חוף הים והבול: משבר עולמי גדל

(השחיקה החוף והשיטפונות מאיימת על מיליארדי אנשים וטריליון דולרים בתשתיות ברחבי העולם.הפאנל הבין-ממשלתי על שינויי אקלים (IPCC) ,FLT:1 פרויקטים של 2100, רמות הים יכולות לעלות על ידי יותר מ-1 מטרים תחת תרחישים של לכידת גבוה, באופן דרמטי מאיץ נתונים לאורך קווי החוף חול ולהגדיל את הצפה באזורים מסורתיים נמוכים.

מאמר זה חוקר כיצד מדענים, מהנדסים וקובעי מדיניות משתמשים בסריקה תלת-ממדית כדי ליצור מודלים של בסיס ברזולוציה גבוהה, לעקוב אחר שיעורי שחיקה לאורך זמן, סימולציה תרחישים שיטפונות, ופעולות הגנה לחוף גמישות.We נבחן את הטכנולוגיות הספציפיות - כולל FLT:0LiDARFLT:1, photogramry ו-Mobile-and-world-and-Real-world זה מוכיח את תפקידם הקריטי בניהול.

מה זה 3D סריקה? Core Technologies ומתודולוגיות

סריקה 3D היא אוסף של טכניקות רגישות מרחוק ללכוד את המבנה תלת-ממדי של אובייקטים פיזיים, נופים, או תשתיות. עבור יישומי החוף, שתי השיטות הדומיננטיות הן FLT:0a ⁇ LDARFLT:1 (Light Detection and Ranging) ו-FLT:2 photometryFLT 3 מרחפנים או מטוסים.

(הופנה מהדף לידר משתמש דופקי לייזר כדי למדוד מרחקים בין החיישן לבין הקרקע.מערכות בעלות מטוסים יכול לסרוק עשרות קילומטרים של קו החוף בטיסה אחת, תוך חדירה דרך צמחייה כדי לחשוף את פני השטח החשופים.ה-החלק הגאומטריה:0US Geological Survey (USGS) 3Devation Program (3DEP) עכשיו מספק נתונים זמינים לציבור עבור הרבה תמונות של UMAD2D) 3DR (DR) עם תמונה 3DR) 3DR) עם 3DR) 3DR) 3DR) 3DR) עם 3DRUSDRUSDR) עם 3DRUSDRUSDR (DR) עם 3DR) 3DR) 3DR) 3DR) 3DR) 3DRUSDR) 3DR) 3DR) 3DR (DR (DR) עם 3DR) עם 3DR) 3DR) עם 3DR) 3DR) 3DR) 3DR.

שתי טכניקות נוספות צוברות מערכה: מיפוי לייזר של כדור הארץ (TLS) 1FLAC עבור פרופילים מפורטים של צוק פנים, ו-FLT:2 CycroventFLT 3 באמצעות כלי רכב או סירות מצוידות עם LiDAR ו-GNSS. כל שיטה מציעה התנגשויות בין שטח כיסוי, פתרון, מחיר.

מדוע הסביבה החוף דורשת מידע גבוה-רזולוציה 3D

(התהליכים החוף פועלים על פני מספר רב של קשקשים: גלי טבע בודדים גרגר חול על ידי גרגר, בעוד שגלות הסערה משטפות את כל האיים המכשולים בין לילה למפות מסורתיות או תמונות לוויין לא יכולות לתפוס את השינויים האנכיים העצומים (כקטן כמו 0.1 מ"מ) המציינים רק את הצפה המזערית (FLT) של אטומית:03D Point CloudFLT:1 ו-FLT:2DV:2DValsFLTs) המאפשרים להפחתה משמעותית להפחתה של לנטרל את ה-APTNVD.

מעקב אחר Erosion החוף עם סריקה חוזרת 3D

היישום החזק ביותר של סריקה תלת-ממדית עבור שחיקה הוא FLT:0temporal השוואה בין 1 ל- 1 (על ידי סריקה של אותו קטע קו החוף במרווחים קבועים - חודשים, עונתיים, או לאחר אירועי סערה גדולים - מדענים יכולים לכמת את שיעורי השחיקה, לזהות נקודות חמות, ול להבדיל בין רגישות טבעית ממגמות המושרה על ידי אדם או אקלים.

הקמת מודלים בסיס

לפני כל ניטור יכול להתחיל, מודל יסוד של פיראט'ר (FLT:0) חייב להיווצר (FLT:0) מודל יסוד של ריצוף 1 (הכולל את פני החוף, מערכת דונה, קו אחורי, ויד רחצה לחוף (אם סריקת מים רדודים) עבור פרויקטים רבים של החוף, הבסיס נוצר מבדיקה ראשונית של LiFD-R (התחילה) לעומת 1D2 ליטרים (ה) של רזולוציה גבוהה יותר מ-R.

ניתוח סדרת זמן ושינויי נפח

לאחר שבסיס קיים, סריקות חוזרות מאפשרות ל-DEM:0.0.50 מעלות צלזיוס (DEM) שונות ב-DVer DEM החדש יותר מהבוגר מייצר דגם של 38220; שינוי מפה ו-#8221; מראה בדיוק היכן חול אבד (הבדל שלילי) או זכה (בדל חיובי) שלעתים קרובות בחופים של ארצות הברית.

ניתוח רב-תכליתי מעבר לנסיגה פשוטה של קו החוף, החוקרים יכולים למקם את תקציב ה-FLT:0net סימנט תקציבי FLT:1 עבור תא חוף שלם: כמה חול יורד מצוקים או חופים, כמה מועבר לאורך החוף, וכמה הוא מופקד על-ידי המנועים לאורך החוף (SLT2) ומדן את אורך ה-D20, מאז תחילתו של חיל הים (R2Fn-S) ו-Ricfvatefvatefn) משתמשים ב-Ratefn-SR.

Integrating Storm and Wave Data

כדי לפרש דפוסים של שחיקה, תוצאות סריקה 3D משולבות לעתים קרובות עם FLT:0 משקעים buoy DataFLT:1, FLT:2 מים מדרגות רמות פלס 3, ו-FLT:4 לסה"מ לעקוב אחר רשומות FLT:5 סערה אחת עשויה לקרוע חוף על ידי 10 מטרים אופקית, אבל אותה סערה עשויה להפקיד חול על החוף העליון או לדפוס לתוך רצף של רזולוציה גבוהה רק לאחר רצף של ריצוף של רזולוציה גבוהה של רזולוציה של ריצוף, רק לאחר רצף של 3D.

ניהול סיכונים עם 3D Scanning Data

(הופנה מהדף ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

יצירת מפות מבוכות High-Resolution Flood Hazard

רוב המפות של הממשלה (למשל, מפות FEMA FIRM) התבססו היסטורית על קוארזה 10 מטר או 30 מטר DEMs, אשר מתגעגע תכונות קריטיות כמו טונים, מעונות, וערוצי ניקוז. LiDAR-derived DEMs עם פתרון 1 מטר כי הם גם לשפר באופן דרמטי את הדיוק של הצפה.

סימל את סטורם Surge ו- Wave Action

מהנדסים משתמשים בנתונים סריקה 3D כקלט ל-FLT:0 סערות מרופדות ומודלים גלים FLT:1 (המודלים דורשים ייצוג מפורט של פני הקרקע (מדרונות א"ח, גובה דוון, גסות צמחייה) ושל מטלית רחצה (underwater Topography) החוצה אל מדף יבשתי, מודרני מערכות לידרמוס אוויריות ירוקות, יכולות לחדור מים רדודים לסימולציה של דגם זה של 4 שנים, אשר מאפשר שכונות אוויריות משולבות, אשר מאפשר קרינת מים עם דגם אווירית מים קרינת מים קרינת מים קרינת מים חלקה.

עיצוב ומיקום הגנה מפני שיטפון

עם מודל 3D מדויק, מהנדסים אזרחיים יכולים לייעל את העיצוב של קירות FLT:0 ים, levees, שיטפון השערים, ו dune RecoveryFLT:1 פרויקטים, למשל, כאשר עיצוב מערכת דונה חדשה עבור Cape May, ניו ג'רזי, מהנדסים השתמשו בענני נקודת ציון LiDAR כדי לקבוע את הפרופיל המדויק אשר יבטל את האנרגיה תוך כדי לאפשר גישה לחוף הציבורי מודל עזר לחשב את נפח ה-Ricerrad (לאחר 2Dird), בדומה ל-Dird) באופן דומה, צמצם את שעריוריד (לאחר מכן, כלומר, 2DRIRDRIRDRIRDR) צמצם את רמות של 2DRIRDRIRSTDRIRSTDR.

קרינת הים עולה Scenarios

(ה) לסרוק נתונים חיוני גם עבור עליית רמת ה-FLT:0 ים (SLR) הדמיה (SLR) ויזואליזציה 1 ותכנון הסתגלות.על ידי עיכובים על נסיגה של SLR על LiDAR DEM, קהילות יכולות לראות בדיוק אילו כבישים, מבנים, בתי גידול טבעיים יוקמו תחת 0.5 מטר, 1 מטר או 2 עלה על תרחישים: OLT2: ריצוף נתונים של ריצוף נתונים אינטנסיבי (IFDN) כדי לספק את רמות ריצוף נתונים של ריצוף של ריצוף מרכזי של ריצוף של ריצוף של ריצוף של ריצוף של 5DUDUDUDUDUDUDULT5) כדי לספק את הגדרות שטח של ריצוף נתונים ריצוף נתונים של 5.

שילוב 3D עם טכנולוגיות מעקב אחרות

בעוד סריקה 3D חזקה על עצמה, הערך שלה מכפיל כאשר בשילוב עם מקורות נתונים אחרים.(FLT:0) Synthetic aperture מכ"ם (SAR) לווייניים FLT:1 יכול לזהות subsidence ושינויים בגובה קרקע ברחפנים עונתיים לוכדים: 2Tide MeasuresFLT 3) לספק אימות עבור מודלים ברמת מים.

(הופנה מהדף FLT:0) , 000 תוכניות מדעים של אוניברסיטת ראטפל ( 1:1) גם לשחק תפקיד.לדוגמה, פרויקטים כמו FLT:2CoastSnapveFLT 3) להשתמש בתחנות מצלמה קבועות כי הציבור יכול להשתמש כדי להגיש תמונות של זמן-עבר של חופים.

מחקרים: 3D Scanning in Action

חוף נסיגתה המהירה של לואיזיאנה

(הלואיזיאנה מאבדת 25-75 ק"מ של אדמה בשנה בשל תת-קרקעית, עליית רמת הים ושינוי אנושי של נהר המיסיסיפי דלה, המדינה & #8217;sFLT:0Coastal Protection and Recovery Authority (CPRA) לנטרל את האפקטיביות של לידרדר (LyDar) אשר הוקמה על מנת לעקוב אחר שינויים ושיקום פרויקטים.

הולנד: חוף דיגיטלי לאומי

ההולנדים יש את תוכנית ניטור החוף המקיפה ביותר בעולם בכל שנה, (FLT:0RijkswaterstaatFLT:1) מבצעת סקר אווירי מלא של כל 350 ק"מ צפונית לחוף הים הצפוני.ההנתונים משמשים לייצור DEMs שנתי מעקב אחר שחיקה, שינויי חוף, וביצועי הזנה חול מאז 1996, יצירת אתר אינטרנט ארוך טווח: 282 ו-F פתוח לאורך זמן;

המשבר של פלורידה ממפה אחרי ההוריקן

פלורידה, שנחשפו מאוד להוריקן, השתמשה בפוטמוגרפיה מבוססת המל"טים לאחר סערות גדולות כדי להעריך במהירות את הנזק השחיקה והשיטפונות.לאחר הוריקן מייקל (2018), המחלקה להגנה סביבתית (DEP)FLT:1 הציבה צוותים לסרוק 300 ק"מ של מערכות דו-קרקעיות. בתוך שבועות, הם יצרו פתרונות גבוהים או מזורים דינמיים וד"מ שזיהו אותם לפני מיפוי נתונים דרמטי של מיפוי.

אתגרים ומגבלות של 3D סריקה עבור מעקב בחוף

למרות הפוטנציאל הטרנספורמציי שלו, סריקה 3D אינה ללא אתגרים.0. [CostcioFLT:1] נותרה מחסום עבור מדינות מתפתחות רבות וקהילות קטנות. A אזורי סקר LiDAR יכול לעלות 100,000 $ או יותר. Drone-based סריקה זולה אך מוגבלת באזור וכפוף לתקנות מזג אוויר ותעופה.

אתגר נוסף הוא (FLT:0) ,נתב ועיבוד של 1:1 (סקר יחיד של קו החוף 100 ק"מ יכול לייצר עשרות מיליארדי נקודות, המחייב אחסון משמעותי משאבי מחשוב כדי לסווג, לסנן ולנתח.השדה הופך יותר ויותר ל-FLT:2machineFLT 3 לחיסון נקודתי (למשל, הפרדה בין צמחייה או מפלט אמיתי) למגרשים של מים חפים מפשע (או לא יכולים להיות גם כן, או לנפץ מים חשוף) נטולי מים).

לבסוף, (FLT:0) היערכות זמנית של 1FLT:1 עם משתנים אחרים ניטור (פרטים, רמות מים) הוא קריטי. A LiDAR סריקות שנלקחו בגאות גבוהות יפיקו מיקום קו החוף שונה מאשר אחד שנלקח בגאות נמוכה, גם אם לא התרחש שחיקה.סקרים חייבים לתקן עבור וריאציות ברמת המים באמצעות תחנות גאות או מודלים הידרודינמיקה כדי להבטיח השוואות תפוחים-toapples.

מגמות עתידיות: בינה מלאכותית, מעקב בזמן אמת ומעורבות קהילתית

הגבול הבא בסריקה 3D החוף כולל:0 (0autonomous SystemsFLT:1) אשר יכול לאסוף נתונים ברציפות. Uncreated פני השטח כלי (USVs) מצויד LiDAR יכול למפות את ה-Loshore רחצהymetry ואת טופוגרפיה בו זמנית. Drones עם מחשוב על גבי הסיפון יכול לעבדים בטיסה, התראה למנהלים לשינויים בתוך שעות של אינספור שעות למידה (Firdriceric) הם אלגוריתמים באופן אוטומטי אלגוריתמים מ-outerams.

מעבר למדע ולהנדסת, סריקה תלת-ממדית משמשת יותר ויותר עבור תקשורת:0ציבורית (FLT:1) מודלים אינטראקטיביים 3D או סביבות מציאות מדומה מאפשרות לתושבים ול-#8220; הליכה ” לאורך קו החוף שלהם ורואים שינויים עתידיים מצופה כי להבין את הסיכונים הם יותר סיכוי לתמוך באמצעי הגנה.

מסקנה

סריקה 3D שינתה באופן יסודי את הדרך בה אנו צופים, לכמת, ולהגיב לשחיקה החוף ולסיכוןי שיטפונות.משינויים בקנה מידה מילימטר בנפח החול ועד להעלאת תחזיות יבשת הים, הטכנולוגיה מספקת את הנתונים הסמכותיים, שלושה ממדים שמדע החוף המודרני דורש.כעלויות, עיבוד מהירויות ולמידה של מכונות, 3D סריקה תהפוך לחלק בלתי נפרד של רכבות ומהנדסים בלבד, אך ורק עבור כל קהילה.

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

  • (FLT:0)LiDAR ו photogrammetryFreaLT:1) לספק את הנתונים הטופוגרפיה ברזולוציה גבוהה הדרושים למעקב חיקה מדויק ומודל הצפה.
  • (ב) ,0) ,Repeated סריקת FLT:1 לאורך זמן מאפשר לכמת שינוי נפחי וגילוי של כתמים חמים.
  • (FLT:0) משולב עם מודלים הידרודינמיקה FLT:1, 3D נתונים משפר את מיפוי הסיכונים הצפה ואת עיצוב ההגנה.
  • (FLT:0) גישה ציבורית ל-FLT:1 לנתונים אלה (למשל, באמצעות NOAA, USGS או פורטלים המדינה) מעצימה קבלת החלטות מושכלות עבור חוסן החוף.

על ידי המשך להשקיע וחדש עם סריקה תלת מימדית, אנו יכולים לבנות גישה מדויקת יותר ויעילה יותר להגנה על החופים של העולם.