تصاویر ماهواره ای به یک ابزار ضروری برای درک اینکه چگونه پروژه های مدنی بر هیدرولوژی محلی و تعادل آب تأثیر می گذارند، با تجزیه و تحلیل منظم تصاویر گرفته شده در طول زمان، دانشمندان و مهندسان می توانند تغییرات در بدن آب، استفاده از زمین و الگوهای زهکشی ناشی از توسعه زیرساخت را نظارت کنند.این رویکرد سنجش از راه دور یک دیدگاه synlight ارائه می دهد که نظرسنجی های مبتنی بر زمین به تنهایی نمی توانند تشخیص زودهنگام تغییرات هیدرولوژیکی و حمایت از شواهد تصمیم گیری برای مدیریت پایدار منابع آب را فراهم کنند.

درک تصویر ماهواره ای برای ارزیابی هیدرولوژیک

سنسورهای ماهواره ای اشعه الکترومغناطیسی منعکس شده یا از سطح زمین در سراسر باندهای طیفی مختلف را ضبط می کنند. باندهای مختلف ویژگی های هیدرولوژیکی متمایز را نشان می دهند: باندهای قابل مشاهده و نزدیک مادون قرمز آب سطح را تشخیص می دهند، باندهای مادون قرمز موج کوتاه رطوبت خاک را حس می کنند و باندهای مادون قرمز حرارتی تخمین می زنند که evapotranspiration.

شاخص های هیدرولوژیکی کلیدی که از تصاویر ماهواره ای گرفته شده اند عبارتند از:

  • میزان آب شوردر رو - با استفاده از شاخص های آب مانند NDWI (شاخص آب تفاوت معمول) یا MNDWI کاهش یافته است.
  • نقشه برداری و سیلکلین – با استفاده از طبقه بندی زمان برای ثبت پویایی فصلی.
  • [[۱] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱]] [۱۰]] [۱۰] [۱]] [۱] [۱۰]] [۱]] [۱] [۱۰] [۱]] [۱۰] [۱۰] [۱] [۱۰]] [۱] [۱۰] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۲] [۱] [۲] [۱] [۱] [۱] [۱] [۲] [۱] [۲] [۱] [۲] [۲] [۲] [۱]]]] [۱] [۱]]] [۱] [۱] [۲] [۱] [۱] [۲] [۱]] [۱] [۱] [۱] [۱]]]] [۲] [۲] [۲] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱]] [۱] [۱] [۱] [۱] [۲] [۲] [۲] [۲]] [۲] [۲] [۲]] [۲] [۱
  • ] پوشش گیاهی - NDVI (شاخص نرمال سازی تنوع ویتاسیون) نشان دهنده سلامت گیاهان است که با تبخیر و نفوذ مرتبط است.

ارزیابی پروژه های مدنی با استفاده از داده های ماهواره ای

پروژه های مدنی مانند ساخت سد، توسعه شهری و توسعه جاده اساسا تغییر سطح و هیدرولوژی زیرزمینی را فراهم می کند. تصاویر ماهواره ای یک روش کمی، تکرار پذیر برای مستندسازی این تغییرات و وسعت فضایی آنها فراهم می کند.

ساخت و ساز Dam and Reservoir

Dams تغییر رژیم جریان جریان، رسوب تله و ایجاد دریاچه های مصنوعی که تبخیر و تغییر آب زیرزمینی را افزایش می دهند. داده های ماهواره اجازه می دهد تا مقایسه های پیش از و پس از ساخت از سطح مخزن، نوسانات سطح آب (از طریق استخراج سنگ یا ساحل) و کاهش سلامت پوشش گیاهی.

شهرنشینی و رشد سطحی ناخوشایند

توسعه شهری جایگزین خاک قابل نفوذ با بتن و آسفالت، کاهش نفوذ و افزایش سطح ثابت. تصاویر ماهواره ای نقشه برداری از سطوح ضعیف در وضوح دقیق را فراهم می کند. مطالعات با استفاده از داده های Sentinel-2 نشان داده اند که حتی افزایش 10٪ در پوشش شهری می تواند طوفان های دو برابر کند، تصاویر مادون قرمز حرارتی اغلب اثرات جزیره گرمایی را نشان می دهد که به طور محلی تشدید اسپیریت و تغییر الگوهای بارش.

جاده و پروژه های بزرگراه

جاده ها به عنوان موانع خطی عمل می کنند که باعث اختلال در زهکشی طبیعی، تمرکز و افزایش فرسایش و تصاویر ماهواره ای با وضوح بالا (به عنوان مثال، از سیاره یا WorldView) می توانند کاهش جاده های جدید را شناسایی کنند، بررسی تشکیل باندی و نظارت بر رسوب در جریان های نزدیک.

تحلیل تعادل آب و تغییرات هیدرولوژیکی

تعادل آب هیدرولوژیکی برای تمام ورودی ها (پیش بینی)، خروجی ها (evapotranspiration، Runoff، شارژ آب زیرزمینی)، و تغییرات ذخیره سازی در یک تصویر ماهواره ای برآورد های توزیع شده فضایی از هر جزء را فراهم می کند.

برآورد مقدماتی

محصولات بارش ماهواره ای مانند GPM (تحریم جهانی) و IMERG ارائه پوشش نزدیک به جهانی در ساعت به فواصل ماهانه.این مجموعه داده ها برای ارزیابی اینکه آیا تغییرات مشاهده شده در جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان جریان آب زیرزمینی یا آب زیرزمینی به دلیل تنوع آب و هوا و هوا و یا اثرات پروژه های مدنی حیاتی است.

oOpranspiration (ET)

تصاویر حرارتی و چند چشمی همراه با داده های هواشناسی می توانند از طریق مدل های تعادل انرژی، ET واقعی را تخمین بزنند (به عنوان مثال، SEBAL، METRIC) نقشه های ET مشتق شده از Landsat در رزولوشن 30 متر برای تعیین تغییرات مصرف آب در بالا و زیر سدها و برای تشخیص تبخیر از مخازن جدید استفاده شده است.

رطوبت خاک و آب زیرزمینی

سنسورهای تبخیری (Sentinel-1) و سنسورهای مایکروویو منفعل (SMAP) تخمین رطوبت خاک را در اعماق مختلف ارائه می دهند، در حالی که آب های زیرزمینی نمی توانند به طور مستقیم دیده شوند، تغییرات در رطوبت خاک سطحی و استرس آب گیاهی اغلب نشان دهنده تغییرات در یک مایع بخار است.در دشت های همه جا، InSAR (سیاسی) می تواند یارانه زمین ناشی از مصرف بیش از حد معمول یک نتیجه شهری را اندازه گیری کند.

Runoff و Infiltration

زمین پوشش طبقه بندی از داده های ماهواره ای به طور مستقیم به مدل های هیدرولوژیکی (به عنوان مثال، SWAT، HEC-HMS) برای شبیه سازی تغییرات اجرا و نفوذ. سری زمان از منطقه سطح غیر قابل نفوذ و پوشش گیاهی اجازه می دهد تا مدل ها به صورت پویا به روز شوند، بهبود پیش بینی های هیدرولوژی پس از پروژه.

مطالعات موردی و برنامه های کاربردی

چندین برنامه کاربردی در دنیای واقعی نشان دهنده قدرت تصاویر ماهواره ای برای ارزیابی اثرات پروژه مدنی بر هیدرولوژی است.

بازداشت شهری در جنوب شرق آسیا

یک راهرو شهرنشینی سریع در ویتنام با استفاده از Landsat و Sentinel-2 از 2000 تا 2020 بررسی شد و تجزیه و تحلیل نشان داد که 40٪ در سطوح ضعیف، منجر به کاهش 35٪ در آب های زیرزمینی محلی و افزایش 2.5 برابر در تخلیه سیل به طور مستقیم اطلاع رسانی به بهبود مدیریت طوفان و برنامه ریزی زیرساخت سبز.

تاثیر Dam در حوضه رودخانه کلرادو

محققان گرد هم آوردن ET مشتق شده از مخازن با برآورد تبخیر مخزن برای تعیین ضرر آب از سدهای اصلی.این مطالعه نشان داد که تبخیر از دریاچه Mead به تنهایی تقریبا 10٪ از جریان سالانه رودخانه را تشکیل می دهد، عاملی که اغلب در مدل های تخصیص آب حذف می شود.

ساخت جاده در آمازون

تصاویر با وضوح بالا از آزمایشگاه های سیاره ای، رسوبات رسوبی را که از عبور جاده ای جدید بدون محدودیت گسترش می یابد، به دست آوردند. تجزیه و تحلیل سری زمان NDVI در طول جاده، کاهش 20٪ در سلامت جنگل مجاور را نشان داد که به تخلیه تغییر یافته و افزایش فرسایش خاک نسبت داده شده است.این شواهد برای اجرای اقدامات کنترل فرسایش در مجوز های بعدی استفاده شد.

چالش ها و مسیرهای آینده

علی رغم قدرت آن، ارزیابی هیدرولوژیکی ماهواره ای با محدودیت های متعددی مواجه است.تصویر نوری از طریق پوشش مداوم ابر، به ویژه در مناطق گرمسیری که بسیاری از پروژه های مدنی رخ می دهد، مانع از محدودیت های مختلف می شود، اما نیاز به پردازش تخصصی حل و فصل راه حل های تجاری دارد: تصاویر با وضوح بالا (sub-meter) گران و به ندرت به عنوان سری های طولانی مدت در دسترس هستند، در حالی که وضوح متوسط (1030) ممکن است تغییرات کوچک را از دست بدهند.

قطعنامه های موقتی همچنین اهمیت دارد، بسیاری از پروژه ها، مانند گسترش شهری، در طول دهه ها آشکار می شوند و نیاز به آرشیو های ثابت دارند که تنها چند برنامه (سرزمین، Sentinel-2) ارائه می دهند.ک های جدید مانند ماموریت های توسعه Copernicus اروپا و زیست شناسی سطح ناسا و زمین شناسی (SBG) ماموریت وعده داده شده طیف و پوشش زمانی بهبود یافته است.

ادغام با داده های satu ضروری است. محصولات مشتق شده ماهواره باید در برابر اندازه گیری های جریان، چاه های زیرزمینی و ایستگاه های رطوبت خاک برای اطمینان از دقت استفاده شود. تکنیک های یادگیری ماشین در حال حاضر برای ادغام داده های ماهواره ای با مشاهدات زمینی، تولید زمینه های هیدرولوژی یکپارچه و با وضوح بالا استفاده می شود.

فن آوری های نوظهور، از جمله سنسورهای hyperspectral و دسته های کوچک ماهواره، نظارت مکرر و دقیق تر از کیفیت آب، خنک کننده تبخیری و استفاده از آب گیاهی را فعال می کند، زیرا این ابزارها عملیاتی می شوند، توانایی ارزیابی و کاهش اثرات هیدرولوژیکی پروژه های مدنی همچنان به بهبود، حمایت از زیرساخت های انعطاف پذیر و مدیریت آب پایدار ادامه خواهد داد.

نتیجه گیری

تصاویر ماهواره ای ارزیابی پروژه های مدنی را در هیدرولوژی محلی و تعادل آب تغییر داده است.با ارائه اطلاعات ثابت، synlight و چند منظوره، دانشمندان و مهندسان را قادر می سازد تا تغییرات قابل توجهی در آب سطحی، تبخیر ظرفیت توطئه، رطوبت خاک و اجرای با جزئیات بی سابقه از سد القاء شده به اجرا در طوفان شهری، پشتیبانی از توانایی ماهواره ای از زیرساخت های طبیعی و پیشرفت های آب به عنوان هماهنگی بیشتر.