Table of Contents
שחיקה החוף הוא אתגר גלובלי מתמשך שמאיים על מיליארדי דולרים בנכס, תשתיות קריטיות ומערכות אקולוגיות שבריריות.הקצב שבו קווי החוף נסוגו בשל רמות הים הגואה, פעילות סערה מוגברת, והתערבות אנושית. מניעה יעילה וניהול דורשים מדידות מדויקות, חוזרות ונשנות של שני נופים תת-אוויריים וצוללות.
מה זה Hydrographic Surveying?
סקר הידרוגרפי הוא המדע של מדידת ותיאור התכונות הפיזיות של גופי מים ואזורי החוף הסמוכים שלהם.הוא מייצר תרשימים מדויקים של טופוגרפיה קרקעית הים, עומק מים, עמדות קו החוף, וסיכונים תת-מעוררים. סקרים מסורתיים המבוססים על קווים מובילים וסקסנטים, אבל הידרוגרפיה המודרנית מעסיקה סוויטות משולבות של חיישניים אקוסטיים, אופטיים, ובסיס לווייניים.
המשמעת התרחבה מעבר למדידה פשוטה של עומק.הסקרים של היום ללכוד את הרכב המשקעים, תכונות עמודה מים, ודפוסי שינוי זמני.עבור ניהול שחיקה החוף, התפוקה הקריטית הם נתונים חוזרים המגלים כמה אדמה אבדה או צברה מעל חודשים, שנים ועשרות שנים.
תפקיד הנתונים הגאוגרפיים בניהול Erosion
שחיקה החוף מונעת על ידי שילוב של אנרגיית הגל, זרמי טיטד, סערות, וגירעון אספקת משקעים. סקרים הידרוגרפיים לספק את הראיות הכמותיות הדרושות כדי להבין את הנהגים האלה בקנה מידה מקומי.ללא רחצה מדויקת וגיאומטריה החוף, מודלים של שחיקה להישאר סיבולת. עם נתונים, מהנדסים יכולים לזהות כתמים חמים והתערבויות עיצוב שעובדות עם, ולא נגד תהליכים טבעיים.
שימושים מרכזיים בנתונים הידרוגרפיים בניהול סחף כוללים:
- (ב) מיפוי:0)Baselineמיפוי: 1FLT: 1 קביעת הטופוגרפיה הראשונית והחממה של מגזר החוף נגדו נמדדים כל השינויים העתידיים.
- (FLT:0) שינוי זיהוי: אנדרט 1 (FLT:1) ביצוע סקרים חוזרים כדי לכמת את שיעור השחיקה, נתיבי תחבורה של סימנט, ואת ההשפעה של סערות או מחזורי עונתיים.
- הערכה:0Risk Assessment: FLT:1 אזורים זיהוי שבו שחיקה מאיימת על בניינים, כבישים, שירותים, או בתי גידול רגישים כגון רטובות ודוכסות.
- (FLT:0) עיצוב קלט: ⁇ FLT:1 אספקת קווי המתאר מפורטים של קרקעי הים הדרושים כדי מודל של התפשטות גל, תנועת סימנט, ואת העומסים מבניים על אמצעי בקרה על שחיקה.
- (ב) ,0) ניטור פורפורמנטלי: 1FLT: הערכת אם ים, גרגר, התחדשות, או פרויקט הזנה חוף מבוצעת כמתוכנן והאם יש צורך בהתאמות.
סקר אחד יכול ללכוד את כל פרופיל החוף מן הטיילת החוף דרך החוף לתוך אזור החוף ליד החוף. כאשר פרופילים אלה משווים לאורך שנים מוצלחות, הנתונים חושפים לא רק את השינוי נטו אלא גם את יכולת העונתית המסייעת להבחין תנודות טבעיות ממגמות ארוכות טווח.
טכניקות מפתח ב- Hydrographic Surveying
סקרים הידרוגרפיים מודרניים משתמשים במגוון טכנולוגיות, כל אחד מתאים למעמקי מים שונים, תנאי בהירות, דרישות רזולוציה נתונים.בחירה של ציוד תלויה במטרות סקר, תקציב, ומגבלות סביבתיות.
Multibeam Echosounders (MBES)
מערכות מרובותbeam Sonar פולטות מעריץ של דבורים אקוסטיות שמסתובבות על פני קרקעית הים, מחזירות מאות צלילים לping.הם מייצרים מפות מרחץ ברזולוציה גבוהה עם דיוק אנכי ברמה גבוהה ורזולוציה אופקית תת-מטר. MBES הוא תקן עבור סקרים מפורטים בסביבות החוף ליד החוף ומדפי, שבו תהליכי שחיקה יוצרים מצעים מורכבים כגון troughs, ברים, וצלילים רחבים.
Singlebeam Echosounders (SBES)
מערכות Singlebeam למדוד עומק ישירות מתחת לכלי הסקר לאורך קו פרופיל אחד.הם פחות יקרים ופשוטים יותר לפרוס, מה שהופך אותם מתאימים סקרי סיור או ניטור לטווח ארוך של טרנזיטים מוגדרים.למרות כיסוי הוא ספאר, קווי רווק חוזרים חוזרים במקומות קבועים יכול לזהות שינויים עומק קטן כמו כמה סנטימטרים כאשר מתוקנים עבור גאוות ותנועה.
LiDAR Bathymetry (ALB)
מערכות לגילוי אור וניתוק (Light Detection and Ranging) שרכובות על מטוסים יכולות למפות את פני הקרקע ואת רדום הים. לייזרים באורך גלי ירוק חודרים מים ברורים עד 50 מטרים בתנאים אופטימליים, בעוד לייזרים ליד- infrared ממפה את החוף החשופ ואת הדלונות.המודלים המובילים של עלייה חלקה הם חסרי ערך למחקרי שחיקה החוף כי הם ללכוד את הפרופיל החוף כולו בסקר אלמוגים יחיד, במיוחד, בעיקר, שבו נמצאים תחת מחסום עיניים יעילות, בעיקר, כמו גם סביבות אלמוגים.
Satellite-Derived Bathymetry (SDB)
ניתן לעבד תמונות לוויין רב-ספקטרום כדי להעריך עומק מים במים צלולים, במים רדודים באמצעות אלגוריתמים המנתחים חדירה קלה דרך עמודת המים. בעוד SDB יש פתרון נמוך יותר (בדרך כלל 2-10 מטרים) וטווח עומק מוגבל (פחות מ -20 מטרים), הוא מספק כיסוי מרחבי רחב במרווחי זמן חוזרים תכופים.עבור תוכניות ניטור בקנה מידה גדול, SDB משלימות סקרים המבוססים על כלי שיט על ידי מילוי שדה בין לכידת ימים בתוך סערות ושינויים קשים בתוך אירועים.
כלי רכב אוטונומיים בלתי חוקיים (UAVs ו- USVs)
טכנולוגיית ד"רון שינתה את סקר החוף.AerialAVs (UAVs) מצוידת במצלמות RGB או קל משקל LiDAR יכול למפות את הטופוגרפיה והצוק פרצופים ברזולוציה גבוהה מאוד (רמת שטח של סנטימטר) כלי משטח בלתי מזוהים (USVs) לשאת יחידבאם או רבבאמה לתוך מים רדודים או מסוכנים שבהם סירות מאוישות לא יכולות לפעול בבטחה, אלה מאפשרות סקרי אנרגיה נמוכה, שתופסת לוכדת את הדינמיקה גבוהה, לאחר כל לכידתוכים, לאחר כל דינמיקה של כל דינמיקה של כל דינמיקה של חומרים מתקדמים.
זמן אמיתי Kinematic (RTK) GPS ו-GNSS
כל המדידות ההידרוגרפית חייבות להיות מובנות למערכת קואורדינט יציבה. RTK GPS ו-GNSS מספק מיקום ברמה גבוהה על ידי תיקון אותות לוויין עם אזכורי תחנת בסיס.כאשר משולבים עם חיישנים תנועה בלתי מאויר ומערכות כותרות כלי שיט, הם נכונים עבור heave מושרה גל, סט, וגלגל, להבטיח כי צלילי עומק ממוקמים במדויק אפילו בים.
יישומים ומחקרי מקרים
סקר הידרוגרפי כבר מיושם בהצלחה באזורים בעלי ערך סחף ברחבי העולם.הדוגמאות הבאות ממחישות כיצד גישות המונעות על ידי נתונים יש החלטות ניהול מודרך.
מעקב אחר Nourishment לאורך החוף האטלנטי של ארצות הברית
(התזונה של החוף היא האסטרטגיה המאומץ ביותר של שליטה בשחיקה בארצות הברית. בניו ג'רזי, חיל הצבא האמריקני של מהנדסים עורכים סקרים הידרוגרפיים שנתי של חופים מזוינים מהשורה התחתונה בעומק של 10 מטרים.הסקרים עוקבים אחר כמה חול נשאר, שם הוא נע במהלך סופות, וכמה פעמים מצטברים חייב להתרחש נתונים רבאמים שבשנת 2016 לא הסירו את המיקום הלאומי של 1⁄4 חודשים לאחר מכן: 0 חודשים, לא ניתן למלא את התוצאות של מיקום לאומי של מיקום: 0 חודשים לאחר מכן, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, אם כן, כלומר, כלומר, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, כלומר, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, כך, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, אם כן, כך, כך, כך, כך, אם כן, אם כן, אם כן, כך, אם כן, כך, אם
תוצאות של Storm Impact in the Gulf of Mexico
בעקבות הוריקן מייקל (2018), המחלקה להגנת הסביבה של פלורידה השתמשה בסקרים מבוססי LiDAR ו-כלי שיט כדי לכמת את השחיקה לאורך הפאנדלה, הדגמים לפני ואחרי הטופאוליממטרי הראו כי מעל 60% ממערכת הדינים נחתכו עד 10 עד 30 מטרים, וקרוב לסערת חול על החוף היגרו לים עד 100 מטרים.
דלתא וניהול אסטרי בדרום מזרח אסיה
דלתא של Mekong בווייטנאם חווה כמה מההפסדים המהירים בעולם, מונע על ידי סכרים במעלה הזרם הפחתת אספקת המשקעים ועל ידי תת-קרקעית מיצוי מים קרקעיים. סקרים הידרוגרפיים שבוצעו על ידי משרד משאבי טבע וסביבה, בשיתוף עם שותפים בינלאומיים, להשתמש ב-onebeamar ו-Ratchivedronicial מרחץ למיפוי של החזית החיצונית של נתונים שנסוגים מ-F לשנת 2015 .
שינוי קו החוף הארקטי של Permafrost Thaw
באלסקה ובקנדה, טמפרטורות התחממות מאיימות את השחיקה החוף ככיסויים permafrost לים. סקרים הידרוגרפיים באמצעות כלי שיט אוטונומיים ורחפנים אוויריים תפסו את שערי השנה מעל 20 מטרים של נסיגה במקומות מסוימים.הנתונים עזרו לדגם הגיאולוגי האמריקאי, כיצד אובדן קרח ועלייה גל, ישרפו מחדש את חופי הארקטי במהלך העשורים הקרובים.
אתגרים ומגבלות
למרות כוחו, סקר הידרוגרפי מתמודד עם מכשולים שיכולים להגביל את יעילותו לניהול שחיקה.
- (FLT:0) תנאי מזג הים: FLT:1 , גלים גבוהים, זרמים חזקים, וחשיפה ירודה מגבילה חלונות סקר, במיוחד בסביבה פתוחה החוף ובסביבות הקוטביות, שגורם לשחיקה ביותר גם לבצע סקרים בלתי אפשריים במהלך ומיד לאחר אירועים, עיכוב איסוף נתונים כאשר הוא צורך ביותר.
- (FLT:0) בהירות מים: ⁇ FLT:1 A Air LiDAR ו- Satellite-derived Bathymetry דורש מים ברורים. מים חוף Turbid, במיוחד בסביבות דליק ובוץ, להפחית את החדירה והדיוק, מה שמחייב הסתמכות על אקוסטיקה המבוססת על כלי שיט, איטיות ויקרות יותר.
- (FLT:0) Cost andמומחיות: 1FLT 1 סקרים של Multibeam וקמפיינים לידר אוויריים הם יקרים, לעתים קרובות מעל 10,000 $ לקילומטר רבוע. עיירות קטנות יותר ואומות מתפתחות עלולות להיות חסר התקציב או אנשי צוות מאומן לערוך סקרים קבועים, מה שמוביל לפעפיים נתונים המערערערערערערערערערערערערערערערערת תכנון.
- שילוב:0 (Dataאינטגרציה:BuildFLT:1) שילוב סקרים מפלטפורמות שונות, תקופות, ודטום אנכי דורש עיבוד זהיר כדי להימנע מחפצים.תיקוןי Tidal, מודלים גיאואידים, ומסננים בתנועה כלי שיט חייבים להיות עקביים לאורך סדרות זמן כדי לזהות שינויים קטנים באופן אמין.
- (FLT:0) רזולוציה טמפלית: 1FLT (הסקרים הכי שחיקה נערכים מדי שנה או ב- biannually.תדירות זו יכולה להחמיץ אירועי שחיקה חשובים המתרחשים במהלך סערה אחת או בתוך עונה.
מגמות עתידיות ב- Hydrographic Surveying for Erosion
כמה התקדמות טכנולוגית ומתודולוגית מבטיחה להפוך את הנתונים הידרוגרפיים לנגישים יותר, תכופים יותר, וצפויים יותר.
רשתות סקר אוטונומיות
גלי גל המופעלים על ידי השמש ו-USVs לטווח ארוך יכולים להישאר בתחנה במשך שבועות, שליחת עומק בזמן אמת ונתונים נוכחיים באמצעות לווין.רשתות של כלי רכב כאלה יכול ליצור וילונות ניטור קבוע לאורך קו החוף פגיע, לזהות אירועים שחיקה בתוך שעות. פריסות מוקדמות במפרץ צ'סאפיקה ומחוף ההולנדי הוכיחו את הכדאיות של מעקב הידרוגרפי מתמשך.
Machine Learning for Change
עיבוד אוטומטי של נתונים סקרים חוזרים באמצעות רשתות עצביות מהפכתיות יכול עכשיו לזהות תכונות שחיקה כגון צלקות, מעונות, ו troughs ללא דיגיטציה ידנית. אלגוריתמי למידת מכונות גם אלגוריתמים רב-מקורות (דימויים סלולאריים, LiDAR, Sonar) כדי למלא פערים ולהפחית את הרעש.התוצאה היא מהירה יותר, מיפוי אובייקטיבי יותר בקנה מידה אזורי באוניברסיטת קליפורניה, ישמיד, החל מ-95% מרשתות ריגול עצביים, החלים, החל מ-95% מ-ידיעת-ידיעת-95% מתחומים עצביים.
שילוב עם מודלים נונאריים
הגבול הבא הוא הפיכה של נתונים הידרוגרפיים בזמן אמת עם מודלים של שחיקה מבוסס תהליך. במקום להשתמש בסקרים כדי לאמת מודל לאחר העובדה, הנתונים הטמיעו ברציפות, המאפשרים מודלים לחזות שחיקה עד שבועות לפני אי הוודאות הקוונטית.הסקר הגיאולוגי של ארה"ב סופה החוף של מערכת (CoSMoS) כבר מדגימה נתונים מרחץ ביותר עבור קליפורניה, מערכות דומות לנטראקטיביות יותר עבור קהילות ממפרץ זה יכול לנבאד יותר אפשרויות ניהול.
מדע האזרח וחיישנים נמוכים
עבור אזורים נפרדים נתונים, קולרים דלים זולים על סירות דיג, קיאקים, או אפילו buoys צף יכול לתרום כסף ממוחזרים ממסים.פלטפורמות כגון International Hydrographic Organization's Crowd-Sourced-Sourced של הארגון הבינלאומי מעודד נתונים ימיים כדי להזין נתונים עומק מציוד ניווט סטנדרטי. בעוד דיוק נמוך יותר מאשר סקרים מקצועיים, נפח של נתונים ממתכת יכול לחשוף נתונים מתוחמים עם לוויינים מרוחקים אחרים.
מסקנה
מניעת שחיקה החוף וניהול תלויים ביסודו לדעת היכן החוף היום ואיך זה משתנה. הידרוגרפי סקר מספק את הידע עם דיוק גובר, כיסוי, וזמן. ממיפוי רבבאם בננואר של ליד החוף צורות מיטה ל- LiDAR מבוסס מזל"ט של צוקים להיעלם, כל טכניקה תורמת חתיכת פאזל.