衛星画像は、市民プロジェクトが地域の水力学と水バランスにどのように影響するかを理解するための重要なツールとなっています。 体系的に分析することにより、時間をかけて撮影された画像の分析、科学者やエンジニアは、インフラ開発によって引き起こされる水体、土地使用、排水パターンの変化を監視することができます。 このリモートセンシングアプローチは、地上ベースの調査だけで提供できない、水力学的シフトの早期発見を可能にし、持続可能な水資源管理のためのエビデンスベースの意思決定をサポートしている、合成ビューを提供します。

水素化アセスメントのための衛星画像の理解

衛星センサーは、地球の表面から複数のスペクトルバンドを反射または放出する電磁放射を捕獲します。異なるバンドは、異なる水質特性を明らかにします。可視および近赤外線バンドは、表面水、短波赤外線バンドが土壌水分を感知し、熱赤外線バンドは蒸発を推定します。そのような光センサーは、ランドサット(30 m解像度)およびゼンチネル-2(10〜20 m解像度)は、頻繁な再訪時間(5〜16日)を提供し、合成土壌は、夜間に振動するような振動や夜間に観察することができます。

衛星画像から得られる主要な水質表示器は下記のものを含んでいます:

  • []表面水位[] - NDWI(Normalized相違水索引)やMNDWIなどの水インデックスを使用して解読する。
  • []Wetlandとフラッドプレーンマッピング[ - 季節的なダイナミクスをキャプチャするために、時間系列の分類を使用して。
  • ] 陸屋根パターン - 陸屋根のカバー変更と非侵襲的な表面マッピングから推論。
  • Vegetation Cover – NDVI(Normalized差分植生指数)は、植物の健康を示します。これは、蒸発および浸潤と相関します。

衛星データを用いた民事プロジェクトの評価

ダム建設、都市拡大、道路開発などの土木プロジェクトは、表面とサブサーフェイスのハイドロロジーを根本的に変えます。衛星画像は、これらの変化とその空間的な程度を文書化するための定量的、反復可能な方法を提供します。

ダム・貯水池工事

ダムは、下流のレジム、トラップの堆積物を変更し、蒸発と地下水再充電を変更し、人工湖を作成します。衛星データは、前と後処理の比較をすることができます。 貯水池の表面面積、水位変動(緊急または海岸線抽出)、下流の植生健康。 例えば、メコン盆地の大きなダムの周りに土土の画像のタイムシリーズ分析は、湿潤および流出中の減少に備えています。

都市化と不浸透性の表面成長

都市開発は、コンクリートとアスファルトで透磁性土壌を交換し、浸潤と表面の操業を増加させます。衛星画像は、微細な解像度で不浸透性の表面のマッピングを可能にします。Sentinel-2データを使用しての研究は、都市のカバーの10%増加でさえ、ピーク嵐の操業を倍増させることが示されている。さらに、熱赤外線画像は、局所的に蒸発および変化する降水パターンを増強する都市熱島の影響を明らかにします。

道路・高速道路事業

道路は、自然排水を破壊する線形障壁として機能します, 集中的な操業停止, および侵食の増加. 高解像衛星画像 (例えば, 惑星やWorldViewから) 新たな道路のカットを検出することができます, 腸形成をチェック, 近くのストリームで堆積梅を監視. 道路回廊に沿って野菜の緑化のタイムシリーズ分析は、多くの場合、排水が変更されたストレスゾーンを示しています.

水の収支と水質変化の分析

流水バランスアカウントは、全ての入力(予報)、出力(蒸発、流水、地下水再充電)、および、積み込みの保存変更を対象としています。衛星画像は、各コンポーネントの空間的に分散推定値を提供します。

予測の推定

GPM(グローバル予測測定)や、IMERGなどの衛星ベースの降水製品は、時間ごとに月間に、ほぼグローバルに範囲を提供している。これらのデータセットは、流水や地下水の変化が気候変動や市民プロジェクトの影響によるかどうかを判断するために不可欠である。

エヴァポトランスピレーション(ET)

気象データと組み合わせた熱的および多面的なイメージは、エネルギーバランスモデル(例えば、SEBAL、METRIC)を介して実際のETを推定することができます。 土壇由来のETマップは、30 mの解像度で、ダムの上下に水消費量の変化を定量化し、新しい貯水器からの蒸発を増加させることに使用されています。

土壌水分と地下水

SARセンサー(Sentinel-1)とパッシブマイクロ波センサー(SMAP)は、さまざまな深さで土壌水分推定値を提供します。 地下水が直接見えない間、表面土壌の水分と植生水ストレスの変化は、多くの場合、急流充電でシフトを示しています。 万能平野では、InSAR(インターフェロメトリックSAR)は、過剰ポンプによって引き起こされる地下水面の測定値、都市化の一般的な結果を得ることができます。

操業およびろ過

衛星データフィードから直接水力学モデル(例、SWAT、HEC-HMS)に土地表紙分類を分類し、ランオフと浸入変化をシミュレートします。 不浸透面面積と植生カバーの時系列は、モデルを動的に更新し、ポストプロジェクト水質学の予測を改善することができます。

事例・実用事例

複数の現実世界アプリケーションは、水力学に影響を与える市民プロジェクトを評価するための衛星画像の力を示しています。

東南アジア都市のキャッチ

ベトナムの急速な都市化の回廊は、2000年から2020年までのランドサットとセニテル2を使用して監視されました。 分析は、局所地下水再充電の35%削減とピーク洪水排出の2.5倍増加につながる、不浸透性面の40%増加を示しました。 調査結果は、直接、嵐水管理の改装と緑のインフラ計画を通知しました。

コロラド川のバインにダムの影響

研究者は、貯水池の蒸発量で土地土壇由来のETを組み合わせて、大ダムから水損失を定量化します。この研究では、河川の年間の流れの約10%のMad単独アカウントから蒸発し、水配分モデルで省略される要因が明らかにしました。衛星データは、この評価を初めて基礎スケールで有効化しました。

Amazonで道路建設

惑星ラボの高解像度画像は、新しい未舗装道路交差から下流を延ばす堆積プラムを捕獲しました。 道路に沿ってNDVI時間シリーズの分析は、変化した排水と土壌浸食に起因する、隣接する森林の健康の20%低下を示した。 この証拠は、その後の許可で侵食制御措置を強化するために使用されました。

チャレンジと未来の方向性

衛星に基づく水質評価は、その力にもかかわらず、いくつかの制限に直面しています。光学的イメージは、特に多くの市民プロジェクトが起こる熱帯地域に永続的な雲カバーによって妨げられます。SARデータはこれを緩和することができますが、特殊な処理が必要です。空間的解像度のトレードオフは残っています:高解像度のイメージ(サブメーター)は、長期解像度(10〜30 m)が小規模な排水の交換を見逃すかもしれないが、長期シリーズとして高価でまれに利用可能です。

仮説の解決も重要である。都市の拡大、十数年を越える展開、いくつかのプログラム(ランダサット、セニネル-2)だけを一貫したアーカイブを必要とする多くのプロジェクトが提供されている。欧州のコペルニクス拡張ミッションやNASAのサーフェス生物学と地質学(SBG)のミッションのような新しい星は、スペクトルと気道的なカバレッジの改善を約束する。

静脈データとの統合は不可欠です。衛星由来の製品は、ストリームゲージ、地下水井戸、土壌の湿気ステーションに対して検証され、精度を確保する必要があります。機械学習技術は、地上観測で衛星データをヒューズするために適用され、シームレスで高解像水質フィールドを作り出しています。

ハイパースペクトルセンサーや小型衛星群馬を含む、新興技術は、水質、蒸発冷却、および植生水の使用のより頻繁に詳細な監視を有効にします。これらのツールが運用されるにつれて、市民プロジェクトの水質的影響を評価し、軽減する能力は、今後も改善し、より弾力のあるインフラと持続可能な水管理をサポートします。

コンテンツ

衛星画像は、地域の水質学と水バランスに関する市民プロジェクトの評価を変革しました。 一貫した、相乗的、および多時的データを提供することで、科学者やエンジニアが表面水、蒸発、土壌水分、および無前例の細部との操業変化を定量化することができます。 ダム誘発から都市の嵐の操業オフ、衛星主導の情報は、水資源や生態系を保護する証拠ベースの決定をサポートしています。 より多くの水質と水質工学の統合が、私たちの調和を促進し、私たちの技術は、より詳細な統合を促進します。