|
52. Fejezet - ERŐFORRÁSgazdálkodási ALKALMAZÁSOK
Szerkesztette: John Bossler (Ohio State University)
Magyar változat: Kertész Ádám (MTA Földrajztudományi Kutató Intézet)
A. BEVEZETÉS
Az alkalmazások jellemzői
Funkciók
Adaptáció
Szervezetek
B. PÉLDA: A BIG DARBY CREEK PROJEkT
A Big Darby Creek jellemzése
AGNPS - Nem pontszerű forrásból származó szennyeződések (Agricultural Nonpoint Source Pollution)
A modell
A FIR
A FIR és a modell kapcsolata
C. ADATBÁZIS
Diaképek
D. Néhány minta-értékű eredmény)
Az alkalmazott gazdálkodási stratégia tesztelése
Példa az outputra
E. A RENDSZER ÉRTÉKELÉSE
ELLENŐRZŐ KÉRDÉSEK
Megjegyzések
A diakészlet 12 diát tartalmaz (41-52).
Amint az számos gyakorlati alkalmazás esetén előfordul, széles körben hozzáférhető dokumentáció nem áll rendelkezésre
52. Fejezet - ERŐFORRÁSgazdálkodási ALKALMAZÁSOK
Szerkesztette: John Bossler (Ohio State University)
Magyar változat: Kertész Ádám (MTA Földrajztudományi Kutató Intézet)
A. BEVEZETÉS
- az erőforrás-nyilvántartás és -gazdálkodás a FIR legkorábbi alkalmazási területei közé tartozik
- a 80-as évek elején az ilyen alkalmazások domináltak a FIR kereskedelemben
- számos rendszert helyeztek üzembe az állami és szövetségi kormányzatok, az erőforrás iparágak, különösen az erdészet, az olaj- és a gázipar
- a legsikeresebb alkalmazások erőforrás témakörben:
- erdészet - faállomány-nyilvántartás, vízgyűjtő menedzsment, infrastruktúra fejlesztés (utak), erdőmegújulás
- mezőgazdaság - mezőgazdasági szennyeződések vizsgálatai, termékenységi (produktivitási) vizsgálatok, termőképességi adatbankok
- földhasznosítás - tervezés, övezetek kijelölése, hatástanulmányok
- természetvédelem - élőhelyek menedzsmentje, hatások értékelése
- kevésbé sikeres alkalmazások:
- felszín alatti erőforrások - 3D módszer lenne szükséges, azonban a technológia alapvetően 2D
- óceánok - itt is 3D kellene, a probléma időfüggő, a megfelelő adatforrások hiányoznak
- vizi erőforrások - a vízgyűjtőkön történő integráció sikeres, de a 2D-s módszerek nem ideálisak a felszíni vízfolyások, vagy a 3D-s talajvíz vizsgálatára
Az alkalmazások jellemzői:
- adatszintek (layerek)
- tipikusan sok rétegre (coverage) van szükség, mivel az erőforrások és a meghatározó gazdálkodási tényezők is többdimenziósak
- az adatmodellek vegyesek - raszter és vektor alapúak
- a vektor modell esetén a homogén területek megjelenítésére a poligonok használata a jellemző
- méretarány
- változó, de 1:10.000 felett már ritka
- adatminőség:
- a sok adatszint (layer) az interpretáció és a klasszifikáció eredménye
- a minőség változó, gyakran nem értékelhető
Funkciók
- egyszerű térképelemzés:
- overlay (egymásrafektetés), területmérés, puffer zóna generálás, viewshed ("látványválasztó") számítás
- modellezés:
- sokan ideértik a külső modellek használatát is. Ezek a modellek egyidejűleg több adatszintből nyert változókon alapulnak
- pl. öntözőmedence kiürülésének szimulációs modelljei, tűzelterjedési modell
Adaptáció
- a 80-as évek közepéig a legtöbb erdőgazdaság
- a 80-as évek végéig a legtöbb erőforrás menedzsment ügynökség
Szervezetek
- számos konferenciát rendeztek szövetségi és állami támogatással
- nincs olyan nagyobb szervezet, amely kizárólag a FIR erőforrás menedzsment alkalmazásaival foglalkozna
- a szakági szervezetek az alkalmazásokra koncentrálnak, pl. erdőgazdaság, ökológia
B. PÉLDA - A BIG DARBY CREEK PROJEKT
- a FIR természeti erőforrások kezelésére való alkalmazását mutatja be
- illusztrálja a FIR szerepét egy elemző programcsomaggal való kapcsolatban
- a FIR biztosítja az adatbevitelt, a tárolást, az outputot és néhány elemző funkciót
- az elemző programcsomag végzi a speciális modellezést, a FIR-hez kapcsolt interfészen keresztül
- a projekt költségeit a NASA, az Ohio EPA, az Ohio Department of Natural Resources Természetvédelmi Hivatala fedezte
- a project időtartama 2 év volt
- egy FIR-t (ERDAS) egy nem pontszerű forrásból származó szennyeződés terjedési modelljével (AGNPS) kapcsolták össze
- a két programcsomag összekapcsolására kiegészítő szoftver került kifejlesztésre
- a cél egy olcsó, felhasználóbarát rendszer és adatbázis összeállítása a vízgyűjtő földhasznosítási tervezéséhez és menedzsmentjéhez
- a projekt célja a menedzsmentben a gyakorlat során bekövetkezett változások hatásainak értékelése
- a FIR-rel való modellezés lehetővé teszi a különböző feltételek mellett lejátszott változatok (a "Mi lenne, ha ... ?" esetek) kiértékelését, a változások hatásainak megfigyelését és számszerűsítését
- a modell szerepe a természeti folyamatok hatásainak szimulálása, pl. ha x egy "a" mennyiséggel megváltozik, mi ennek az y-ra gyakorolt hatása?
- a modell csak akkor hasznos, ha az ilyen hatásokat pontosan előrejelzi
- a FIR további szerepe itt a térbeli integrálás
- ha a vízgyűjtő bizonyos részein változások történnek, a FIR a változások eredményeinek az egész vízgyűjtőn való integrálására használható és a felhasználónak megadja a változás utáni teljes képet
A Big Darby Creek jellemzése
A vízgyűjtő:
- 370,000 acre (580 négyzetmérföld, 1500 km2) Ohio állam középső részén
- 7 megyéhez tartozik
State Scenic River
- egyike a régió utolsó természetes körülmények között, szabadon folyó vizeinek
- nincs árvízvédelemi töltés vagy víztározó
- Ohio 100 édesvizi halfaja közül 60 megtalálható benne
- "különleges vízminőség" (Ohio Environmental Protection Agency)
Természeti örökség elemei
- 107 előfordulás
- a természeti örökség elemeihez ritka növény- és állatfajok, különleges fák tartoznak, melyeket szövetségi és állami törvények védenek
Hordalékviszonyok
- a fentiek ellenére Ohio állam legnagyobb hordalékhozamú vízgyűjtője (Soil Conservation Service)
- földhasznosítás: 71% szántó (gabonafélék), 9% erdő, 9% legelő, 9% parlag, 1% város
Tipikus menedzsment kérdések
- milyen hatással lenne a vízminőségre a folyó mentén emelt 10 m-es védőgát?
- mely talajtípusok és területek okozzák leginkább a folyó feliszepolódását és képezik ezáltal valamely védelmi intézkedés tárgyát?
- milyen vetésforgó/művelésmód kombináció eredményezi a legjobb vízminőséget?
- a hatékony menedzsment gyors és pontos válaszokat követel ezekre és más kérdésekre
AGNPS - Nem pontszerű forrásból származó szennyeződések (Agricultural Nonpoint Source Pollution)
- az Egyesült Államok Mezőgazdasági Minisztériuma fejlesztette ki
- a mezőgazdasági termélés vízminőségre gyakorolt hatását szimulálja
- a vízgyűjtő egészére, vagy 40 acre nagyságú egységekre kiszámítja az eróziót és igényt egy vihar esetén
- eredményeket táblázatos formában jeleníti meg
A FIR
- olcsó, PC-szintű
- ERDAS modulokat használ
- ERDAS termékek rendszerint képfeldolgozással kapcsolatosak, így ez a lehetőség is biztosítva van
- lehetővé teszi:
- a könnyű adatbevitelt és feldolgozást
- rugalmas grafikus kimenetet
- listák elkészítését
Modell kapcsolat
- a FIR biztosítja az adatbevitelt, feldolgozást és az AGNPS progammal való manipulációs kapcsolatot
- ha a FIR már létrehozta az adatbázist, akkor az az átalakítás után bekerül az AGNPS modellbe, ahol a betáplálás néhány egyszerű felhasználói paranccsal történik
- miután a modell az eredményeket táblázatos formában létrehozta, az outputot visszatápláljuk a FIR-be térképi megjelenítés céljából
C. ADATBÁZIS
- az AGNPS 21 változót igényel, ezeket vitték be a FIR-be
- részei:
- jelenlegi művelési módszerek - 200 farmer módszereinek áttekintése alapján
- talajtípus, lejtőszög - a Talajvédelmi Szolgálattól
- fedettség (land cover) - távérzékelési adatokból (Thematic Mapper)
- 40 acre nagyságú raszterelemek, 400 m-es oldalhosszúsággal
- 210 sor és 148 oszlop
Diaképek
41. dia - a régió bemutatása
42. dia - Landsat felvétel
- a jobb alsó sarokban Columbus látható (világos kék), a Darby Creek vízgyűjtő a zöldes terület közepén, Columbustól balra található
- figyeljük meg a nagyobb kiterjedésű nagyvárosi terület környékét - 1,4 millió lakossal
43. dia - a felszín vízrajza
- 1= Big Darby, 2= Little Darby, 3= nagyobb vízfolyások
44. dia - Big Darby Creek fényképe
45. dia - földhasznosítás
- 1= szántó, 2= parlag, 3= legelő, 4= erdő, 6= város, 7= víz
- figyeljük meg, hogy a vízgyűjtő 88%-a mezőgazdasági hasznosítású, csak 9% erdő és 1% lakott terület
46. dia - szántóföld a vízgyűjtőn
- egy másik adatszint (layer) mutatja a lejtőszöget
- a vízgyűjtő 50%-án a lejtés kisebb 2%-nál, és a felszín mindössze 3%-án nagyobb 12%-nál
- figyeljük meg, hogy a lejtőszög számítása függ a raszterelemek nagyságától
- egy 400 m x 400 m-es elem átlagos lejtése nem azonos a maximális lejtéssel
- a lejtés alkalmazott definícója nem világos
- a kis lejtőszögértékek ellenére a vízgyűjtő legnagyobb részén nagy a talaj SCS (Talajvédelmi Szolgálat) rendszer szerinti erodibilitása
- a vízgyűjtő 28%-a az SCS talajvédelmi programjához (CRP - Conservation Reserve Program) tartozandónak minősíthető
- így természetszerű, hogy szükség van talajvédelmi beavatkozásokra
47. dia - CRP talajok elhelyezkedése
- a meredekebb lejtőkön és a vízfolyások mentén találhatók
48. dia - a 107 természeti örökséghez tartozó elem a vízgyűjtőn
- ritka növény- és állatfajok, különleges fák, amelyeket állami és szövetségi törvények védenek
- az előfordulások nagy száma a vízgyűjtő ökológiai diverzitására és jelentőségére utal
49. dia - részvízgyűjtők
- a következő eredmények az 1. részvízgyűjtőre vonatkoznak, az É-i peremterületen
D. NÉHÁNY minta értékű EREDMÉNY
50. dia - az AGNPS modellel meghatározott nitrogén szintek, FIR adatok felhasználásával és a FIR-rel megjelenítve
1. (bal felső) az erdeti állapot - teljes erdőtakaró, gyakorlatilag nincs erózió
2. (bal alsó) a CRP-vel való teljes megfelelést feltételezve a megfelelő talajokra (a vízgyűjtő 28%-a)
3. (jobb felső) - jelenlegi viszonyok - a piros az erős eróziót jelenti - néhány igen erősen erodált terület
4. (jobb alsó) a folyó mindkét oldalán védőgátak emelését feltételezi, erdőtakaróval
- az erózió a gáton belül csökken, de kívül nem
- a legkisebb erózió kategóriájában a raszter elemek száma 459-ről 531-re nő a jelenlegi viszonyok között
- a folyó mindkét partján változó szélességű védőgátak
- a kritikus területeken no-till vagy talajvédelmi művelési technikák alkalmazása
- a kritikus területek átalakítása nem mezőgazdasági használatúra (erdősítés)
- fentiek különböző kombinációja, a helyi farmerek és kormányügynökségek által történő elfogadhatóság függvényében
Példa az outputra
- hová koncentráljuk erőinket, ha csak korlátozott erőforrások állnak rendelkezésre az erózió elleni küzdelemre?
- a modell kijelölheti azon térségeket, ahol az erózió mértéke a legjobban csökkenhet a művelésmód megváltoztatása következtében
51. dia - a hordalékmennyiség csökkentésének kritikus területei
- bemutatja, hogy a művelésmód megváltoztatása hol eredményezi a legnagyobb csökkenést
- 12%-os csökkenés érhető el, ha a megjelölt cellákban megváltoztatjuk a művelésmódot
- ez csak a terület 3%-át teszi ki
E. A RENDSZER ÉRTÉKELÉSE
- a felhasználóbarát FIR könnyű adatbevitelt tesz lehetővé, szabványos listákat szolgáltat és biztosítja az eredmények könnyű, színes grafikus megjelentetését
52. dia - a FIR és az eróziós modell (AGNPS) között speciális kapcsolatra van szükség
- e kapcsolat szükségtelen, ha az adatformátum szabványosítható
- 30 percre van szükség, hogy egy lehetséges állapotot teljesen teszteljük és eredményeket kapjunk
- a rendszer PC-n fut DOS alatt
- a rendszer hordozható és döntést támogató eszközként használható helyszíni tervezési megbeszéléseken
ELLENŐRZŐ KÉRDÉSEK
1. Milyen típusú szabványok lennének hasznosak az AGNPS és ERDAS programcsomagokok összekapcsolásához? Ki fejlessze ki ezeket és hogyan léptessük életbe?
2. Elemezzük a térbeli felbontás szerepét a BIG Darby Creek tanulmányban és vizsgáljuk meg annak az eredményekre gyakorolt hatását is. Milyen érvek hozhatók fel a 40 acre cellanagyság mellett?
3. Miért használtunk raszteres adatmodellt ebben a tanulmányban és nem vektorosat?
4. Az e fejezetben idézett eredmények a rasztercellák számlálásán alapultak. Elemezzük a pontosság kérdését a tanulmányban és annak az eredmények alkalmazásában betöltött szerepét.
Terepi felvételezésből származó változók
növényzeti tényező
művelési tényező
a felszínállapot állandója
műtrágyázási szint
alkalmassági tényező
pontszerű források mutatója
vonalas források szintje
kémiai oxigénigény
vízgyűjtő jellemzői
Publikált forrásokból származó váltoyók
SCS görbeszám
lejtőalak tényező
terepi lejtőhossz
talajerodálhatósági tényező
kitettség
talajtextura
területborítás
lejtő
talajok
A menedzsment stratégiák tesztelése
|
