettől távolabb fekszik, akkor e felbontás is gyengül) a csupán 50-100 négyzetkilométeres területek tanulmányozására nem megfelelő. Több száz négyzetkilométeres terület esetén a felhő mentes területeket a referencia-felvétellel számítógépes úton lehet összehasonlitani. A leggyakrabban a vörös+zöld+kék (RGB - red, green, blue) színtartomány keverésével állítanak elő úgynevezett kompozit képeket, melyek nem a természetes színeket tükrözik, de alkalmasak akár vizuális, akár további számítógépes analizálásra. A keverés során mind a három színtartományba egy-egy monokróm, egy hullámhossztartományban készült (pl. zöld), "fekete-fehér" felvételt töltenek be, és a három alapszín kombinációja egy színes felvételt ad, mely a teljes színtartományt képviseli. A keverés során igen sokféle variáció előfordulhat, mivel maga a referencia-felvétel is négy, illetve hét, egyenként monokróm felvételt tartalmaz (SPOT, Landsat MSS és Landsat TM esetén, 5. táblázat), és a további felvételekkel kombinálva az analizálási idő igen elhúzódhat. Egy Landsat TM és egy NOAA AVHRR felvétel vizsgálatakor például 7+5=12 monokróm felvétel áll rendelkezésre, amelyek közül 173-féleképpen lehet kiválasztani hármat úgy, hogy az összes kombinációban legyen mindkét szenzortól legalább egy-egy felvétel, bár ha számba vesszük a különböző színkombinációkat is, akkor ez az érték a többszörösére növekedhet. A kutatások egy fő vonulata éppen ezért jelenleg arra irányul, milyen kombinációk a legalkalmasabbak egy-egy paraméter (pl. elöntött területek) vizsgálatához. A kizárólag optikai szenzorok által gyűjtött információk felhasználására példa a dél-indiai Krishna folyó deltája, ahol az 1990. május 6-i ciklon okozott áradásokat. A térségről előzőleg az IRS-1A műholddal készítettek felvételeket, melynek a szenzorja a Landsat MSS szenzorhoz hasonlóan az optikai és infravörös tartományban működik (Rao, 1994). A ciklont a NOAA meteorológiai műhold segítségével követték nyomon, és a folyamatos és gyors kiértékelésnek köszönhetően a kitelepítéseket időben meg tudták tervezni. A ciklon levonulása után nyert újabb IRS-1A felvétel (1990. május 18.) alapján elvégzett vizsgálattal meg lehetett különböztetni a még mindig víz alatt álló területeket, valamint a talajfelszín barna színének különböző árnyalatai alapján az áradás legnagyobb kiterjedését és levonulásának folyamatát. A vízzel fedett területek megkülönböztetése viszonylag egyszerű feladat más osztályba soroláshoz képest (pl. egyes mezőgazdasági növények osztályozása), de problémaként felmerül a víz-szárazföld határvonal azonosítása, a növénytakaró, mint zavaró tényező, valamint a szél keltette felszíni hullámok, melyek a mikrohullámú távérzékelés esetén okoznak értékelési gondokat. Ez utóbbi azzal magyarázható, hogy míg a "sima" felületekről (vízfelszín, utak) kevés, addig a "kevésbé sima" felületekről sokkal több elektromágneses sugárzás verődik vissza az érzékelőbe. Mivel az osztályba sorolás a reflektált, s a szenzorba visszajutó energia alapján történik, a fodrozódó víz megkülönböztetése a szárazföldtől (pl. füves területek, puszta föld) igen nehézzé, egyes esetekben lehetetlené válik. Jelentős felhőtakaró esetén (mely az áradások alatt rendszeresen előfordul) az optikai szenzorok felvételei nem használhatók. Ebben az esetben az egyetlen megoldás a radar műholdakról készített képek, melyek képesek felhőtakarón keresztül is felvételt készíteni. A radar felvételek egy-egy hullámhosszon (illetve hullámhossztartományban) készülnek, ezek ezért mindig monokróm képek. A referencia-felvétellel történő keverés során már kevesebb variáció adódik, de itt is jelentkezhetnek eltérések attól függően, hogy a radarfelvételt melyik színsávban használjuk. Az 1995. januári-februári hollandiai áradások alkalmával (a Nederrijn, a Waal, valamint a Maas folyókon)