ГИС и гидрология - GIS and hydrology

Географические информационные системы (ГИС) стали полезным и важным инструментом в области гидрология изучать и управлять земными водные ресурсы. Изменение климата и возрастающая потребность в водных ресурсах требуют более грамотного распоряжения, возможно, одним из самых важных наших ресурсов. Поскольку вода в своем возникновении меняется в пространстве и во времени на всем протяжении гидрологический цикл, его изучение с помощью ГИС особенно практично. В то время как предыдущие системы ГИС были в основном статичными в их геопространственном представлении гидрологических объектов, платформы ГИС становятся все более динамичными, сокращая разрыв между историческими данными и текущей гидрологической реальностью.

Элементарный круговорот воды имеет входы, равные выходам, плюс или минус изменение объема памяти. Гидрологи используют этот гидрологический бюджет, когда изучают водораздел. Вклады в гидрологический бюджет включают: атмосферные осадки, поверхностный сток и сток грунтовых вод. Выходы состоят из эвапотранспирация, проникновение, поверхностный сток и потоки поверхностных / подземных вод. Все эти величины могут быть измерены или оценены на основе данных об окружающей среде, а их характеристики могут быть отображены в графическом виде и изучены с использованием ГИС.


ГИС в поверхностных водах

Расположение датчиков расхода в реальном времени USGS с гиперссылками в ГИС на данные

В области гидрологическое моделирование, анализ обычно начинается с отбора проб и измерения существующих гидрологических зон. На этом этапе исследования ключевыми вопросами являются масштаб и точность измерений.[1] Данные могут быть собраны на местах или посредством онлайн-исследований. В Геологическая служба США ((USGS)) - общедоступный источник дистанционно ощущаемый гидрологические данные. Исторические данные о потоках в реальном времени также доступны через Интернет из таких источников, как Национальная служба погоды (NWS) и Агентство по охране окружающей среды США (EPA). Преимущество использования программного обеспечения ГИС для гидрологического моделирования заключается в том, что цифровые визуализации данных могут быть связаны с данными в реальном времени. ГИС произвела революцию в курировании, манипулировании и вводе сложных вычислительных гидрологических моделей [2][3]Для моделирования поверхностных вод, цифровая модель рельефа часто наслоены гидрографическими данными для определения границ водораздела.[4] Понимание этих границ является неотъемлемой частью понимания того, куда будут стекать атмосферные осадки. Например, в случае таяние снега количество снегопадов можно ввести в ГИС, чтобы спрогнозировать количество воды, которая пойдет вниз по течению.[5] Эта информация используется в управлении активами местных органов власти, сельское хозяйство и наука об окружающей среде.Еще одно полезное приложение для ГИС с уважением. оценка риска наводнения. Использование цифровых моделей высот в сочетании с данными о пиковом расходе может предсказать, какие области поймы будут затоплены в зависимости от количества осадков. В исследовании водораздела реки Иллинойс Rabie (2014)[6] обнаружили, что достаточно точная карта рисков наводнений может быть создана с использованием только ЦМР и расходомер данные. Анализ, основанный только на этих двух параметрах, не учитывает антропогенные разработки, включая дамбы или дренажные системы, и поэтому не должен рассматриваться как всеобъемлющий результат.

Цифровая модель рельефа (ЦМР), по которой можно очертить водораздел в ГИС.

ГИС в подземных водах

Использование ГИС для анализа подземных вод относится к сфере гидрогеология. Поскольку 98% доступной пресной воды на Земле - это грунтовые воды,[7] очевидна необходимость эффективного моделирования и управления этими ресурсами. Поскольку потребность в грунтовых водах продолжает расти вместе с мировыми растущее население, очень важно правильно управлять этими ресурсами. Действительно, когда использование подземных вод не контролируется в достаточной степени, это может привести к повреждению водоносных горизонтов или проседание, связанное с грунтовыми водами, как это произошло в водоносном горизонте Огаллала в Соединенных Штатах. В некоторых случаях ГИС можно использовать для анализа данных о дренажных и грунтовых водах с целью выбора подходящих участков для пополнения запасов грунтовых вод.[8]

Изменение уровня грунтовых вод в водоносном горизонте Высоких равнин, 1980–95 гг.


использованная литература

  1. ^ Кларк, Майкл (май 1998 г.). «Вместо воды: взгляд на ГИС в гидрологии и управлении водными ресурсами». Гидрологические процессы. 12 (6). Дои:10.1002 / (SICI) 1099-1085 (199805) 12: 6 <823 :: AID-HYP656> 3.0.CO; 2-Z.
  2. ^ Гарбрехт, Юрген; Ogden, Fred L .; ДеБарри, Пол А .; Maidment, Дэвид Р. (2001). «ГИС и модели распределенных водоразделов. I: Покрытие данных и источники». Журнал гидрологической инженерии. 6 (6): 506-514.
  3. ^ Ogden, Fred L .; Гарбрехт, Юрген; ДеБарри, Пол А .; Джонсон, Линн Э. (2001). «ГИС и модели распределенных водоразделов. II: Модули, интерфейсы и модели». Журнал гидрологической инженерии. 6 (6): 515-523.
  4. ^ Найду, Дади (декабрь 2015 г.). «Использование ГИС в гидрологических исследованиях» (PDF). Международный журнал междисциплинарных перспективных исследований. II (2).
  5. ^ Найду, Дади (декабрь 2015 г.). «Использование ГИС в гидрологических исследованиях» (PDF). Международный журнал междисциплинарных перспективных исследований. II (2).
  6. ^ Раби, Анас (2014). «Интеграция ГИС и гидрологии для анализа риска наводнений». Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
  7. ^ Найду, Дади (декабрь 2015 г.). «Использование ГИС в гидрологических исследованиях». Международный журнал междисциплинарных перспективных исследований. 2 (2).
  8. ^ Сараф, А. К .; Чоудхури, П. Р. (25 ноября 2010 г.). «Комплексное дистанционное зондирование и ГИС для исследования подземных вод и выявления мест искусственного питания». Международный журнал дистанционного зондирования. 19 (10). Дои:10.1080/014311698215018.
  • Гириш Кумар, М., Бали, Р. и Агарвал, А.К. (2009). ГИС Интеграция данных дистанционного зондирования и электрических данных для гидрологической разведки - тематическое исследование водосбора Бхакар, Индия. Журнал гидрологических наук 54 (5), стр. 949–960.
  • Дингман, С. Лоуренс, Физическая гидрология, Прентис-Холл, 2-е издание, 2002 г.
  • Феттер, К.В. Прикладная гидрогеология, Прентис-Холл, 4-е издание, 2001 г.
  • Maidment, Дэвид Р., изд. Arc Hydro: ГИС для водных ресурсов, ESRI Press, 2002

Смотрите также

внешние ссылки