KVANTIFIKACE EVAPOTRANSPIRAČNÍ A OCHLAZOVACÍ FUNKCE VEGETACE PROSTŘEDKY DPZ V OLOMOUCI A OKOLÍ

Bc. Tereza NOVÁKOVÁ

Master's thesis

Quantification of evapotranspiration and cooling function of vegetation by remote sensing in Olomouc

Abstract:

Diplomová práce se zaměřuje na kvantifikaci evapotranspirace a ochlazovací funkce jednotlivých typů povrchů ze satelitních multispektrálních a termálních snímků Landsat 8, doplněných o meteorologická data ze senzorové sítě a terénní kontrolní data ve formě sběru povrchové teploty vybraných typů ploch pomocí ruční termokamery. Prvním dílčím cílem je identifikace důležitých vlivů na ochlazovací funkci. Dalším dílčím cílem je vytvoření výpočtu pomocí počítačového skriptu, který kvantifikuje ochlazovací funkci. Poslední dílčí cíl je zaměřen na aplikační řešení na zájmovém území. Součástí posledního dílčího cíle je i interpretace výsledků a ověření správnosti výsledků. V teoretické části práce jsou rozebrány jednotlivé přístupy k výpočtu různých částí Indexu míry ochlazení (Cooling Capacity Index) a je zde popsána důležitost ochlazovací a evapotranspirační funkce vegetace. Praktická část práce sestává z vytvoření skriptu, který Index míry ochlazení, spolu se všemi komponentami, odhadne. Součástí práce je i srovnání odhadnutých hodnot s měřením v terénu. Výsledky práce potvrdily vyšší ochlazovací potenciál vegetace, zejména lesních porostů, a ukázaly tři klíčové komponenty, jež mají vliv na výsledek: povrchová tepla objektu, albedo a koeficient plodiny. Výsledky výzkumu odpovídají období od března 2020 do prosince 2020 a představují kompletní workflow, které je možné využít při řešení podobných úloh. V lednu 2021 byla zaznamenána porucha termálního senzoru satelitu Landsat 8, jež znemožnila přístup k snímkům, a tedy i podrobnější vyhodnocení snímků. Výsledný skript byl testován a zdokumentován na čistém virtuálním stroji s operačním systémem Windows 10 v prostředí Oracle VirtualBox, kde se prokázala jeho funkčnost. Konfigurace potřebných částí nutných ke spuštění je dostupná v přiloženém videonávodu.

Abstract:

This diploma thesis is focused on quantification of evapotranspiration and cooling functions of various types of surfaces. Those surfaces are determined by multispectral and thermal bands made by Landsat 8, supplemented by meteorological data, data from wireless sensors and last but not least by thermal observations made by thermal field camera. The first partial objective of this thesis is identification of important influences on cooling function of vegetation. The following goal is to create a computer script in Python, that would quantify the cooling function. The third and last partial objective is focused on application solution of the script in area of interest. Part of the last objective is centered on result interpretation. Theoretical part of the thesis discusses various approaches to calculation of different parts of Cooling Capacity Index and also describes the importance of cooling and evaporation functions of vegetation. Practical part of this study includes script creation that estimates Cooling Capacity Index and all its parts. This study also includes comparison of estimated values with field measurements made by handheld thermal camera. The thesis results confirmed higher cooling potential of vegetation, especially of forests and showed three main components that affect the results the most: land surface temperature, albedo and crop coefficient. This research was carried out in March 2020 and lasted December 2020. The thesis is a representation of a complete workflow that can be used to solve similiar tasks. A failure of Landsat 8 thermal sensor was announced in January 2021 which continues until this time (March 2021) and which also restricted access to the satellite images. Main thesis goal, the script, was tested on a virtual machine equiped with Windows 10 and was proven to be fully functional. The configuration of all necessary parts is availabe in attached video manual.

Keywords

kvantifikace, evapotranspirace, ochlazování, DPZ

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 19. 4. 2021

Thesis defence

• Supervisor: doc. RNDr. Vilém Pechanec, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Master programme / field:
Geography / Geoinformatics