Podrobno

Prostorsko-časovno modeliranje poplavljanja Cerkniškega polja z uporabo daljinskega zaznavanja : magistrsko delo
ID Flogie, Neja (Avtor), ID Oštir, Krištof (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu, ID Potočnik Buhvald, Ana (Komentor), ID Rak, Gašper (Komentor)

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (4,87 MB)
MD5: 81F76127D42F56F49EC21D3A8A3068F4

Izvleček
V magistrski nalogi smo modelirali prostorsko-časovno dinamiko poplavljanja Cerkniškega jezera, ki predstavlja izrazito dinamičen kraški hidrološki sistem. Analiza je zajemala modeliranje preteklega stanja sistema in razvoj modela strojnega učenja za kratkoročno napovedovanje prihodnje prostorske razporeditve poplav. Najprej smo za obdobje 2023–2025 iz brezoblačnih optičnih satelitskih posnetkov PlanetScope izdelali časovno vrsto 127 vodnih mask. Med posnetki posameznih nanosatelitov je prihajalo do radiometričnih neskladij, zato smo za klasifikacijo vodnih površin namesto uporabe pragovne metode na podlagi izbranega spektralnega indeksa razvili model Random Forest, ki je pri petkratni navzkrižni validaciji dosegel F1 = 0,948, IoU = 0,901 in AUC = 0,996. Zaradi omejitev optičnih posnetkov pri zaznavanju vode pod gosto vegetacijo smo klasifikacijo nadgradili z integracijo topografskih podatkov in višine vodostaja, pri čemer smo za območje jezera, kjer zanesljiv model reliefa ni bil na voljo, na podlagi posnetega digitalnega modela površja (DMP) izdelali lasten digitalni model reliefa (DMR). Na podlagi satelitskih, topografskih, hidroloških, meteoroloških in vegetacijskih podatkov smo nato razvili prostorskočasovni model LightGBM za napoved poplavljenosti tri dni vnaprej. Model, učen na podatkih 2023–2024 in neodvisno ovrednoten na podatkih leta 2025, je dosegel AUC = 0,985, F1 = 0,912 in IoU = 0,838, presegel model vztrajnosti pri 33 od 45 testnih datumov, povprečno absolutno napako napovedane površine pa zmanjšal z 2,41 na 0,99 km2 . Analiza SHAP (angl. SHapley Additive exPlanations) je pokazala, da na napoved najmočneje vplivata topografija in preteklo stanje sistema. Izdelali smo tudi interaktivno spletno aplikacijo, ki uporabniku omogoča sprotno izdelavo tridnevne prostorske napovedi poplavljenosti Cerkniškega jezera na podlagi aktualnih podatkov.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:magistrska dela, gradbeništvo, Cerkniško jezero, kraški hidrološki sistem, daljinsko zaznavanje, prostorsko-časovno modeliranje poplav, strojno učenje
Vrsta gradiva:Magistrsko delo/naloga
Tipologija:2.09 - Magistrsko delo
Organizacija:FGG - Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo
Kraj izida:Ljubljana
Založnik:[N. Flogie]
Leto izida:2026
Št. strani:1 spletni vir (1 datoteka PDF (X, 79 str.))
PID:20.500.12556/RUL-187649 Povezava se odpre v novem oknu
UDK:528.8:556.166(497.4)(043.2)
COBISS.SI-ID:291002627 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:12.09.2026
Število ogledov:145
Število prenosov:45
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Spatio-temporal modelling of flooding in Cerknica polje using remote sensing
Izvleček:
In this Master’s thesis, we modelled the spatio-temporal dynamics of flooding in Lake Cerknica, a highly dynamic karst hydrological system. The analysis encompassed both the modelling of past system states and the development of a machine learning model for short-term forecasting of the future spatial distribution of flooded areas. For the period 2023–2025, we generated a time series of 127 water masks from cloud-free PlanetScope optical satellite imagery. Due to radiometric inconsistencies between images acquired by individual nanosatellites, a simple threshold-based approach using a selected spectral index was not sufficient. We therefore developed a Random Forest model for water surface classification, which achieved F1 = 0.948, IoU = 0.901, and AUC = 0.996 in five-fold cross-validation. To address the limitations of optical imagery in detecting water beneath dense vegetation, we enhanced the classification by integrating topographic data and water level information. As no reliable digital terrain model was available for the lake area, we derived our own digital terrain model (DTM) from the available digital surface model (DSM). Using satellite, topographic, hydrological, meteorological, and vegetation data, we then developed a spatio-temporal LightGBM model to forecast flooding three days ahead. The model, trained on data from 2023–2024 and independently evaluated on data from 2025, achieved AUC = 0.985, F1 = 0.912, and IoU = 0.838, outperformed the persistence model on 33 of 45 test dates, and reduced the mean absolute error in predicted flooded area from 2.41 to 0.99 km2 . SHAP (SHapley Additive exPlanations) analysis showed that predictions were most strongly influenced by topography and the previous state of the system. We also developed an interactive web application that uses up-to-date data to generate three-day-ahead spatial forecasts of flooding in Lake Cerknica.

Ključne besede:master thesis, civil engineering, Lake Cerknica, karst hydrological system, remote sensing, spatio-temporal flood modelling, machine learning, Random Forest, LightGBM

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj