Hiểu được các khả năng GIS và các khả năng của nó

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là những khuôn khổ mạnh mẽ để thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị dữ liệu có tham chiếu không gian. Tại lõi, phần cứng tích hợp của GIS, phần mềm và dữ liệu để quản lý và phân tích thông tin địa lý. Các nền tảng GIS hiện đại như ArcGIS và QGIS kết hợp các lớp dữ liệu từ vệ tinh, máy bay không người lái, cảm biến mặt đất và các bản đồ lịch sử. Những lớp này có thể bao gồm mô hình nâng cao, phân loại, nhiệt độ, hồ sơ thủy phân loại, và khảo sát sinh học. Khả năng lấp đầy và truy vấn các lớp này cho phép các nhà nghiên cứu và các mối quan hệ này không thể phát hiện ra chỉ trong bản đồ bảo mật hoặc các bản đồ tĩnh.

Một khả năng quan trọng của GIS là phân tích không gian như vùng đệm, phân tích và phân tích mạng giúp mô phỏng các quá trình sinh thái. Ví dụ, một mô hình tính hợp lý sử dụng nhiều kết nối không gian để dự đoán nơi một loài có thể tồn tại dưới những viễn cảnh khí hậu khác nhau. phân tích thời gian là một chức năng quan trọng khác: bằng cách so sánh hình ảnh vệ tinh từ nhiều năm khác nhau, GIS có thể đo đạc tỷ lệ phá rừng, rút lui, hay mở rộng thành phố. sự kết hợp dữ liệu cảm từ xa như Landat và Sentinel, với các quan sát thực tế cho các nhà khoa học về môi trường một sự thay đổi môi trường.

Theo dõi các hiệu ứng thay đổi khí hậu trên hệ sinh thái địa phương

Khí hậu biểu thị sự thay đổi khác nhau ở nhiều vùng. trong khi các hệ sinh thái địa phương phản ứng với sự thay đổi nhiệt độ, mưa và các biến cố cực đoan theo những cách độc đáo.

Nhiệt độ và lượng mưa

Các nhà nghiên cứu có thể vẽ các đảo nhiệt đô thị bằng cách kết hợp dữ liệu từ các nguồn đất, cho thấy sự nóng lên của các cây và động vật.

Biển dâng lên và theo dõi bờ biển

Các hệ sinh thái bờ biển nằm ở phía trước của sự thay đổi khí hậu. Mô hình này kết hợp thủy triều đánh giá mức độ cao, mô hình độ cao kỹ thuật số, và các dự đoán về sự tăng đột ngột để vẽ các vùng bị ngập nước ở mực nước biển. Ngoài việc ngập nước, hệ thống xem ảnh cấp độ biển trên và vệ tinh, các nhà khoa học có thể tính toán các mức độ xói mòn và đất liền có thể di trú.

Học viện Bờ biển Erosion ở đồng bằng Mississippi )

Đồng bằng sông Mississippi đang mất đất với tốc độ đáng lo ngại do sự kết hợp của mực nước biển dâng lên, giảm dần, giảm xuống và giảm xuống nguồn cung cấp trầm tích. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Mỹ và tiểu bang Louisiana sử dụng GIS để phủ lên bản đồ lịch sử từ thế kỉ 1800 với những cuộc khảo sát hiện đại về việc mất mát do lượng nước biển gây ra. Những phân tích không gian này đã ghi lại sự mất mát hơn 1800 dặm vuông đất liền trong vòng một thế kỷ. Kết quả là các nhà hoạch định quốc gia sử dụng bản đồ này để tái thiết kế các dự án nâng cấp các dự án nâng cấp, như phân tích địa chất và hệ thống tạo, và đánh giá độ hiệu quả của những rào cản và các bãi đáp đã tồn tại.

Sự ăn trái cây và đất thay đổi

GIS vượt trội trong việc phát hiện các thay đổi về sức khỏe thực vật và đất đai. Chỉ số ăn chay bình thường (NDVI) bắt nguồn từ các cảm biến vệ tinh như MODIS và Sentinel-2 cung cấp một hồ sơ liên tục về xanh lá cây. Bằng cách phân tích các xu hướng NDVI, các nhà sinh thái học có thể nhận diện vùng bị sa mạc hóa, rừng già nua, hoặc bị bỏ hoang nông nghiệp. Chẳng hạn, trong rừng nhiệt đới Amazon, phân tích của nạn phá rừng rậm giúp thực thi việc ghi nhật ký trái phép. Tại Bắc Cực, dữ liệu vệ tinh cho thấy sự mở rộng của vùng đất hoang dã thành vùng đất trơ trụi, một hiện tượng bị điều khiển bởi nhiệt độ nóng lên.

  • Sự mất mát lớn nhất:) Watch Global Forest sử dụng GIS để hiển thị cảnh báo phá rừng thời gian thực, cho phép các nhà bảo tồn đáp ứng nhanh chóng.
  • Mô hình thủy sinh Wetland:) Mô hình GIS kết hợp dữ liệu độ ẩm đất và mô hình độ cao kỹ thuật số để dự đoán sự thay đổi trong lượng mưa nước ảnh hưởng đến mực nước ở đất bằng đất và đầm lầy.
  • Bản đồ chế độ năng lượng:) GIS hợp nhất lửa vạn năng với các dự báo khí hậu để dự đoán thay đổi trong tần số và mức độ nghiêm trọng cháy rừng, thông báo chiến lược quản lý nhiên liệu.

Biểu thức sinh học và bản dịch Habitat

Các loài được phân phối (SDM) là một trong những ứng dụng mạnh mẽ nhất của GIS trong nghiên cứu về biến đổi khí hậu. Bằng cách kết hợp các loài có từ các hồ sơ lưu trữ của viện bảo tàng hoặc nền tảng khoa học công dân như iNatralist với các lớp môi trường (hình thái dương, mưa, cao hơn), các nhà nghiên cứu có thể dự đoán cách mà các loài di cư theo dõi các loài biển, như tôm hùm Bắc Cực dọc theo các lục địa phía bắc đại dương nóng lên.

Phá hoại các loài: Một cái nhìn gần hơn )

Các loài sinh vật sống ở Bắc Cực thường được theo dõi bằng cách sử dụng quang phổ radio và cổ động GPS, và GIS là công cụ tổng hợp những địa điểm này vào các khu vực và hành lang di trú. ở Bắc Cực, gấu Bắc Cực theo dõi băng biển khi nó rút lui; các nhà khoa học tại UGS sử dụng GIS để vẽ bản đồ các điều kiện băng và dự đoán nơi gấu sẽ dễ bị tổn thương nhất. Đối với các loài chim, các dữ liệu radar và e-lug quan sát được kết hợp với môi trường di trú và cách chúng có thể thay đổi thời gian phát hiện. Những phân tích không gian này đang được bảo vệ nghiêm trọng để bảo vệ các mạng mạng còn lại khi các loài di chuyển.

GIS trong việc hoạch định chính sách và cộng đồng

Các chính phủ địa phương dùng các dữ liệu khoa học để tạo ra các đánh giá về khí hậu dễ tổn thương, lập bản đồ những nguy cơ lớn nhất từ sóng nhiệt, lụt lội hoặc lở đất. Bản đồ này thông báo các quyết định phân vùng, kế hoạch quản lý khẩn cấp và đầu tư vào cơ sở hạ tầng xanh như công viên và vườn mưa.

Chẳng hạn, các cộng đồng bản địa ở Alaska dùng lời truyền khẩu để ghi chép sự xói mòn và thay đổi trong băng biển, cung cấp dữ liệu quan trọng cho cộng đồng để bổ sung các quan sát vệ tinh. Chương trình thanh niên và sinh viên, chẳng hạn như chương trình [FLT: 0] [FLT: 0] [FLT: 1], khuyến khích thế hệ tiếp theo sử dụng các dữ liệu môi trường ở địa phương để khám phá các vấn đề môi trường, từ các đảo nhiệt đô thị đến các loài xâm nhập.

  • Kế hoạch thích nghi trực tiếp: Thành phố như Miami và Boston sử dụng GIS để xác định các cơ sở hạ tầng quan trọng đang gặp nguy hiểm và ưu tiên việc cấp dưỡng.
  • [Frban rừng:) Các nhà phát minh cây đường phố GIS kết hợp với dữ liệu nhiệt giúp các thành phố mục tiêu trồng cây để che phủ những khu vực nóng nhất.
  • Quản lý bị đánh giá: ) Mô hình GIS của sự suy thoái và chất thải dẫn dắt các hoạt động bảo tồn tại trên các vùng đất nông nghiệp.

Thử thách và sự hướng dẫn trong tương lai

Mặc dù sức mạnh của nó, nhưng việc giám sát khí hậu dựa trên GIS đối mặt với những trở ngại đáng kể. có thể có dữ liệu và chất lượng khác nhau, đặc biệt là ở các nước đang phát triển nơi các trạm mặt đất bị tách rời. hình ảnh vệ tinh có thể bị che khuất bởi mây, và khoảng cách thời gian có thể che giấu những sự kiện ngắn quan trọng. Hơn nữa, lượng lớn dữ liệu địa lý đòi hỏi nguồn lực điện toán đáng kể và nhân viên lành mạnh. Khả năng tương tác giữa các định dạng GIS và nền tảng khác nhau vẫn là một thử thách liên tục cho sự hợp tác đa tổ chức.

Các công nghệ tập trung vào các giới hạn này hứa hẹn với các thuật toán máy học đang được kết hợp với GIS để tự động phân loại đất và phát hiện các thay đổi tinh vi mà con người có thể bỏ qua. Các nền tảng dựa trên mây như Google Earth Động cơ cho phép các nhà nghiên cứu phân tích các dữ liệu vệ tinh mà không cần máy tính cục bộ mạnh mẽ. Các mạng cảm biến thời gian, bao gồm các trạm khí hậu thực, bao gồm các trạm kiểm soát và các mức nước, chuyển thẳng vào các bảng điều kiện GIS để kiểm tra ngay lập tức các điều kiện lũ hay không khí chất lượng.

Trung tâm [FLT: 0] Bộ Tài nguyên Trái đấtUSGS (EGS Obsation and Science) [FOS] tiếp tục cung cấp những địa điểm quan sát và nghiên cứu chính xác về đất đai thay đổi dữ liệu, trong khi các dự án hợp tác như Tổ chức Trái Đất giám sát (GO) làm việc hướng tới dữ liệu mở và có thể truy cập trái đất. Khi thay đổi khí hậu tăng tốc, trí thông minh không gian cao, sẽ chỉ tăng trưởng. Sự đầu tư trong giáo dục GIS, chính sách mở, và sáng kiến lập cộng đồng là thiết yếu để đảm bảo rằng công nghệ này phục vụ mọi phần tử, từ các nhà thiết kế, từ các chính sách bảo bảo bảo bảo bảo bảo bảo an toàn cục bộ.

Kết luận

Hệ thống thông tin địa lý đã biến đổi khả năng giám sát và phản ứng với biến đổi khí hậu ở môi trường địa phương. bằng cách tích hợp các luồng dữ liệu đa dạng - phân loại, khảo sát lĩnh vực, khoa học công dân và lịch sử - GIS mang lại sự rõ ràng đến các mô hình không gian phức tạp của sự thay đổi môi trường. từ sự xói mòn bờ biển trong vùng đồng bằng mong manh để lập bản đồ các vùng chuyển đổi của các loài biểu tượng, GIS cung cấp các bằng chứng cần thiết cho các quyết định có thông tin. khi công nghệ tiến bộ và dễ tiếp cận hơn, vai trò của nó trong việc bảo vệ và duy trì sự kiên cường của các cộng đồng tính sinh thái sẽ trở nên quan trọng hơn. các nhà nghiên cứu, giáo dục và cả cộng đồng đồng đồng có thể khai thác để khai thác các nhà lãnh đạo và các nhà lãnh đạo khác nhau để không chỉ hiểu được những gì đang diễn ra trong tương lai mà còn có tính bền vững chắc chắn hơn nữa.