תדמית לוויין הפכה כלי חיוני להבנת האופן שבו פרויקטים אזרחיים משפיעים על הידרולוגיה מקומית ועל מאזן מים.על ידי ניתוח תמונות שצולמו לאורך זמן, מדענים ומהנדסים יכולים לפקח על שינויים בגופים מים, שימוש בקרקע, ודפוסי ניקוז הנגרמים על ידי פיתוח תשתיות. גישה זו מרחוק רגישה מציעה תצוגה סינפטית כי סקרים המבוססים על הקרקע בלבד אינם יכולים לספק, המאפשרים זיהוי מוקדם של שינויים הידרולוגיים ותמיכה בראיות המבוססות על ניהול מים בר קיימא.

הבנה של צילום לוויין עבור הערכה הידרולוגית

חיישנים לווין ללכוד קרינה אלקטרומגנטית משתקפת או פולטת מן פני כדור הארץ על פני להקות ספקטרליות מרובות.להקות שונות לחשוף תכונות הידרולוגיות נפרדות: להקות גלויות וקרובות-אדום לזהות מים על פני השטח, להקות קצרות-אדום חש לחות אדמה, ולהקות תרמיות להעריך evatranspiration. חיישנים אופטיים כגון לנדsat (30 מ"ר) ו-Stinel-2-2 (רזולוציה) מספקים תכופים תכופים) לעתים קרובות (זמן) ו-זמנית (זמן מעקב אחר-זמנית (זמן) ו- 16 ימים) כמו רדום) ו-MRIGNV) כמו חיישנים אופטימסלולאריכים) כמו חיישנים אופטימיים (מסלולאריכים) כמו סוללת אבטחה (מסלולאריכים) ו-MRI) כמו חיישנים אופטימיים (מסלולאריכים) כמו סוללת ניטור ענן (שמש) ו-אוויר (שמש) ו-אוויר (שמש) כמו סוללת אבטחה) ו-אוויר (שמש) ו-אוויר (שמש) ו-אווירהלילה).

אינדיקטורים הידרולוגיים מרכזיים שמקורם בדימויים של לווין כוללים:

  • (ב) ,0) , 000 מים מקיפים (FLT:1) - מקוטב באמצעות מדדי מים כמו NDWI (מדד ההבדלים בין המינים) או MNDWI.
  • (ב) מיפוי מיפוי:0) ומיפוי הצפות (FLT:0) ומיפוי הצפה (FLT:1) – באמצעות סיווג הזמן ללכידת דינמיקות עונתיות.
  • (ב) ,0) ,(הופנה מהדף ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) ו-Progetation CoverveFLT:1 - NDVI (מדד הבדל משיכה) מציין בריאות צמחית, אשר מתואם עם evapotranspiration וחדירה.

ניהול פרויקטים אזרחיים באמצעות מידע על לוויין

פרויקטים אזרחיים כגון בניית סכר, התרחבות עירונית ופיתוח דרכים לשנות באופן יסודי פני השטח ו הידרולוגיה תת-קרקעית.תמונות לוויין מספק שיטה כמותית, חוזרת על עצמה כדי לתעד שינויים אלה ואת היקף המרחב שלהם.

דמים ושיקום בנייה

דמים משנים את משטרי זרימת הזרם הזרם, מלכודת, ויוצרים אגמים מלאכותיים שלהגדיל את הפינוי ולשנות את טעינת מי הקרקע.נתוני לוויין מאפשרים השוואות טרום ושיקום של שטח פני השטח, תנודות ברמת המים (באמצעות altimetry או מיצוי החוף), ו downstream צמחייה בריאות.לדוגמה, ניתוח של צילומי לנדס סביב סכרים גדולים באגן Meong חשף בטמפרטורות רטובות.

אורבניזציה וצמיחה בלתי הולמת

פיתוח עירוני מחליף אדמה חד משמעית עם הבטון והאספלט, הפחתת הסתננות ועלייה פני השטח.דמיית לוויין מאפשרת מיפוי של משטחים בלתי מזיקים ברזולוציה בסדר.מחקרים באמצעות נתונים של Sentinel-2 הראו כי אפילו עלייה של 10% בכיסוי העירוני יכולה להכפיל את סופה. יתר על כן, תמונה אינפרא אדום תרמי לעתים קרובות מגלה השפעות איים עירוניים כי באופן מקומי בעצימות את דפוסי ההתחממות והתחממות.

פרויקט Road and Highway

כבישים פועלים כחסמים ליניאריים משבשים ניקוז טבעי, מתרכזים בריצה, ולהגדיל את שחיקת לוויין גבוהה ברזולוציה גבוהה (למשל, מכוכב הלכת או WorldView) יכולים לזהות חתכים חדשים של כבישים, לבדוק היווצרות גורדי, ולעקוב אחר זרמי סימנט בזרמים הסמוכים.ניתוח של זמן של צמחייה לצד מסדרונות דרכים לעתים קרובות מראה אזורי מתח שבו ניקוז השתנה.

ניתוח איזון מים ושינויים הידרולוגיים

מאזן מים הידרולוגי מהווה את כל הקלטים (התחילה), הפלטים (הפסקה, ההפסקה, הדחף, החיוב על מים קרקעיים), ושינויים באחסון בתפיסתו.תמונות לוויין מספק הערכות מבוזרות מרחבית של כל רכיב.

המונחים: mitation

מוצרי משקעים מבוססי לווין כגון GPM (Global Precipitation Measurement) ו IMERG מציעים כיסוי כמעט-גלובאלי בשעה לרווחי זמן בחודש.מאגרי נתונים אלה הם קריטיים להעריך האם שינויים נצפות בזרימה או מי קרקעיים הם בשל עמידות אקלים או אפקטים של פרויקט אזרחי.

היפנוזה (ET)

הדימויים הרב-תחומיים בשילוב עם נתונים מטאורולוגיים יכולים להעריך את ET בפועל באמצעות מודלים של איזון אנרגיה (למשל, SEBAL, METRIC) לנדsat-derived ET מפות ב -30 מ"מ נעשה שימוש כדי לכמת שינויים בצריכת מים מעל וסכרים מתחת, וכדי לזהות evaoration מוגברת ממאגרים חדשים.

Soil Moisture and Groundwater

SAR חיישנים (Sentinel-1) וחיישנים מיקרוגל פסיביים (SMAP) מספקים הערכות לחות אדמה במעמקים שונים.בעוד שמים קרקעיים לא ניתן לראות ישירות, שינויים לחות הקרקע וטמפרטורת המים לעתים קרובות מצביעים על שינויים בטעינה אקוטית.במישורים הכלואליים, InSAR (interometric SAR) יכולים למדוד תת-קרקעית הנגרמת על ידי over-pumping, תוצאה נפוצה של אורב.

Runoff and Infiltration

סיווגי כיסוי קרקעיים מהנתונים הלווין ניזונים ישירות למודלים הידרולוגיים (למשל SWAT, HEC-HMS) כדי לדמות שינויים בריצה וחדירה.זמן של שטח משטח בלתי מזיק וכיסוי צמחייה מאפשרים מודלים להיות מעודכנים באופן דינמי, שיפור התחזיות של הידרולוגיה לאחר הסינון.

מחקרים ויישומים מעשיים

כמה יישומים בעולם האמיתי מפגינים את הכוח של צילום לווייני להערכת השפעות פרויקט אזרחי על הידרולוגיה.

כיבוש עירוני בדרום מזרח אסיה

מסדרון מהיר של אורבניזציה בווייטנאם היה במעקב באמצעות Landsat ו- Sentinel-2 מ 2000 עד 2020.ניתוח של 2020.ניתוח הראה עלייה של 40% משטחים לא מזיקים, מה שהוביל לירידה של 35% במי הקרקע המקומי ועלייה פי 2.5 בפריטת שיא.הממצאים הודיעו ישירות על רטרוטיבים ניהול סערות ותכנון תשתיות ירוק.

השפעת סכר בנהר קולורדו

החוקרים שילבו ET עם הערכות של תשואות מאגרים כדי לכמת את אובדן המים מה סכרים העיקריים.המחקר גילה כי evaporation מ Lake Mead לבדה מהווה כמעט 10% מהזרם השנתי של הנהר, גורם לעתים קרובות מושם במודלים של הקצאת מים.

בניית כביש באמזון

תמונות ברזולוציה גבוהה מ- Planet Labs כבשו את צנחני המשקעים המשתרעים על פני קילומטרים מהמעברים החדשים של כביש לא מפוספס.ניתוח של סדרת זמן NDVI לאורך הכביש הראה ירידה של 20% בבריאות היער הסמוך, המיוחסת לניקוז ושחיקה מוגברת של הקרקע.ראיות אלה שימשו כדי לאכוף אמצעי בקרה שחיקה ברשיונות הבאים.

אתגרים וכיוונים עתידיים

למרות כוחו, הערכה הידרולוגית מבוססת לווייני עומדת בפני מספר מגבלות.דמיות אופטיות מעכבת כיסוי ענן מתמשך, במיוחד באזורים טרופיים שבהם מתרחשים פרויקטים אזרחיים רבים. SAR נתונים יכולים להפחית את זה אך דורש עיבוד מיוחד.פי החלטות פוליטיות המסחר נשאר: תמונות ברזולוציה גבוהה (sub-meter) יקר וזמין לעתים רחוקות כל עוד סדרה ארוכה, בעוד פתרון מתון (10-30 מטר) עלול להחמיץ שינויים קטנים.

ההחלטה הטקטית גם משנה. פרויקטים רבים, כגון הרחבה עירונית, מתפתחים לאורך עשרות שנים, המחייבים ארכיונים עקביים שרק כמה תוכניות (Landsat, Sentinel-2) מספקים.קבוצות חדשות כמו משימות התרחבות הקופרניקוס האירופאיות ומשימות ה-Geology והגאולוגיה של נאס"א (SBG) הבטיחו שיפור הכיסוי הספקטרום והזמני של נאס"א.

אינטגרציה עם נתונים של situ נותרה חיונית.המוצרים המופקים על ידי לווין חייבים להיות מאומתים נגד מדמי זרם, בארות מים קרקע ותחנות לחות קרקע כדי להבטיח דיוק.טכניקות למידת מכונה מוחלות כעת על מנת למזג נתונים לוויין עם תצפיות קרקעיות, לייצר שדות הידרולוגיים חלקה ורזולוציה גבוהה.

טכנולוגיות מתפתחות, כולל חיישניים היפר-ספקטרום וחילוני לוויין קטנים, יאפשרו ניטור תכופים ומפורט יותר של איכות מים, קירור evaporative ושימוש במים צמחיים.כפי שכלים אלה הופכים למבצעיים, היכולת להעריך ולצמצם את ההשפעות ההידרולוגיות של פרויקטים אזרחיים תמשיך לשפר, תמיכה בתשתיות רבות יותר וניהול מים בר-קיימא.

מסקנה

צילומי לוויין שינו את ההערכה של פרויקטים אזרחיים על הידרולוגיה מקומית ואיזון מים.על ידי מתן נתונים עקביים, סינפטיים ורב-זמניים, זה מאפשר למדענים ולמהנדסים לכמת שינויים במים, evatranspiration, לחות הקרקע, וריצה עם מחזורים חסרי תקדים.משימת הסיכר להתנגשות עירונית, מידע מדרומי-לוויינים תומך בהחלטות מבוססות ראיות וטכנולוגיות אוויריות נוספות.