titul, 37kB

Použité metody a postupy

Postup práce

Během řešení práce proběhlo několik dílčích fází. Na počátku stála pouze teoretická rešerše problematiky podzemních vod a jejich znečištění. Tento teoretický úvod sloužil spíše jako doplňující informace ke všeobecnému teoretickému přehledu o problematice.

Důležitým bodem pro vývoj práce byla stáž u firmy Aquatest a.s., kde proběhlo bližší uvedení do problému, seznámení se s lokalitou jak na teoretické úrovni, tak osobní návštěvou, a hlavně získání dat potřebných pro analýzu, jejich popis, a základní výběr důležitých atributů. S potřebnými daty se mohl rozběhnout proces zpracování celé analýzy. Data bylo nutné upravit do dílčích datasetů, které odpovídaly jednotlivým oblastem a tématům, vybrat z nich jen významné atributy a správně je strukturovat, aby práce s nimi byla co nejjednodušší. Na základě dat mohly být také voleny další metody zpracování.

Následoval tedy proces vykonání jednotlivých dílčích analýz, které jsou detailně popsány v dalších kapitolách. Výsledky byly co nejpřehledněji shrnuty do tabulek, grafů, či datových náhledů.

V posledním kroku proběhl finální proces spojování výsledků do závěrečného hodnocení situace řešené problematiky. Byla zhodnocena vhodnost jednotlivých použitých metod, a vybrán obecný postup pro analýzy znečištění podzemních vod, založené na podobných datech a principech.

Použitá data

Na základě stáže u firmy Aquatest byl k dispozici rozsáhlý dataset, který bylo nutno zpracovat a provést na něm veškeré vhodné operace tak, aby byl problém komplexně zanalyzován a šlo na základě výsledků prohlásit tvrzení o stavu lokality.

K dispozici byly původně tři datasety, zaměřující se na tyto oblasti:

Každá datová sada je zpracována ve formátu .xls a rozdělena do několika tematických listů: nejprve je uveden přehled dostupných vrtů, jejich název a zeměpisná souřadnice v systému S-JTSK, včetně výškové souřadnice. Druhým tématem je hladina podzemní vody, dále fyzikální parametry odebraného vzorku, nejdůležitější část – přehled kontaminátů a jejich hodnoty, a jako poslední, list hodnot obsažených anorganických látek. U všech záznamů na všech listech je vždy uvedeno datum a čas odběru vzorku a následně hodnoty koncentrace sledovaných látek v miligramech na litr roztoku.

Každá z datových sad obsahovala velké množství atributů, z nichž nebyly všechny důležité, nebo neobsahovaly žádná data. Již během konzultace s odborníky byly tyto atributy protříděny tak, aby byly zachovány jen ty, na kterých bude dále prováděna analýza. Přehled těchto atributů uvádí tabulka:

DATOVÝ LIST ATRIBUTY
Přehled vrtů souřadnice X, Y, Z
Hladina podzemní vody datum a místo odběru, hladina podzemní vody m n. m.
Fyzikálně-chemické parametry datum a místo odběru, pH, konduktivita, oxidačně-redukční potenciál
Chlorované uhlovodíky datum a místo odběru, chlorované ethyleny, methyleny a jejich deriváty
Anorganické látky datum a místo odběru, chloridy, sírany, dusičnany, hydrogenuhličitany, vápník, železo

Tato struktura dat byla zachována ve všech zkoumaných oblastech, za účelem jednotného zpracování a přístupu.

Posledním krokem předzpracování dat bylo rozdělení celé sady do dílčích částí, na základě potřeby pro jednotlivé analýzy. Tento úkon zahrnoval například rozdělení datasetu týkajícího se reakčních bran do dílčích kusů pro každou bránu, výběr dat patřící do vstupu a výstupu, seskupení dat podle stejného data, výběr maximálního počtu dat z vrtů ve stejném časovém období pro prostorovou interpolaci a podobně. Jelikož původní data byla velice rozsáhlá, vybrat ke každé analýze pouze potřebné údaje byl úkon časově velice náročný.

Použité programy

Při řešení práce bylo využito jen malé množství programů. Základní tíha předzpracování dat a jejich přípravy pro další analýzy a vizualizace ležela na produktu Microsoft Excel. Statistické analýzy byly prováděny v programu RStudio, kde kromě základní sady balíčků, které tento program nabízí, byl dále využíván balík cor2cor pro výpočet parciálních korelačních koeficientů, balík betareg umožňující vytvořit regresní model a balík ggplot2, který nabízí silné nástroje pro kvalitnější grafické výstupy. Mapové výstupy, GIS operace byly prováděny v ArcGIS 10.1, kde bylo mimo standartní nastavení použito extenze Geostatisitcal analyst, která nabízí přehledného průvodce pro prostorové interpolace. Pro kvalitnější grafické výstupy byl částečně využit Adobe Illustrator, některé výsledky jsou prezentovány jako animace v Google Earth.

2015 Karel Macků © Katedra geoinformatiky, Přírodovědecká fakulta, UPOL