Využití satelitních dat k mapování sněhové pokrývky

Bc. Nikola Šeborová

Master's thesis

Snow cover mapping using satellite data

Abstract:

Předkládaná práce se zabývá porovnáním satelitních produktů MODIS a H-SAF s fyzickými měřeními a odhady Českého hydrometeorologického ústavu. Sledovaným územím je celá rozloha České republiky. Studie validuje přesnost informaci o sněhové pokrývce, kterou jsme schopni dostat díky družicovému snímání. Analýza vznikla pro zhodnocení, zda jsou družicové snímky v poskytování informací alespoň stejně přesné jako fyzická měření. Výsledky jsou cenným vodítkem pro budoucí analytiky zimních období sledovaného území, protože přináší i obecný přehled možností, jak chybějící data nahradit, popřípadě jak analýzu rozšířit.Jako pozorované období byly vybrány zimy 2016 a 2017, konkrétně pak od začátku ledna do konce dubna. Tato časová perioda byla vybrána s ohledem na nejčastější výskyt souvislé sněhové pokrývky a s ohledem na počet obdržených dat od Českého hydrometeorologického ústavu. Pozemní monitoring byl proveden v týdenním kroku. Výsledně nevyšel ani jeden produkt výrazně lepší oproti druhému. Oba dva produkty mají tendenci sněhovou pokrývku na studovaném území podhodnocovat, pouze MODIS nadhodnocoval v 6 případech ze 32 měření. H13 nadhodnocoval pouze dvakrát a jako jediný vykazoval dne 13.3.2017 shodu s pozemním měřením ČHMÚ. Výhodou MODIS oproti H-SAF je, že poskytuje komplexnější data, která jsou přínosnou doprovodnou informací pro zpracovatele. Na základě těchto doprovodných informací je pak analytik schopen zvolit vhodnou doplňující metodu / zdroj informací, jelikož satelitní data se ukázala jako vysoce citlivá na panující meteorologické podmínky. Analýza ukázala, že jeden satelitní zdroj nelze použít jako doplňující zdroj informací o sněhové pokrývce v neměřených zbylých 6 dnech. Zároveň nelze spoléhat na jeden produkt a je potřeba zakomponovat doprovodné zdroje informací, které jsou schopny nahradit data, jež nebylo možno nasbírat vlivem nepříznivého podnebí. Dle již provedených studií se zdají jako nejvhodnější doplňující metody – kombinace Terra a Aqua, časová filtrace a metoda sousedních pixelů.

Abstract:

The presented thesis compares two different satellite products - MODIS and H-SAF It compares them with physical measurements and estimates of the Czech hydrometeorological institute. The monitored area is the whole area of the Czech Republic. The study validates the accuracy of snow cover information that we are able to get through satellite scanning. The analysis was made to assess whether satellite imagery in the provision of information is at least as accurate as the physical measurements. The results are a valuable guide for future winter analysts of the monitored area, as it also provides a general overview of how to replace missing data.Winters 2016 and 2017 were selected as the observed period, specifically from the beginning of January to the end of April. This time period was chosen with regard to the most frequent occurrence of continuous snow cover and with regard to the number of received data from the Czech Hydrometeorological Institute. Ground monitoring was performed in a weekly step.As a result, none of the products came out significantly better than the other. Both products tend to underestimate snow cover in the studied area. MODIS overestimated out of 32 measurements in 6 cases. H13 overestimated only twice and as the only one on 13.3.2017 showed compliance with the CHMU ground measurement. The advantage of MODIS over H-SAF is that it provides more comprehensive information that is beneficial to accompanying information to processors. Based on this accompanying information, the analyst is able to select an appropriate supplementary method / source of information as satellite data has proven to be highly sensitive to prevailing meteorological conditions.The analysis showed that one satellite source cannot be used as a supplementary source of snow cover information in the unmeasured remaining 6 days. At the same time, it is not possible to rely on one product and it is necessary to incorporate accompanying engineering applications that are capable of replacing data that may not have been collected due to adverse climates. According to studies already carried out, additional methods seem to be the most suitable - the combination of Terra and Aqua, time filtering and the neighboring pixel method.

Keywords

MODIS, H-SAF, sněhová hydrologie, dálkové snímání Země

Keywords

MODIS, H-SAF, snow hydrology, remote sensing of the Earth

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 4. 2019

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Roman Juras, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Master programme / field:
Landscape Engineering / Environmental Modelling