Využitelnost dat o struktuře vegetace z laserové altimetrie pro modelování distribuce ptáků v České republice

Anna Vyhlídalová

Bachelor's thesis

Applicability of vegetation structure data from laser altimetry for modelling bird distribution in the Czech Republic

Abstract:

Struktura vegetace je důležitým faktorem ovlivňujícím výskyt ptáků. Poskytuje úkryt před predátory, ovlivňuje dostupnost potravy a je důležitým aspektem při hnízdění. Ke studiu vztahů mezi výskytem či diverzitou ptactva a strukturou vegetace lze využít modelování druhové distribuce. Modely druhové distribuce kombinují data o výskytu nebo početnosti druhů s daty o prostředí. Tato práce analyzuje důležitost charakteru vegetace pro ptáky vyskytující se v České republice, kombinací dat Liniového sčítání druhů (LSD), které jsou dostupné v rozlišení 2,8 x 3 km a výšky vegetace ze dvou zdrojů. V první řadě z dat leteckého laserového skenování v podrobném rozlišení 2 metry, a z dat mise GEDI, které jsou dostupné v rozlišení 1 x 1 km. Dílčím cílem práce, je právě vyhodnocení využitelnosti dat GEDI pro studium vztahů mezi výskytem ptáku a strukturou vegetace. K analýze byla využita BRT (Boosted Regression Trees) technika tvorby modelů, která kombinuje větší počet modelů, čímž může dosáhnout lepší predikce. Dokáže tak ukázat vztahy mezi sledovanými proměnnými prostředí (průměrná výška porostu, její směrodatná odchylka a průměrná teplota) a sledovanými ptačími druhy. Celkem bylo analyzováno 104 druhů. Celková vysvětlená variabilita se pohybovala od 0 % do 40 %. Pro detailnější analýzu a zhodnocení vhodnosti dat GEDI pro modelování, bylo vybráno 20 druhů s vysvětlenou variabilitou vyšší než 20 %. Z toho dílčí variabilita vysvětlená průměrnou výškou vegetace byla 12-78 %, směrodatnou odchylkou výšky vegetace 3-57 %, a průměrnou teplotou 17-78 %. Celková vysvětlená variabilita z dat mise GEDI se pohybovala od 12 % do 24 %. Dílčí vysvětlená variabilita průměrné výšky porostu vysvětlila 7-69 %, směrodatná odchylka 3-39 % a průměrná teplota 23-86 %. Výsledky ukázaly důležitost vlivu struktury vegetace i průměrné teploty na ptačí druhy a poukázaly na vzniklé nesrovnalosti mezi výsledky z dat mise GEDI a dat z leteckého laserového skenování. Tímto poukázala na důležitost volby kvalitních dat pro podobné účely.

Abstract:

The structure of vegetation is an important factor influencing bird occurrence. It provides shelter from predators, affects food availability, and is a crucial aspect during nesting. Species distribution modeling can be utilized to study the relationships between bird occurrence or diversity and vegetation structure. Species distribution models combine data of species occurrence or abundance with environmental data. This study analyses the importance of vegetation characteristics for birds occurring in the Czech Republic, by combining Line Transect Bird Surveys data (LSD), available at a resolution of 2.8 x 3 km, and vegetation height from two sources. Firstly, detailed airborne laser scanning data at a resolution of 2 meters and GEDI data at a resolution of 1 x 1 km. A partial goal of the study is to evaluate the usability of GEDI data for studying the relationships between bird occurrence and vegetation structure. Boosted Regression Trees (BRT) modeling technique was used for analysis, combining a larger number of models to achieve better predictions. This approach can demonstrate relationships between the observed environmental variables (average canopy height, its standard deviation, and average temperature) and monitored bird species. A total of 104 species were analysed. The overall explained variability ranged from 0 % to 40 %. For a more detailed analysis and evaluation of GEDI data suitability for modelling, 20 species with explained variability higher than 20 % were selected. Specifically, the partial variability explained by average vegetation height ranged from 12 % to 78 %, standard deviation of vegetation height from 3 % to 57 %, and average temperature from 17 % to 78 %. The overall explained variability from GEDI data ranged from 12 % to 24 %. The partial variability explained by average canopy height ranged from 7 % to 69 %, standard deviation from 3 % to 39 %, and average temperature from 23 % to 86 %. The results highlighted the importance of vegetation structure and average temperature on bird species and pointed out discrepancies between the results from GEDI mission data and airborne laser scanning data, emphasizing the importance of choosing high-quality data for similar purposes.

Keywords

Ekologie ptáků, Dálkový průzkum Země, Struktura vegetace, Modelování distribuce druhů, Diverzita, LiDAR, GEDI

Keywords

Vegetation structure, Bird ecology, Species distribution modeling, Remote sensing, Diversity, LiDAR, GEDI

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 3. 2024

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Vítězslav Moudrý, Ph.D.
• Reader: Petra Šímová, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Bachelor programme:
Applied Ecology