Témy dizertačných prác pre akademický rok 2024/2025

​

Analýza zmien mikromorfológie a povrchových mikrotextúr detritických minerálov z rôznych sedimentačných prostredí s využitím metód geomorfometrie a 3D modelovania

Cieľom DzP je analyzovať a vyhodnotiť mikromorfologické a povrchové mikrotextúrne znaky vznikajúce počas transportu na vybraných druhoch detritických minerálov pomocou metód geomorfometrie a 3D modelov v špecializovaných 3D open-source softvéroch. Pôjde o testovanie možností identifikácie, kvantifikácie a vizualizácie špecifických prvkov mikroreliéfu na povrchu minerálnych zŕn pomocou techník využívaných vo všeobecnej geomorfometrii. Sledovaná bude väzba vzniku jednotlivých mikrotextúrnych znakov v závislosti od dĺžky transportu detritického materiálu a charakteru sedimentačného prostredia. Práca predpokladá vytvorenie metodiky na analýzu mikrotextúrnych znakov detritických minerálov, od získavania vzoriek v teréne, ich spracovania v laboratóriu, vytvorenia DMR a 3D modelov povrchu minerálnych zŕn, geomorfometrickú analýzu, až po interpretáciu mikrotextúr vo vzťahu k ich genéze. Výsledky výskumu budú aplikovateľné pri rekonštrukciách sedimentárnych (paleo) prostredí.

​

Zlepšenie predikcie povrchovej teploty zastavaných území pomocou dát z bezpilotných leteckých systémov

Modelovanie povrchovej teploty urbanizovaného územia vyžaduje znalosť fyzikálnych vlastností rôznych urbánnych povrchov. Bezpilotné letecké systémy sú novou platformou diaľkového prieskumu Zeme, ktorá umožňuje s vysokou mierou priestorovej a časovej detailnosti získavať dáta o krajine pomocou rôznych senzorov. Pri riešení dizertačnej práce budú využité viaceré senzory umiestnené na bezpilotných leteckých systémoch ako sú optické snímače zaznamenávajúce elektromagnetické žiarenie v rôznych spektrálnych pásmach, laserový skener a albedometer. Cieľom je získať podrobné dáta o vybraných fyzikálnych vlastnostiach povrchov urbanizovanej krajiny mesta Košice (napr. farba, albedo, teplota) pomocou senzorov umiestnených na bezpilotných leteckých systémoch a analyzovať vplyv morfológie urbanizovanej krajiny a dynamiku vybraných ukazovateľov v priebehu dňa a roka (napr. albedo vegetácie). Očakávaným výsledkom riešenia dizeratčnej práce bude zlepšenie predpovedania priestorového rozloženia povrchovej teploty a lepšie pochopenie faktorov, ktoré prispievajú k prehrievaniu v zastavanom území. Výsledky výskumu prispejú k identifikácií lokalít, ktoré prispievajú k efektu prehrievania zastavaného územia, a budú podkladom pre prijatie mitigačných opatrení, čo možno považovať za aplikačný výsledok dizertačnej práce.

​

Modelovanie efektov mestského ostrova tepla a opatrení na jeho zmiernenie

Zmierňovanie mestských tepelných ostrovov vyžaduje porozumenie faktorov ovplyvňujúcich interakciu slnečného žiarenia a urbánnych povrchov. Absorbované teplo sa prejavuje cez povrchovú teplotu povrchov a následne je vyžarované do okolia a tak zvyšuje teplotu okolitého vzduchu. V tejto práci sa študent zameria na faktory ovplyvňujúce vznik mestských tepelných ostrovov a pomocou nástrojov v GIS-e GRASS bude modelovať rôzne scenáre vo vysokom priestorovom a časovom rozlíšení. Využije pritom 3-D model mesta, ktorý doplní o ďalšie o vlastnostiach urbánnych povrchov. Výsledky budú porovnané s mikroklimatickými meraniami a dátami diaľkového prieskumu Zeme.

​

Multimierkové hodnotenie priestorových aspektov sociálno-ekonomickej stratifikácie spoločnosti

Cieľom dizertačnej práce je preskúmať vývojové trendy priestorovej sociálno-ekonomickej stratifikácie spoločnosti na rôznych priestorových úrovniach – od globálnej až po vnútromestskú s využitím viacerých zdrojov geopriestorových dát a geoinformatických nástrojov. V práci bude potrebné pre rôzne priestorové mierky identifikovať primerané ukazovatele a zhodnotiť vhodnosť, dostupnosť a spoľahlivosť konkrétnych dát. S cieľom minimalizovať štatistickú odchýlku vyplývajúcu z problému meniteľných plošných jednotiek (tzv. MAUP) sa využijú rôzne siete priestorových jednotiek. Pre prispôsobenie dát požadovaným priestorovým jednotkám sa aplikujú metódy areálovej transformácie dát, pričom v záujme využitia obdobných podkladových vrstiev pri medzinárodných komparáciách vývoja v urbánnom prostredí možno vychádzať napríklad z podkladov európskeho monitorovacieho programu Copernicus, súčasťou ktorého sú aj údajové vrstvy Urban Atlas. Následne sa uskutoční analýza a modelovanie priestorového usporiadania sociálno-ekonomickej stratifikácie obyvateľstva s dôraznom na chronologický aspekt a identifikáciu faktorov vedúcich k tejto stratifikácii. Využijú sa pritom pokročilé štatistické metódy i nástroje geografických informačných systémov. Súčasťou práce bude identifikácia pravidelností priestorového usporiadania v rôznych mierkach a s dôrazom na ich zhodnotenie v kauzálnych súvislostiach.

​

Multimierkový prístup k simulácii povrchového tečenia vody v urbanizovanej krajine pomocou metódy Monte Carlo a GRASS GIS

Prebiehajúca klimaticka zmena môže pre mestá s veľkou populáciou priniesť extrémne meteorologické situácie. Tie môžu zahŕňať silné dažde a záplavy, ktoré sú nebezpečné pre ľudské životy, majetok a aktivity. Táto práca sa zameriava na riziko bleskových povodní v urbanizovaných územiach. Pomocou simulačnej metódy Monte Carlo implementovanej v GIS-e GRASS ako príkaz r.sim.water bude doktorand simulovať priestorovú distribúciu povrchového tečenia vody v rôznych urbanizovaných územiach, a to na rôznych mierkových úrovniach. To umožní identifikovať hierarchiu faktorov prispievajúcich k vzniku záplav. Simulácia bude zahŕňať aj analýzu vplyvu dynamiky zrážok, ako aj ďalších vstupných dát na výsledok modelovania. Práca zahŕňa zber vstupných dát, ich spracovanie, simulácie v GRASS GIS, kalibráciu, analýzu výstupov, zhodnotenie možnosti validácie a vizualizáciu.

​

Prehrievanie mesta: dôsledky, zmierňovanie a percepcia

Pomocou vhodných mezo- a mikro-mierkových meteorologických modelov (napr. WRF, ENVI-met, a pod.), modelov distribúcie slnečného žiarenia a povrchovej teploty ako aj dát z diaľkového prieskumu Zeme sa bude modelovať prehrievanie mesta pre vybrané meteorologické situácie a identifikovať lokality v meste Košice, ktoré sú najviac postihnuté prehrievaním. V identifikovaných lokalitách je potrebné zhodnotiť veľkosť a štruktúru obyvateľstva z hľadiska ohrozenosti prehrievaním (outdoor, indoor), a tak určiť najrizikovejšie lokality v meste. Pre tieto problémové lokality a meteorologické situácie navrhnúť možné zmierňovacie opatrenia na zníženie teploty urbánnych povrchov a vzduchu aj s ohľadom na viaceré regulačné predpisy v zastavanom území. Opatrenia navrhovať až na úroveň jednotlivých budov či ulíc. Opatrenia vo forme modifikácie vstupných geopriestorových dát budú použité pre opätovný prepočet modelov, aby bolo možné kvantifikovať ich účinnosť. Navrhované opatrenia budú komunikované so zainteresovanými stranami vrátane obyvateľov, aby bola zistená percepcia a podpora týchto opatrení. Prieskum bude realizovaný pomocou online percepčných máp a štruktúrovaného dotazníkového prieskumu. Výsledky prispejú k tvorbe metodiky na riešenie problému prehrievania miest a definovanie optimálnej implementačnej stratégie vrátane komunikačnej stratégie pre všetky zainteresované strany.

​

Zlepšenie klasifikácie vegetácie kombináciou dát z UAV laserového a hyperspektrálneho skenovania

Cieľom dizertačnej práce je návrh nových postupov pri klasifikácii vegetácie do jednotlivých tried prepojením polohovej, rádiometrickej, geometrickej a časovej informácie z dát z bezpilotných lietadiel (UAV) získaných laserovým skenovaním a hyperspektrálnym snímaním. Súčasné metódy diaľkového prieskumu Zeme (DPZ), ktoré využívajú rôzne typy senzorov umiestnených na palubách orbitálnych platforiem, lietadiel alebo UAV, sa stali nenahraditeľnou dátovou základňou pri mapovaní vegetácie, výskume jeho diverzity a zmenách v čase. Integrácia LiDAR senzora a hyperspektrálnej kamery na UAV prináša nové možnosti v tomto výskume. Ide hlavne o technologické predpoklady pre zaznamenávanie vegetácie vo vysokom rozlíšení. LiDAR zachytáva najmä trojrozmerné geometrické parametre krajiny a hyperspektrálne snímanie rozlišuje spektrálnu odrazivosť povrchu rôznych objektov krajiny. Geoinformatickou výzvou je efektívne triedenie obrovského množstvo údajov, ktoré obe metódy generujú samostatne, ale aj efektívne využitie týchto dvoch typov údajov spoločne. Výsledky dizertačnej práce by mali zahŕňať aj implementáciu metód strojového učenia, ktoré sú novým smerom v klasifikácii údajov s veľkým počtom atribútov, vyhodnotenie testovania navrhnutých postupov a optimalizáciu klasifikačných metód pre dáta z UAV senzorov. Ako lokalitu pre výskum sme predbežne určili oblasť Slovenského krasu, ktorá je unikátna z hľadiska výskytu xerotermnej vegetácie. Územie Slovenského krasu je biosférickou rezerváciou UNESCO s významnými xerotermnými spoločenstvami. Výsledky výskumu bude možné využiť v pri detailnom vytýčení hraníc biotopov územia (Slovenského krasu), mapovaní ťažko dostupných území a tým prispeje k detailnej charakteristike druhového zloženia vegetácie.

​

Zlepšenie predikcie povrchovej teploty zastavaných území pomocou dát z bezpilotných leteckých systémov

Modelovanie povrchovej teploty urbanizovaného územia vyžaduje znalosť fyzikálnych vlastností rôznych urbánnych povrchov. Bezpilotné letecké systémy sú novou platformou diaľkového prieskumu Zeme, ktorá umožňuje s vysokou mierou priestorovej a časovej detailnosti získavať dáta o krajine pomocou rôznych senzorov. Pri riešení dizertačnej práce budú využité viaceré senzory umiestnené na bezpilotných leteckých systémoch ako sú optické snímače zaznamenávajúce elektromagnetické žiarenie v rôznych spektrálnych pásmach, laserový skener a albedometer. Cieľom je získať podrobné dáta o vybraných fyzikálnych vlastnostiach povrchov urbanizovanej krajiny mesta Košice (napr. farba, albedo, teplota) pomocou senzorov umiestnených na bezpilotných leteckých systémoch a analyzovať vplyv morfológie urbanizovanej krajiny a dynamiku vybraných ukazovateľov v priebehu dňa a roka (napr. albedo vegetácie). Očakávaným výsledkom riešenia dizeratčnej práce bude zlepšenie predpovedania priestorového rozloženia povrchovej teploty a lepšie pochopenie faktorov, ktoré prispievajú k prehrievaniu v zastavanom území. Výsledky výskumu prispejú k identifikácií lokalít, ktoré prispievajú k efektu prehrievania zastavaného územia, a budú podkladom pre prijatie mitigačných opatrení, čo možno považovať za aplikačný výsledok dizertačnej práce.

​

Kto sa môže uchádzať?

O štúdium sa môžu uchádzať všetci záujemcovia o tieto výskumné oblasti, t.j. nielen absolventi študijného odboru geografia, ale aj záujemcovia príbuzných odborov.

​

Vhodný je osobný kontakt na potenciálneho školiteľa, s ktorým je vhodné konzultovať zameranie témy dizertačnej práce. Vypísanie konkrétnej témy je ovplyvnené aktuálne riešenými projektami školiteľa, ale aj rámcovým záujmom zo strany študentov. Tému je možné počas štúdia upraviť, aby presnejšie vyjadrovala obsah dizertačnej práce. Počet doktorandských miest je limitovaný (2-4 miesta ročne). Podmienky výberu uchádzačov sú uvedené tu.

​

Profil absolventa

Absolvent má široké vedomosti o teoretických a empirických poznatkoch z oblasti geoinformatiky a diaľkového prieskumu Zeme. Ovláda najnovšie geoinformatické metódy a geopriestorové technológie. Vie riešiť zložité geopriestorové úlohy a tvorivým spôsobom aplikovať poznatky z geoinformatiky a aj príbuzných disciplín v praxi.

​

Absolvent dokáže rozvíjať teoreticko-metodologickú bázu geoinformatiky, najmä v oblasti geopriestorových analýz, modelovania procesov krajiny a aplikácie najmodernejších metód diaľkového prieskumu Zeme. Ovláda zásady práce vedeckého výskumu vrátane publikovania vo vedeckých časopisoch a prezentácie vedeckých výsledkov. Vie formulovať výskumné otázky a pomocou vhodnej aplikácie metodických postupov ich tvorivo riešiť. Má vynikajúci prehľad o najnovších poznatkoch, metódach a technológiách v danej oblasti a vie ich efektívne aplikovať v praxi.

​

Absolventi tohto študijného programu budú nachádzať uplatnenie najmä v organizáciach výskumu a vývoja, vysokých školách, orgánoch štátnej správy a samosprávy, ale aj v súkromnom sektore pri vývoji softvéru geografických informačných systémov a pri riešení úloh zberu dát o krajine a ich spracovania pomocou geografických informačných systémov.