Sylabus
1. Teorie systémů: definice a vymezení systému; statické, dynamické a stochastické modely; deduktivní a induktivní identifikace při vytváření modelů; počítačové modely; validace a verifikace; identifikace parametrů modelů, optimalizace.2. Získávání dat v rámci experimentů: typy dat; přesnost dat; kalibrace, třídy přesnosti a citlivost měření; správa dat; příklady experimentálních postupů v přírodních vědách.3. Využití statistiky a teorie pravděpodobnosti: typy dat; charakteristiky polohy a variability; testování hypotéz.4. Využití regresní a korelační analýzy, aplikace faktorové analýzy: metoda nejmenších čtverců; lineární a nelineární regrese; korelační analýza; transformace dat; časové řady; příklady.5. Přístupy modelování ekologických systémů: jedinec, populace, společenstvo a ekosystém; využití fyzikálních zákonů a ekologických pravidel; látkové a energetické toky.6. Modely populací: odhady základních parametrů; modely diskrétního růstu; exponenciální a logistický růst; modely s časovým zpožděním; Leslie modely; základní typy interakcí; příklady.7. Analýza a simulace dynamických modelů: stavové proměnné a trajektorie, rovnovážné stavy a jejich stabilita; lineární a nelineární dynamické modely; numerické metody pro výpočet modelů; příklady.8. Příklady ekologických modelů: modelování interakcí ve společenstvech a ekosystémech; modely látkových a energetických toků; simulace pomocí počítačových programů ACSL, Mathematica, MATLAB-Simulink.9. Analýza prostorových interakcí ekologických systémů: základní interakce populací, ve společenstvech a v ekosystémech; prostorové modely a jejich simulace; využití GIS a dálkového průzkumu Země; prostorové statistické metody a interakce; diskrétní modely.10. Analýza krajiny z pohledu modelování: struktura, koridory, sítě; analýza přírodních procesů a hodnocení rizik využitím GIS a dálkového průzkumu Země; modelování interakcí v krajině.11. Kontaminace environmentálních systémů: kompartmentové modely a modely s rozloženými parametry; modelování difúze; numerické metody pro řešení modelů; příklady.12. Systémová analýza environmentálních systémů a metody síťové analýzy, lineární programování, deterministické a stochastické modely, teorie chaosu, využití neuronových sítí, teorie fraktálů.
Anotace
Přednáška je zaměřena na počítačové modelování v oblasti životního prostředí se zahrnutím všech přírodovědných aspektů. Pro řešení počítačových modelů se využívají nástroje GIS, DPZ i GPS. Vlastní řešení počítačových modelů probíhá s využitím speciálních programů. Pro studenty přírodovědných oborů představuje úvodní kurs, na který navazují další tematicky zaměřené výběrové přednášky, cvičení a semináře. Prezentace jednotlivých úloh vychází z obecně platných principů publikovaných v zahraniční i tuzemské odborné literatuře. Pro absolvování přednášky je požadováno zvládnutí základních předmětů zaměřených na životní prostředí, ekologii, matematiku a statistiku. Přednášku doplňují počítačové demonstrace vybraných úloh, které jsou dále zpracovávány studenty v rámci cvičení. Přednáška i cvičení jsou také k dispozici v systému MOODLE pro podporu prezenční i distanční výuky prostřednictvím online kurzů dostupných na
WWW (přednáška i cvičení jsou nabízeny v češtině nebo v angličtině).