Kvalita povrchových vod z dat Sentinel-2 pro vybrané lokality

Vít Češka

Bachelor's thesis

Inland water quality from Sentinel-2 data for selected sites

Abstract:

Kvůli nedostatku přísunu čisté vody některým státům na světě se jedná o jeden ze současných celosvětových problémů, na její kvalitě jsou závislé celé ekosystémy i člověk. Nadměrné množství některých látek přispívá k eutrofizaci vod, což může mít za následek snížení celkového ekologického stavu. Proto neustále dochází k novým studiím a rozborům povrchových a podzemních vod ve snaze najít nejlepší metody a řešení problémů s kvalitou vody. Za pomoci družice Sentinel-2 lze monitorovat kvalitu povrchových vod. Bakalářská práce se zabývá analýzou kvality povrchových vod v evropských podmínkách za použití multispektrální analýzy dat dálkového průzkumu Země (DPZ). Za cíle si klade zhodnocení kvality vody na dvou vybraných evropských územích z pohledu koncentrace chlorofylu-a ve vodě a porovnání časové variability ukazatelů kvality vody s meteorologickými daty a nalezení příčinné souvislosti. V první části práce se literární rešerše zabývá úvodem do problematiky kvality povrchových vod a metod dálkového průzkumu Země. Je zde vysvětleno, proč je důležitá kvalita vody, jaké jsou zdroje znečištění a ukazatele kvality vody. Přibližuje povrchové vody v ČR a jejich monitoring. V další části práce jsou představeny metody dálkového průzkumu Země, možnosti dálkového pořízení dat a je definováno využití družic Sentinel. Na závěr teoretické části práce jsou představeny lokality zvolené pro tento výzkum. V praktické části jsou zpracovány dostupná data vybraných lokalit mezi roky 2015-2019. Data jsou použita ze skeneru MSI na družici Sentinel-2 a upravována v programu SNAP. Souhrnné výsledky potvrzují současnou kvalitu povrchové vody na zájmových územích dle tabulky ČSN 75 221. Nádrž Štěchovice byla ohodnocena na pomezí mezi třídou I. a II. Nádrž Große Dhünntalsperre byla ohodnocena třídou I. Byly zjištěny příčinné souvislosti mezi nárůstem koncentrace chlorofylu-a ve vodě a výkyvů teploty vzduchu. Zajímavým zjištěním byl zpožděný nárůst či pokles koncentrace chl-a vůči teplotě o 5-7 dní.

Abstract:

Due to the lack of clean water supply to some countries in the world, this is one of the current global problems, the whole ecosystems and humanity depend on its quality. Excessive amounts of some substances contribute to water eutrophication, which can result in a reduction in the overall ecological status. Therefore, new studies and analyzes of surface and groundwater are constantly being made in an effort to find the best methods and solutions to water quality problems. Surface water quality can be monitored using the Sentinel-2 satellite. The bachelor thesis deals with the analysis of surface water quality in European conditions using multispectral analysis of Earth remote sensing (RS) data. It aims to evaluate water quality in two selected European territories in terms of chlorophyll-a concentration in water and to compare the time variability of water quality indicators with meteorological data and to find a causal link. In the first part of the work, the literature search deals with an introduction to the issue of surface water quality and methods of remote sensing of the Earth. It explains why water quality is important, what the sources of pollution and water quality indicators are. It introduces surface waters in the Czech Republic and their monitoring. The next part of the work introduces methods of remote sensing of the Earth, the possibility of remote data acquisition and defines the use of Sentinel satellites. At the end of the theoretical part of the work, the localities selected for this research are presented. In the practical part, available data of selected localities between the years 2015-2019 are processed. The data is used from the MSI scanner on the Sentinel-2 satellite and edited in the SNAP program. The overall results confirm the current quality of surface water in the areas of interest according to the table ČSN 75 221. The Štěchovice reservoir was evaluated on the border between class I and II. The Große Dhünntalsperre reservoir was rated Class I. A causal relationship was found between the increase in chlorophyll-a concentration in the water and air temperature fluctuations. An interesting finding was the delayed increase or decrease in the concentration of chl-a relative to temperature by 5-7 days.

Keywords

dálkový průzkum Země, Sentinel-2, znečištění, multispektrální analýza, povrchové vody

Keywords

surface water, remote sensing of the Earth, Sentinel-2, pollution, multispectral analysis

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 20. 3. 2021

Thesis defence

• Supervisor: doc. Mgr. Jan Kropáček, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Bachelor programme / field:
Landscaping / Landscape Technical and Administration Services