Výsledky práce

Výsledků práce je hned několik. V prvé řadě se jedná o zdrojový kód projektu R, dále grafická vizualizace naměřených dat, písemné srovnání s Košíky a Atlasem podnebí Česka a v neposlední řadě výstupy analýzy časových řad. Výsledky jsou dále uvedeny podle toho, v jakém pořadí byly zpracovány.

1) Oprava a shlazení dat - data bylo nutné očistit od výpadků, aby dále nezkreslovaly výpadky. Bylo použito programu Microsoft Visual Basic 6.0, který automaticky opravil výpadky a špatná měření. Dlouhodobé výpadky nebyly opraveny, vynechány po celou dobu analýzy. Shlazení dat bylo také nutné, protože k dispozici byla data za každých 15 minut, což je přes 42000 záznamů (maximální množství jdoucí vizualizovat v MS Excel je 32000!). Proto byla data shlazena pomocí metody klouzavých průměrů do hodinových, denních a měsíčních průměrů.

Dále bylo pracováno pouze s denními průměry, protože již neobsahují denní periodu.

2) Statistická charakteristika dat - provedena v projektu R, zdrojový kód a náhled výstupu je zřejmý níže.

Aritmetický průměr: mean(ALA[,1])

Směrodatná odchylka: sd(ALA[,1])

Rozptyl: var(ALA[,1])

Korelační koeficient:cor(ALA[,1], ALA[,2])

Křivost: kurtosis(ALA[,1])

Špičatost: skewness(ALA[,1])

Statistická charakteristika datasetu Statistická charakteristika datasetu

3) Výpočet parametrů - výpočet parametrů pro polynom IV. řádu a pro lineární trend, veškeré parametry jsou uvedeny v tabulce, resp. v MS Excel (součástí příloh). Níže je vidět tabulka s parametry.

Parametry polynomů Parametry polynomů

4) Vizualizace křivek - po výpočtu parametrů bylo tyto křivky nutné vizualizovat a následně s nimi pracovat. Na obrázcích níže je uveden nejprve lineární a  poté polynomiální trend.

Lineární trend, vlhkost půdy, ALA1 Lineární trend, vlhkost půdy, ALA1

Polynomiální trend, teploty půdy, ALA1 Polynomiální trend, teploty půdy, ALA1

5) Reziduální složka - získáme ji odečtením trendů od naměřených hodnot. Je to tzv. zbytková složka časové řady. Dále bylo nutné ji testovat. Níže je vizualizace reziduální složky po odečtení lineárního/polynomiálního trendu.

Reziduální složka vlhkosti půdy, ALA1 Reziduální složka vlhkosti půdy, ALA1

Reziduální složka teploty půdy, ALA1 Reziduální složka teploty půdy, ALA1

6) Test periodicity - tyto testy měly odhalit pomocí grafické vizualizace významné periody (např. sezónnost). Tato analýza byla provedena v projektu R pomocí příkazů:

cpgram

Plot Cumulative Periodogram

spec.pgram

Estimate Spectral Density of a Time Series by a Smoothed Periodogram

Rozdíl mezi uvedenými vizualizacemi je v tom, že cpgram je vyjádřen pomocí kumulativní metody, zatímco ve druhém případě byly periody vypočteny pomocí rychlé Fourierovy transformace. Rozdíl mezi vizualizacemi je také dobře patrný z následujících obrázků:

Vizualizace period příkazem cpgram

Vizualizace period příkazem cpgram

Vizualizace period příkazem spec.pgram

Vizualizace period příkazem spec.pgram

7) Hledání skrytých period - jelikož grafické vizualizace nemusí odhalit tzv. skryté periody (např. cyklus jednou za několik let), jsou nutné další testy. Konkrétně Wilcoxonův znaménkový (také jednovýběrový) test. Pokud vyjde, že H0 nelze zamítnout na hladině pravděpodobnosti, nejčastěji 95, lze považovat reziduální složku za bílý šum (nekorelovaný, čistě náhodná složka - chyba přístroje, měření, anomálie, atd.).

ALA05 = ALA[,1]

ALA10 = ALA[,2]

wilcox.test(ALA05, ALA10, paired = TRUE, alternative = "greater")

wilcox.test(ALA10 - ALA05, alternative = "less",

exact = FALSE, correct = FALSE)

8) Porovnání s referenčními daty - pro srovnání byla použita data z Atlasu podnebí Česka a amatérské metostanice v Košíkách. Srovnání probíhala na denní a měsíční úrovni.

Porovnání měsíčních úhrnů srážek Porovnání měsíčních úhrnů srážek

Porovnání měsíčních průměrných teplot Porovnání měsíčních průměrných teplot

Porovnání vlivu srážek (červeně) na vlhkost půdy (modře) Porovnání vlivu srážek (červeně) na vlhkost půdy (modře)

Srovnání vlhkostí půdy z přístrojů ALA a ALA1 v hloubce 20 cm Srovnání vlhkostí půdy z přístrojů ALA a ALA1 v hloubce 20 cm

9) Shrnutí výsledků - během celé analýzy nebyla nalezena ani jedna významná perioda, dalo se to ovšem očekávat vzhledem k tomu, že zpracovávaná data byla za období jednoho roku, tedy od 1.1.2007 do 31.12.2007. Práce má ale velký potenciál do budoucna, protože v rámci magisterské práce bych již zpracovával data za 3 roky a výsledky by byly daleko zajímavější. Proto je hlavní prostor v práci věnován srovnání hodnot.