Dlouhodobé změny spektrální variability vegetace po požárech v národním parku Yellowstone

Bc. Anna Brandejsová

Master's thesis

Long-term changes of vegetation spectral variability following wildfires in the Yellowstone National Park

Abstract:

Tato diplomová práce je zaměřená na dlouhodobý vývoj spektrální variability v národním parku Yellowstone po rozsáhlém požáru v roce 1988. Rešerše je zaměřená na popis vývoje vegetace po disturbancích, využití dálkového průzkumu Země pro dlouhodobé pozorování krajiny po požárech, popisuje využívané metriky pro výzkum spektrální variability a přibližuje hypotézu o spektrální variabilitě (Spectral Variability Hypothesis, SVH). SVH předpokládá, že spektrální variabilita odvozená z multispektrálních dat DPZ odráží druhovou diverzitu rostlin. Pokud platí SVH, spektrální variabilita po požáru stoupá, protože během sukcese po velkých disturbancích stoupá druhová diverzita rostlin. Cílem této práce je popsat změny spektrálních charakteristik vegetace v národním parku Yellowstone po požárech na základě dat Landsat. Předmětem studie je vývoj spektrální variability v oblastech, které i) byly zasaženy požárem a ii) nebyly zasažené požárem s využitím vegetačních indexů založených na multispektrálních snímcích. Na základě získaných výsledků je cílem popsat vývoj spektrální variability na místech zasažených disturbancemi a vyhodnotit platnost SVH s ohledem na měřítko hodnocení. Pro sledování vývoje vegetace byly vybrány indexy LAI, NDVI a z indexů byla vytvořena směrodatná odchylka v různých velikostech rozlišení pro popsání spektrální variability. Výsledky analýzy potvrdily schopnost indexů popsat diverzitu vegetace na Zemi. Ze směrodatné odchylky zaměřené na spektrální variabilitu vychází značné rozdíly v použitém měřítku. S použitím většího měřítka výsledky lépe zachytí spektrální variabilitu a dochází k vyšší přesnosti výsledků. Vývoj vegetace po požáru potvrzuje SVH a vegetace po požáru dosáhla původních hodnot.

Abstract:

This thesis focuses on the long-term evolution of spectral variability in Yellowstone National Park following the 1988 major wildfire. The review focuses on describing the evolution of vegetation following disturbances, the use of remote sensing of the Earth for long-term landscape observations following fires, describes the metrics used to investigate spectral variability, and presents the Spectral Variability Hypothesis (SVH). The SVH hypothesizes that spectral variability derived from multispectral DPZ data reflects plant species diversity. If the SVH holds, spectral variability increases after fire because plant species diversity increases during succession after large disturbances. The focus of this study is to describe changes in spectral characteristics of vegetation in Yellowstone National Park following wildfire based on Landsat data. The study focuses on the evolution of spectral variability in areas that (i) were affected by fire and (ii) were not affected by fire using vegetation indices based on multispectral imagery. Based on the results obtained, the aim is to describe the evolution of spectral variability in disturbance-affected areas and to evaluate the validity of SVH with respect to the assessment scale. The LAI, NDVI indices were selected to monitor the vegetation evolution and the standard deviation was constructed from indexes at different resolutions to describe the spectral variability. The results of the analysis confirmed the ability of the indices to describe the diversity of vegetation on Earth. The standard deviation focused on spectral variability shows significant differences in the scales used. With the use of a larger scale, the results better capture spectral variability and there is greater precision in the results. Post-fire vegetation development confirms SVH and post-fire vegetation has reached original values.

Keywords

Hypotéza o spektrální variabilitě, požár, pukcese, dálkový průzkum Země, Yelowstonský národní park

Keywords

Spectral variability hypothesis, fire, succesion, remote sensing, Yellowstone national park

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 4. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 15. 5. 2023
• Supervisor: doc. Ing. Petra Šímová, Ph.D.
• Reader: Vítězslav Moudrý, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Master programme:
Spatial Sciences in the Environment