Doktorské studium

Katedra geoinformatiky má akreditováno čtyřleté doktorské studium oboru geoinformatika. Přihlášky ke studiu se odevzdávají zpravidla do poloviny května daného roku. Přijímací zkoušky formou pohovoru se konají vždy v červnu daného roku. Průběh a podmínky doktorského studia na HGF jsou uvedeny ve studijním a zkušebním řádu studia.

Více informací na stránce fakulty.

Zájemci o doktorské studium si mohou vybírat téma zaměření své disertační práce. Níže jsou uvedeny příklady témat. Aktuální témata jsou uvedeny vždy v březnu na webu HGF. Ti, kteří si nevyberou z této nabídky, mohou navrhnout i vlastní téma. V tom případě je vhodné v dostatečném předstihu před termínem konání přijímací zkoušky kontaktovat některého ze školitelů a navrhované téma s ním probrat, tak aby bylo jasné, zda je dané téma na našem pracovišti řešitelné a zda je zde vhodný školitel, který by mohl dané téma vést a s jeho vedením souhlasí. Předběžný výběr vhodného školitele můžete provést na základě odborného profilu školitele, viz odkazy na osobní stránky níže. Ostatní studenti mají možnost si vybrat z níže uvedených témat a poté kontaktovat uvedeného školitele.

Schválení školitelé:

Časoprostorové simulační modelování dopravního chování

Analýza dopravního chování rezidentů, případně návštěvníků, v prostoru města či regionu naráží na nedostatek vhodných dat odpovídající přesnosti, pokrytí území, adekvátnosti rozlišení rozdílného chování a preferencí jednotlivých socioekonomických skupin osob i odlišnosti místních podmínek. Dílčí informace o návštěvnosti cílů, výsledků dotazníkových šetření, záznamů senzorů a sociálních sítí lze využít pro výstavbu znalostních (zpravidla na bázi pravděpodobnostních) modelů, které mohou být využity při stochastických simulacích. Přednostně bude k řešení využito multiagentních systémů. Výsledné simulace poskytují dostatečný zdroj dat pro zkoumání dopravního chování ve sledovaném prostoru. Cílem je ověření vhodnosti takových modelů pro hodnocení prostorové dostupnosti ve vysokém prostorovém rozlišení, hodnocení možnosti ovlivnění dopravního chování lidí a modelování dopadů změn v dopravním systému či distribuci cílů aktivit. Návaznost na předchozí projekt GAČR Prostorové simulační modelování dostupnosti veřejné dopravy.

Školitel: doc. Dr. Ing. Jiří Horák

Crowdsourced geodata

Aplikace v chytrých telefonech a analogických mobilních zařízeních umožňují generovat řadu typů prostorově lokalizovaných dat využitelných pro různé účely.  Typickým příkladem jsou různá fyzikální nebo chemická měření v urbánním prostoru (hluk, teplota, obsah plynů atd.), může jít ale rovněž např. o lokalizovaná data ze sociálních sítí. K dispozici je již řada podpůrných technologií (např. servery pro sběr a zpracování geo-hlášení) a vhodných standardů. Prozatím jde však spíše o jednotlivé aplikace a pilotní řešení. Cílem práce je rozbor stávajících možností, návrh koncepce využití a příslušného frameworku. Předpokládá se rovněž vývoj vlastní crowdsource aplikace.

Školitel: doc. Dr. Ing. Jiří Horák

Prostorová integritní omezení a jejich implementace v databázi

Definice statických a změnových topologických, sémantických a uživatelských integritních omezení v rámci konceptuálních modelů a jejich efektivní implementace v databázovém prostředí, resp. v CASE systémech. Možnosti využití vícenásobné reprezentace. Studium řešení v hlavních SŘBD. Řešení agregačních úloh na vhodných aplikačních příkladech.

Školitel: doc. Dr. Ing. Jiří Horák

Hodnocení geowebových síťových služeb

Metriky a hodnocení síťových služeb pro prostorová data se zaměřením na vyhledávací, prohlížecí, stahovací a transformační služby v běžném provozu i při zátěžových a stresových testech. Posouzení využití konceptu testování souladu pomocí tzv. Abstract Test Suite podle normy ISO 19105. Výběr vhodných postupů a indikátorů pro sledování jednotlivých charakteristik rozšiřujících základní požadavky INSPIRE a zajišťujících efektivní využití koncovými uživateli. Dlouhodobé monitorování provozu jednotlivých evropských geoportálů a jejich hodnocení. Publikační příležitosti, návaznosti na projekty.

Školitel: doc. Dr. Ing. Jiří Horák

Geoparsing a mediální geografie

Geoparsing (někdy také geotagging) je procesem přidělování geografických identifikátorů ke slovům a frázím, které se vyskytují v nestrukturovaném textu. Geoparsing se ve zvýšené míře musí vypořádat s nejednoznačností zápisu lokalizačních údajů v textu. Specifickým problémem je pak využití geoparsingu pro jazyky, které mění tvary slov, především koncovky, jak je tomu v českém jazyce. Předpokládá se využití prostorově orientovaných knowledge organization systems (KOS), které společně označují thesaury, klasifikační schémata, hesláře a taxonomie v rámci sémantického webu. Praktická aplikace na mediální zpravodajství (monitoring a analýza zpráv vybraných zpravodajských kanálů), jejich vyhodnocení z hlediska časové a prostorové distribuce.

Školitel: doc. Dr. Ing. Jiří Horák

Získávání prostorových znalostí z velkých datových sad

Data mining z relativně velkých datových sad se stal populárním výzkumným tématem. Současné metody data miningu ale nedovedou efektivně pracovat s prostorovou informací. Detekce prostorových vzorů, hodnocení prostorových autokorelací či obecněji asociací nebo identifikace prostorových anomálií jsou dobře realizovatelné pro malé objemy dat, avšak v případě výrazného zvýšení objemu dat rostou jejich nároky nelineárně, a to výrazně omezuje jejich vhodnost a praktičnost použití. Projekt se proto zaměřuje na nalezení vhodných postupů úpravy těchto metod či nalezení nových metod, jejichž výkon nebude limitován velikostí objemu dat. K tomu přistupují zajímavé možnosti zpracování dat z proudů a uplatnění metod pro hodnocení vzácných jevů (rare class mining).

Školitel: doc. Dr. Ing. Jiří Horák

Sezónní trendy lesních porostů – od listu po ekosystém

Disertační práce má za cíl zkoumat sezónní trendy lesních porostů (odrazivost, albedo, teplotu, produktivitu) za využití moderních přístupů dálkového průzkumu Země – analýzou časových řad družicových pozorování a jejich interpretaci pomocí komplexních modelů přenosu záření v porostu. Klíčová otázka disertační práce je, zda existují významné rozdíly ve sledovaných parametrech lesních porostů mezi různými druhy, strukturou porostu, typem hospodaření, či stanovištními podmínkami. Práce se bude pohybovat mezi dvěma prostorovými měřítky – list a porost. Na úrovni listu bude doktorand/ka zkoumat sezónní trendy obousměrných optických (odrazivost a propustnost světla), biofyzikálních (obsah chlorofylů, karotenoidů a množství vody) a strukturálních vlastností (specifická listová plocha a tloušťka listu) listu pro vybrané druhy stromů v okolí ekosystémové stanice „Bílý Kříž“ (Moravskoslezské Beskydy). Tato měření poslouží jednak jako vstupní parametry pro teoretické simulace odrazivosti lesních porostů a také na nich bude otestováno několik vědeckých hypotéz – např. vztah mezi strukturou listu a jeho obousměrnou odrazivostí či spekulární komponenty odrazivosti, případně rozdíl v obousměrné odrazivosti listů mezi jednotlivými druhy a jejich vliv na odrazivost celého porostu. Na úrovni porostu bude doktorand/ka 1) analyzovat časové řady satelitních pozorování pro data vysokého časového (např. MODIS) a prostorového rozlišení (např. Sentinel-2). Za využití dat lesní inventarizace CzechTerra zde bude zkoumán vztah mezi strukturou porostu a vybranými družicovými produkty (např. vegetační indexy, index listové plochy, teplota, produktivita porostu) 2) simulovat albedo pro lesní porosty inventarizace CzechTerra pro různé vegetační fáze. Toto nám umožní odpovědět na otázku, jestli existují rozdíly v albedu a energetické bilanci lesních porostů.

Veškeré potřebné přístrojové vybavení a zázemí ekosystémové stanice bude poskytnuto Ústavem výzkumu globální změny AV ČR. Odborným školitelem tématu disertační práce je Ing. Petr Lukeš Ph.D. z ÚVGZ.

Vhodný kandidát/ka by měl/a splňovat následující předpoklady:

  • entusiasmus a ochotu učit se novým věcem
  • dobrou angličtinu (schopnost porozumět odbornému textu v anglickém jazyce, komunikace se zahraničními kolegy)
  • nadprůměrnou znalost alespoň jednoho programovacího jazyka – ideálně Python, Matlab, či R
  • základní znalost problematiky dálkového průzkumu Země a geografických informačních systémů
  • účastnit se terénního sběru dat
  • zájem publikovat výsledky v odborných zahraničních časopisech a vyjet na zahraniční stáž

Školitel: doc. Dr. Ing. Jiří Horák

Specialista: Ing. Petr Lukeš, Ph.D., Ústav výzkumu globální změny AV ČR, v. v. i. (CzechGlobe), oddělení Dálkového průzkumu Země

Časoprostorové hodnocení dopravních nehod

Řada prostorových statistických ukazatelů vychází z konceptu homogenního a izotropního prostoru. Takový přístup selhává např. u dopravních nehod, které jsou vázány na dopravní síť. Cílem práce je vývoj či využití odpovídajících statistických metod a vlastní vyhodnocení prostorových a dopravních aspektů dopravních nehod v ČR s využitím vhodných analytických a vizualizačních postupů. Rozlišení nahodilé a kauzální složky distribuce nehod.

Školitel: doc. Ing. Igor Ivan, Ph.D.

Pokročilé metody síťových analýz pro potřeby malých a středních měst

V současné době existuje velké množství malých, středních i velkých společností z řad technických služeb, městských služeb, komerčních společností, které zabezpečují služby spojené s údržbou a obsluhou dopravních sítí. Pro plánování obsluhy využívají především empirických zkušeností. Specializovaný software je spojen s vysokou finanční náročností (licence, školení pracovníků) a zároveň neposkytuje možnost řešit místní specifika. Cílem práce je jednak posoudit možnosti existující datové základny, navrhnout kroky pro harmonizaci a validaci potřebných dat z různě definovaných (nehomogenních) zdrojů a následně implementovat vybrané pokročilé metody síťových analýz pro definované úlohy (svoz odpadu, čištění ulic apod.). Vše bude rovněž realizováno na příkladech zadaných praxí a verifikováno. Získané výsledky budou rovněž porovnány s výsledky matematického modelování (spolupráce s matematiky). Tlak je na využití nekomerčních datových zdrojů i software a příprava automatizovaného řešení. Práce je řešena v rámci projektu TAČR Epsilon s praktickým dopadem.

Školitel: doc. Ing. Igor Ivan, Ph.D.

Vztah strachu z kriminality a registrované kriminality

Vztah strachu z kriminality a registrované kriminality má již v zahraniční literatuře určitou tradici. V oblasti České republiky se jedná stále o neprobádanou oblast a zároveň geoinformační technologie mohou výrazně zkvalitnit výzkum v těchto oblastech. V rámci práce budou využity či vyvinuty vhodné postupy pro sběr dat o strachu obyvatel ve vybraných městech a to jak formou mobilní tak i webové (desktopové) aplikace. Součástí je tak rovněž navržení výzkumu a jeho následná realizace (možnost spolupráce s partnery z jiných univerzit). Druhým důležitým zdrojem dat jsou data o registrované kriminalitě včetně detailní lokalizace a klasifikace, které budou poskytnuty Policií ČR pro stejné oblasti a čas. Cílem práce je posouzení prostorového, časového i tematického aspektu oblastí se zvýšenou úrovní strachu a zvýšenou intenzitou kriminality, ověření hypotéz ze zahraničních studií a ověření nových hypotéz.

Školitel: doc. Ing. Igor Ivan, Ph.D.

Vizuální analytika

Nástroje vizuální analytiky se rozvíjí spolu s rozšířením senzorových sítí a internetu věcí. Ohromné množství senzorů neustále vytváří nová a nová data obsahující prostorovou i časovou složku. Pro zpracování těchto dat a stanovení hypotéz je potřeba využít efektivních nástrojů a postupů, kterými disponuje oblast vizuální analytiky. Ta se zaměřuje zejména na různorodé metody vizualizace sledovaných fenoménů. Právě demonstrace a vývoj těchto nástrojů na konkrétních příkladech jsou cílem této práce.

Školitel: doc. Ing. Igor Ivan, Ph.D.

Kvalitativní časoprostorové modelování a usuzování

S rostoucím využíváním geoinformačních technologií v běžném životě obyvatel rostou i objemy jimi průběžně získávaných časoprostorových dat. Tato data jsou však mnohdy získávána s vysokou mírou nejistoty a běžně jsou i neúplná. Provádět kvantitativní analýzy takovýchto dat je obtížné a mnohdy až nemožné. Na druhou stranu se dnes rozvíjejí postupy, umožňující zpracovávat takováto data kvalitativně – nástroji kvalitativního prostorového nebo časoprostorového modelování a usuzování. Cílem disertační práce bude prozkoumat tyto postupy a navrhnout jejich využití při zpracování dat z vybrané aplikační oblasti.

Školitel: doc. Ing. Petr Rapant, CSc.

Využití GNSS meteorologie pro podporu nowcastingu v meteorologii

Produkty GNSS meteorologie, tedy metody zpracovávající přesná GNSS měření pro odvození obsahu vodních par v atmosféře, jsou již delší dobu úspěšně využívány v numerických předpovědních modelech počasí. Vzhledem k pokrokům ve vývoji zpracování běžících a dodávajících výstupy v reálném čase vzniká možnost podpory krátkodobých předpovědí počasí, zejména v případě výskytu extrémních jevů spojených se srážkovou činností. Obsahem práce tak bude vyvíjet nové postupy a nástroje, které budou meteorology reálně uchopitelné a danou podporu jim zajistí. Nástin oblastí, kterým by se práce měla věnovat – převod hodnot ZTD na IWV v reálném čase, výběr vhodných produktů a způsobů jejich vizualizace, návrh vhodných varovných indexů na základě vývoje hodnot ZTD (IWV) v ploše a čase, studium využitelnosti post-fit residuí.

Školitel: doc. Ing. Petr Rapant, CSc.

Specialista: Ing. Michal Kačmařík, Ph.D.

Bezpilotní letecké prostředky v lesnictví

Bezpilotní letecké prostředky (UAV) v posledních letech nacházejí své uplatnění v čím dál tím širším spektru odvětví lidské činnosti, a to včetně lesnictví. Primárním cílem práce bude vývoj postupů zpracování multispektrálních a hyperspektrálních dat z UAV nosičů pro vybraný typ úlohy – sledování fenologických trendů lesa, multi-úhlové snímání pro zisk struktury lesa, srovnání výstupů leteckého a UAV snímkování nad konkrétními produkty. Téma práce bude řešeno ve spolupráci s Ústavem výzkumu globální změny AV ČR a technicky se opírat o vybavení Institutu geoinformatiky (hexakoptéra s RGB, termo a hyperspektrální kamerou, pevné křídlo s RGB, termální a multispektrální kamerou).

Školitel: doc. Ing. Petr Rapant, CSc.

Specialista: Ing. Michal Kačmařík, Ph.D.

Monitorování technické infrastruktury radarovou interferometrií

Práce bude zaměřena na vývoj a implementaci metod sledování vertikálních pohybů a deformací prvků technické infrastruktury (podzemní zásobníky plynu, mostní konstrukce, tunely, hráze apod.). Cílem bude vývoj automatizovaných postupů detekce kritických stavů založených na statistickém zpracování časových řad radarových dat a vývoj příslušných kódů. Výsledky budou validovány geodetickými měřeními v terénu. Pozornost bude věnována i vizualizaci výsledků.

Školitel: doc. Ing. Petr Rapant, CSc.

Specialista: Ing. Milan Lazecký, Ph.D., IT4Innovations

Geostatistické postupy pro modelování distribuce kritických komodit EU na vybraném ložisku nerostných surovin v České republice

V současné době probíhá na území ČR přehodnocování vybraných lokalit podle seznamu kritických surovin EU na základě dostupných archivních materiálů. Vytvoření digitálního modelu vybraného ložiska je nezbytnou podmínkou pro jeho úspěšné následné hodnocení (např. variantní odhady zásob ložiska podle měnících se podmínek využitelnosti). Přitom existují určité rozdíly mezi klasickou matematickou statistikou a analýzou geodat pomocí statistických a geostatistických postupů, které vyplývají z vlastností geologických objektů a z reálných možností jejich zkoumání (použití pouze výsledků dříve provedených průzkumných prací). Tyto rozdíly je nutno brát v úvahu při aplikaci statistických a geostatistických postupů v procesu modelování morfologie a distribuce sledovaných atributů ložiska a jeho následného hodnocení.

Školitel: doc. RNDr. František Staněk, Ph.D.