A CityZcanView egy nyílt forráskódú plugin, amely lehetővé teszi Lepton 3.5 szenzorral készült .tiff formátumú hőképek megnyitását és interaktív elemzését.
A plugin célja, hogy közvetlen és áttekinthető eszközt biztosítson hőkamerás adatok értelmezéséhez, különösen városi mikroklíma-kutatások, hősziget-hatás elemzések vagy környezeti monitorozás során.
A plugin a nyílt forráskódú Fiji képfeldolgozó környezethez készült, amelyet széles körben alkalmaznak tudományos képelemzésre.
Leírja, hogy a városi területeken a hőmérséklet magasabb, mint a környező vidéki területeken. Ez a különbség éjszaka különösen jelentős, és a városi területeken 2–5 °C-kal magasabb hőmérsékletet eredményezhet.
Mi okozza a városi hőszigeteket?
Az UHI jelenség elsősorban az emberi tevékenységek és a beépített környezet jellemzőinek eredménye. A sötét, hőtároló felületek, mint például az aszfalt és a beton, nappal elnyelik a nap sugárzását, éjszaka pedig a felhalmozódott hőt sugározzák vissza, ami miatt a hőmérséklet folyamatosan magas marad.
A zöldterületek csökkenése tovább súlyosbítja a problémát, mivel a természetes párolgás jelentős hűtőhatással bír.
A forgalom, a légkondicionálás és az ipari tevékenységek folyamatos hőt termelnek, ami tovább melegíti a környezetet.
Ezenkívül a sűrű városi struktúrák – magas épületek és keskeny utcák – akadályozzák a levegő természetes áramlását.
Milyen problémákat okoz ez?
Ez a jelenség kellemetlen és súlyos problémákat okoz. A magasabb hőmérséklet fokozza a hőstresszt, különösen az idősek és a krónikus betegségben szenvedők körében. Emellett növeli a hőhullámokkal összefüggő halálesetek számát is.
A felmelegedés jelentősen növeli az energiafogyasztást, főként a hűtési igények miatt. Ez pedig növeli a környezeti terhelést.
A műholdak kiválóan alkalmasak regionális gócpontok felderítésére, de felbontásuk ritkán elég jó az utcai események rögzítéséhez. Egy infravörös érzékelővel felszerelt quadcopter vagy multirotor néhány száz méter magasan repülhet a föld felett, centiméteres felbontású képeket készíthet, és még az aszfalt lehűlése előtt visszatérhet az asztalodra.
A drónok hőkamerás felvételei kulcsfontosságú technológiát jelentenek a városi hősziget-hatás megértésében és figyelemmel kísérésében. Lehetővé teszik a hatékony, helyspecifikus beavatkozások tervezését és végrehajtását. Segítségükkel pontosan feltérképezhető a hőeloszlás térbeli és időbeli változása a városi területeken.
Az infravörös kamerák valós időben mérik a felületekről sugárzó hőenergiát, így egyértelműen feltárják a hőforrásokat, például a túlmelegedett tetőket, járdákat és utakat, amelyek hozzájárulnak a hősziget-hatáshoz. Az így gyűjtött adatok részletes hőtérképek készítésére használhatók. Ezek a térképek segítenek azonosítani a kritikus hőpontokat, például a túlmelegedett épületeket vagy anyagokat, és alapul szolgálhatnak a városi beavatkozások, például zöldtetők, hűvös tetőbevonatok és magas albedójú járdák tervezéséhez.
A drónok hőkamerás felvételei gyorsak, nem invazívak és költséghatékonyak, mivel nem igényelnek beépített érzékelőhálózatot, és egyetlen repülés során több száz vagy akár több ezer mérési pontról gyűjthetnek adatokat.
Drónalapú hőképezés (budapesti esettanulmány)
2023. augusztus 14-én a Budapest LL az AirScan céggel együttműködve két szomszédos budapesti kerület térképét készítette el.
Mérések:
Erzsébetvárosban: Három egymást követő repülés (20:00, 20:45, 21:15) tartotta be a 22:00-kor kezdődő repülési tilalmat, mégis teljes mértékben rögzítette a nap hőterhelésének teljes csökkenési fázisát.
Terézvárosban: Két külön repülés (20:09 – 21:41) rögzítette a kerületet látható és hőhullámhosszúságú hullámhosszon, így teljes éjszakai pillanatképet alkotva a maradék hőről.
Magasság: 350 m AGL – az ideális pont a széles sáv (≈ 46 cm / px termikben) és a törvényes magasság között.
Használt eszközök:
Hőérzékelő: DJI Mavic 3 Thermal, 640 × 512 px, 46 cm / px földi mintavételi távolság, ±2 °C.
Referencia RGB: DJI Mavic 2 Pro, 20 MP, 6,8 cm / px.
Hatály: A VI. (Terézváros) és VII. (Erzsébetváros) kerület teljes közigazgatási területe.
A DJI Mavic 3 Thermal által készített 824 radiometrikus képkocka és a Mavic 2 Pro által készített 434 RGB képkocka először radiometrikusan korrigálásra és igazításra került, majd az Agisoft/Pix4D segítségével két georeferált ortomosaikba illesztésre került. A hőmozaikot 16 bites GeoTIFF formátumban exportáltuk (talajmintavételi távolság ≈ 46,4 cm / px, kalibrált –20 °C … +150 °C, pontosság ±2 °C), míg a vizuális mozaikot 32 bites RGB GeoTIFF formátumban, 7,05 cm / px felbontással szállítottuk. Mindkét raszter ugyanazt az EPSG-23700 projektrácsot használja, így újrarajzolás nélkül egymásra helyezhetők.
A vizsgált két kerület ortomosaikjai nyilvánosan hozzáférhetők a weboldal Térképek részében. A nyers szenzoradatot igénylő kutatók ezeket az APP-k részben találják meg.
Ezek a hőadatok felhasználhatók a lakóépületek hőkomfortjának elemzésére is; például kiszámítható belőlük az emberi komfort index (HCI), amely segít megérteni az egyéni hőterhelést.
Ezenkívül a hőadatok gépi tanulás, vizuális elemzés és geostatisztikai módszerekkel is feldolgozhatók, amelyek feltárják a hőeloszlás térbeli mintáit, és automatikusan azonosíthatják például a rejtett hőhidakat vagy a hőforrások rendellenességeit.
Az UHI-jelenség méréséhez és megértéséhez pontos, helyszíni adatokra van szükség.
A városi hősziget jelenség vizsgálatában a hagyományos módszerek – mint a műholdas megfigyelések, fix meteorológiai állomások vagy mobil mérőjáratok – jellemzően korlátozott térbeli és időbeli felbontást kínálnak.
A CityZcan ezeket a hiányosságokat hidalja át: hordozható, kompakt kialakítása és többféle beépített szenzora révén lehetővé teszi a sűrű, rugalmas és időben ismételt méréseket. Ezáltal átmenetet képez a tranziens (egyidejű) és a folyamatos (idősoros) megfigyelések között, támogatva a városi mikroklíma pontosabb feltérképezését.
Szenzorok
Flir Lepton 3.5
A hőkamera a spektrális sávban, 8–14 µm tartományban rögzíti az infravörös sugárzást, így térbeli felbontású képeket ad a felületi hőmérsékletről, amelyek elengedhetetlenek az utak, járdák és épülethomlokzatok helyi hőfelhalmozódásának azonosításához.
A hőképek nemcsak a hőelnyelő felületek azonosítását teszik lehetővé, hanem a beépítési struktúrák hődinamikai hatásainak feltárását is, támogatva az éghajlat-tudatos várostervezést.
RPi Camera v3
A látható tartományban készített referenciaképek alapján becsült albedóértékek hozzájárulnak a felszíni hőmérséklet és a sugárzási egyensúly megértéséhez, különösen heterogén városi felületek esetén.
SPS30
Az SPS30 érzékelő részletes adatokat szolgáltat a részecskekoncentrációkról, amelyek egyrészt a levegőminőség mutatói, másrészt szerepet játszanak a légköri sugárzási kényszerben.
A részecskék a napsugárzással való kölcsönhatásuk és a kondenzációhoz további felületet biztosítva befolyásolhatják a városi hőeloszlást, ezáltal megváltoztatva a helyi hőmérsékleti profilokat.
Hőképpel és BME680 érzékelővel együtt használva az SPS30 segíthet a szennyezés szintjének és a hőmérsékleti anomáliák közötti összefüggések feltárásában, így betekintést nyújtva abba, hogy a levegőminőség hogyan hat a városi hőszigetre, és egyes esetekben hogyan súlyosbítja annak intenzitását.
BME680
A BME680 érzékelő egyidejűleg méri a környezeti hőmérsékletet, a relatív páratartalmat, a légköri nyomást és a gázkoncentrációkat, beleértve a VOC-kat is, amelyek együttesen befolyásolják a helyi hőmérsékleti környezetet és az emberi hőkomfortot.
Ez az érzékelő kulcsfontosságú, mivel az érzékelt levegő hőmérséklete nem kizárólag a felületi hőmérséklettől függ; a légköri viszonyok, például a páratartalom és a szennyezőanyag-koncentráció fokozzák vagy enyhítik a hőterhelés hatását.
Városi környezetben, ahol a mikroklíma rövid távolságokon belül is jelentősen változhat, ezeknek a környezeti paramétereknek az integrálása kulcsfontosságú az UHI-hatások megértéséhez és előrejelzéséhez.
Gyalogosorientált környezeti monitorozás
A gyalogosokra összpontosító tanulmányokban az érzékelődoboz hordható integrációja olyan helyspecifikus mikroklíma-adatokat eredményezhet, amelyek pontosan tükrözik az egyének által tapasztalt környezeti hatásokat.
Ez a megközelítés különösen értékes városi övezetekben, ahol a rögzített megfigyelő rendszerek vagy járműalapú felmérési módszerek nem képesek érzékelni az emberi hőterhelés finomabb árnyalatait, például szűk városi utcákban vagy városi parkok belső részein.
Ilyen körülmények között a magas időbeli felbontás megkönnyíti az időszakos hőjelenségek feltérképezését és azoknak a városi elemeknek vagy talajborítás-típusoknak az azonosítását, amelyek aránytalanul járulnak hozzá az általános hőterheléshez.
Lakossági bevonás az UHI elleni fellépésben
A közösségi alapú megközelítés tovább növeli ezeknek az adatoknak a hatását azáltal, hogy bevonja a polgárokat a megfigyelés folyamataiba. Amikor a lakosok hordozható érzékelődobozokkal vannak felszerelve, vagy amikor a közösségi érzékelési kampányok során gyűjtött adatokat nyilvánosan megosztják, a városi lakosok aktív szereplőkké válnak a helyi környezeti egészség és a városi hősziget-hatás mérséklésére irányuló stratégiákban.
A környezeti adatok széles körű hozzáférhetősége elősegíti a társadalmi környezettudatosság erősödését, és támogatja a közösségi alapon szerveződő, városi rezilienciát célzó kezdeményezések kialakulását.
