ГИС и гидрология - GIS and hydrology

Географические информационные системы (ГИС) стали полезным и важным инструментом в области гидрологии для изучения водных ресурсов Земли и управления ими . Изменение климата и рост спроса на водные ресурсы требуют более грамотного распоряжения, возможно, одним из наших самых жизненно важных ресурсов. Поскольку вода в своем возникновении изменяется в пространстве и во времени на протяжении гидрологического цикла , ее 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 водный цикл имеет входы, равные выходам плюс или минус изменение накопления. Гидрологи используют этот гидрологический бюджет при изучении водосбора . Входы в гидрологический бюджет включают осадки , поверхностный сток и сток грунтовых вод. Выходные данные включают суммарное испарение , инфильтрацию , 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 гидрологического моделирования анализ обычно начинается с отбора проб и измерения существующих гидрологических районов. На этом этапе исследования ключевыми вопросами являются масштаб и точность измерений. Данные могут быть собраны на местах или с помощью онлайн-исследований. Геологическая служба США ((USGS)) является общедоступным источником данных дистанционного зондирования гидрологических данных. Исторические данные и данные о речном стоке 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, управлении и вводе сложных вычислительных гидрологических моделей. Для моделирования поверхностных вод в цифровые модели рельефа часто накладываются гидрографические данные, чтобы определить границы водораздела. Понимание этих границ является неотъемлемой частью понимания того, куда будут стекать атмосферные осадки. Например, в случае таяния снега количество выпавшего снега можно ввести в ГИС, чтобы предсказать количество воды, которая пойдет вниз по течению. Эта информация находит применение в управлении активами местного самоуправления, сельском хозяйстве и науке об окружающей среде . Еще одно полезное приложение для ГИС касается оценки риска наводнений . Использование цифровых моделей высот в сочетании с данными о максимальных расходах позволяет предсказать, какие области поймы будут затоплены в зависимости от количества осадков. В исследовании реки Иллинойс водораздела, Раби (2014) обнаружила , что достойно точная карта риски наводнений может быть получена с использованием только ЦМРА и потоком калибровочных данных. Анализ, основанный только на этих двух параметрах, не учитывает антропогенных разработок, 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 области гидрогеологии . Поскольку 98% доступной пресной воды на Земле - это подземные воды, необходимость в эффективном моделировании и управлении этими ресурсами очевидна. Поскольку потребность в подземных водах продолжает расти вместе с ростом населения мира , жизненно важно, чтобы этими ресурсами управляли должным образом. Действительно, когда использование подземных вод не контролируется в достаточной степени, это может привести к повреждению водоносных горизонтов или проседанию грунтовых вод , 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 .

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

Смотрите также

использованная литература

  • Гириш Кумар, М., Бали, Р. и Агарвал, АК (2009). ГИС Интеграция данных дистанционного зондирования и электрических данных для гидрологических исследований - тематическое исследование водораздела Бхакар, Индия. Журнал гидрологических наук, 54 (5), стр. 949–960.
  • Дингман, С. Лоуренс, Физическая гидрология, Прентис-Холл, 2-е издание, 2002 г.
  • Феттер, CW Applied Hydrogeology, Prentice-Hall, 4-е издание, 2001 г.
  • Maidment, Дэвид Р., изд. Arc Hydro: ГИС для водных ресурсов, ESRI Press, 2002

внешние ссылки