Giriş: Neden Sahil İzleme Maddeleri

Sahilsel erozyon, kıyı şeridinin yaklaşık% 40'ı tehdit eden küresel bir fenomendir, kıyı şeridinin ekonomik ve sosyal paylarını anlamak ve ne zaman meydana geldiği ve ne kadar hızlı erozyonun sadece akademik bir egzersiz olmadığı - kıyı yönetimi için temeldir.

Geleneksel zemin bazlı anketler, küçük ölçeklerde doğru olsa da, drone'dan gelen verileri birleştirerek ve genellikle fırtınalar, deniz seviyesindeki artış ve insan aktivitelerinin tekrarlanabilir ve kıyı morfolojisinin maliyetle ölçülmesine izin veremem. Bu makale, AS RS'nin arkasındaki teknolojiyi araştırıyor, farklı uygulamaları, gerçek dünya davaları, gerçek dünya çapındaki avantajları, AS RS'nin siniği, tekrarlanabilir ve kıyı konumu ve kıyı şeridinin ekonomik ölçümlerini sağlar.

AS RS Teknolojisi Anlamak

Aerial ve Uydu Uzaktan Sensing Nedir?

Aerial ve Uydu Uzaktan Sensing (AS RS) birkaç kilometreden birkaç kilometreye kadar olan yüksek çözünürlükte uçan yüksek çözünürlükte bulunan platformlardan elde edilen bilgileri elde etmek için ifade eder.The “aerial” component tipik olarak Low Earth Orbit'ta 800 kilometrelik bir şekilde çalışan insanlı uçak ve insansız hava araçları (UAVs veya drone) çok sayıda yüz metreden birkaç kilometreye kadar uzanır.

Kıyı erozyonu izlemesi için, en yaygın sensör türleri şunları içerir:

  • [FONT:0) Çok sayıdaki görüntüleyici ve hiperspectral görüntüleyiciler:[Dönder: 0:0) Birkaç dalga bandında verileri yakalama (göremez, yakın, kısa dalga) Bu, analistlerin su, kum, bitki örtüsü ve inşa edilmiş yüzeyler arasında ayrım yapmasına ve kompozisyonda ince değişiklikler tespit etmelerine izin verir.
  • [FONT=0)LiDAR (Işık Tespit ve Ranging): ), yüksek çözünürlüklü dijital yükseklik modellerini ölçmek için lazer pul pul pul pulbi kullanın (DEŞİ) Hava yoluyla LiDAR özellikle de plaj ve dunya topografisi için değerli, uydu tabanlı LiDAR (e.g., ICESat-2) büyük bölgelere yükseklik profillerini sağlar.
  • [FONT:0) Sentetik Aperture Radar (SAR): ), Bulutları nüfuz edebilecek ve gündüz veya gece çalışabilecek aktif bir mikrodalga sensör. SAR yüzey kabalığı ve nem için son derece hassastır, kıyı sınırlarını tespit etmek ve fırtınalardan sonra değişiklikleri izlemek için faydalı olur.
  • [FONT:0) ⁇ kızılötesi sensörler: [Dönetici:[Dönetici:0)[Döneticileri, · 1 ), sıcaklık varyasyonlarını tespit etmek, ki bu da umursama kalıpları veya ısı kirliliğinin aşırılıklara yakın varlığı anlamına gelir.

Anahtar Platformlar ve Özellikleri

Platform seçimi gerekli olan uzaysal ve zamansal karara bağlıdır, çalışma alanının büyüklüğü ve bütçe kısıtlamaları.

  • [FONT:0)Satellite sistemleri (ya da erişilebilir): ) NASA/USGS Landsat (30 m kararı, 16 günlük) ve ESA Sentinel-2 (10 m kararı, 5 günlük tekrar) DünyaView-3 (30 cm kararı) veya Gezegenin Dove takımyıldızı (3 m, günlük) gibi ücretsiz, sürekli küresel kapsama alanı sağlar.
  • [FONT:0)Satellite sistemleri (özelleştirilmiş): ), Copernicus Sentinel-1 (SAR, 10 m) ve ICESat-2 (LiDAR, 0.7 m dikey doğruluk) özellikle kıyı uygulamaları da dahil olmak üzere arazi ve buz izleme için tasarlanmıştır.
  • [FONT:0]Aerial sistemler:[Dönetici:[Dönetici:0))Mantılı uçaklar (RGB, multispectral, termal) küçük alanlardan (birkaç hektar) alt metreye kadar çözüm elde edebilir ve büyük formlu uçaklarla dondurulur.

AS RS'nin Sahil İzleme Uygulamaları

Mapping Shoreline Changes Over Time

AS RS'nin en temel uygulaması, kıyı pozisyonunun haritalarını nasıl ölçtü. Farklı tarihlerden georecized görüntüleri karşılaştırarak - ıslak-kurum hattını tespit eden otomatik kıyı çıkarma algoritmaları kullanarak, bitki örtüsü hattı veya dalga geçişinin kenarını kullanarak - Landsat zaman serisini kullanarak, plajların% 40'ını hesaplamak için kullanılır.

Erosion Oranları ve Cilt Değişiklikleri

İki boyutlu kıyı pozisyonlarının ötesinde, AS RS verileri, özellikle LiDAR ve Yapı-Motion (SfM) drone'daki fotogrammetri, hacimsel değişimin hesaplanmasına olanak sağlar (yani sedisyon ne kadar kaybedildi veya kazanıldı). Farklı yıllardan beri DEM'ler kesme-ve-pakt kalıpları, dun erozyonu ve fırtına olaylarının etkisi fırtına olaylarının etkisi.Bu, plaj besleyici projeler için gerekli olan kum miktarını azaltmak için kritiktir.

Vulnerable Alanları ve Risk Depresyonları Tanımlamak

GIS analizi ile birlikte çok sayıdaki uydu görüntüsü, kalıcı olarak daralan veya hızlı geri çekilme deneyimleyen kıyı şeridinin genişletildiği kıyı şeridine ve fırtına dalgalanma modellerine uygun olarak, bu veriler müdahale için öncelik veren bölgelere yardımcı olabilir. Örneğin, [[DÜye Olmayanlar İçin 0:1 platform]

İnsan Etkisini Takip Etmek ve Dava Tedleri

AS RS ayrıca kıyı gelişimini ayak izi izler - dunya restorasyonu veya yaşam kıyıları gibi yumuşak mühendislik çözümlerinin başarısı önceden kıyaslanabilir ve önceden inşa edilmiş görüntüyü kullanarak değerlendirilebilir. Bangladeş'te araştırmacılar, Sentinel-2 görüntülerini kullanarak, göksel erozyonun etkilerini izlemek için kullanılırlar.

Post-Storm Hızlı Hasar Değerlendirme

AS RS'nin en yüksek kullanımlarından biri, kasırgalar, tipler veya cyclones. SAR görüntüry, bu bulut kapak tarafından etkilenmeden sonra, New Jersey ve New York sahilleri boyunca bir fırtınanın geçişini değerlendirmek için bir fırtınanın üzerinden elde edilebilir.

Vaka Çalışmaları: Eylemde AS RS

Vaka Çalışması 1: Nile Delta, Mısır

Nile Delta, 1984'ten 2020'ye kadar en yoğun nüfuslu kıyı bölgelerinden biridir, ancak deniz duvarlarının yıkılışı nedeniyle deniz tedarikinin azaltılması nedeniyle erozyona karşı korunmaya karşı çok savunmasızdır. Toprak ve Sentinel-2 görüntülerini kullanarak bir çalışma, bu dönemde Rosetta promontory'daki kıyı şeridinin 2 km'den fazla geri çekilmesini buldu.

Vaka Çalışması 2: Gold Coast, Avustralya

Gold Coast, plaj genişliğinin ekonomiye kritik olduğu dünyaca ünlü bir turist destinasyonudur. 1970'lerden beri, şehir kum beslemesi ve yapay kayaların yapımına büyük ölçüde yatırım yaptı. Drone-based hava fotometrisi ( RTK-GPS zemin kontrolü ile) şu anda tek bir ay içinde haftalık yüksek kıyı varyasyonu üretmek için operasyonel olarak kullanılmaktadır - veriler, yöneticilere kum hareketleri alt metre ölçeğinde takip etmesine ve zaman besleyici işlemlerinin hassas bir şekilde toplanmasına izin verir.

Vaka Çalışması 3: Louisiana'nın Vanishing Coast, USA

Louisiana, ıssız bir şekilde Amerika Birleşik Devletleri'nde en yüksek su kaybıyla deneyimliyor, büyük ölçüde sübvansiyon ve deniz seviyesindeki artış nedeniyle. Sahil çapında Referans İzleme Sistemi (CRMS) uydu görüntülerini entegre etmek için kullanılıyor (Landsat, Sentinel), hava yoluyla LiDAR, ve alan verileri marsh yükseklik ve kıyı erozyonu kullanmayı hedefliyor. SAR-1'den gelen veriler özellikle sualtı rejimlerini tespit etmek için değerli.

AS RS'yi kullanmanın avantajları

  • [FONT:0)Wide Coverage:[[Dönem:[Dönder: 0 ) Uydular tek bir geçişte tüm kıyı şeridini görüntüleyebilir, ancak, dronelar uçuş başına birkaç kilometre kaplayabilir.
  • [FONT:0) Yüksek Temporal Frekans: [Dönetici-2 (5 günlük tekrar) ve Gezegen (günde), değişim fırtına etkilerini veya hızlı mevsimsel değişiklikleri yakalamak için yeterince iyi tespit edilebilir. Drones, özel hava olayları sonrasında bile talep üzerine akabilir.
  • [FONT:0]Cost-Effectiveness: Donanım ve işlemedeki ilk yatırım yapılırsa, uzaktan algılama maliyeti, özellikle büyük veya ulaşılamayan alanlardan çok daha düşük.
  • [FONT:0) Veri ve Çok-Layerler: [Dönetici: [Dönetici: 0,3) AS RS sadece geomorphology değil aynı zamanda su kalitesi göstergeleri (turbidity, cophyll), bitki sağlığı (NDVI) ve habitat boyutu.
  • [FONT:0] Historical Archives:[Dönetici:[Dönetici:0) Landsat ( 1972'yi başlat) ve hava fotoğrafçılığı (mühendislerin 1930'lara geri dönmelerine izin verir) araştırmacıların onlarca yıllık değişikliği yeniden inşa etmelerine izin verir, trend analizi ve modellerin geçerliliğini sağlar.

Meydanlar ve Sınırlar

Çevre Obstacles

Bulut kapakları optik uydu sensörleri için en kalıcı problemdir. Birçok tropikal ve mizaç kıyı bölgelerinde, bulutsuz görüntü yalnızca bu sınırlamayı atlatabilir ancak uzman olmayanlar için yorum yapmak ve daha az sezgisel olmak gerekir.

Temporal ve Spasal Karar Ticareti

Tek bir platform hem çok yüksek uzaysal çözümü hem de çok yüksek zaman frekansı sunar. Yüksek çözünürlüklü uydular (<2 m) genellikle birkaç gün boyunca tekrar ziyaret edebilir, günlük uydular (örneğin, MODIS) 250-500 m kararlarına sahiptir, bu küçük değişiklikleri çözmek için çok fazla coarse olabilir.

Data Processing and Interpretation Becerileri

Raw uydu ve drone görüntüleri önemli bir işleme gerektirir: geometrik düzeltme, ya dastorectification, atmosferik düzeltme ve georeferencing. Shoreline Ekstraksiyon genellikle makine öğrenme sınıflandırıcıları veya manuel sayısallaştırma, her biri kendi önyargıları ile. Otomatik akışları (e.g., CoastSat, ShorelineMover) işlemi daha erişilebilir hale getirdi, ancak kullanıcılar hala yanlış sonuçlara ihtiyaç duyuyor ve yanlış sonuçlardan kaçınmak için intihar düzeltmeleri içerir.

Doğru ve Gerçekleştirme

Uzaktan algılamak için kıyılar bir proxy temsil eder (belirli bir arsa aşamasında suline), gerçek geologic kıyı şeridi aracılığıyla geçerli değildir.Bunu anlamlı erozyon oranlarına dönüştürmek için, özellikle düşük lisanslı, mikrotidal ortamlar dahil olmak üzere, bir plaj eğim modeli içerir.

Düzenleme ve Gizlilik Sorunları

Bazı ülkelerde, drone operasyonları izin gerektirir ve uydu görüntüleri lisans kısıtlamaları olabilir. Gizlilik endişeleri de çok yüksek çözünürlüklü görüntüler özel mülkiyet ayrıntıları ortaya çıktığında ortaya çıkabilir. Araştırmacılar bu yasal çerçeveleri izleme kampanyaları planlarken geziler.

Future Yol ve İnovasyonlar

Yapay Zeka ve Otomatik Analiz

Makine öğrenimi (özellikle de konvolutional nöral ağlarla ilgili derin öğrenme) kıyı tespiti ile devrim niteliğindedir. U-Net gibi modeller, saniyedeki piksel seviyesindeki doğrulukla, geleneksel eşleme yöntemleriyle ilgili olarak, bir sonraki sınır, gelecekteki sinir ağları veya dönüştürücüleri kullanarak, tarihsel zaman serisine dayanan ve değişkenleri zorlamak (yoğun enerji, deniz seviyesindeki artış, nehir deşarjı) olarak adlandırılır.

Birden fazla Sensör ve Platformların entegrasyonu

Future sistemleri optik, SAR ve LiDAR sensörlerinden verileri sorunsuz bir şekilde dağıtacak, diğer zayıflıklar için her bir hesaplama programı aktif olarak kıyı hizmetleri için bu tür füzyon ürünleri üzerinde çalışabiliyor.

Küçük Uydu Konsülleri ve Crowdsourcing

CubeSats (gecemli kamera istasyonlarından 150+ Doves gibi) uzayın demokratikleştirilmesi, düşük maliyetli topluluk izleme için daha yüksek zamansal bir çözüm getirecektir - bu arada, vatandaş bilimi (örneğin, SahilSnap) sahilcilere, düşük maliyetli bir görüntüyü sunmak için sahildeki fotoğrafları sunmaları teşvik eder.

Gerçek Zaman İzleme ve Erken Uyarı

Gemi işleme ve uydu-to-köpek iletişim (örneğin optik bağlantılar) yakın zamanda veri iletimi sağlar. Önümüzdeki on yıl içinde, fırtına kaynaklı erozyon olayı tespit eden ve saatlerce kıyı yöneticileri için bir uyarıyı tetikleyebileceğimiz sistemleri görebiliriz.Bu, dinamik deltas ve bariyer adaları için bir oyun değiştirici olacaktır.

Geliştirilmiş Topografik ve Bathymetric Mapping

Gelişen uzay LiDAR ve foton-sayma altimeters (e.g., NASA'nın gelecek Dünya Dinamik Geodetic Explorer) sahil ve dun yükseklik ölçütme yeteneğimizi artıracak, aynı zamanda yakın bir banyo ile birlikte bunları birleştirerek, uydu-derived banyolu algoritmaları (SDB) açık kıyı sularda su derinliğini tahmin etmek için çok sayıdaki algoritmaların tam bir görüntülenmesini sağlayacaktır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Sahilsel erozyon statik bir problem değil; iklim değişikliği ve insan basıncı ile hızlanıyor. Aerial ve Uydu Uzaktan Sensing (AS RS) kıyı evrimi takip etmek için vazgeçilmez bir araç haline geldi, risk değerlendirme, rehberlik yönetim kararlarını değerlendirerek, gerçek zamanlı drone anketlerinin başarısını ölçmek için.

Zorluklar devam ederken –cloud kapağı, veri hacmi ve uzmanlaşmış becerilere ihtiyaç - sensör teknolojisinin hızlı evrimi, işleme algoritmaları ve makine öğrenimi bu boşlukları kapatıyor. Uydu takımları yoğun ve AI tabanlı analiz araçları dünya çapında daha erişilebilir hale gelirken, AS RS'nin rolü artık daha fazla seçenek değildir; 21. yüzyılda sürdürülebilir kıyı yönetimi temelseldir.