Interspect Kft.

Kulcsszavak: Kulcsszavak: UAS, drón, fajmegőrzés, légi felmérés, merevszárnyú UAS-rendszer, távérzékelés, térképezés.

Bakó G., Biró É., Bódis J., Búzás E. 2024: A mocsári kockásliliom (Fritillaria meleagris L.) levegőből történő tőszámlálásának feltételei. Bot. Közlem. 111(2): 269–275.https://doi.org/10.17716/BotKozlem.2024.111.2.269

A mocsári kockásliliomról

A mocsári kockásliliom (Fritillaria meleagris L.) kora tavasszal (március-április környékén) virágzó, könnyen felismerhető, feltűnő szépségű vadvirágunk (1. ábra). Talán ennek is köszönhetően, egész elterjedési területén közismert, zászlóshajó fajnak tekinthető növény (Tatarenko et al. 2022). Vékony szárán 4–5 szálas levelet visel, bókoló, széles harang alakú, 3–4,5 cm hosszú virágai magányosan, ritkán kettesével nyílnak. A leplek sakktáblaszerű mintázatot viselnek, aminek színe változatos, leggyakrabban rózsaszínes-vörösesbarna (Király 2009). Liget- és láperdők faja, mely az erdők kiirtása után kialakult mocsárréteken tudott jelentős állományokat létrehozni (Bódis et al. 2020). Előfordulásait élőhelyeinek vízviszonyai, folyók, patakok áradásai nagymértékben befolyásolják, mivel a kora tavaszi elöntés kedvez a faj fennmaradásának (Biró et al. 2018, Tatarenko et al. 2022). E rétek folyamatos fenntartása, művelése a faj fennmaradása szempontjából is fontos, ugyanakkor a réteken történő „gyepjavítás” és a nem megfelelő időben végzett agrotechnikai beavatkozások jelentősen károsíthatják a populációkat (100/2012 (IX.28.) VM rendelet). Szintén veszélyt jelent a rétek kiszáradása, amit korábban a vízelvezetések okoztak, és ezt ma tovább fokozza a klímaváltozás. Nagyobb városok környezetében a rétek könnyen esnek áldozatul az ipari fejlesztéseknek. Mindezek oda vezettek, hogy egész elterjedési területén visszaszorulóban van, hazánkban is védett faj (Király 2007, Bódis et al. 2020).Magyarországon sajátos elterjedési mintázatot mutat: a Dunántúl déli és nyugati részén, valamint az Észak-Alföldön és az Északi-középhegység néhány pontján (Putnoki-dombság, Bódva-völgy, Cserehát, Bükk, Mátra) fordul elő, de legjelentősebb, több százezres állományai a Felső- és Alsó-Zala-völgy, valamint a Kerka-vidék kistájban találhatók (Bódis et al. 2020). A Zala folyó menti előfordulásai egykor egybefüggő területet alkothattak, azonban ez mára megváltozott: egyes rétek kezelését felhagyták, másoké intenzívvé vált, történtek lecsapolások, szántóterületeket alakítottak ki, és bizonyos részeket beépítettek (Biró et al. 2018). A Zala folyó mentén 2022-ben és 2023-ban közösségi tudomány (citizen science) módszerrel végzett terepi felmérések rámutattak a virágzó egyedek számlálásának nagy idő- és energiaigényére (Búzás et al. 2022, 2024), ráadásul egyes területeken virágzási időszakban a terepi jelenlét zavarhatja a terület háborítatlanságát. A Zala menti területek nagy kiterjedése, valamint az élőhelyek nehéz megközelíthetősége miatt került előtérbe, hogy a rövid virágzási idejű faj felmérésére a terepi adatgyűjtést kiegészítő módszert keressünk. Úgy véltük, hogy egy nagy felbontású kamerával történő légi felmérés hatékony alternatívája lehet a rétek bejárásával történő egyedszámlálásnak.
A mocsári kockásliliom időjárástól függően március közepe és április vége között nyílik. A virágzási csúcson még láthatók a korábban előbújt virágok és a későbbiek is, ez az időszak általában nem húzódik nagyon szét. Fentről a töveket a virágok háttértől elkülönülő színe alapján tudjuk detektálni, így a tőszámlálásra évente legfeljebb 12–20 nap áll rendelkezésre. Ez az időintervallum megközelítőleg adott, de a virágzás konkrét időpontja változó, enyhe telek és korai melegedés esetén előre tolódhat, vagyis a megfelelő időszakhoz nekünk kell alkalmazkodni. A felmérés nagy felbontású (0,4 mm terepi felbontásig) mérőkamerát hordozó merevszárnyú repülőgéppel valósítható meg (Bakó et al. 2021), de ez esetenként nagyon költséges lehet. Merevszárnyú UAS (Unmanned Aerial System – pilóta nélküli rendszer) esetében viszont gazdaságosan megvalósítható, és mivel alacsonyabb (60–120 m) terep feletti repülési magasságból kivitelezhető, kevesebb pára és por terheli a felvételeket. Ennek a megoldásnak az a hátránya, hogy kiterjedt fel- és főként leszállóhelyre van szükség a munkaterület közelében. Ahhoz, hogy az aránylag nagy – terephez viszonyított – sebességgel repülő (40–80 km/h) autonóm merevszárnyú platformmal kellően nagy terepi felbontású, legalább 70%-ban átfedő és képvándorlásmentes felvételeket készíthessünk, olyan tömegű felvevőberendezés szükséges, ami kizárja a kis tömegű, kis fesztávolságú típusokat. Ehhez képest a forgószárnyas UAS-ok könnyebben bevethetők kis területek esetében, ugyanakkor kevésbé gyorsak és kevésbé gazdaságosak. Jelen kísérlet során DJI Mavic 3 Enterprise RTK multikoptert alkalmaztunk, saját kamerájával, aminek dinamikai minősége és jel/zaj viszonya nem éri el a mérőkamerákét, a milc (tükör nélküli) és DSLR (tükörrefl exes) fényképezőgépek minőségét, így az eredményeinkben szereplő határértékek bizonyosan reprodukálhatók jobb minőségű szenzor alkalmazása (merevszárnyú UAS nagyobb tömegű, jobb minőségű kamerái) vagy jövőben elérhető fejlettebb multikopterek esetében is. Így a képek minősége nem éri el a merevszárnyú platformokon alkalmazható széles dinamikai átfogású, nagy színgazdagságú kamerákkal készülő felvételekét, előny viszont, hogy könnyebb felszállni a munkaterületen, és a jelzett típus jelenleg szélesebb körben elérhető. Az RTK (Real-Time Kinematic) korrekció egy földi hálózat közeli bázisállomásának további adatait használja fel a drón fedélzetén mért helymeghatározási adatok pontosságának javítására. Ez a korrekció általában lehetővé teszi, hogy RMSE 7 cm geometriai megbízhatóságú ortofotó-mozaikot készítsünk. A négyzetes középhibával (angolul root mean square error, RMSE) jól kifejezhető az ismétlésben mért értékek és a valós értékek közötti különbségek nagysága, így megadja a térképezési folyamat pontosságát.A lerepülésre 2024. március 17-én került sor a Zalaszentgróthoz tartozó Tüskeszentpéter településrésztől északra található kaszálóréti élőhely egy kisebb részén (mintegy 10%-án), ami a HUBF20037 kódú, Alsó-Zala-völgy megnevezésű kiemelt jelentőségű természetmegőrzési (Natura 2000) területhez tartozik. A lerepülés időpontjában a gyepvegetációból a kockásliliomok virágai alig emelkedtek ki. A lefelé tekintő (nadír állású, függőleges kameratengelyű) kamerával olyan sorozatfelvételt készítettünk, amelyben a soron belül 90%, a sorok között legalább 75% a képek átfedése. A felvételeket Agisoft Metashape fotogrammetriai szoft verrel rektifi káltuk (2.0.0 / 15597 64 bit verzió), majd egységes képmozaikká alakítottuk. Az így nyert ortofotó-mozaikon négy, egymástól függetlenül dolgozó operátorral elvégeztettük a nagyjából 0,75 ha mintaterület kiértékelését, így a szubjektív torzítást is tudtuk vizsgálni.A fotogrammetriai módszerrel végzett mocsári kockásliliom számlálási kísérlet eredményeként kiderült, hogy a 7500 m2 kiterjedésű, szabályos téglalap alakú mintaterületen 34 tő volt megtalálható a lerepüléskor. A 0,7 mm terepi felbontású RGB ortofotó-mozaik esetében 91–97% a detektálási megbízhatóság, négy szubjektív elemző kiértékelése alapján. A felmérés eredményeként rendkívül részletes (0,7 mm terepi felbontású) ortofotó-mozaikot, pont típusú vektorgrafi kus térképfedvényt és statisztikát, valamint jegyzőkönyves jelentést állítottunk elő. Ezek a termékek a Balaton-felvidéki Nemzeti Park Igazgatóság, illetve a HRAMN (High Resolution Aerial Monitoring Network) archívumába kerültek. Tapasztalatunk alapján elmondható, hogy a felmérés biztonságos eredményt akkor ad, ha az ortofotó-mozaik legalább 0,7 mm terepi felbontású, megfelelően exponált, képvándorlásmentes képeken alapul. Felvételeink alapján a légi felmérés alkalmas a mocsári kockásliliom virágzó tövek számlálásának és térképezésének elvégzésére. Bár virágzásban lévő növények detektálására zajlanak kísérletek (pl. Reckling et al. 2021), ezzel a fajjal kapcsolatban hasonló próbálkozással nem találkoztunk. Úgy találtuk, hogy sík élőhely esetében a fotogrammetriai szakasz jól automatizálható és megbízható eredményt ad, ha kellő átfedéssel fényképeztünk. A következő lépésben azt vizsgáljuk, hogy a felmérésből származó pont típusú shape fájlok elkészítésére tudunk-e olyan szoft vert készíteni, ami automatizált módon lokalizálja az ortofotó-mozaikokon a virágfejeket. Amennyiben ez lehetséges, a vizsgálat eredménye a lerepüléshez képest akár egy napon belül rendelkezésére állhat.

A mocsári kockásliliom állományainak légifelvételeken alapuló térképezése akkor lehet sikeres, ha az ortofotó-mozaik geometriai megbízhatósága 10 cm alatti értéken tartható és a felvételek nagy átfedéssel készülnek (a virágfejek geometriai eltérésből vagy centrális vetítésből adódó mozaikoláskori eltűnésének elkerülése érdekében), a terepi felbontás 0,7 mm körül alakul (ennél kisebb felbontás torzítja az észlelés megbízhatóságát, nagyobb felbontás pedig nem gazdaságos), illetve a vektorgrafi kus céltérkép levezetése az ortofotóról automatizálható. Amennyiben a felmérés kritikus elemei (fotogrammetriai fázis, illetve a virágok detektálása a képen és az eredmények földrajzi vetületben történő közlése) nem automatizálhatók, a magas időigény nem tesz lehetővé monitoring jellegű rutin felhasználást, így a következő időszakban a kiértékelés felgyorsításán fogunk dolgozni.

Köszönetnyilvánítás

A szerzők köszönetet mondanak a Balaton-felvidéki Nemzeti Park Igazgatóságnak, hogy lehetővé tette a vizsgálatokat, illetve ezúton is köszönik az Interspect Kft. és a HRAMN anyagi hozzájárulását. Köszönik a független kiértékelők, Ábrahám Petra Zsanett, Balla Zsófia, Prepok Rebeka és Szilvágyi Boldizsár együttműködését.

Irodalomjegyzék

Elérés

A felmérés során készülő formátumok

Az állományok üzleti célú felhasználása során díj illeti meg az adott termék előállításában résztvevő valamennyi szereplőt.

Vektorgrafikus felület alapú téradatbázisok alapsémája

Vetület: EPSG:23700 - HD72 / EOV

Karakter kódolás: UTF-8