Geoinformatické zpracování prostorové entropie klimatických jevů

Vít Pászto

Diplomová práce

Geoinformatic Solution of Spatial Entropy of Climatic Phenomena

Anotace:

Cílem diplomové magisterské práce bylo navrhnout a realizovat řešení prostorové entropie na klimatických jevech. K tomu sloužily analytické geoinformatické nástroje. Bylo zpracováno několik metod, které využívají možností funkce entropie. Takto bylo navrženo a uskutečněno komplexní hodnocení závislosti či podobnosti základních klimatických prvků (dohromady 14 analýz), byla představena zjednodušená varianta předchozí metody a zcela nově navrhnuta metoda restrikce základní škály pomocí informačního zisku. Dále byly zhodnoceny možnosti použití entropie při optimalizaci výběru vstupních bodů do lineární interpolace. Na dalším příkladu bylo navrhnuto a realizováno použití relativní entropie pro stanovení optimálního počtu intervalů pro znázornění geografického jevu a zhodnoceny důsledky použití různých klasifikačních metod. V neposlední řadě byla zhodnocena metoda pro detekci místních odchylek klimatických (ale obecně i geografických) jevů, opět pomocí hodnocení statistiky informační entropie. Všechny metody byly okomentovány jak z geoinformatického, tak i klimatologického hlediska. Mimo samotná výše uvedená zpracování byla také zmíněna již dříve publikovaná použití informační entropie při hodnocení mapových výstupů a samozřejmě byly uvedeny příklady použití entropie v ostatních disciplínách geografie. Část diplomové práce se také nutně věnovala teorii informace a informační entropii, aby čtenář byl s to využít informace o aplikaci entropie dále v textu. Práce tak nabízí ucelený přehled základního použití entropie (díky své univerzálnosti) při studiu nejen klimatických, ale i geografických jevů obecně. Přístup hodnocení těchto jevů pomocí entropie vnáší nový pohled na tuto problematiku, a to víceméně z hlediska teorie informace a matematické statistiky. Prezentované poznatky mohou sloužit jako přidaná hodnota Atlasu podnebí Česka, dále pro hodnocení klimatu ČR, a to spíše odbornou veřejností, či jako další podklad pro vědeckou práci. O diplomové magisterské práci byly vytvořeny webové stránky, které jsou umístěny na serveru Katedry geoinformatiky. Celá práce byla rovněž v elektronické podobě umístěna na CD-ROM, který je přiložen k práci

Abstract:

The master thesis is one of the final parts of the Geoinformatics Master degree Study Programme at Department of Geoinformatics, Faculty of Science, Palacky University in Olomouc (UP). The aim of the master thesis Geoinformatic Solution of Spatial Entropy of Climatic Phenomena was to propose and realize solution of informational entropy using analytical tools of geoinformatics. Number of methods making use of entropy function capabilities was developed. In this manner, complex evaluation of dependency or similarity of fundamental climatologic characteristics was proposed and put in practice, simplified method of previous method was presented and it was newly introduced the method of restriction primary scale of values using information gain function. Potentialities of use the entropy function in optimizing of linear interpolation input point selection were also evaluated. On next example, the use of relative entropy in determining optimal number of intervals for geographic phenomenon visualization was proposed. Finally, the method for detection local variations of different phenomena, again, using entropy function statistics, was introduced. All the methods were comment in the geoinformatical and climatological way. Validation of proposed solutions was made upon raster datasets dealing with climate of Czech Republic. Except thereinbefore presented elaborations, an already existed usage of entropy in geography, cartography and in other science disciplines was mentioned. Certain part of the thesis was necessarily devoted to information theory and entropy function, because of clear understanding of the topic applied in geoinformatics and climatology (and geography) by reader later in the text. Master thesis provides a new, compact approach in geographical analysis and evaluation of geographical phenomena with the impact of informational entropy function as a measure of information and other statistical apparatus. Provided knowledge in master thesis could be an added value to Climate Atlas of Czechia and to evaluation of climate of Czech Republic especially by professionals in climate issues. The thesis could serve as a basis of further research in this field of study

Klíčová slova

geoinformatika, entropie, GIS, kartografie, teorie informace, klima ČR

Keywords

geoinformatics, entropy, GIS, cartography, information theory, climate of Czech rep

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 5. 5. 2009

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 26. 5. 2009
• Vedoucí: Vít Voženílek
• Oponent: Jaromír Kaňok

Univerzita Palackého

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Geografie / Geoinformatika