Coğrafi Bilgi Sistemleri (GIS) nehir sistemlerinin çalışmasını, taze su taşımacılığı için bir dinamik platformu sağlamak, sedisyon, analiz etmek ve sulardan okyanusa kadar su tasarrufu sağlayan uzay gözlemlerini anlatan veri uzayı mekansal verileri analiz etmek için dinamik bir platform sağlamak, çünkü bu makale milyonlarca insanı etkileyen en karmaşık ve hayati peyzaj özellikleri arasında yer almaktadır.

Nehri Kaynaklarını ve Susheds anlamak

Bir nehirin kökeni, genellikle bir ilkbahar, öküzücü glacier veya dağlık bir kafa suyunda görülmüş, yüzeyin birbiriyle yakınlaşmasının temel bir yolu olduğunu gösteren bir alandır.GIS, bu kaynak alanlarının dijital yükseklik modellerini (DEM'leri) ve topografik analizlerini kullanarak, su akışını belirli bir noktaya katkıda bulunan bir noktaya kadar bölen bir noktaya kadar uzanır.

Sulanmış sınırlar da drenaj bölmeleri olarak adlandırılır, su kaynakları yönetimi, arazi kullanımı planlama ve çevre izleme için kritik birimlerdir. Esri'nin ArcHydro veya açık kaynak Whitebox'ın doğruluğu, DEM'lerden gelen yüksek çözünürlükte LiDAR verilerinin (1-metre veya daha iyi) özellikle de 30 metrekarelik arazinin altındaki yüksek çözünürlükte kullanım alanlarının düşük olması için çok güvenilir su tasarrufu sağlar.

Sınır haritalanmasının ötesinde, GIS kaynak alanlarını eğim, yönü, arazi kapağını analiz ederek ve toprak tipini analiz ederek tanımlamaya yardımcı olur. Bu özellikler, suların alt topluluklara karşı nasıl tükendiğini ve temel kaynak özelliklerini anlamayı sağlar. kaynak özellikleri, araştırmacıların akış tepkilerini fırtına olaylarına tahmin etmelerine izin verir, alanları eğimli olarak sınıflandırır ve erozyona veya kitlesel olarak kesintiye uğratmaya eğilimlidir.

Haritalama Nehri Ağları ve Akış Desenleri

Kaynak alanları tespit edildiğinde, GIS, yüksek çözünürlükte belirli sayıda hücre ağı oluşturmak için çerçeve sağlar. Bu ağlar, genellikle Strahler veya Shreve stream ordering sistemleri kullanarak sınıflandırılır. Strahler siparişi kullanarak, örneğin, 1 to headwater akışlarını uygulamak için, iki ilk sipariş akışın bir parçası haline gelen hücreler, ağ karmaşıklığı ve akış boyutunun belirlenmesi için bir ölçüm sağlar.

GIS nehir ağları statik çizgiler değildir; en çok nehirler için hidrolojik olarak anlamlı veriler atılabilir, eğim, kanal genişliği ve kümülatif drenaj alanı gibi. Bu özellikler uzun profil analizi sağlar, hangi arsalar boyunca bir nehirin yüksekliğini yükseltebilir. Concave-upward profillerin çoğu nehirler için tipiktir, ancak knick noktaları - eğimdeki değişiklikleri gösterir -bu tür yaralar, lithologic sınırları, veya dams. GIS, uzun süre boyunca bir akıştaki yükseklik değerlerini çıkarmak için kolay yapar.

Nehir ağları içindeki akış modelleri de su dökmesinin farklı kısımları arasındaki bağlantıyı ortaya koyar. GIS ağ analizi araçları, her iki nokta arasındaki en kısa akış yolunu hesaplayabilir, kirletici seyahat süreleri ve su modellemesi için konsantrasyon zamanı hesaplar.Bu vektör tabanlı ağ gösterimi, doğrulanmış akış yönlendirme ağları birleştirir, ABD'de su hareketi ve ayrı kanal yapısı arasındaki sürekli uzaysal bir akış alanını sağlar. Modern GIS platformları, su modellemesi için en son açık veri standartlarını destekler.

İnsan Etkisi ve Çevre Değişiklikleri Analyating Human Influence and Environmental Changes

Dams and Reservoirs

Nehir sistemlerindeki en derin insan etkilerinden biri, örneğin, bilim adamların ve rezervuarların en fazla kesintiye uğratıldığını tespit edebilir.GIS, bir nehir akarsu depolama kapasitesinin haritalanması ve GIS'nin balık türleriyle ilgili tahminleri analiz ederek, örneğin, bilim adamların ne kadar kesintiye uğratabileceğini ve sıcaklık artışlarını tespit edebilir.

Kentsel Gelişim ve Arazi Kullanımı

Kentselleşme, uzay sistemlerini giderek artan şüpheli yüzeylerle dönüştürür ve yüzeyin tükenmesini ve filtrelemeyi hızlandırır. GIS, yüksek çözünürlüklü arazi kullanımı ile zaman içinde uydu görüntülerini kullanarak (Landsat, Sentinel-2) ve İSTAT, HEC-Hlay) bu verileri, yüksek deşarjda değişiklikleri tahmin edebilir ve GIS'in genişlemesini ölçmek için kullanılan su kaydırakları, yollar ve endüstriyel bölgelerin su atıkları ile birlikte kullanım alanlarının genişletilmesini sağlar.

Tarım ve Su Red Withdrawals

Tarımsal uygulamalar nehir sistemlerini sulama diversiyonları, drenaj modifikasyonları ve GIS ile entegre edilen kimyasal runoff.GIS tabanlı toprak bazlı arazi bazlı verileri, su hakları veritabanı ve akış ölçüm kayıtları ile birlikte, araştırmacıların ABD Temiz Su Yasası'nın toplam en iyi yönetim uygulamalarını ve düzenleyici çerçevelerini tahmin etmelerine ve değerlendirmelerine izin verir.Sualtı-ölen modeller, GIS ile entegre edilen toplam kaynakların ve tüm hedefleri ve tüm kaynakları ve alt akış izleme istasyonlarına güvenerek nasıl tepki verir.

İklim Değişikliği İklim Değişikliği

İklim değişikliği yağış modelleri, karpack birikimleri ve glacial melt, doğrudan dünya çapında nehir akışlarını etkiliyor. GIS, sualtı ölçekleri için küresel iklim model çıktılarını su dökmek, uzaysal olarak açık projeksiyonlar üretmek, GIS projeksiyonları kullanarak, çok-tepresif iklim haritaları kullanarak, birçok dünya çapındaki akışların hızlarını daraltmak üzere yeniden ayarlayan bir sürü bulutlu su tesisatı ile birleştirmektedir.

Koruma ve Yönetim Uygulamaları

GIS, geniş bir nehir koruma ve yönetim uygulamaları için analitik omurga sağlar. Aşağıdaki tablo önemli uygulamaları ve kullanılan belirli GIS tekniklerini özetlemektedir:

  • [FONT:0]Flood risk değerlendirmesi: [DFLT:1] GIS, hidrolik modellerden (örneğin, HEC-RAS) elde edilen verileri, veri ve altyapı tabakalarını hassas popülasyonları ve kritik tesisleri tanımlamak için yapılandırır. [FONTD) Ulusal Okyanus ve Atmospheric Administration (NOAA))[FLT)[MTR] LiDAR yükseklik verilerini arazi kullanım alanları ile yeniden kullanım alanları ile birleştirir.
  • [FONT:0)Su kalitesi izleme:[Dönetici:0) Ortamdaki boşluklar, kribing ve ters mesafe ağırlıklama gibi mekansal kapsama alanlarının belirlenmesi ve arazi kullanımında var olan alanları tespit ederek izleme ağlarının tasarımını da destekler.
  • [FONT:0)Habitat koruma:[Dönetici:[Dönetici: 0) Doğa Koruması gibi kriterlerin korunması veya restorasyona öncelik verilmesine yardımcı olan Boolean overlay ve ağırlıklandırılmış uygunluk analizi, kritik habitatları ve ekolojik akış rejimleri tanımlayan “mavi koridorları” tanımlamak için GIS'i kullanır.
  • [FONT:0)Kaynak tahsisi:[DÜDÜT 1:0) GIS içinde Multi-criteria karar analizi (MCDA) su yöneticilerinin baraj kaldırılması, yükleme veya ıslak toprak yaratımı için sınırlı kaynaklara yardımcı olur. Örneğin, GIS-MCDA modeli, bir nehir basıdaki potansiyel restorasyon projelerinin belirlenmesi için ağırlık ekolojik fayda, maliyet ve topluluk desteği olabilir.
  • [FONT=0]Erosion ve sedisyon yönetimi: GIS tabanlı sedisyon taşıma modelleri (örneğin, Revize Universal Soil Mode Equation ile entegre edilmiş GIS) tepelerden toprak kaybı ve yüksek erozyona maruz kalma alanları, örtme veya dalgalama gibi koruma uygulamaları için hedef alınabilir.

Nehir Sistemleri için Gelişmiş GIS Teknikleri

LiDAR ve High-Resolution Topography

Işık Tespiti ve Ranging (LiDAR), benzer olmayan doğrulukla geçiş yaparak nehir çalışmaları devrime yol açtı. Ormanda kıvrımlar, LiDAR kanalları ve banka erozyonu gibi ince kanal özellikleri ortaya çıkarabilir. LiDAR-derived dijital arazi modelleri (DTMs), hidrolik geometri ilişkileri hesaplamaya izin verir ve uzun süreli detayları hesaplamak için kullanılabilir.

Uzak Su Kalitesi ve Sıcaklık

Multispectral ve termal uydu görüntü (Landsat, MODIS, Sentinel-2, ECOSTRESS) GIS ile birlikte, GIS'de yer alan su kalitesi parametrelerinin haritalanması, klorphyll-a konsantrasyonu ve tüm nehirdeki su sıcaklığının ne kadar arttığını ortaya çıkarabilir.

Zaman Serisi Analizi ve Değiştirilmesi

GIS platformları artık sağlam zaman serisi yetenekleri içeriyor, araştırmacıların nehir kanalı göçüni takip etmek için on yıllar boyunca gözlemleyebilmelerine izin veriyor ve ArcGIS Pro's Change Analyst veya açık kaynak paketleri (örneğin, GIS zaman serisi, Google Earth Engine), bir nehir erozyonu, nehir geçişi ve avlama oranını tahmin etmek için çok önemli. Bu zaman boyutu, büyük sualtı evrimi tahmin etmek ve büyük su kaynakları veya mühendislik etkilerini anlamak için çok önemlidir. Örneğin, GIS zaman serisi analizi için Brazos Nehri'ni belgeledi.

Hidrolojik Modelleme

GIS izolasyonda mevcut değildir; GIS ortamları içinde yer alan uzaysal çerçeveyi oluşturur ve harita çıktıları.TheFLT:0ArcHydro uzatma) Esri yazılımı için, parametreleme, simülasyon ve görselleştirme için GIS'yi kullanır. Modern iş akışları, GIS ortamları içinde çalışır ve doğrudan hidroelektrik modelleri sağlar.

Vaka Çalışması: Mississippi Nehri Basin

Mississippi Nehri, Kuzey Amerika'nın en uzun nehir sistemi, bazin tarımını sağlamak için en iyi bir örnek sunar.Rossssta'ya başlayın, Minnesota, GIS-derived sushed sınırları, 31 eyalet boyunca basan yaklaşık 150 milyon tonluk bir şekilde kaybolmasını gösterir, ancak bu daskanlar, Meksika'nın hipokuzsuz bölgesini kullanarak, JRAS'in deniz kuvvetlerine katkıda bulunan ve veri akışını kullanarak rotalarını tekrarladı.

Future Yol Tarifi

GIS teknolojisi gelişmeye devam ettikçe, nehir sistemi analizi, GIS veri setleri üzerinde eğitilmiş makine öğrenmesi algoritmaları, yüksek çözünürlük ve deşarj verileri aracılığıyla kanal oluşturma veya veri toplama işlemleri için yapay zeka, otomatik özellik çıkarma ve küresel DEM'lerin (örneğin, GIS veri setleri üzerinde eğitilmiş makine öğrenme algoritmaları, NASADEM, FUSAEM) ve küresel veri setlerinin (örneğin, IPv6'dan gelen yüksek çözünürlükte yer alan biyolojik çeşitliliği tahmin edebilir.