Možnosti a aplikace vybraných moderních technologií při výzkumu vývoje reliéfu v západní části Národního parku Podyjí

Mgr. František Kuda, Ph.D.

Doctoral thesis

Use of modern technology in the research of georelief development in the western part of Podyjí National park

Abstract:

Předkládaná disertační práce navazuje na výzkumy vývoje reliéfu v západní části Národního parku Podyjí, které rozšiřuje o poznatky z využití moderních technologií zastoupených laserovým skenováním, geofyzikálními metodami a GIS nástroji. Text obsahuje rešeršní informace o výzkumné lokalitě a o vybraných technologiích z pohledu fyzické geografie. Obecná rovina se prolíná s praktickým popisem aplikace daných metod a přístrojů v terénu včetně ukázek vyhodnocování získaných výsledků, tak aby se názorně poukázalo na možnosti moderních technologií ve fyzickogeografickém výzkumu a jejich přínosu na konkrétní lokalitě, ale i v širším kontextu. Výzkumnou lokalitu reprezentuje území Ledových slují a jejich okolí, které se nachází v západní části Národního parku Podyjí. Z hlediska typu a forem reliéfu jde o jedinečnou oblast v rámci Českého masivu a díky unikátním projevům živé i neživé přírody se považuje i za jednu z nejcennějších lokalit Národního parku Podyjí. Vysoká přírodovědná hodnota je navázána na rozsáhlý systém pseudokrasových jeskyní se specifickým mikroklimatem, který vznikl v důsledku rozsáhlého skalního sesuvu. Celková prostorová kompozice Ledových slují nemá ekvivalent v blízkém ani vzdálenějším regionu, což vedlo ke zvýšenému vědeckému zájmu a specifických disciplinárních výzkumů již od poloviny 19. století. Přes dlouhodobou pozornost věnovanou oblasti Ledových slují zůstala otevřena řada hypotetických otázek včetně samotné geneze reliéfu a dále úkol společného podrobného zmapování povrchu i podzemní prostor. Oba body se staly dílčími cíli disertační práce. Exaktní poznatky k vývoji reliéfu Ledových slují přináší práce v podobě vlastního komplexního geofyzikálního průzkumu s využitím metod georadaru (GPR), elektrické odporové tomografie (ERT) a dipólového elektromagnetického profilování (DEMP), které jsou doplněny o dříve realizovaná lokální geofyzikální měření. Údaje z geofyziky jsou zároveň kombinovány s dostupnými daty leteckého laserového skenování a především s vlastním zaměřením pomocí pozemního laserového skenování. Nasazení moderního způsobu vysoce přesného a detailního snímání prostoru řešilo druhý zmíněný dílčí úkol zmapování povrchu i podzemí, který byl historicky značně komplikovaný vzhledem k velmi složité prostorové struktuře území v podobě chaoticky řícené suti a skalních bloků na extrémně strmém svahu. Nově pořízené podklady z mapování laserovou technologií pak vytvořily prostorový rámec i pro transformaci klasických speleologických plánů a vytvoření první syntetické mapy povrchu a podzemních prostor na Ledových slujích v prostředí GIS. Při revizi speleologického archivu, historických map, dobových fotografií a odborných textů navíc došlo k vyjasnění objevování a označování jednotlivých pseudokrasových jeskyní, což podporuje směřování dosud neuceleného mikroklimatického výzkumu. Účelem disertační práce je primárně přispět k oborovému rozvoji, který je v předloženém textu zamyšlený v podobě přiblížení moderních technologií jako nástrojů pro fyzickogeografický výzkum. Vedle vědecké ambice jde zároveň o snahu autora sestavit sjednocený dokument o lokalitě Ledové sluje jako podklad pro Správu Národního parku Podyjí ke společně zamýšlené monografii o popisovaném přírodním unikátu.

Abstract:

This thesis focuses on research of relief development in the western part of the Podyjí National Park and expands the current knowledge using modern technologies, including laser scanning, geophysical methods and GIS tools. Also, the thesis summarizes information regarding the research area and selected technologies from the perspective of physical geography. General overview is extended with the description of the practical applications of the methods and devices in the field, including examples of data analysis in order to illustrate the potential of modern technology in physical geography research and its contribution to both local areas of interest and also for general implementation. The research was accomplished in the area of Ice Caves and their surroundings, which are located in the western part of the National Park. The area of Ice Caves is unique site of the Bohemian Massif in terms of type and landforms mainly due to local features of biotic and abiotic nature. An extensive system of pseudokarst caves with very a specific microclimate developed after a large rock slide is the most valuable locality in the National Park. The overall spatial composition Ice Caves has no equivalent in the near or distant area and attracted scientific interest since the mid-19th century. However, even the long-term interest focused on Ice Caves did not solve completely the very genesis of the relief and left several hypotheses opened. Also, detailed map of the surface and underground structures was never performed. Thus, these two tasks are the main aims to the thesis. Exact knowledge of the evolution of the Ice Caves relief brings results in the form of its own comprehensive geophysical survey while using methods of ground penetrating radar (GPR), electrical resistivity tomography (ERT) and dipole electromagnetic profiling (DEMP), which are supplemented by previously accomplished local geophysical measurements. Geophysical data are also combined with airborne laser scanning data and foremost with own terrestrial laser scanning results. Deploying modern method of highly accurate and detailed scanning of the particular location allowed managing of the surface and underground mapping. This was historically very complicated due to complex spatial structure of the territory consisting of chaotic rock debris and rock blocks on an extremely steep slope. Newly acquired documentation from the mapping using laser technology created a spatial framework for the integration of classic speleological plans and thus the creation of the first synthetic map of surface and underground areas of the Ice Caves in the GIS. Moreover, history of individual pseudokarst caves were identified during the revision of speleological archives, historical maps, historical photographs and scientific texts and such approach supports the ongoing microclimate research. The main purpose of investigation of this thesis is scientific development and popularization of modern technology as a basic tool for physical geography research. In addition, the results will be used as the primary source for manuscript about this unique natural locality that will be published in collaboration with the Administration of Podyjí National Park in the near future.

Keywords

vývoj reliéfu, geofyzikální metody, laserové skenování, Národní park Podyjí, Ledové sluje, georelief development, geophysical methods, laser scanning, Podyjí National Park, Ice caves

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 2. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 6. 4. 2016
• Supervisor: doc. RNDr. Karel Kirchner, CSc.
• Reader: prof. RNDr. Tomáš Pánek, Ph.D., doc. Mgr. Aleš Bajer, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Geography (4-years) / Physical Geography