Monitorování změn ve struktuře vegetace z dat leteckého laserového skenování na výsypkách rekultivovaných po těžbě uhlí

Bc. Zuzana Zmeškalová

Diplomová práce

Monitoring changes in vegetation structure using airborne laser scanning data on reclaimed coal mine dumps

Anotace:

Povrchová těžba nerostných surovin představuje výrazný zásah do krajinné struktury, a to nejen v průběhu samotné těžby, ale i desítky let po jejím ukončení. Účinná obnova těžbou narušených území vyžaduje dlouhodobé a přesné sledování jejich vývoje. Tato práce využívá opakovaná LiDARová data z let 2011, 2017 a 2024 ke kvantifikaci změn ve vegetační struktuře na čtyřech výsypkách v severočeské hnědouhelné pánvi a porovnává dynamiku vývoje vegetace na plochách ponechaných sukcesnímu vývoji a na územích, která prošla technickou rekultivací. Z LiDARových dat bylo odvozeno deset metrik zaměřených na vegetační pokryv, výšku vegetace a vertikální strukturu vegetačních pater. Výsledky ukázaly výrazný nárůst výšky a pokryvnosti vegetace na celém sledovaném území. Průměrná výška vegetace vzrostla během sledovaného období o 5 metrů, Došlo také ke zvýšení vegetační pokryvnosti ve stromovém patře nad 15 metrů, kde se pokryvnost zvýšila o 24 %. Sukcesní plochy vykazovaly ve všech sledovaných obdobích vyšší průměrnou výšku vegetace i vyšší vegetační pokryvnost oproti rekultivovaným plochám. Na rekultivovaných územích byl však zaznamenán rychlejší nárůst vegetační pokryvnosti. Zároveň byl na obou typech lokalit pozorován úbytek nízké vegetace a holé půdy, což naznačuje přechod k uzavřenějším lesním porostům. Průměrně se zastoupení této kategorie na celém území snížilo o 16 %. Opakované LiDARové měření se ukázalo jako efektivní nástroj pro dlouhodobý monitoring změn ve vegetační struktuře. Zjištěné výsledky potvrzují, že sukcesní plochy mohou dosáhnout lesních ekosystémů ve srovnatelném časovém horizontu jako plochy rekultivované. Zároveň však výsledky poukazují na to, že na lokalitách ponechaným přirozenému vývoji postupně ubývají raně sukcesní stanoviště s nízkou vegetací. Bez cílených managementových zásahů, které by sukcesní vývoj zpomalily či lokálně zablokovaly, mohou tato stanoviště v čase zcela zaniknout.

Abstract:

Surface mining causes major changes to the landscape not only during mining operations but also for many years after they end. Effective restoration of these areas requires reliable and long-term monitoring of landscape development. This thesis uses repeated LiDAR data from 2011, 2017, and 2024 to quantify changes in vegetation structure on four spoil heaps in the North Bohemian lignite basin. It compares vegetation dynamics between sites left to natural succession and those that were restored through technical reclamation. From the LiDAR point clouds, ten vegetation metrics were derived, focusing on vegetation cover, vegetation height and the vertical structure of vegetation layers. The results indicate a significant increase in both vegetation height and cover across the study area. The average vegetation height increased by 5 meters during the study period, and the proportion of tree canopy above 15 meters grew by 24 %. Successional sites consistently showed greater average vegetation height and total cover compared to reclaimed areas. However, reclaimed sites showed a faster rate of increase in vegetation cover. Both site types also experienced a decline in low vegetation and bare soil, suggesting a shift towards denser forest stands. On average, the area of these open habitats decreased by 16 %. Repeated LiDAR surveys proved to be an effective tool for long-term monitoring of vegetation structure. The results confirm that areas left to natural development can reach forest-like conditions in a similar amount of time as technically reclaimed sites. However, they also indicate that early successional habitats with low vegetation are slowly disappearing. Without targeted management interventions to slow down or locally interrupt succession, these habitats may disappear entirely over time.

Klíčová slova

rekultivace, struktura vegetace, Výsypky, LiDAR, sukcese

Keywords

spoil heaps, LiDAR, succession, reclamation, vegetation structure

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 3. 4. 2025

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 22. 5. 2025
• Vedoucí: doc. Ing. Vítězslav Moudrý, Ph.D.
• Oponent: Markéta Hendrychová, Ing.

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta životního prostředí

Magisterský studijní program:
Prostorové vědy v životním prostředí