Environmentálne geografické praktikum
1. Základy kvalitní vědy v environmentálne geografických projektech
Výzkumník musí být schopen pozorovat a zaznamenávat, co vidí. Pozorování zahrnuje uvědomění, proč se danou věcí zabýváme. Pozorování obvykle předchází studium problému v literatuře:
- získáme předpoklad, co uvidíme
- posoudíme, zda to co vidíme, odpovídá předpokladu
- zdůvodníme pozorované skutečnosti
Záznam pozorovaného musí být přímočarý a promyšlený. Záznam sestává z:
- toho, co jsme viděli
- naší interpretace pozorovaného jevu
- úvahy o důsledcích/významu viděného
m
Zdeněk Máčka: Environmentálně geografické praktikum
2
1.1 Koncipování projektu (experimentu)
Nejobtížnější krok v projektu, obvykle nejvíce zanedbávaný.
Formulace konkrétní, přesné otázky! Nikoliv rámcově, ale specificky a kvantitativně (tj. ověřitelně)!
JE ŘEKA ZNEČIŠTĚNÁ? Jedná se o specifickou a kvantitativní otázku?
Jedná o specifickou, nikoliv ale kvantitativní otázku. Otázku je třeba dále vydefinovat (specifikovat) a vtisknout jí testovatelnou formu.
Obecná otázka		
		
	■	
Specifikace		
	L	
	ľ	
Kvantitativní otázka		
Je řeka znečištěná?
Informace I data I- »II
Definuj znečištění Informace I data I- »||
Změř konkrétní polutant
Zdeněk Máčka: Environmentálně geografické praktikum
s
1.2 Chyby a nepřesnosti, přesnost a správnost
Chyby (nejistoty) jsou dvojího druhu:
- náhodné
vyvolány časovými změnami přístrojů, chemikálií, operátora (tebe!)
- systematické
vyvolány hlubšími příčinami, často se jedná o vadu přístroje, obtížně detekovatelné
Výsledky pozorování nebo experimentu jsou ovlivněny experimentem samotným.
Preeislon (iine*rtainíy) als* referred to as radom *rr*r
Při získávání dat je třeba posoudit jejich přesnost a správnost.
Přesnost = reprodukovatelnost údajů při opakovaných měřeních Správnost = míra přiblížení měřených údajů k reálným hodnotám
Kvantifikace chyb - pokud známe velikost chyby (průměr směrodatná odchylka) je třeba ji zahrnout do dalších výpočtů (sčítání, násobení, umocňování).
Zdeněk Máčka: Environmentálně 4 geografické praktikum
1.3 Typy dat
V různých aplikacích vznikají různé typy dat - tzv. úrovně přesnosti.
Čím nižší je úroveň přesnosti, tím více omezené jsou možnosti analytického zpracování dat.
NOMINÁLNÍ DATA (nejnižší přesnost)
obvyklá v sociálních průzkumech; popisná, kategorická a kvalitativní; nevyjadřují pořadí, ani velikost, pouze rozdíl mezi kategoriemi; mají diskrétní povahu; mohou být vyjádřena číslem, ale to nevyjadřují hodnotu
ORDNINÁLNÍ DATA
kvalitativní nebo kvantitativní; diskrétní, někdy spojitá; vyjadřují pořadí mezi kategoriemi (vyšší/nižší, lepší/horší); vyjadřují pouze relativní hodnotu, nikoliv absolutní
INTERVALOVÁ DATA
nejběžnější typ v přírodních vědách; kvantitativní a spojitá; mají absolutní i relativní povahu; vyjádřitelná ve standardních měřických jednotkách;
POMĚROVÁ DATA (nejvyšší přesnost)
Kvantitativní a spojitá; mají absolutní a relativní hodnotu; lze u nich definovat pravou nulu
Zdeněk Máčka: Environmentálne geografické praktikum
5
2. Metody výběru a vzorkování
Výběr je nezbytný, protože nelze měřit všechny členv studovaného souhoru
Part of a
Výběry V SOCiálníCh aplikaCÍCh I TableofRandomNumbers
Náhodný výběr
- jednoduchý náhodný výběr
- systematický náhodný výběr
- stratifikovaný náhodný výběr
- shlukový výběr
Nenáhodný výběr
- sněhová koule
- kvóty
respondenti, kteří jsou po ruce
61424	20419	86546	00517
90222	27993	04952	66762
50349	71146	97668	86523
85676	10005	08216	25906
02429	19761	15370	43882
90519	61988	40164	15815
20631	88967	19660	89624
89990	78733	16447	27932
Zdeněk Máčka: Environmentálně geografické praktikum
6
Výběry v přírodovědeckých aplikacích
Výběr v prostoru
bodové pole, linie (transekty), čtvercové plochy
Rozvržení bodového pole pro vzorkování: náhodně, systematicky, stratifikovaně náhodně
Výběr v čase
Výběr může mít náhodnou nebo systematickou povahu.
Zdeněk Máčka: Environmentálně geografické praktikum
7
Vzorkování a příprava vzorků pro laboratorní analýzy
Akční plán (je třeba sestavit před započetím terénních prací):
1. Cíle projektu
2. Účel projektu
3. Čas, finanční prostředky a počet pracovníků
4. Charakter zkoumaných míst
5. Poloha zkoumaných míst
6. Velikost zkoumaných míst
7. Dostupnost zkoumaných míst
8. Druh vzorků, které se mají odebírat 9.Strategie vzorkování
10. Poloha vzorkovacích míst/ploch
11. Zvládání nepředvídaných okolností
12. Pilotní studie
13. Metody skladování, přípravy a analýzy vzorků
Výběr a popis místa vzorkování: opatřit povolení ke vstupu a výzkumu (dohledat vlastníka v katastru nemovitostí), zajistit reprezentativnost odebraných vzorků
Běžné typy vzorků v environmentálních projektech:
- půdní vzorky
- vzorky vody
- vzorky sypkých sedimentů
- vzorky skalních hornin
- rostlinné vzorky Zdeněk Máčka: Environmentálně
geografické praktikum
3. Použití statistických metod
Popisná statistika
Charakteristiky úrovně: průměr, medián, modus Sešikmení
Charakteristiky rozptylu: rozptyl, variační koeficient Směrodatná odchylka
Statistická rozdělení
Normální rozdělení Binomické rozdělení Poissonovo rozdělení
Testování statistických hypotéz
Nulová hypotéza Hladiny významnosti
Testování diference v průměrech (t test, Mann-Whitney, Wilcoxon) Testování diference v rozdělení (x2 test)
Zdeněk Máčka: Environmentálně geografické praktikum
9
Korelace a regrese
Korelační koeficient (r) Koeficient determinace (r2) Test významnosti r Regresní rovnice, regresní přímka Nelineární regrese
Nelineární závislosti
Logaritmická, mocninná a exponenciální funkce
Mnohonásobná regrese a korelace
Koeficient mnohonásobné determinace R2
Zdeněk Máčka: Environmentálně geografické praktikum
10
4. Měřické práce v terénu
Většina měřických prací se omezuje na:
- zjištění relativní polohy bodu vůči jiným bodům
- zjištění výškového rozdílu mezi dvěma nebo více body
Stanovení polohy bodu v prostoru
- polární metoda - pevné a volné stanovisko
- polygonový pořad
- ortogonální metoda
Zdeněk Máčka: Environmentálně geografické praktikum
11
Výšková měření
Výšku libovolného objektu lze stanovit pomocí měření vertikálního úhlu. Používané pomůcky: Abneyův výškoměr, klinometr, teodolit Měření výšky (H) v rovném terénu: _
Zdeněk Máčka: Environmentálně 12 geografické praktikum
Používané měřické pomůcky
Většina měřických pomůcek se používá k měření následujících veličin:
Zdeněk Máčka: Environmentálně geografické praktikum
13
Měření vertikálních úhlů
Abneyův výškoměr = dalekohled s vodováhou a úhloměrem Indický sklonoměr
Nivelační přístroj: umožňuje měřit převýšení a horizontální vzdálenost metody nivelace: nivelace kupředu, nivelace ze středu
->
směr postupu měření
Zdeněk Máčka: Environmentálně 14 geografické praktikum
Měření vzdáleností
Pásmo
položené na zemi, propnuté bez kontaktu se zemí
Zdeněk Máčka: Environmentálně 15 geografické praktikum
5. Obvyklé vybavení a procedury při laboratorní práci
Laboratorní vybavení
Laboratorní sklo zkumavky střičky
odměrné sklo odměrné nádoby z plastu pipety a byrety varné sklo
Laboratorní porcelán a keramika misky a kelímky _ _
1
Zdeněk Máčka: Environmentálně geografické praktikum
Běžné laboratorní postupy
- ohřev (eventuálně chlazení)
hořáky, vodní a pískové lázně, topné plotny, horkovzdušné pistole, mikrovlnný ohřev
Zdeněk Máčka: Environmentálně geografické praktikum
17
6. Výzkum půdního pokryvu
Fyzikální vlastnosti půd a terénní metody
Morfologie půdního profilu
půdní sondy, popis půdního profilu (horizonty, barva, novotvary, agregáty, póry, organizmy, pH) Kvalita půdy
edafon a respirace, zrnitost, objemová hmotnost, pH, pevnost
Terénní diagnostika degradace půdy mapování projevů eroze
Laboratorní metody
Vlhkost
sušení, spalování Uhlík
spalování, dichromová oxidace, celkový organický uhlík, uvolňování CO2
Makro- a mikronutrienty
Zásoby živin v zemědělských půdách
organický a celkový dusík, fosfor, hořčík
Zdeněk Máčka: Environmentálně geografické praktikum
18
7. Analýza vody
Hydrologický cyklus
Fyzikální vlastnosti povrchových vod
rychlost proudění, průtok, povodňový hydrogram
Podzemní vody
hydraulika a pohyb, vlastnosti zvodní jímání podzemní vody - studny a vrty, jímací zkoušky
Kvalita vody
biologická spotřeba kyslíku, chemická spotřeba kyslíku, celkový organický uhlík, stopové organické polutanty (např. pesticidy, dioxiny), kovy, dusík (dusičnany, dusitany, amoniak)
Zdeněk Máčka: Environmentálně geografické praktikum
19
8. Ekologické terénní metody
Plánování terénních prací
Formulace cílů práce: jasné, stručné a s prvky originality
Plánovaní rozsahu projektu: kde, kdy a s jakými prostředky bude výzkum proveden?
Využití existujících informaci: výzkumné instituce (Biologické centrum AV ČR), státní ochrana přírody (AOPK ČR), ochranářská sdružení (základní organizace ČSOP), zájmové spolky (např. Česká společnost ornitologická)
Úrovně průzkumu (prostorové měřítko a podrobnost):
- úroveň I: mapování biotopů
obecný popis biotopů a vegetačních formací v území (např. Chytrý M. -Kučera T. - Kočí N. (eds.), 2001, Katalog biotopů ČR)
- úroveň II: sběr kvantitativních údajů o vegetaci
- úroveň III: detailní informace o populacích či společenstvech
struktura vegetace, biomasa, druhové spektrum, biodiverzita
System Ihfo. Crosswalks
Zdeněk Máčka: Environmentálne 20 geografické praktikum
Průzkum vegetace
Struktura vegetačního krytu + druhové spektrum; hustota, pokryvnost (pokrytí povrchu v %), početnost
Průzkum ve čtvercích (kvadrátech): plocha: 1 m2 (2 m2) byliny a trávy; 10 - 20 m2 semenáče a keře; 50 m2 (400 - 900 m2) stromy
Průzkum podél transektů: trasa podél které jsou lineárně odebírány vzorky; liniové + pásové transekty; používají se tam, kde hodláme měřit environmentální gradienty (např. svah po spádnici)
Rozptýlený výběr (výběr jednotlivců z populace): používá se hlavně pro stromy (les); strategie vzorkování: střed kvadrantů, nejbližší jedinec, nejbližší soused, náhodné páry
I. NEAREST NEIGHBOR
Zdeněk Máčka: Environmentálně geografické praktikum
21
Průzkum živočichů
Terénní metody se liší podle cílové skupiny živočichů. Malí savci
síťové mapování, liniové mapování Ptáci
bodové součty, liniové transekty, mapování teritoria Bezobratlí
setřásání ze stromů, shrnovací síťka, záchytná stěna, jámové pasti Vodní bezobratlí
Používají se jako indikátory organického znečištění ve vodních tocích. síťky (planktón), drapáky (benthos)
BLATNICE SKVRNITÁ
Zdeněk Máčka: Environmentálně geografické praktikum
22
9. Sociologické výzkumy
Koncepční otázky sociologického výzkumu:
- etika: respektování osobnosti, důstojnosti a soukromí zkoumaných osob,
neobtěžovat a nezatěžovat, důvěrnost získaných údajů
- důvěryhodnost výzkumu: respondenti musí považovat průzkum za užitečný
- validita dat: prediktivní, souhlasná, obsahová, konstruovaná
Metody sociologických průzkumů:
- kvantitativní
umožňují pojmout jevy hromadné povahy jako soubory statistických jednotek, porovnávat je a vyhodnocovat
- kvalitativní
umožňují zachytit jevy vycházející z jednotlivců a jejich interakcí a specifických situací
Fáze výzkumu:
- přípravná: cíl výzkumu, hypotéza, metody, logistika
- realizační: sběr dat v terénu, zpracování na počítači
- závěrečná: analýza a interpretace dat, hodnocení hypotézy, doporučení, obecný
závěr
Zdeněk Máčka: Environmentálně geografické praktikum
23
Typy dotazníkových šetření:
- dotazník: způsob zjišťování informací a testování pomocí formuláře, užívá se při kvantitativním výzkumu
písemné dotazníky - sada otázek + instrukce, respondent vyplňuje sám; ■ poštovní n. e-mailové dotazníky; ■ osobní dotazování; ■ telefonické dotazování; ■ panelové a opakované průzkumy
- anketa: nesystematický průzkum názorů dotazem u obvykle malé skupiny respondentů, kteří nesplňují statistická kritéria
Typy otázek v dotaznících:
- uzavřené: dotázaný vybírá z předepsaných variant odpovědí
- polouzavřené: obsahují varianty jako např. ostatní, nevím; dány varianty a ještě možnost vysvětlení
- otevřené: dotázaný odpovídá vlastními slovy
- škálové
Tvorba dotazníku
Způsoby získávání informací na internetu Zdeněk Máčka: Environmentálně 24 geografické praktikum
10.Bezpečnost a ochrana zdraví při práci
Při práci v laboratoři, v terénu, v jídelně© se mohou přihodit nehody (úrazy).
Legislativní rámce 262/2006 Sb. zákoník práce
309/2006 Sb. zákon o zajištění dalších podmínek bezpečnosti a ochrany zdraví při práci 251/2005 Sb. zákon o inspekci práce (ve změnách 230/2006 Sb. a 213/2007 Sb.) 48/82 Sb. (vyhláška) základní požadavky k zajištění bezpečnosti práce (změna v r. 2005)
Hodnocení rizika - archivuje se záznam o provedeném hodnocení
Hazard = potenciál pro vznik škody, který je přítomný v každém druhu činnosti
Riziko = pravděpodobnost s jakou se tento potenciál projeví
Nakládání s nebezpečnými látkami a přípravky - je třeba zajistit bezpečnou manipulaci, používání, skladování a následnou likvidaci odpadů http://www.sci.muni.cz/bezpecnost/chm web/index.htm
Odlišnosti bezpečnostních opatření v laboratoři a v terénu Laboratoř: je třeba zajistit bezpečnou manipulaci a práci s chemickými látkami a zařízením laboratoře, bezpečnostní pokyny jsou závislé na povaze laboratoře Terén: formy nebezpečí jsou závislé na povaze místa, použitých pomůckách, nepředvídatelnosti počasí a dalších neočekávaných okolnostech
- vhodné oblečení a obuv
- další vybavení: lékárnička, mobil, mapa, GPS, kompas, baterka, píšťalka, hodinky
Zdeněk Máčka: Environmentálně 25 geografické praktikum