Először 3D-ben a Sajó!

Az észak-magyarországi folyók közül az egyik legismertebb és egyik legszeszélyesebb folyó a Sajó. Cikkünkben átfogó képet szeretnénk adni, hogy az adatok alapját képező felmérés, feldolgozás miért is akkora jelentőségű, milyen előzményei vannak, a feladat hogyan integrálódik a vízügyi ágazathoz, mi készült el, és mire lehet használni az elkészült adatokat.

A korábbi geodéziai, távérzékelés felmérések során, természetesen az anyagi lehetőségek sajátosságai miatt a teljes folyót érintő homogén adatgyűjtések elmaradtak, a jelenleg bemutatott munkával hiánypótló és értékes adatokhoz jutottunk.

A folyók tekintetében adatgyűjtési és technológiai szempontból meg különböztetendő a nedvesített keresztmetszet és a szárazulatok, nagyvízi meder felmérése. Előbbit az un. vizes mérésnek nevezzük, melyet a víz alatti működésre alkalmas szonárral lehet végezni, utóbbira úgynevezett távérzékelési eljárások alkalmazandóak.

Korábban adatgyűjtés a Sajón 2013-ban történt, amely az Árvízkockázati projekt (ÁKK) keretein belül valósulhatott meg, amely egyrészről a folyó nagyvízi medrének már meglévő (2011 évi), sztereografikus eljárással készített ortofotó és terepmodell adatbeszerzését jelentette, másrészről az ÁKK akkori szakmai elvárásaihoz (országos léptékű veszély és kockázati térképkészítés) igazított középvízi mederfelmérést, átlagosan 1 km/szelvény adatsűrűséggel. A korábbi felmérések - bár a mai igények alapján furcsának tűnik - a két területen és technológiával végzett mérések során keletkezett adatok (középvízi és nagyvízi meder) összedolgozásáról nem gondoskodott. Így különállóan létezett adat a nagyvízi mederre és nedvesített keresztmetszetre, melyeknek nem csak a homogenitás volt a hiányossága, de a formátuma sem egyezett. Megjegyzem, hogy az akkori feladatok és feldolgozások során erre nem is volt feltétlen szükség.

A Sajó felmérésének további előzményei még, hogy 2017 óta hivatalosan is létezik a Magyarországi folyók felmérését szabályozó felmérési utasítás és 2019 év óta un. felmérési terv foglalkozik az egyes adatkörök adat-előállításának tervezésével, végrehajtásával. A felmérési terv egy műszaki tervet jelent, melynek alapkoncepciója, hogy az ágazati nagyfeladatok adat igényéhez tervezzük az adatelőállítást. A 2019 évben elsőként megjelent felmérési terv alapján a Sajó folyó középvízi medre 2019 évre, a nagyvízi medre 2020 évre lett betervezve, ágazati erőforráshiány miatt azonban a középvízi medermérés nem valósult meg a tervezett évben.

A Sajó nagyvízi medrének felmérésére – a tervhez igazodva - 2020 év március hónapjában került sor korszerű légi távérzékelési módszerrel. A légifelmérés során szimultán Lidar és optikai sávban működő kamerával a terep és a terepfelszín 3D koordinátájának megmérésére került sor, valamint légifényképezésre, amelyből ortofotó került előállításra. A légi távérzékelést az EUROSENSE KFT végezte.

Sajnos a középvízi meder felmérése a tervtől eltérően 2020 november és 2021 márciusa között lett elvégezve, szelvény alapú méréssel az ágazati előírásoknak megfelelő sűrűséggel, átlagosan 100 méterenként.

A felmérések, -mint már említett, sarkalatos kérdése a feldolgozás. Esetünkben szerencsésen a két felmérési terület (meder és szárazulat) adatgyűjtése időben közel esett egymáshoz, így az időközbeni mederelfajulásból adódó anomáliák minimalizálhatóak, egy ilyen meanderező folyó esetében az időbeni közelségnek kulcsszerepe van. A nevesített mederrész keresztszelvényekben történő felmérését a VIZITERV Environ Kft. megbízásából a Geo-meridián KFT végezte el.

Érdekesség, hogy a középvízi meder felmérésére a Sajószentpéter és Sajópüspöki hidak környezetében a 2020 évi árvizes időszakban a nedvesített szelvényben multibeam technológiával a VITUKI Hungary KFT mintaterületi felmérés végzett, összesen mintegy 7 km-en. A technológia jellemzője, hogy területalapú mérés történik, szemben a Sajó teljes területén a fentiekben alkalmazott keresztszelvény mérésekkel, ahol átlagosan 100 méterenként ismerünk medermagassági adatokat. Multibeam mérés esetében a meder domborzat képzése mondhatni interpoláció nélkül is elkészíthető, a megfelelő szűréseket követően.

A keresztszelvény mérések között azonban interpolálni kell, a nem ismert (nem mért) területrészeket, vagyis matematikai módszerrel számított felületet kapunk, ami bizonytalanságot hordoz a mérési eredmények között. Mindkét esetben képződik terepmodell, azonban egy multibeam mérés során a mért adatokból, a keresztszelvényekben történő mérés során matematikai felületképzéssel, származtatással. Az előbb említett bizonytalanság szempontjából a mintaterületi multibeam felmérések szakaszait vizsgálva az alábbiakat tapasztaltuk.

A keresztszelvények helyein jó a korreláció.  A köztes területeken viszont átlagban több deciméteres különbségeket detektáltunk. E különbségek nyilvánvalóan a felmérési módszerek különbségéből adódnak így nem minősítik a létrehozott terepmodellt, viszont megvilágítják a szelvényinterpolációs módszer hiányosságát, történetesen a köztes helyeken lévő információk kisebb-nagyobb megbízhatatlanságát. Ezért megfontolandó a medermorfológia teljes hosszban a megfelelő időben való multibeam módszerrel való felmérése, mely segíthet a normál helyzetbeli áramlási viszonyok pontosabb megismerésében és az árvizek során kialakuló jelenségek előjelzésében, valamint a végrehajtandó védekezési munkálatok, beavatkozások tervezésébe.

Az eredmények értékelése egyoldalú lenne, ha nem tennénk hozzá, hogy a Sajó egyébiránt egy nagyon nehezen mérhető folyó. A multibeam szonárok működéséhez szükséges vízállás nem áll rendelkezésre az év nagy részében, a velük végzett munka során a műszer amortizációs kockázat magas. Ezek mellett a multibeam felmérés komolyabb felkészültséget, szakmai gyakorlatot kíván meg, a feldolgozása szakértelmet követel és az előzőekből fakadóan a technológia drágább. A teljes szakasz felmérése mintegy kétszer annyiba kerül a jelenlegi piaci árak mellett.

A középvízi meder keresztszelvényeinek és a nagyvízi meder egységes terepmodelljének összedolgozását a VIZITERV ENVIRON KFT végezte. A fentiek alapján látszódik, hogy a technológiából adódóan eltérő vállalkozók foglalkoznak a geodéziai állapot rögzítéssel, aminek megvan az a veszélye, hogy ellentmondások esetén nem eldönthető mely forrásból származó adat tekinthető helyesnek. Ebben a kérdésben a Műszaki Téradat Szolgáltató Főosztálynak szakmai koordináló és szabályozási szerepe van.

A feldolgozások során az alábbi térinformatikai, 3D adatok kerültek előállításra:

A középvízi meder felmérésből származó adatokból keresztszelvények (1924 db) az ágazati keresztszelvény nyilvántartó programnak megfelelő formátum és adattartalommal; A keresztszelvényekből a középvízi mederre vonatkozó DTM (digitális terepmodell); A középvízi meder DTM és a LAS állományokból DTM állományok összedolgozása, egységes, a teljes nagy és középvízi medret magába foglaló DTM-je A Sajó HEC-RAS geometriai modellje;

A Sajó folyón a jelenlegi, komplexnek tekinthető geodéziai adatgyűjtés és adatfeldolgozás előkészítéssel együtt mintegy 1.5 évet vett igénybe. A feladat elvégzésében 3 vállalat dolgozott, a teljes dokumentáció elkészítése mintegy 70 millió HUF értéket képvisel.

Az előállított adatok archiválásáról a Műszaki Téradat Szolgáltató Főosztály Térinformatikai osztálya gondoskodott. Az adatokat a könnyű elérhetőség miatt az ArcGIS portálra feltettük, azonban a 3D adatok online módon történő elemzése még gyerekcipőben jár, ezért a mérnök kollégáimat arra bíztatnám, hogy az alapadatokat az ovftif01 nevű szerverről használják.

Bár a címben említettük, hogy a Sajó folyó felmérési adatai először készültek 3D-ben, reméljük, hogy a 3D adatok folyamatos változásainak követését egyaránt el tudjuk érni a felmérési terv által meghatározott időszakonként, nem csak a Sajóra, hanem az általunk kezelt összes folyóra, vízfolyásra.

Sajnos a geodéziai adatgyűjtési és feldolgozási feladatok költségei igen magasak, azonban a jelentősége abban mérhető, hogy a rá épülő mérnöki feladatok és elemzések milyen biztonsággal, megbízhatósággal végezhetőek, ezért fokozott figyelemmel kell lennünk az előállításra, ugyanis ezt a költséget egyszer is elég kifizetni, a mérések javítása, kiegészítő mérések végzésének költsége is nagyon magas. Írásunkkal rá szeretnénk világítani arra is, hogy érdemes a felmérési tervet komolyan venni, ténylegesen előre tervezni azt, aminek az adatára szükségünk van, mert az előkészítés, a mérés, a feldolgozás mind időt vesz igénybe, az adott körülmények pedig a méréstechnológiát határolhatják be.

Egy jó mérés a mérnökök, tervezők, elemzők munkájának az alappillére lehet, véleményem szerint érdemes rászánni az időt és az anyagiakat is.