ГИС и гидрология
Географические информационные системы (ГИС) стали полезным и важным инструментом в области гидрологии Земли для изучения и управления водными ресурсами . Изменение климата и рост спроса на водные ресурсы требуют более грамотного использования, возможно, одного из наших самых жизненно важных ресурсов. Поскольку вода в своем залегании меняется в пространстве и времени на протяжении гидрологического цикла , ее изучение с помощью ГИС особенно практично. В то время как предыдущие ГИС-системы были в основном статичными в своем геопространственном представлении гидрологических объектов, ГИС-платформы становятся все более динамичными, сокращая разрыв между историческими данными и текущей гидрологической реальностью.
Элементарный водный цикл имеет входы, равные выходу плюс или минус изменение запасов. Гидрологи используют этот гидрологический бюджет при изучении водораздела . Входные данные гидрологического бюджета включают осадки , поверхностный сток и сток грунтовых вод. Выходные данные включают суммарное испарение , инфильтрацию , поверхностный сток и потоки поверхностных/подземных вод. Все эти величины можно измерить или оценить на основе данных об окружающей среде, а их характеристики можно графически отобразить и изучить с помощью ГИС.
ГИС поверхностных вод [ править ]
В области гидрологического моделирования анализ обычно начинается с отбора проб и измерения существующих гидрологических территорий. На этом этапе исследования ключевыми вопросами являются масштаб и точность измерений. [1] Данные могут быть собраны либо на местах, либо посредством онлайн-исследований. Геологическая служба США ((USGS)) является общедоступным источником гидрологических данных дистанционного зондирования . Исторические данные о стоке и данные в реальном времени также доступны через Интернет из таких источников, как Национальная метеорологическая служба (NWS) и Агентство по охране окружающей среды США (EPA). Преимущество использования программного обеспечения ГИС для гидрологического моделирования заключается в том, что цифровая визуализация данных может быть связана с данными в реальном времени. ГИС произвела революцию в курировании, манипулировании и вводе данных для сложных вычислительных гидрологических моделей. [2] [3] При моделировании поверхностных вод цифровая модель рельефа часто накладывается на гидрографические данные, чтобы определить границы водораздела. [4] Понимание этих границ является неотъемлемой частью понимания того, куда будут стекать стоки осадков. Например, в случае таяния снега количество выпавшего снега можно ввести в ГИС, чтобы спрогнозировать количество воды, которая уйдет вниз по течению. [5] Эта информация находит применение в управлении активами местных органов власти, сельском хозяйстве и науке об окружающей среде .Еще одно полезное применение ГИС касается оценки риска наводнений . Использование цифровых моделей рельефа в сочетании с данными о пиковых расходах воды позволяет предсказать, какие участки поймы будут затоплены в зависимости от количества осадков. В исследовании водораздела реки Иллинойс Раби (2014 г.) [6] обнаружили, что достаточно точную карту риска наводнений можно создать, используя только ЦМР и данные водомеров . Анализ, основанный только на этих двух параметрах, не учитывает искусственные застройки, включая дамбы или дренажные системы, и поэтому не должен рассматриваться как всеобъемлющий результат.
ГИС подземных вод [ править ]
Использование ГИС для анализа подземных вод относится к области гидрогеологии . Поскольку 98% доступной пресной воды на Земле — это грунтовые воды, [7] необходимость эффективного моделирования и управления этими ресурсами очевидна. мира Поскольку потребность в подземных водах продолжает расти вместе с ростом населения , крайне важно правильно управлять этими ресурсами. Действительно, когда использование подземных вод не контролируется в достаточной степени, это может привести к повреждению водоносных горизонтов или связанному с ними проседанию грунтовых вод , как это произошло в водоносном горизонте Огаллала в Соединенных Штатах. В некоторых случаях ГИС можно использовать для анализа данных о дренаже и подземных водах с целью выбора подходящих участков для пополнения запасов подземных вод . [8]
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Кларк, Майкл (май 1998 г.). «Поставить воду на свое место: взгляд на ГИС в гидрологии и управлении водными ресурсами». Гидрологические процессы . 12 (6): 823–834. Бибкод : 1998HyPr...12..823C . doi : 10.1002/(SICI)1099-1085(199805)12:6<823::AID-HYP656>3.0.CO;2-Z .
- ^ Гарбрехт, Юрген; Огден, Фред Л.; ДеБарри, Пол А.; Мейдмент, Дэвид Р. (2001). «ГИС и модели распределенных водоразделов. I: Охваты и источники данных». Журнал гидрологической техники . 6 (6): 506–514. doi : 10.1061/(ASCE)1084-0699(2001)6:6(506) .
- ^ Огден, Фред Л.; Гарбрехт, Юрген; ДеБарри, Пол А.; Джонсон, Линн Э. (2001). «ГИС и модели распределенных водоразделов. II: Модули, интерфейсы и модели». Журнал гидрологической техники . 6 (6): 515–523. дои : 10.1061/(ASCE)1084-0699(2001)6:6(515) .
- ^ Найду, Дади (декабрь 2015 г.). «Использование ГИС в гидрологических исследованиях» (PDF) . Международный журнал тенденций междисциплинарных перспективных исследований . II (2).
- ^ Найду, Дади (декабрь 2015 г.). «Использование ГИС в гидрологических исследованиях» (PDF) . Международный журнал тенденций междисциплинарных перспективных исследований . II (2).
- ^ Раби, Анас (2014). «Интеграция ГИС и гидрологии для анализа рисков наводнений».
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Найду, Дади (декабрь 2015 г.). «Использование ГИС в гидрологических исследованиях». Международный журнал тенденций междисциплинарных перспективных исследований . 2 (2).
- ^ Сараф, АК; Чоудри, PR (25 ноября 2010 г.). «Интегрированное дистанционное зондирование и ГИС для исследования подземных вод и определения мест искусственного пополнения». Международный журнал дистанционного зондирования . 19 (10): 1825–1841. дои : 10.1080/014311698215018 .
- Гириш Кумар, М., Бали, Р. и Агарвал, А.К. (2009). Интеграция ГИС данных дистанционного зондирования и электрических данных для гидрологических исследований. Пример водораздела Бхакара, Индия. Журнал гидрологических наук 54 (5), стр. 949–960.
- Дингман, С. Лоуренс, Физическая гидрология, Прентис-Холл, 2-е издание, 2002 г.
- Феттер, CW «Прикладная гидрогеология», Прентис-Холл, 4-е издание, 2001 г.
- Мейдмент, Дэвид Р., изд. Arc Hydro: ГИС для водных ресурсов, ESRI Press, 2002 г.
Внешние ссылки [ править ]
- Пространственная гидрология
- ГИС-зал
- ArcNews онлайн
- Геопространственный центр армии США — для получения информации о поверхностных и подземных водах OCONUS.