Geofaktorové mapování půd v oblasti Západních Beskyd

RNDr. Matěj HORÁČEK

Doctoral thesis

Geofactors soil mapping in Western

Abstract:

Disertační práce prezentuje novou metodu digitálního mapování půd za použití fuzzy taxonomie a fuzzy shlukové analýzy. Metoda principálně respektuje kontinuální charakter půdy, ale výsledek má podobu tradiční diskrétní půdní mapy. Zájmovým územím byla část Moravskoslezských Beskyd. Vstupními daty byla fuzzifikovaná taxonomická informace ze 106 půdních sond a 75 morfometrických parametrů (potenciálních environmentálních kovariátů) získaných z 10m LIDAR modelu terénu. Dalších 60 půdních sond bylo použito pro validaci výsledků. Selekce výsledných 8 morfometrických parametrů (environmentálních kovariátů) byla provedena na základě generalizovaných lineárních modelů vztahu mezi fuzzifikovanou taxonomickou informací (příslušnost půdní sondy k jednotlivým půdním typům) a všemi morfometrickými parametry. Fuzzy c-means shluková analýza vyselektovaných kovariátů byla použita k delimitaci environmentálních půdních jednotek. Taxonomický význam environmentálních půdních jednotek (příslušnost jednotlivých půdních typů k jednotlivým environmentálním půdním jednotkám) byl určen na základě příslušnosti půdní sondy k půdním typům a příslušnosti pixelu s půdní sondou k jednotlivým environmentálním půdním jednotkám. Každý pixel takto získal příslušnost k jednotlivým půdním typům. Deffuzifikace (přiřazení pouze jednoho půdního subtypu každému pixelu) bere v úvahu první a druhou největší příslušnost pixelu k jednotlivým půdním typům. Pro vyjádření spolehlivosti výsledků byla navržena metoda měření nejistota upraveny dva indexy zmatení. Prezentovaný přístup ukazuje 26% úplnou shodu, 64% částečnou shodu a 10% úplnou neshodu modelované a pozorované půdní jednotky. Přesnost je lepší než přesnost konvenční půdní mapy studovaného území, stejně tak jako v jiných dříve zkoumaných regionech Západních Karpat. Výsledná mapa také prokazuje smysluplný vztah s detailní mapou lesních typů (jednotek abiotických podmínek) zkoumaného území.

Abstract:

The thesis presents a new method for the digital soil mapping of taxonomic soil units via fuzzy taxonomy and fuzzy clustering. In principle, this respects the continuous character of the soil but can result in traditional crisp soil maps. A part of the Moravskoslezské Beskydy Mts. (Czech Republic) was the testing area. Fuzzificated taxonomic soil information from 106 soil pits and 75 geomorphometric parameters (potential environmental covariates of soil units) derived from the 10 m LIDAR Digital Elevation Model (DEM) were used for the input data. Another 60 soil pits were used for the validation of the results. Generalized linear models (GLM) of the relationship between fuzzificated taxonomical soil information (membership of soil pits to particular soil types) and all geomorphometric parameters were used for the selection of 8 geomorphometric parameters - environmental covariates of soil taxonomical units. The fuzzy c-means clustering of selected covariates led to the delimitation of environmental soil units. Taxonomic meaning of the environmental soil units (membership of the particular soil type to the particular environmental soil unit) were determined on the basis of the membership of the soil pits to the soil types and the membership of the pixels with the soil pits to the given environmental soil unit. Every pixel obtained an individual membership to each soil type in this way. The defuzzification process (the assignment of a given pixel to only one resultant soil subtype) regarded the first and second largest membership of pixels to particular soil types. To express the scientific reliability of the results, the methods for measuring uncertainty and two modified confusion indexes are included. The presented approach shows 26 % full agreement, 64 % particular agreement and 10 % disagreement between the modelled and observed point data. The result exceeds the accuracy of conventional soil maps in the tested area, as well as in some other previously investigated regions of the Western Carpathians. The resultant map also show meaningful relationship with detailed map of forest type (units of abiotic conditions) of research area.

Keywords

digitální mapování půd, fuzzy c-means shlukování, půdní taxonomie, defuzzifikace

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 29. 3. 2018

Thesis defence

• Supervisor: prof. RNDr. Jozef Minár, CSc.

University of Ostrava

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Geography / Environmentální geografie