Analýza teplotních změn vodní hladiny na vybraných nádržích s využitím metod DPZ

Lada Bahnová

Bakalářská práce

Analysis of remotely sensed water surface temperature dynamics

Anotace:

Bakalářská práce se zabývá využitím metod dálkového průzkumu Země a predikčního modelování. Hlavním cílem této studie je za pomoci ukázky jedné z technik predikčního modelování s využitím strojového učení prokázat využitelnost satelitních snímků pro hodnocení teploty hladiny vody dvou větších vodních ploch. Konkrétně byla vybrána mise Sentinel-2 z Programu Copernicus, která se zaměřuje zejména na sledování složek životního prostředí, přičemž jednou takovou složkou je právě i voda a její vlastnosti a parametry. Jako zájmové území byly vybrány dvě lokality v Karlovarském kraji. Jedná se o rekultivační jezero Medard v Sokolovské hnědouhelné pánvi a vodní nádrž Jesenice na řece Odravě. Z mise Sentinel-2 bylo získáno 8 družicových snímků z června až září let 2020 a 2021. Vybrané snímky byly nejprve předzpracovány a následně z nich byly vypočítány spektrální indexy. Ty vstupovaly jako proměnné do vlastního modelování. Pomocí modelovací techniky Random Forests byly spočítány hodnoty teplot na hladině vodních ploch. Zpracování satelitních snímků i příprava vstupů do modelu probíhaly v software R, a to především pomocí balíčku sen2r, který je zaměřený na práci se satelitními daty. Výsledky modelování byly poté porovnány s teplotami naměřenými in-situ, které byly poskytnuty správci obou vodních ploch. V závěru jsou popsány rozdíly mezi získanými údaji a jejich možné příčiny.

Abstract:

This thesis deals with the use of remote sensing and predictive modelling. The main goal of this study is to use one of the methods of machine learning-based predictive modelling to demonstrate the potential of satellite images in measuring the surface temperature of two large bodies of water. The method of choice was the Copernicus Sentinel-2 mission, designed to monitor the environment and its components, one of which is water, and its properties and parameters. The study area is two localities in the Karlovy Vary region in the Czech Republic. The first is the reclaimed lake Medard in the Sokolov brown coal basin and the other the Jesenice Reservoir on the Odrava River. Eight satellite images were retrieved from Sentinel-2 between June and September 2020 and 2021. The images were pre-processed and spectral indices were calculated, serving as variables in the modelling. Water surface temperatures were calculated using the Random Forests modelling technique. R, and particularly the sen2r package designed for satellite data, was used to analyse the satellite images and prepare the model inputs. The modelling results were subsequently compared with in-situ temperatures provided by entities in charge of the two water bodies. The thesis concludes with a description of the differences between the data and suggests explanation.

Klíčová slova

Sentinel-2, teplota vody, vodní nádrž Jesenice, dálkový průzkum Země, jezero Medard, spektrální indexy

Keywords

remote sensing, Sentinel-2, water temperature, Jesenice Reservoir, Medard Lake, spectral indices

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 31. 3. 2022

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Ing. Bc. Václava Maťašovská

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta životního prostředí

Bakalářský studijní program:
Aplikovaná ekologie