Űrtávérzékelés

Az űrszenzorok, azontúl, hogy igen nagy területről tudnak felvételt készíteni egyszerre, rendelkeznek azzal a fontos tulajdonsággal, hogy az emberi szem számára láthatatlan, a felszíni objektumokról viszont nagyon fontos információkat hordozó hullámhossztartományban is dolgoznak. A feldolgozó szoftverek, algoritmusok képesek arra, hogy feldolgozzák ezeket az információkat, és arra is, hogy színeket rendeljenek ezekhez a hullámhossztartományokhoz, így a képek vizuálisan is értelmezhetők lesznek.

Az utóbbi évtizedekben a feldolgozó és elemző algoritmusok nagyon gyorsan fejlődtek. A távérzékelési módszerekkel azonosítható felszínborítási objektumok, jellemzők és különböző jelenségek térképezésében áttevődött a hangsúly a változás detektáláson alapuló képfeldolgozási módszerekre. Ennek köszönhetően ma már nem jelent problémát a hosszú űrfelvétel-idősorok vizsgálata és feldolgozása sem. Jelenleg osztályunk munkatársai is ilyen algoritmusokkal dolgoznak.

Fő kutatási területünk az optikai és radar űrfelvétel-idősorok integrált feldolgozása és elemzése, a földfelszín állapotának és változásának nyomon követése és mindezen munkafolyamatok minél magasabb fokú automatizálása. Emellett természetesen az emberi szakértelem és tapasztalat elemzésekbe történő bevonása is kulcsfontosságú. A módszertanokat folyamatosan fejlesztjük térképeink pontosságának javítása, új megoldások kidolgozása és a referenciaadatoktól való függés csökkentése érdekében. A “klasszikusnak” tekinthető osztályozási módszerek mellett gépi tanuló algoritmusokat is alkalmazunk, és törekszünk a folyamatos fejlődésre, a legújabb algoritmusok és technológiák megismerésére és alkalmazására. Kutatás-fejlesztési feladatokhoz elsősorban az ESA adatbázisából (Copernicus Open Access Hub), illetve az USGS (United States Geological Survey) EarthExplorer adatbázisából ingyenesen letölthető, valamint Google Earth Engine (GEE) felhőszolgáltatásban elérhető űrfelvételeket használjuk. Számos esetben a feldolgozás is GEE környezetben történik.

Az utóbbi években egyértelműen megfigyelhető tendencia az időjárási anomáliák gyakoriságának és időtartamának növekedése, ami a klímaváltozás tükrében nem meglepő (IPCC, 2012). Amellett, hogy ehhez a témához kapcsolódóan rendszeresen országos aszálytérképeket készítünk, a klímaváltozáshoz kapcsolódóan pályára állított új műholdak megismerése is fontos feladatunk, hiszen az idővel egymást váltó - és így folyamatos, hosszú idősort biztosító - szenzorok adatainak egymáshoz történő kalibrálása újabb és újabb kihívást jelent a feldolgozási folyamatban.

A pixelalapú képfeldolgozási módszerek mellett számos feladatban objektumalapú képfeldolgozási módszereket (OBIA, Object-based Image Analysis) is alkalmazunk.

Kutatás-fejlesztési tevékenységeink eredményei aktuális projektjeinkben és operatív feladataink teljesítése során közvetlenül hasznosulnak. Az osztály aktuális feladatai:

1. Kormányzati szereplők, pl. kormányhivatalok részére igény szerinti adatszolgáltatás.
2. Aktívan részt veszünk a kormányzati feladatok integrált távérzékeléses támogatását célzó Földmegfigyelési Információs Rendszer (FIR) kialakításában.
3. A Nemzeti Földügyi Központ (NFK) agrár-szakigazgatás területalapú támogatásaival kapcsolatos adatigények operatív kiszolgálása (állandó gyepterületek térképe, segédfedvények előállítása az új típusú monitoring rendszer számára).
4. Belvíz-, árvíz-, és aszálytérképezés, vegetációs és egyéb indexek előállítása a Mezőgazdasági Kockázat-kezelési Rendszer (MKR) számára, a kárbejelentések ellenőrzésének támogatása céljából. A távérzékelés alapú aszálytérképeink érdekessége, hogy előállításukhoz alapvetően nem az időjárási paramétereket vizsgáljuk, hanem az űrfelvételekből kinyerhető, növényállapotra utaló spektrális értékek változását vesszük figyelembe a térképezés során. Így detektálható, hogy hogyan reagál - esetleg károsodik - a növényzet a kedvezőtlen időjárási körülmények hatására. Belvíz-gyakorisági térképünk alapadatbázisa 1998-ig nyúlik vissza.
5. A Lechner Tudásközpont más osztályaival karöltve jelentős szerepünk volt Magyarország Ökoszisztéma-alaptérképének előállításában.

A projekteken és az országos operatív feladatokon túl, olyan eseti problémák megoldását is vállaljunk, ahol a távérzékelt adatok segítségével történő visszatekintés vagy dokumentált vizsgálat nyújthat segítséget egy-egy, más módon nem tisztázható egyedi esetben. Rendszeresen szolgáltatunk például űrfelvétel-elemzésen alapuló szakvéleményeket földhasználattal, mezőgazdasági műveléssel kapcsolatos peres ügyekhez, bírósági vagy személyes felkérés alapján.

Amellett, hogy osztályunk részt vesz operatív országos adat-előállításban, és kutatás-fejlesztési feladatokkal is foglalkozik, időnként azokról a fontos, a környezethez és/vagy felszínborításhoz köthető eseményekről is „tudósít”, amelyek aktuálisan vezető hírek a médiában. Ilyen esemény volt a 2019-es szibériai erdőtűz, vagy Kína károsanyag-kibocsátásának a koronavírus-járvány által okozott visszaesése, de műholdképek segítségével követhettük nyomon a Tongából indult hatalmas vulkáni habkősziget útját is. A komoly témák mellett időnként színes hírekkel is jelentkezünk, így 2020-ban például színes „űrvirágcsokrot” nyújtottunk át az olvasóknak. A távérzékelés iránt érdeklődőknek ajánljuk figyelmébe intézetünk hírösszefoglalóját, ahol „távérzékelés” címke használatával szűkítve a keresést nemcsak osztályunk tudósításai között böngészhetnek, hanem minden olyan új információhoz hozzájuthatnak, amelyek a távérzékelés bármely formájához kapcsolódva a Lechner Tudásközpont nyújt az érdeklődőknek (pl. légi távérzékelés, kozmikus geodézia, a fentről.hu hírei, képzések, konferenciák összefoglalói stb.).

A fiatalabb generációkat is igyekszünk megszólítani. Pályaorientációs rendezvények keretein belül tartottunk már szemléletformáló előadást általános iskolában, és távérzékelési pályára „hívogatót” középiskolában.

Számos munkatársunk óraadó tanárként vagy vendég előadóként egyetemi képzésben is részt vesz.
Minden évben érkeznek hozzánk végzős hallgatók (ELTE, BME, SZIE), akik rendszerint gyakornoki idejüket is nálunk töltve írják meg szakdolgozatukat, TDK-dolgozatukat, doktori képzésben részt vevő kollégáink pedig folyamatos szakmai és konzultációs segítséget kapnak távérzékelés témában.

Tanács, E.,  Belényesi, M., Lehoczki, R., Pataki, R., Petrik, O., Standovár, T., Pásztor, L., Laborczi, A., Szatmári, G., Molnár, Zs., Bede-Fazekas, Á., Somodi, I., Kristóf, D., Kovács-Hostyánszki, A., Török, K., Kisné Fodor, L., Zsembery, Z., Friedl, Z. and Maucha, G. (2021): Compiling a high-resolution country-level ecosystem map to support environmental policy: methodological challenges and solutions from Hungary. Geocarto International. DOI

Zoltán, L., Friedl, Z., Pacskó, V., Orbán, I., Tanács, E., Magyar, B., Kristóf, D. and Standovár, T. (2021): Application of Sentinel-1 radar data for mapping ice disturbance in a forested area. European Journal of Remote Sensing 54(1):568–587. DOI

Belényesi, M., Birinyi E., Kristóf, D., Mikus, G., Komolafe, R. I., Rotterné Kulcsár, A., Pacskó, V., Friedl, Z., Sik, A. (2021): A Föld a világűrből. In Simon Tamás(szerk.) Magyarország és a világűr MANT, MCC Press Kft. Budapest, pp. 87-101. ISBN: 978-963-7367-27-4 Link

Birinyi, E., Kristóf, D., Barcza, Z. and Kern, A. (2021): Vegetációs indexek és meteorológiai tényezők idősorainak aszálydetektálási célú vizsgálata különböző hazai termőtájakon, kukorica haszonnövényre. Térinformatikai Konferencia és Szakkiállítás, Debrecen, 2021, pp. 67-68. Link

Zoltán, L., Friedl, Z., Székely, B., Pacskó, V., Orbán, I., Tanács, E., Magyar, B., Kristóf D. and Standovár T. (2021): Mapping catastrophic ice damage in forested area: a case study for a deciduous forest in Hungary. European, Geosciences Union General Assembly EGU General Assembly 2021: Conference Abstracts Göttingen, Németország. Paper: EGU21-10719. DOI

Zoltán, L., Friedl, Z., Székely, B., Pacskó, V., Orbán, I., Tanács, E., Magyar, B., Kristóf D. and Standovár T. (2021): Sentinel-1 radarfelvételek felhasználása jégtörés-térképezés során. 12. Magyar Ökológus Kongresszus, 2021 Augusztus 24-26. Vác. Link

Friedl, Z., Zoltán, L., Orbán, I., Tanács, E., Standovár, T. and Kristóf D. (2019): Sentinel-1 adatok felhasználási lehetőségei a jégkárral érintett erdőállományok vizsgálataiban. Fény-Tér-Kép Konferencia, 2019 (előadás) Link

Birinyi Edina (2019): Távérzékeléses nyomozás Google Earth Engine-nel. Fény-Tér-Kép Konferencia, 2019 (előadás) Link

Kristóf, D., Petrik, O., Pataki, R., Lehoczki, R., Belényesi, M., Friedl, Z., Nádor, G., Hubik, I., Rotterné  Kulcsár, A., Birinyi, E., Pacskó, V., Maucha, G. and Mikus, G., (2019): Combined use of EO imagery and  in situ data for country-wide land cover mapping and monitoring for various applications in Hungary:  Status and perspectives. Proceedings of the ESA Living Planet Symposium, Milan, Italy, May 13–17,  2019. Link

Pacskó, V., Petrik, O., Friedl, Z., Nádor, G., Kristóf, D., Belényesi, M., Molnár, G. (2019): A wetland mapping method by temporal integrals derived from H/A/alpha  decomposition of Sentinel-1 image. In: Magyar, Geofizikusok Egyesülete; Magyarhoni, Földtani  Társulat (szerk.) L. Ifjú Szakemberek Ankétja, pp. 17-18., 2 p. Link

Friedl, Z., Nádor, G., Molnár, A., Surek, Gy. (2019): Crop yield estimation by Sentinel-1 radar polarimetric data. ESA PolinSAR 2019. 28 January – 1 February, Frascati, Italy. Poster presentation. Link

Agrárminisztérium (2019): Ökoszisztéma alaptérkép és adatmodell kialakítása. Módszertani dokumentáció. 96 p. Budapest. KEHOP-4.3.0-VEKOP-15-2016-00001, Nemzeti Ökoszisztéma-szolgáltatások térképezése és értékelése projektelem (NÖSZTÉP). Link

Birinyi Edina (2019): Felhőalapú adatfeldolgozás távérzékelési alkalmazásokban. GISopen 2019 Konferencia (előadás) Link

Birinyi E., Friedl Z., Hubik I., Kristóf D., Nádor G., Rotterné Kulcsár A., Pacskó V. & Mikus G. : Felhőalapú adatfeldolgozás távérzékelési alkalmazásokban X. Térinformatikai Konferencia és Szakkiállítás, Debrecen, 2019 (előadás és konferenciacikk) Link

Mikus G., Belényesi M., Birinyi E., Friedl Z., Gera D.  Á., Hubik I., Kristóf D., Pacskó V., Rotterné Kulcsár A. & Tar-Andrási Á. (2019) VIZEK projekt aktuális állapot. Fény-Tér-Kép Konferencia, 2019 (előadás)

Tanács E., Belenyesi, M., Lehoczki, R., Pataki R., Petrik O., Standovár T., Pásztor L., Laborczi A., Szatmári G., Molnár Zs., Bede-Fazekas Á., Kisné Fodor L., Varga I., Zsembery Z., Maucha G. (2019): Országos, nagyfelbontású ökoszisztéma- alaptérkép: módszertan, validáció és felhasználási lehetőségek. (National, high-resolution ecosystem basemap: methodology, validation and application possibilities.) Természetvédelmi Közlemények 25, pp. 34–58, 2019. DOI

Pacskó Vivien (2019): Élőhely-térképezés radar és optikai űrfelvétel-idősorok alapján. Diplomamunka. ELTE geofizikus mesterszak, űrkutató-távérzékelő szakirány

Pacskó Vivien (2019): Radar távérzékelésből származó időbeli integrálok vizsgálata vizes élőhelyek térképezése céljából. TDK dolgozat. OTDK I. helyezés

Komolafe Rómeó (2019): Felszínborítás-osztályozás számítási felhőben. Szakdolgozat SZIE környezetgazdálkodási agrármérnök Bsc, Természet- és Tájvédelem szakirány

Nádor, G., Birinyi, E., Pacskó, V., Friedl, Z., Rotterné Kulcsár, A., Hubik, I., Gera, D. Á. and Surek, Gy. (2018): Country wide grassland mapping by fusion of optical and radar time series data. 3rd joint EARSeL LULC & NASA LCLUC Workshop; 38th Annual EARSeL Symposium, 09-12 July 2018, Chania, Crete, Greece, 9-12 July 2018.

Birinyi E., Nádor G., Rotterné Kulcsár A., Kristóf D.,  Friedl Z., Hubik I. & Pacskó V. (2018): Google Earth Engine alkalmazása aszály-monitoringra. Fény-Tér-Kép Konferencia, 2018. (előadás)

Kristóf D., Belényesi M., Birinyi E., Friedl Z., Hubik I., Kulcsár A., Lehoczki R., Maucha G., Mikus G., Nádor G., Pacskó V., Pataki R., & Petrik O. (2018): Nyitás a földmegfigyelésben: adatok, szoftverek, platformok. „Foszforgézu” - 7, 2018. (előadás) Link

Olasz, A., Thai Nguyen, B., Kristóf, D. (2017): Development of a new framework for  Distributed Processing of Geospatial Big Data. International Journal of Spatial Data Infrastructures  Research, 12:85-111. DOI

Olasz, A., Kristóf, D., B. Nguyen Thai, B., Belényesi, M., Giachetta, R. (2017): Processing big Remote Sensing data for fast flood detection in a distributed computing environment. Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci., XLII-4/W2. DOI

Kristóf, D., Belényesi, M., Olasz, A., (2017):  Retrospective analysis of long-term landscape evolution based on archive satellite imagery and historical maps. 9th Int. Workshop on the Analysis of Multitemporal Remote Sensing Images, 27-29 June 2017 Bruges, Belgium. DOI 

Friedl, Z., Nádor, G.,, Rada, M., Kulcsár, A., Hubik, I., Surek, Gy. (2017): Analysis of the main arable crops' phenology by polarimetric descriptors derived from H/A/alpha decomposition of Sentinel-1 time series data. 8th PolinSAR 2017 Workshop, 23-27 January 2017, Frascati, Italy. Oral presentation. Link

Pacskó, V., Friedl, Z., Nádor, G., Rada, M., Surek, Gy. (2017): Numerical characterization of time series data derived from H/A/alpha decomposition of Sentinel-1 images. 7th ESA Advanced Training Course on Land Remote Sensing, Gödöllő, Hungary, 4–9 September, 2017. Link  Best poster award in the category "Radar Remote Sensing"

Rada, M., Friedl, Z., Nádor, G., Surek, Gy., Kulcsár, A., Hubik, I., Gera, D. Á. (2017): Identification of grasslands by the fusion of Sentinel-1 and Sentinel-2 time series. Polinsar 2017. 23-27 January. ESA-ESRIN Frascati (Rome) Italy. Poster presentation

Surek, Gy., Nádor, G., Friedl, Z., Gyimesi, B., Rada, M., Gera, D. Á., Hubik, I., Kulcsár, A., Török, C. (2016): Applying radar and optical images to create Copernicus High Resolution Layers: case studies in Hungary. Living Planet Symposium, 9-13 May 2016, Prague, Czech Republic. ISBN 978-92-9221-305-3, ISSN 1609-042X. Link

Surek, Gy., Nádor, G., Kulcsár, A., Tar-Andrási, Á., Friedl, Z., Török, C., Gera, D. Á. (2015): Comparison of efficiency of optical and radar data for land cover classification. ESA PolinSAR 2015, ESA-Esrin, Frascati, Italy. ISBN 978-92-9092-293-3. Link

Surek, Gy ; Nádor, G ; Friedl, Z ; Rada, M ; Rotterné, Kulcsár A ; Hubik, I ; Gyimesi, B ; Török, C (2016): Fusion of the Sentinel-1 and Sentinel-2 Data for Mapping High Resolution Land Cover Layers In: Gunter, Menz; Klaus, Greve; Oliver, Balthesen; Andreas, Rienow; Olena, Dubovyk; Frank, Thonfeld (ed) 36th EARSeL Symposium “Frontiers in Earth Observation” Bonn, Germany : European Association of Remote Sensing Laboratories (EARSeL), (2016) p. 152, 1 p.

Kristóf Dániel (2005): Távérzékelési módszerek a környezetgazdálkodásban. Doktori disszertáció. SZIE Környezettudományi Doktori Iskola. Tézisfüzet