위성 이미지의 사용은 지역 물 자원에 Urbanization의 영향을 준다

Freshwater Systems의 Urban Expansion의 성장 압력

도시화는 비례없는 비율로 풍경을 재구성합니다. 2050년까지 세계 인구의 거의 70 %가 도시에 살고 있으며 지역 물 자원에 대한 immense 변형을 배치합니다. 콘크리트는 침투성 토양을 대체하고 폭풍우 런트를 강화하고 지상수 충전 감소 및 오염 물질 부하 증가를 촉진합니다. 이러한 변화는 지속 가능한 도시 계획에 중요한 영향을 미칩니다. 위성 이미지는 이러한 변화에 대한 가장 강력한 도구 중 하나로서 강력한 영향을 미쳤습니다. 이러한 변화는 이러한 변화에 대한 변화에 대한 변화와 변화에 대한 변화에 대한 가장 큰 영향을 미칩니다.

왜 위성 Imagery는 물 자원 감시를 위해 Indispensable 이다

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위성 기반 평가의 핵심 장점

Long-term archives: Landsat data, 예를 들어, 1972년까지 확장되어 도시 sprawl의 다중 데카달 추세 분석과 물체에 미치는 영향을 가능하게 합니다.
경쟁력:] 위성은 몇 주마다 동일한 영역을 재시동하고, 수자원의 계절과 상호간의 차이를 모니터링 할 수 있습니다.
Cost- effectiveness: 많은 위성 데이터 세트는 연구자와 계획자에 접근 가능한 대규모 평가를 만드는 것은 자유로울 수 있습니다.
GIS: 위성 파생상품은 인구학적, 토픽, 기후 데이터와 함께 도시화의 종합적인 모델 구축을 쉽게 결합할 수 있습니다.

물 자원 변화에 대한 핵심 기술

토지 이용 및 토지 이용 분류

대부분의 위성 기반 연구의 첫 번째 단계는 내장 영역, 숲, 농업 땅, 습지 및 개방 물과 같은 범주로 풍경을 분류하는 것입니다. 기계 학습 알고리즘 - 특정 임의의 숲과 깊은 복잡한 신경 네트워크 - 매우 향상된 분류 정확도, 이질적인 도시 환경에서도. 다른 년에서 분류를 비교함으로써, 연구원들은 녹색과 파란색 공간이 불완전한 표면으로 변환되는 비율을 조정할 수 있습니다.

정상화 된 차이 물 지수 (NDWI)

NDWI는 토양과 채취 신호를 억제하면서 물체를 강조하기 위해 녹색 및 가까운 적외선 밴드를 사용합니다. 그것은 호수, 공기통 및 강의 범위를 지도하는 데 널리 사용됩니다. 도시 상황에서 NDWI는 독소 개발 또는 배수로 인해 연못과 스트림의 손실을 밝혀낼 수 있습니다. 수정 된 버전 인 MNDWI는 내장 된 기능에서 더 나은 물로 짧은 웨이브 적외선을 사용합니다. 이는 디센스로 건설 영역에서 중요한 영역에서 중요한 역할을합니다.

Impervious 표면 영역 매핑

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감지 및 시간 시리즈 분석

이미지와 같은 탐지 기술을 변경하는 것은 다른, 주요 구성 요소 분석과 LandTrendr 알고리즘을 통해 분석하여 물 자원이 변경 될 때 정확히 핀 포인트로 분석 할 수 있습니다. 예를 들어, 5 년 동안 NDWI 값의 급격한 감소는 새로운 주택 개발을 위해 습지의 배수를 신호 할 수 있습니다. NDVI와 같은 채식 지수의 시간 시리즈 분석은 도시 영역을 확장하기 위해 인접한 채식 영역의 건강이 밝혀질 수 있습니다.

Real-World 응용 프로그램 및 사례 연구

습지 손실 동남 아시아 Mega-Cities

방콕, 자카르타, 호치민시와 같은 도시에서 급속한 도시화는 자연 홍수 통제와 지상수 재충전을 한 번 제공 한 젖은 랜드의 체계적인 충전으로 이끌었습니다. 1990에서 2018 년 Landsat 이미지로 2020 년 연구는 방콕이 습지 지역의 60 %를 잃고, 홍수 빈도와 하위 측면과 직접 상관 관계가 있음을 보여주었습니다. 위성 데이터는 운하 네트워크의 복원을 포함하여 녹색 인프라 정책의 채택을위한 증거 기반을 제공했습니다.

인도의 Urban Corridors에 있는 Groundwater Depletion

델리의 수도 지역에서 GRACE 임무를 사용하여 지상수 저장의 위성 기반 모니터링은 2002 년과 2020 년 사이에 거의 2cm의 부패 비율을 밝혀 도시 물 수요에 의해 크게 구동되고 내장 된 표면에서 재충전을 감소했습니다. 지역 당국은 빗물 수확 위임을 시행하고 중요한 영역에서 더 추출 할 수있는이 위성 파생 된 통찰력을 사용합니다.

미국 서부의 호수 수축량

라스베가스와 피닉스 확장 같은 도시로, 자연 호수와 레서로는 표면 지역에 쇠퇴를 경험했습니다. 랜드 sat 아카이브에서 위성 이미지는 Mead의 수위가 1983년부터 150 피트 이상 떨어졌다는 것을 보여줍니다. 도시 물 소비량은 대변과 함께 상당한 요인이되는 것으로 나타났습니다. 이 데이터는 간수 축약 계약 및 보수 대상을 알려줍니다.

기술 및 운영 과제 극복

공간과 임시 해결 무역 떨어져

MODIS와 같은 센서는 일일 적용 범위를 제공합니다. 250 미터 해상도는 작은 도시 물 기능을 캡처하기 위해 너무 조악합니다. 가로적으로 고해상도 상업 위성 (예 : WorldView-3, 0.3 m)은 비용과 작은 swath 폭에 의해 제한됩니다. 일반적인 작업은 높은 해상도의 판화 밴드 또는 슈퍼 해상도 재구성 기술을 사용하여 온건한 해결책 멀티 스펙트럼 데이터를 일시 중지하는 것입니다.

클라우드 커버 및 대기 방해

열대 및 몬순 지구는 종종 가장 빠른 도시화 경험, 지속적 클라우드 커버에서 고통. 합성 가늠구멍 레이다 (SAR) 위성과 같은 유럽 Sentinel-1], 클라우드를 관통하고 모든 날씨 관측을 제공 할 수 있습니다. SAR은 특히 토양 습기에 대한 변화와 감지에 유용합니다. 융합 알고리즘을 통해 광학 및 SAR 데이터를 결합하는 것은 전반적인 모니터링 신뢰성을 향상시킵니다.

검증 및 지상 진실

위성 파생 지표는 측정 및 검증에 사용되는 인-situ 데이터로만 신뢰할 수 있습니다. 스트림 게이지, 접지 워터 우물 및 수질 센서의 밀도 모니터링 네트워크를 구축하는 것은 필수적이지만 개발 국가에서 부족합니다. 시민 과학 이니셔티브 및 저비용 센서는이 간격을 채우기 위해 시작되며 지역 측정과 위성 관측을 보완합니다.

Emerging Technologies 및 미래 지향

기계 학습 및 자동화 분류

특히 U-Net 아키텍처는 물체를 추출하고 위성 이미지의 부적절한 표면에서 가까운 인간 정확도를 달성했습니다. 이 모델은 신속하게 데이터의 petabyte를 처리 할 수 있으며, 도시화 효과의 실시간 모니터링을 가능하게합니다. Google Earth Engine과 같은 클라우드 컴퓨팅 플랫폼의 성장 가용성은 이러한 고급 분석 방법에 대한 액세스를 철저히했습니다.

Hyperspectral 및 열 적외선 센서

NASA의 EMIT와 같은 차세대 위성과 곧 표면 생물학 및 지질학 (SBG) 임무는 특정 수질 매개 변수 (예를들면, chlorophyll-a, turbidity, 녹여 유기 물질)를 식별 할 수있는 하이퍼 스펙트럼 데이터를 제공합니다. 열 밴드는 도시 런 오프 및 발전소 배출의 열 오염 효과 평가에 중요한 표면 수온을 모니터링 할 수 있습니다.

Digital Twin 및 Urban Water Models와의 통합

위성 데이터는 점점 도시 규모 물 역학을 시뮬레이션하는 디지털 트윈 플랫폼으로 통합됩니다. 이 모델은 위성 파생 토지 커버와 evapotranspiration 견적을 결합하여 향후 도시화 시나리오가 물 가용성, 홍수 위험 및 수질에 영향을 미치는지 예측할 수 있습니다. 플래너는 이러한 시뮬레이션을 사용하여 녹색 지붕의 효과를 테스트 할 수 있습니다, 침투성 포장, 구현하기 전에 습지 건설.

정책 임의 및 지속 가능한 도시 물 관리

위성 이미지에서 직접적으로 주어진 통찰력은 유엔 지속 가능한 개발 목표 (SDG 6 깨끗한 물과 위생, SDG 11 지속 가능한 도시)와 같은 글로벌 프레임 워크를 지원한다. 정부 및 지방 기관은 점점 환경 영향 평가 및 조율 규정에 위성 파생 된 데이터를 통합하고 있습니다. 예를 들어, 중국, 자연 자원부는 "파란 라인"강력과 호수를 보호하기위한 고해 위성 이미지가 사용되어 도시 개발 환경 영향 평가 및 조율 규정에 따라 강과 호수를 보호하는 것을 강조합니다. 예를 들어, 중국, 자연 자원부는 "파란 라인"강력과 호수를 보호하는 높은 해상도 위성 이미지가 필요합니다.

위성 모니터링은 강력한 지배력을 가진 결합되어야 합니다. 도시 확장은 민감한 충전 영역에서 검출될 때, 결정 제작자는 개발, 폭풍 물 관리에 투자, 또는 급류 잠수함에 신속하게 이동할 수 있습니다. 위성 제품에 대한 투명 액세스도는 또한 더 나은 물 스튜 자원 봉사를 옹호하는 지역 사회와 NGO를 강화할 수 있습니다.