Detekce napadení smrku ztepilého kůrovcem pomocí spektrálních a biofyzikálních dat na různých hierarchických úrovních

• Název práce v češtině: Detekce napadení smrku ztepilého kůrovcem pomocí spektrálních a biofyzikálních dat na různých hierarchických úrovních
• Název v anglickém jazyce: Detection of bark beetle attack of Norway spruce using spectral and biophysical data at different hierarchical levels
• Klíčová slova: smrk ztepilý, kůrovec, lýkožrout, biotický stres, barevné změny listoví, spektrální odezva, laboratorní spektroskopie, metody DPZ, dálkový průzkum
• Klíčová slova anglicky: Norway spruce, bark beetle, biotic stress, color changes of foliage, spectral response, laboratory spectroscopy, remote sensing methods
• Akademický rok vypsání: 2021/2022
• Typ práce: bakalářská práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Ústav pro životní prostředí (31-550)
• Vedoucí / školitel: prof. RNDr. Jana Albrechtová, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem, čeká na schválení garantem
• Datum přihlášení: 25.11.2021
• Datum zadání: 26.01.2022
• Datum odevzdání elektronické podoby: 09.05.2022
• Datum proběhlé obhajoby: 31.05.2022
• Oponenti: doc. Ing. Ivana Tomášková, Ph.D.
• Konzultanti: Mgr. Zuzana Lhotáková, Ph.D.

Seznam odborné literatury

https://www.kurovcovamapa.cz/o-projektu

Rererence:
Abdollahnejad, A., Panagiotidis, D., 2020. Tree Species Classification and Health Status Assessment for a Mixed Broadleaf-Conifer Forest with UAS Multispectral Imaging. Remote Sensing 12, 3722. https://doi.org/10.3390/rs12223722
Abdullah, H., Darvishzadeh, R., Skidmore, A.K., Groen, T.A., Heurich, M., 2018. European spruce bark beetle (Ips typographus, L.) green attack affects foliar reflectance and biochemical properties. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation 64, 199–209. https://doi.org/10.1016/j.jag.2017.09.009
Abdullah, H., Skidmore, A.K., Darvishzadeh, R., Heurich, M., 2019a. Sentinel-2 accurately maps green-attack stage of European spruce bark beetle (Ips typographus, L.) compared with Landsat-8. Remote Sens. Ecol. Conserv. 5, 87–106. https://doi.org/10.1002/rse2.93
Abdullah, H., Skidmore, A.K., Darvishzadeh, R., Heurich, M., 2019b. Timing of red-edge and shortwave infrared reflectance critical for early stress detection induced by bark beetle (Ips typographus, L.) attack. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation 82, 101900. https://doi.org/10.1016/j.jag.2019.101900
Bárta, V., Lukeš, P., Homolová, L., 2021. Early detection of bark beetle infestation in Norway spruce forests of Central Europe using Sentinel-2. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation 100, 102335. https://doi.org/10.1016/j.jag.2021.102335
Fernandez-Carrillo, A., Patočka, Z., Dobrovolný, L., Franco-Nieto, A., Revilla-Romero, B., 2020. Monitoring Bark Beetle Forest Damage in Central Europe. A Remote Sensing Approach Validated with Field Data. Remote Sensing 12, 3634. https://doi.org/10.3390/rs12213634
Huo, L., Persson, H.J., Lindberg, E., 2021. Early detection of forest stress from European spruce bark beetle attack, and a new vegetation index: Normalized distance red & SWIR (NDRS). Remote Sensing of Environment 255, 112240. https://doi.org/10.1016/j.rse.2020.112240
Jamnicka, G., Konopkova, A., Fleischer Jr, P.J., Kurjak, D., Petrik, P., Petek, A., Hudokova, H., Fleischer, P., Homolova, Z., Jezik, M., Ditmarova, L., 2020. Physiological vitality of Norway spruce (Picea abies L.) stands along an altitudinal gradient in Tatra National Park. Cent. Eur. For. J. 66, 227–242. https://doi.org/10.2478/forj-2020-0019
Ochtyra, A., Marcinkowska-Ochtyra, A., Raczko, E., 2020. Threshold- and trend-based vegetation change monitoring algorithm based on the inter-annual multi-temporal normalized difference moisture index series: A case study of the Tatra Mountains. Remote Sens. Environ. 249, 112026. https://doi.org/10.1016/j.rse.2020.112026

Předběžná náplň práce

V současné době je napadení hospodářských monokultur smrku ztepilého v České Republice jedním z nejzávažnějších problémů v lesnictví. Včasná detekce napadených stromů v raném stádiu nákazy je důležitým krokem k hospodářským opatřením, která povedou k zmírnění šíření kůrovce. Techniky dálkového průzkumu Země mají potenciál přispět k detekci nákazy na větších plochách, než by bylo možné provést z pozemního pozorování. Spektrální signál zdravých a kůrovcem nakažených stromů se liší v závislosti na fyziologických reakcích stromu na infekci.
Napadení smrku kůrovcem může být klasifikováno do tří stadií podle barevných změn, které jsou vizuálně zantelné: 1 - zelená fáze, 2 – červená fáze, 3- šedá fáze napadení. Fáze lze odlišit pomocí spektrálního signálu vegetace – záření odraženého od korun stromů ve viditelné a infračervené části elektromagnetického spektra. Změna ve spektrální odezvě stromů vychází z okem zatím neviditelných změn v obsahu vody, fotosyntetických pigmentů a dusíku v jehlicích.
Cílem bakalářeké práce je popsat základní charakteristiky lýkožrouta smrkového, nezbytné pro správné pochopení průběhu a projevu interakce mezi smrkem a kůrovcem a dále vytvořit přehled biofyzikálních změn v jehlicích smrku ztepilého po napadení kůrovcem (obsah vody, fotosyntetických pigmentů, dusíku), které mají spektrální projev, a mohou tak sloužit jako parametry pro detekci stromů napadených v raném stadiu metodami dálkového průzkumu. Dalším cílem práce je na případových studiích představit různé přístupy DPZ nebo laboratorní spektroskopie, které pro identifikaci stromů v časné fázi napadení využívají spektrální data.