ГИС и водные науки - GIS and aquatic science

Веб-сайт ArcGIS Server с изображением подводной водной растительности.

Географические информационные системы (ГИС) стали неотъемлемой частью водных наук и лимнологии . Вода по самой своей природе динамична. Таким образом, свойства, связанные с водой, постоянно меняются. Чтобы не отставать от этих изменений, технический прогресс дал ученым методы для улучшения всех аспектов научных исследований, от спутникового отслеживания дикой природы до компьютерного картирования мест обитания. Агентства , как Геологической службы США , рыбы и дичи , а также другие федеральные и государственные учреждения с использованием ГИС для помощи в их усилиях по сохранению.

ГИС используется во многих областях водной науки, включая лимнологию , гидрологию , водную ботанику, экологию ручьев , океанографию и морскую биологию . Приложения включают использование спутниковых изображений для выявления, мониторинга и смягчения последствий утраты среды обитания . Изображения также могут показать состояние недоступных областей. Ученые могут отслеживать перемещения и разрабатывать стратегию обнаружения проблемных мест. ГИС можно использовать для отслеживания инвазивных видов, исчезающих видов и изменений популяций.

Одним из преимуществ системы является доступность информации для обмена и обновления в любое время за счет использования сбора данных через Интернет.

ГИС и рыба

Боковое изображение радара USGS поверх базового изображения Инженерного корпуса армии США с указанием местоположения осетровых и мили реки.

В прошлом ГИС не была практическим источником анализа из-за сложности получения пространственных данных о местообитаниях или организмах в подводной среде. С развитием радиотелеметрии , гидроакустической телеметрии и гидролокатора бокового обзора биологи получили возможность отслеживать виды рыб и создавать базы данных, которые могут быть включены в программу ГИС для создания географического представления. Используя радио и гидроакустическую телеметрию, биологи могут определять местонахождение рыб и получать соответствующие данные для этих участков. Эти данные могут включать образцы субстрата , температуру и проводимость . Гидролокатор бокового обзора позволяет биологам наносить на карту дно реки, чтобы получить представление о возможных используемых средах обитания. Эти два набора данных могут быть наложены друг на друга, чтобы обозначить распределение рыб и среду их обитания. Этот метод был использован при изучении бледного осетра .

В течение определенного периода времени собираются большие объемы данных, которые можно использовать для отслеживания моделей миграции, мест нереста и предпочтительной среды обитания. Раньше эти данные отображались и накладывались вручную. Теперь эти данные можно ввести в программу ГИС и распределить по слоям, организовать и проанализировать так, как это было невозможно в прошлом. Слои в программе ГИС позволяют ученому одновременно рассматривать несколько видов, чтобы найти возможные водоразделы, которые являются общими для этих видов, или специально выбрать один вид для дальнейшего изучения. Геологическая служба США (USGS) в, сотрудничество с другими учреждениями, была в состоянии использовать ГИС в помощи карты из районов обитания и характер движения бледного осетра . В Колумбийском центре экологических исследований их усилия опираются на настраиваемые приложения ArcPad и ArcGIS , оба приложения ESRI (Институт исследований экологических систем), для регистрации перемещений осетровых рыб с целью упрощения сбора данных. Реляционная база данных была разработана для управления табличными данными по каждому осетрову, включая данные о первоначальном отлове и физиологии воспроизводства. Карты движения могут быть созданы для отдельного осетра. Эти карты помогают отслеживать перемещения каждого осетра в пространстве и времени. Это позволило этим исследователям расставить приоритеты и запланировать усилия полевого персонала по отслеживанию, картированию и повторной поимке осетровых.

ГИС и макрофиты

Карта, созданная на основе базы данных ГИС, отображающая перемещения отдельных осетровых рыб.
Обследование (слева) и прогноз (справа) распределения подводной водной растительности в верхнем течении реки Миссисипи в 1989 г. Данные исследования были взяты из географической информации о земельном покрове / землепользовании, созданной Центром экологических наук Верхнего Среднего Запада Геологической службы США на основе интерпретации аэрофотосъемки 1989 г.

Макрофиты - важная часть здоровых экосистем. Они обеспечивают среду обитания, убежище и пищу для рыб, диких животных и других организмов. Хотя природные виды представляют большой интерес, также представляют собой инвазивные виды, которые встречаются вместе с ними в нашей среде. ГИС используется агентствами и их соответствующими распорядителями ресурсов в качестве инструмента для моделирования этих важных видов макрофитов. Используя ГИС, менеджеры ресурсов могут оценить распределение этого важного аспекта водной среды в пространственном и временном масштабе. Возможность отслеживать изменение растительности во времени и пространстве для прогнозирования изменений растительности - это некоторые из многих возможностей ГИС. Точные карты распределения водных растений в водной экосистеме являются важной частью управления ресурсами.

Можно предсказать возможное появление водной растительности. Например, Геологическая служба США создала модель американского дикого сельдерея ( Vallisneria americana ), разработав статистическую модель, которая рассчитывает вероятность наличия подводной водной растительности. Они установили веб-ссылку на веб-сайт ArcGIS Server Института исследований экологических систем (ESRI) * Модель подводной водной растительности, чтобы сделать прогнозы своих моделей доступными в Интернете. Эти прогнозы распространения затопленной водной растительности могут потенциально повлиять на кормление птиц, создав зоны избегания для людей. Если известно, где находятся эти районы, птиц можно оставить в покое, чтобы их не тревожили. Когда наступят годы, когда прогнозируется, что водная растительность будет ограничена в этих важных местах обитания диких животных, менеджеры могут быть предупреждены.

Инвазивные виды стали серьезной проблемой сохранения ресурсов для распорядителей ресурсов. ГИС позволяет менеджерам отображать расположение и численность растений. Эти карты затем могут быть использованы для определения угрозы этих инвазивных растений и помочь менеджерам принять решение о стратегии управления. Исследования этих видов можно проводить, а затем загружать в систему ГИС. Вместе с этим можно включить местные виды, чтобы определить, как эти сообщества реагируют друг на друга. Используя известные данные о существовавших ранее инвазивных видах, модели ГИС могут предсказывать будущие вспышки путем сравнения биологических факторов. Программа по изучению инвазивных водных видов на сельскохозяйственной экспериментальной станции штата Коннектикут (CAES IAPP) использует ГИС для оценки факторов риска. ГИС позволяет менеджерам определять географические местоположения и изобилие растений. Это позволяет менеджерам отображать инвазивные сообщества вместе с местными видами для изучения и управления.

Смотрите также

внешние ссылки