A műholdas földmegfigyelésről legtöbbször az időjárás, a klímaváltozás, az erdőtüzek vagy más természeti katasztrófák jutnak eszünkbe. Ennél azonban többet is „tud”.
A nagy sikerű európai Copernicus földmegfigyelési program műholdjainak és szolgáltatásainak egy kevésbé látványos, mégis egyre fontosabb feladata, hogy segítsenek ellenőrizni: az Európai Unió (EU) tagországaiban valóban betartják-e a környezetvédelemre, mezőgazdaságra, erdőgazdálkodásra, tengeri tevékenységekre vagy az üvegházhatású gázok kibocsátására vonatkozó előírásokat. Az Európai Bizottság Földmegfigyelési Tudáscentruma (Knowledge Centre on Earth Observation, KCEO), amelyet az Európai Bizottság Védelmi Ipari és Űrügyi Főigazgatósága (DG DEFIS), valamint a Közös Kutatóközpont (Joint Research Centre, JRC) közösen működtet, nemrég egy részletes tanulmányban foglalta össze, mire képes ezen a területen a mai műholdas technika – és hol vannak még korlátai.
Az uniós jogszabályok csak akkor érnek valamit, ha betartásuk ellenőrizhető. Az Európai Bizottság becslése szerint csak a környezetvédelmi jogszabályok nem megfelelő végrehajtása évente mintegy 50 milliárd euróba kerülhet. A 27 tagállam hatalmas területének rendszeres helyszíni ellenőrzése azonban rendkívül munka- és költségigényes. A „mindent átlátó” műholdak ebben kínálnak különleges lehetőséget: nagy területeket egységes módszerrel, rendszeresen és objektíven lehet velük megfigyelni.
A szabályok betartatása három egymásra épülő feladatra épül: a szabályok betartásának elősegítése, a tényleges helyzet ellenőrzése, valamint szükség esetén a jogszabályok előírásainak kikényszerítése. A műholdfelvételek mindhárom lépésben segíthetnek. Átlátható információt adhatnak, jelezhetik a szabálytalanság gyanúját, szélsőséges esetben pedig bizonyítékot is szolgáltathatnak egy hatósági eljáráshoz.
Van olyan alkalmazási terület, ahol ez már a mindennapi gyakorlat része. Az egyik ilyen az EU közös agrárpolitikája (Common Agricultural Policy, CAP). A Copernicus Sentinel műholdak megfigyelési idősorait alkalmazzák a mezőgazdasági területek rendszeres ellenőrzésére. A műholdas képekből például megállapítható, hogy egy földterületet valóban a bejelentett módon használnak-e, illetve teljesülnek-e bizonyos támogatási és környezetvédelmi feltételek. Hasonlóan bevett alkalmazás a tengerek felügyelete. Műholdas adatok alapján felismerhető például a hajók illegális szennyezőanyag-kibocsátása, és a műholdas információk más hajózási adatokkal kombinálva a felelős hajó azonosítását is segíthetik. A földmegfigyelést emellett az illegális halászat, fakitermelés és bányászat, valamint az illegális hulladéklerakás felderítésében is alkalmazzák.
Különösen kézenfekvő a műholdak használata az erdők esetében. Az EU erdőirtás elleni rendelete olyan termékek piacra kerülését szabályozza, amelyek előállítása összefügghet erdőirtással. A műholdas adatok globális lefedettséget, rendszeresen megismételt megfigyeléseket és hosszú időre visszanyúló archívumot kínálnak, ezért fontos eszközt jelenthetnek annak ellenőrzésében, hogy egy adott területen történt-e erdőirtás. A műhold természetesen önmagában nem dönti el, hogy egy termék megfelel-e a jogszabálynak, de fontos független információforrást biztosíthat.
A földmegfigyelés az EU klímapolitikájában is szerepet kap. A tagállamoknak jelenteniük kell a földhasználatból, a földhasználat megváltozásából és az erdőgazdálkodásból származó kibocsátásokat és szén-dioxid-elnyelést. A műholdas adatok segítenek követni, hogyan változik például az erdők, gyepek és mezőgazdasági területek kiterjedése. A felülvizsgált szabályozás 2028-tól georeferált földhasználati követést ír elő, amit a tanulmány fontos precedensnek tekint a földmegfigyelés jogszabályokba való beépítésére.
A jelentés öt olyan területet azonosít, ahol a műholdas ellenőrzés már viszonylag kiforrott. Emellett azonban hat új alkalmazási területet is részletesen megvizsgált. Ezek az épületek hőtechnikai teljesítményének ellenőrzése, a városi üvegházgáz-kibocsátás és levegőminőség, az energiaszektor kibocsátásai, a tőzeglápok helyreállítása, a vízminőség, valamint a kritikus nyersanyagok kitermelési helyszíneinek megfigyelése. Együttesen 16 különböző uniós szakpolitikai célt elemeztek.
A legtöbb esetben még nem teljesen tiszta a kép a földmegfigyelés szerepével kapcsolatban. A jelenlegi műholdas rendszerek sok esetben hasznos információval szolgálnak, de önmagukban még nem teljesítik az ellenőrzés valamennyi követelményét. Egy ipari létesítmény vagy kisebb terület vizsgálatához például a Sentinel műholdak képességit meghaladó, néhány méteres térbeli felbontás kellhet, ugyanakkor a hatóságok azt is szeretnék, ha az új felvételek gyakran készülnének.
A felszíni felbontás mértéke és a megfigyelési gyakoriság közötti ellentmondás feszül. Az ellenőrzéshez gyakran 10 m-es vagy annál jobb felbontásra, ugyanakkor rövid visszatérési időre lenne szükség. A jelenlegi európai infrastruktúra nem tudja mindenütt és minden időpontban egyszerre biztosítani mindkettőt. A következő generációs Copernicus műholdas küldetések javíthatnak ezen. Az LSTM (Land Surface Temperature Monitoring) nagy térbeli felbontással méri majd a földfelszín hőmérsékletét, a CHIME (Copernicus Hyperspectral Imaging Mission) hiperspektrális megfigyelésekkel részletesebb információt szolgáltat a felszín összetételéről, míg a CO2M (Copernicus Anthropogenic Carbon Dioxide Monitoring) műholdak az emberi eredetű szén-dioxid-kibocsátás vizsgálatára készülnek. Ezek azonban nem oldanak meg minden problémát.
A felbontásnál, mint technikai paraméternél is érdekesebb kérdés, hogy mennyire tekinthető egy műholdas mérés bizonyítéknak. Ha például egy Sentinel műholdfelvétel alapján szabálytalan fakitermelésre, környezetszennyezésre vagy jogosulatlan földhasználatra következtetnek, tudni kell, mekkora a mérés és az abból származtatott adat bizonytalansága. A tanulmány szerint ezen a téren komoly hiányosságok vannak: az elemzett adatkészleteknek mindössze kb. 5%-a tartalmaz dokumentált, pixelenkénti bizonytalansági információt, amely alkalmas lehet a bizonyítás alátámasztására jogi vagy hatósági eljárásban. Emellett jelenleg nincs egységes uniós keretrendszer arra sem, hogyan fogadható el a földmegfigyelési információ jogi bizonyítékként. Ehhez kapcsolódik az adatok reprodukálhatósága és nyomon követhetősége is. Egy hatósági ügyben nem elegendő azt mondani, hogy például egy mesterséges intelligencián alapuló képelemző algoritmus szabálytalanságot talált. Annak is érthetőnek és ellenőrizhetőnek kell lennie, hogyan jutott erre a következtetésre. A kutatási prioritások között ezért az automatizált változásdetektálás mellett kifejezetten megjelenik az algoritmusok magyarázhatósága és a mérési bizonytalanság megbízható számszerűsítése.
Az mindenesetre igaz, hogy a földmegfigyelés önmagában nem helyettesíti automatikusan a helyszíni ellenőrzéseket. Sokkal inkább kiegészíti és célzottabbá teszi azokat. Egy egész ország vagy akár az EU területének folyamatos műholdas vizsgálatával gyorsan ki lehet választani azokat a helyeket, ahol valamilyen szokatlan változás történt, és ahol utána érdemes részletesebb vizsgálatot végezni. Ehhez azonban a műholdas adatokat földi mérésekkel, nyilvántartásokkal, modellekkel és más információforrásokkal kell összekapcsolni. A jelentés szerint éppen ez az integráció jelenti ma az egyik akadályt. A másik pedig az, hogy nem minden tagállami hatóság rendelkezik megfelelő szakértelemmel és infrastruktúrával a nagy mennyiségű földmegfigyelési adat napi használatához.
A KCEO jelentése három fő irányban javasol továbblépést. Az első annak az elérése, hogy a Copernicus már ma rendelkezésre álló képességei ténylegesen eljussanak a hatóságok napi gyakorlatába. Ehhez új műholdakra, módszerekre nem, „csak” megfelelő képzésre, harmonizált adatokra, a műholdas és helyszíni mérések jobb összekapcsolására, valamint a földmegfigyelés hivatalos elismerésére van szükség az uniós ellenőrzési rendszerekben. A második irány a Copernicus eszközeinek továbbfejlesztése. A jelentés több feldolgozásra kész, dinamikus adatterméket, rendszeres nagyon nagy felbontású megfigyeléseket, pixelenként megadott bizonytalansági értékeket és mindenekelőtt a műholdas programok hosszú távú folytonosságát szorgalmazza. Utóbbi különösen fontos: egy környezetvédelmi szabály betartását gyakran csak akkor lehet megítélni, ha évekre vagy évtizedekre visszamenőleg összehasonlítható adatok állnak rendelkezésre. A harmadik terület a kutatás-fejlesztés. Automatizált, egész Európára kiterjedő változásfelismerés, többféle műholdas és földi adat intelligens egyesítése, valamint olyan módszerek kidolgozása, amelyek megbízhatóan számszerűsítik a mérési bizonytalanságot.
Kapcsolódó linkek:
How Earth Observation supports compliance assurance across EU policies (EU Space Observer)
Earth observation in support of compliance assurance across EU policies – A deep-dive assessment of the Knowledge Centre on Earth Observation
