Biodiversity, conservation biology and genetics, invasion biology (Council of Complex Environmental Sciences)
20 %
Environmental biology, ecotoxicology (Council of Complex Environmental Sciences)
20 %
Ortelius classification: Applied ecology
Panel
European Reserach Council (ERC)
Department or equivalent
Balaton Limnological Institute, Centre for Ecological Research, Hungarian Academy of Sciences (Centre for Ecological Research)
Starting date
2017-01-01
Closing date
2017-04-30
Funding (in million HUF)
3.071
FTE (full time equivalent)
0.33
state
closed project
Summary in Hungarian
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára. A kutatás célja hogy biodiverzitás és ökoszisztéma szolgáltatások térképezésére alkalmas LIDAR-alapú változókat azonosítsunk országos léptékben (Dánia területére). Megbízható és ökológiailag értelmezhető összefüggéséeket keresünk LIDAR adatokból számolt szerkezet és textúra paraméterek és terepen mért kvantitatív biodiverzitás és ökoszisztéma szolgáltatás indikátorok között. A kutatás végső terméke egy térképsorozat lesz, amely országos lefedettséggel, nagy felbontással (10-50 m) ábrázolja a kiválaszottt ökológiailag releváns indikátorokat.
Mi a kutatás alapkérdése? Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek. A kutatás alapkérdése, hogy alkalmas-e a LIDAR országos léptékben, több biodiverzitás és ökoszisztéma szolgáltatás indikátor párhuzamos térképezésére. Hipotézisünk szerint mivel a LIDAR éppen a növényzet és a terep térbeli szerkezetét mintavételezi, számos ökológiai folyamat pedig pont a szerkezettel függ össze, továbbá a szerkezeti változatosság összefügg a faj- és élőhely-szintű változatossággal, a LIDAR jól megfeleltethető lesz számos ilyen indikátornak. A kutatás fontos előrelépést jelent a biodiverzitás és ökoszisztéma szolgáltatások vizsgálatában országos léptékben, mind a tudomány, mind pedig a döntéshozatal számára.
Mi a kutatás jelentősége? Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának! Európai Úniós irányelvek és nemzetközi szerződések írják elő a biodiverzitás és az ökoszisztéma szolgáltatások felmérését és térképezését. A légi lézerszkennelés (LIDAR) technológiával gyűjtött távérzékelt adatok számos ország teljes területére elérhetőek, de eddig nem alkalmazták őket ilyen célra. Ha meg tudjuk alapozni a LIDAR használatát a biodiverzitás és az ökoszisztéma szolgáltatások térképezésére és monitorozására országos léptékben, azzal elérhetővé tennénk a részletes és ellenőrizhető pontosságú felmérés költséghatékony technológiáját. Mind a térbeli felbontás, mind a lefedettség, mind pedig a pontosság több nagyságrended javulna a jelenleg elérhető technológiához képest. A kutatás során kihasználjuk, hogy a fogadó ország világszerte az egyik legjobb országos LIDAR adatsorával rendelkezik, továbbá, hogy a fogadó intézmény élvonalbeli terepi biodiverzitás és ökoszisztéma szolgáltatás felméréseket végez, és nagy adatsorok statisztikai elemzésében is kiváló lehetőségeket nyújt, és ezt egészítjük ki a pályázó ökológiai célú LIDAR adatfeldolgozásban szerzett tapasztalatával.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára. A biodiverzitás az élőlények és élő rendszerek változatossága. Ökoszisztéma funkcióknak nevezzük mindazokat az energia- és anyagáramlásokat és körforgásokat, amelyeket ezek az élő rendszerek fenntartanak. Ökoszisztéma szolgáltatásnak nevezzük azokat a funkciókat, amelyek az ember számára elengedhetetlenek vagy valamilyen módon hasznosak. Ezeket nehéz számszerűsíteni, de részletes és nagy területre kiterjedő terepi felmérésekkel lehetséges, legalábbis pontszerűen. Országos léptékben igazolt, hogy légi lézerszkenneléssel nagy területek domborzatát és növényzetüknek a szerkezetét jól le lehet írni. A kutatás során kihasználjuk, hogy a fogadó intézményben kiváló minőségű, országos lefedettségű légi lézerszkenneléses adatok állnak rendelkezésre, megfelelő terepi tanító- és ellenőrző adatokkal együtt. A kutatás célja, hogy olyan távérzékelt adattermékeket állítsunk elő, amelyek jól megfeleltethetőek egyes biodiverzitás- és ökoszisztéma szolgáltatás változóknak, és így megalapozzuk a lézerszkennelés felhasználását ezek kutatásában és védelmében.
Summary
Summary of the research and its aims for experts Describe the major aims of the research for experts. This study aims at identifying LIDAR-derived variables that can act as reliable proxies for biodiversity and ecosystem service indicators, at the scale of a whole country. The objective is to identify robust and plausible correlations between LIDAR based structure or texture metrics and field-derived quantitative biodiversity and ecosystem service indicators. The final outcome will be a series of high resolution (10-50 m) country-level maps of the best LIDAR proxies, calibrated to ecologically relevant variables.
What is the major research question? Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments. The main question is whether LIDAR can be applied at national scale for concurrent mapping of biodiversity and ecosystem service indicators. Our hypothesis is that since LIDAR represents the three-dimensional structure and two-dimensional texture of terrain and vegetation, it can closely represent many important factors controlling biodiversity and ecosystem services. This study will deliver a major step forward in large-scale quantification of biodiversity and ecosystem services, which is much in demand from both decisionmakers and the scientific community.
What is the significance of the research? Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field. Biodiversity and ecosystem service assessments are required by EU directives. Airborne LIDAR data is available for large areas, but has so far not been used in this process. If LIDAR can be established for biodiversity and ecosystem service monitoring, this would allow a major step forward both in spatial detail and accuracy of these assessments. This study is unique by exploiting one of the best national LIDAR datasets worldwide and some cutting-edge field assessments, also driven by the expertise of the host in wide-scale statistics and big data processing, and the applicant's skill in LIDAR analysis for ecology.
Summary and aims of the research for the public Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others. Biodiversity is the variability of living organisms and their systems. Ecosystem functions are the material and energy fluxes sustained and controlled by these systems, and ecosystem services are the functions essential for the survival and quality of human life. These are inherently difficult to quantify, but through detailed and wide-scale field surveys, this is possible. At a country level, it is expected that airborne laser scanning data can be used for representing the terrain and canopy structure that drives biodiversity and ecosystem functions. This is because laser scanning provides a true three-dimensional representation of landscape structure and texture. Exploiting the availability of high-quality national-level laser scanning data coverage and reference data from several field projects at the host institution, this project will aim to identify laser scanning-derived indicators that can be used for country-level mapping of biodiversity and ecosystem services.
Final report
Results in Hungarian
A kutatás célja az volt, hogy nagy területekre olcsón elérhető távérzékeléses módszert dolgozzunk ki, amely segítségével az élőhelyek növényzetének változatossága térképezhető. A légi lézerszkennelés egy nagy pontosságú és részletességű három dimenziós felmérési eljárás, amely országos léptékben is gyakran kerül alkalmazásra. A kutatás során a Dánia (~45 000 km2) országos szkennelése során gyűjtött adatokat használtunk és vetettünk össze egy szintén országos léptékű terepi növényzeti felméréssel. A lézerszkennelt adatokból a terep és a növényzet szerkezetére, az állományok korára és változatosságára vonatkozó adatrétegeket állítottuk elő. Statisztikai eljárásokkal megkerestük ezek közül az egymástól független csoportokat, majd ezek kombinációi segítségével becsültük az egyes mintavételi egységek fajszámát. A becslések pontosságát a régiók közötti összehasonlítással ellenőriztük. Mind edényes növényekre, mind pedig mohákra, zuzmókra és gombákra minden eddigi országos távérzékelési módszernél pontosabb becslést sikerült adni. A legfontosabb változók a cserjeszint sűrűsége, a lejtőszög, a lejtő kitettség, valamint a biomassza voltak, továbbá a háttérváltozóként bevont (de nem távérzékeléssel becsült) talajtípus. A kapott eredmények előrevetítik a lézerszkennelés országos szintű alkalmazását a természetvédelmi térképezésben és döntéshozatalban.
Results in English
The purpose of the research was to develop a widely available and cheap remote sensing method for mapping vegetation diversity. Airborne laser scanning is an accurate and highly detailed three-dimensional surveying method, which is often used at the scale of whole countries. We used the national laser scanning dataset of Denmark (45 000 km2) and compared this with a national-level field vegetation survey. Using the laser data, the structure of the terrain and vegetation was quantified, together with the local-scale variability and the age of individual habitat patches. Statistical methods were applied to select independent sets of variables, and these were combined for prediction of site-level species counts. Accuracy was checked by comparing between regions. The resulting accuracies are better than any previously reported national-scale remote sensing study, for vascular plants, mosses, lichens and fungi. The most important controlling variables were the density of the shrub layer, slope angle and apect, and vegetation biomass. Soil type was also used as a background variable, but could not be surveyed by remote sensing. Our results support the use of airborne laser scanning in national-scale habitat conservation and decision support.
