یک تیم تحقیقاتی دانشگاه ویلانووا در جنوب غربی پورتوریکو که در مورد کیفیت آب و تأثیرات محیطی آن تحقیق می کند، توانست با کمک Esri Geospatial Cloud و سایر فناوری ها، داده ها را به صورت مؤثرتر جمع آوری، ذخیره و به اشتراک بگذارد.

"ما قادر به مشاهده همزمان مشاهدات در زمان واقعی به همراه داده های سنجشی منطقه ای USGS به ما این امکان را داده که برای ارزیابی بهتر این حوزه های آبریز، اقدام به انتخاب نمونه گیری خود کنیم." - دکتر استیون گلداسمیت

"جمع آوری برای ArcGIS بسیار شهودی تر از نوشتن یادداشت ها در یک نوت بوک میدانی بود." - ارین سیبرت، تیم تحقیقاتی دانشگاه ویلانووا

آبخیز Rio Loco واقع در جنوب غربی پورتوریکو، در تمام طول سال از آب دریای کارائیب تغذیه می کند و از عملیات کشاورزی محلی در این گوشه از جزیره گرمسیری پشتیبانی می کند. این رودخانه زمینی که از کوههای مرکزی کوردیلرا شروع می شود، از غرب به دره لاجاس و از جنوب به Bah toa de Guánica (خلیج Guánica)، و در آنجا با اقیانوس امتداد می یابد. این حوضه زهکشی اما به دور از طبیعی نیست. در حالیکه در اوایل قرن نوزدهم دره لاجاس برای پرورش نیشکر مورد استفاده قرار می گرفت، شیوه های کشاورزی در دهه 50 بسیار گسترش یافت که یک پروژه دولتی مجموعه ای از مخازن و کانال های آبیاری را برای ذخیره و انتقال بارندگی از کوههای مجاور به دره برای استفاده در طول ساخت خشک ترین دوره های سال. Presada Loco مخزن اصلی است که از طریق آن آب از دره رها می شود. در طول فصل مرطوب یا هر زمان که حجم آب از ظرفیت مخزن فراتر رود، آب بر فراز رودخانه مخزن و از طریق رودخانه طبیعی یعنی ریو لوکو جریان می یابد. در طول فصل خشک یا زمان کمبود آب، آب از طریق کانال های آبیاری جهت استفاده در ذخیره کشاورزی هدایت می شود. این بودجه بندی آب به کشاورزان این امکان را داده است تا محصولات زراعی بازار مانند موز، برنج و پاپایا را در طول سال پرورش دهند.

با این حال، این پیشرفت با قیمتی به محیط های رودخانه ای و دریایی اطراف می رسد. با رواناب آب کشاورزی، حمل و نقل بیشتر رسوبات و مواد مغذی اضافی که به این سیستم های شکننده آبی مضر هستند، می رسد. در درون این سیستم رودخانه ای، هجوم کودها می تواند منجر به شکوفه های جلبک و آبهای بی هوای بدن، کشته شدن ماهی ها و آسیب رساندن به موجودات آبزی دیگری مانند صخره های مرجانی در مجاورت Guánica شود. صرف نظر از چگونگی یا کجا، محیط زیست با تخریب کیفیت آب از تنوع زیستی و خدمات اکوسیستم رنج می برد.

این به معنای این نیست که همه کشاورزی باید متوقف شوند بلکه باید رابطه انسانها با محیط زیست به تعادل برسد تا کشاورزان بتوانند محصولات زراعی را پرورش دهند، مردم غذا بخورند و محیط زیست بتواند شکوفا شود. دانستن پیچیدگی های این استفاده از اراضی و ارتباط با کیفیت آب و اکوسیستم پایه و اساس یک پروژه ملی بنیاد ماهی و حیات وحش است که از تابستان سال 2015 توسط محققان در دانشگاه ویلانووا انجام می شود. تاکنون، کار آنها در ارزیابی برنامه مدیریت آبریز خلیج گونیکا، که هدف آن ایجاد اقدامات عملی برای کاهش و کاهش آلودگی از حوزه آبخیز در تلاش برای حفظ اکوسیستم های زمینی و ساحلی است. علاوه بر این، تیم تحقیقاتی پیش از این با یک شرکت محیط زیست محلی و یک دبیرستان هماهنگ کرده اند تا دانش آموزان را در مورد حوزه آبخیز خود و آنچه می توانند انجام دهند در جهت محافظت از آن برای نسل های آینده آموزش دهند.

حمایت از یک برنامه مدیریت آبریز

دکتر استیون گلدسممیت و دکتر لیزا رودریگز، استادان علوم محیط زیست در گروه جغرافیا و محیط زیست، رهبر تیم تحقیقاتی هستند که در حوزه آبخیز تحقیق می کنند. این تیم بخشی از تابستان های خود را در حال گذر از حومه شهر پورتوریکو می گذراند، و در کل سیستم آبیاری ریو لوکو و جریان طبیعی از آب نمونه برداری می کند تا درک کند که چگونه آلودگی از طریق حوضه در تلاش است تا منابع خود را جدا کند و شیوه های مدیریتی مؤثرتری را ارائه دهد. رودریگوئه گفت: "هدف تحقیق ما ارائه درک بهتر از فعالیت در حوزه آبخیز است که به طور مستقیم و غیرمستقیم بر سلامت صخره های مرجانی در مجاورت تأثیر می گذارد." "صخره های مرجانی در منطقه برای خدمات گسترده اکوسیستم آنها از جمله ماهیگیری، گردشگری و حفاظت از طوفان از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند." چنین فهم برای یافتن و حفظ تعادل بین ردپای روزافزون بشریت و محیط طبیعی فزاینده تهدید شده برای آینده ای پایدار ضروری است.

اگر به آزمایشگاه گلدسمیت بروید، قفسه هایی با روتختی که دارای داده های نمونه گیری زیادی از حوزه های آبخیز در سراسر جهان، از جنوب شرقی آسیا تا قطب جنوب و از پنسیلوانیا تا جنوب غربی پورتوریکو است، پیدا خواهید کرد. سوالی که باقی می ماند این است که چگونه شما به سرعت اطلاعات مورد نظر خود را پیدا می کنید. برای حتی سازمان یافته ترین محقق می تواند برای یافتن سوابق مورد علاقه، وقت ارزشمندی را در حین یادداشت های خود صرف کند. یک فهرست آسانتر و شهودی تر برای ذخیره سازی داده ها ضروری بود. به طور خلاصه، نوت بوک، کاغذ و مداد جزء اصلی و بی نظیر مجموعه یادداشت های میدانی Goldsmith برای چندین دهه - تا تابستان سال 2019 بود.

معرفی برنامه های کاربردی مدرن موبایل

سفر تیم تحقیقاتی ویلانووا در تابستان سال 2019 به پورتوریکو در فن آوری های جدیدی که نوت بوک های میدانی را به قفسه برگرداند، آغاز کرد. این تیم Esri Geospatial Cloud را با سایر محصولات GIS مستقر در Esri پذیرفت تا مطالعه کارآمدتری در حوزه آبخیز ریو لوکو داشته باشد. این تحول دیجیتالی، صرفاً ساده سازی مجموعه یادداشتهای میدانی بود. این ظرفیت برای پیمایش، ردیابی، نظارت و کاوش داده های جمع آوری شده در این زمینه در محیط های داخلی و آفلاین بود. گلد اسمیت، که از گذراندن تابستان خود در این زمینه لذت می برد، نتوانست به پورتوریکو سفر کند تا به دانشجویان فارغ التحصیل خود، ارین سیبرت و نیکول مارک کمک کند، نمونه ای از ریو لوکو را برای پروژه پایان نامه سیبرت تهیه کند، اما سکوی Esri به او اجازه داد که نه تنها از کجا بفهمد دانش آموزان به چه سرعت و در حال انجام کار میدانی بودند، اما او همچنین می توانست یادداشت های زمینه خود را فوراً با استفاده از نقشه های دیجیتال آنلاین مشاهده کند.

Esri برنامه های بسیاری را ارائه می دهد که ضبط داده ها را امکان پذیر، قابل تنظیم و مقیاس پذیر می کند. هدف اصلی ورود به پورتوریکو جمع آوری نمونه های میدانی بود. این با استفاده از جمع آوری برای ArcGIS، برنامه جمع آوری داده های تلفن همراه Esri انجام شد. دانش آموزان با داشتن مجموعه ای از مکان های از پیش تعیین شده نمونه و ویژگی های لازم برای تکمیل در هر سایت، می توانند علاوه بر جمع آوری نقاط مورد علاقه در طول مسیر، اطلاعات لازم را در هر یک از 36 مکان نمونه در سراسر منطقه پر کنند. گذشته از ورود اطلاعات عددی یا متنی، جمع کننده ArcGIS به سیبرت اجازه داد که تصاویر جغرافیایی شده را از محل نمونه ها ضبط کند و این کار را با یک وسیله GPS دقیق و دقیق انجام دهد. برای Siebert، Collector for ArcGIS "بسیار شهودی تر از نوشتن یادداشت ها در یک نوت بوک میدانی بود. با داشتن مکان های نمونه برداری و پارامترهای شیمی آب در تلفن من، می توانستم هر زمان برگشتم و به هر سایت نگاه کنم و آبم را ببینم. پارامترهای شیمی و همچنین تصاویر مرتبط با آن سایت. این یک گام بزرگ به لحاظ نمونه گیری از حوزه علمی است. "

 با استفاده از جمع آوری برای ArcGIS در این زمینه، داده ها و تصاویر بدون استفاده از کاغذ و مداد ضبط شده و با خیال راحت در Esri Geospatial Cloud ذخیره می شوند. با توجه به اینکه برخی مناطق دورافتاده پورتوریکو فاقد اتصال به شبکه هستند، مجموعه ای برای ArcGIS تنظیم شد که در هر دو محیط داخلی و آفلاین فعالیت کند. در صورت لزوم، از یک گیرنده خارجی بلوتوث GPS برای افزایش دقت موقعیت افقی گوشی استفاده شد.

در حالی که سیبرت و مارک از سایت به سایت دیگر سفر می کردند، ردیاب برای ArcGIS به طور خودکار هدیه ای را از محل فعلی خود و یک دنباله خرده نان از مکان مورد نظر خود برای دیدن گلداسمیت هل می داد. این به او کمک کرد تا ببیند که چگونه دانش آموزان در طول هفته در حوضه آبریز پیشرفت می کنند. از منظر ایمنی، او همیشه می دانست که دانش آموزان، که قبلاً هرگز به پورتوریکو نرفته بودند، در هر شرایط اضطراری در این منطقه فرار می کردند.

داده های جمع آوری و ردیاب برای ArcGIS می تواند بصری چشمگیر باشد. برای اینکه درک و نظارت بر پیشرفت دانش آموزان برای گلد اسمیت آسان تر شود، سیبرت با استفاده از داشبورد عملیات برای ArcGIS داشبورد ایجاد کرد. در هنگام مواجهه با داده های بیش از حد، داشبورد روشی عالی برای به اشتراک گذاشتن اطلاعات به طور موثر با افرادی است که پروژه های پیچیده یا چند بخش را مدیریت می کنند. هنگامی که دانش آموزان نمونه برداری را در یک سایت انجام دادند، داده های وارد شده با Collector روی داشبورد Goldsmith ظاهر می شوند و رنگ محل نمونه از قرمز به زرد روی نقشه تغییر می کند. یک ویجت سنج پیشرفت کلی در کل سفر را نشان می دهد، و یک ویجت لیست سریع عکس از داده های هر سایت تکمیل شده را ارائه می دهد. اگر گلد اسمیت می خواست اطلاعات بیشتری درباره یک مکان نمونه بگذارد، می تواند روی یک نقطه کلیک کند و یادداشت ها و عکس های مربوط به زمینه را مشاهده کند. دنباله خرده نان ایجاد شده توسط Tracker برای ArcGIS نیز اضافه شد. سرانجام، گلد اسمیت می خواست سنجش رودخانه ای ایالات متحده (USGS) رودخانه های موجود در حوزه آبخیز را رصد کند. این مجموعه داده های ارزشمند و واقعی در جریان واقعی جریان مستقیم با چند کلیک با استفاده از ArcGIS Living Atlas of the World، کتابخانه انتخاب شده Esri از داده های معتبری که در دسترس همه کاربران قرار گرفته است به داشبورد اضافه شده است. او می تواند یک سنج USGS را انتخاب کرده و جدیدترین اطلاعات مربوط به رودخانه، از جمله خوانش ها و هیدروگراف ها را در چند ثانیه مشاهده کند. این داشبورد که در هر دستگاهی با اتصال اینترنتی در دسترس است، به وی کمک می کند تا تیم، کار آنها و سایر عوامل محیطی خارجی را پیگیری کند. "این امکان وجود دارد که همزمان مشاهدات زمان واقعی خود را به همراه داده های سنجشی USGS منطقه ای به ما امکان دهند تا کار نمونه گیری را بهتر کنیم.

 داشبورد عملیات برای ArcGIS به تیم میدانی در پورتوریکو اجازه داد تا داده های میدانی، عکسها و پیشرفت کلی آنها را با دکتر گلدسمیت - که 1600 مایل در دانشگاه ویلانووا فاصله داشت - در زمان واقعی به اشتراک بگذارند. با درج اطلاعات از ArcGIS Living Atlas of the World، یک خوراک زنده داده های سازمان زمین شناسی ایالات متحده (USGS) از سنج های رودخانه نیز از داشبورد در دسترس بود. نقاط سبز که بر روی نقشه ظاهر می شوند، دنباله ای از خرده نان هستند که بطور خودکار توسط Tracker برای ArcGIS ایجاد شده است تا بتواند موقعیت تیم را کنترل کند.

با این حال، گلداسمیت وقت لازم را برای تماشای داشبورد نداشت، بنابراین تیم تصمیم گرفت هر بار کار خود را در یک مکان نمونه، یک ایمیل برای او ارسال کند. این فرآیند با استفاده از webhook ها به صورت خودکار انجام شد. Webhooks به یک کارگر میدانی امکان ارسال ایمیل به صورت خودکار با Survey123 برای ArcGIS را می دهد. سیبرت یا مارکس یک نظرسنجی ساده را پر می کنند، جایی که نام آنها را از یک لیست کشویی از پیش تنظیم شده انتخاب کرده و نام آنها را انتخاب می کردند. Survey123 پاسخ نظرسنجی آنها را می گیرد، آن را به یک ایمیل تبدیل می کند و با عملکرد وب مایکروسافت جریان، ایمیل خود را به گلد اسمیت ارسال کنید. وی سپس می دانست که می تواند داشبورد را بررسی کند تا به روزترین سوابق میدانی را ببیند و قبل از انتقال تیم به سایت بعدی، صرفه جویی در وقت، به دنبال اختلافات احتمالی با داده ها باشد. مزایای اعلان ها نیز اضافه شد. وی ادامه داد: "اعلان های نامه الکترونیکی که مرا از پیشرفت آنها آگاه می کردند همچنین آرامش خاطر را فراهم می کردند. اگر در یک بازه زمانی مورد انتظار یکی از آنها را دریافت نمی کردم می توانم ردیاب را بررسی کنم تا ببینم آیا آنها به مسیر سایت رفته اند یا در آنجا اجرا شده ام. مشکلات خود در این سایت است. "

برای صرفه جویی در وقت اضافی و کمک به درک منظره ناآشنا، سیبرت و مارکز یک جفت اپلیکیشن به کار بردند تا این جزیره قابل مرور تر باشد. با استفاده از برنامه Explorer برای ArcGIS، Siebert به داده های پورتوریکو که او در Geospatial Cloud ذخیره کرده بود دسترسی سریع داشت: جاده ها، مرزهای آبخیزدار، تصاویر هوایی، مکان های نمونه و موارد دیگر. اگر او می خواست درک بهتری از مکان نسبت به چشم انداز اطراف داشته باشد، تلفن او تمام جواب ها را داشت. از طریق یکپارچه سازی یکپارچه با Explorer برای ArcGIS، تیم می تواند به ArcGIS به Navigator دسترسی پیدا کند. با Navigator، یک شبکه جاده سازی از پیش ساخته پورتوریکو از Esri بارگیری شد و برای یافتن سریعترین مسیر از سایت به سایت دیگر مورد استفاده قرار گرفت. این برنامه توانست ویژگی هایی را از Explorer مانند یک مکان نمونه بکشد و آن را به مقصد تبدیل کند. چه به صورت آفلاین و چه آفلاین، تیم همیشه می دانست که راهی را طی می کند.

قدرت تحلیل

پس از اتمام جمع آوری داده های میدانی، این تیم از جنبه های دیگر سکوی Esri استفاده کرد تا دیدگاه هایی درباره محیط پویای حوضه خود، از جمله تأثیرات حوادث مهم طوفانی ارائه دهد. در سال 2017، طوفان ماریا بخش هایی از یک منطقه تفریحی در حوضه آبریز همسایه ریو یاوکو را در حالی که اسکار عمیقی بر روی چشم انداز باقی مانده بود شست. برای ایجاد یک عکس هوایی بزرگ و یک مدل زمینی دیجیتال از سایت، با استفاده از نرم افزار Drone2Map با استفاده از نرم افزار Drone2Map برای تصاویر ArcGIS، دوخته شد. با درک زمین منطقه قبل و بعد از طوفان، ArcGIS Pro می تواند برای محاسبه چگونگی تغییر زمین و برآورد میزان زمینی که در طی طوفان شسته شده است، محاسبه کند. با پیشرفت این مطالعه، از ArcGIS Pro برای تجزیه و تحلیل داده های میدانی که جمع آوری شده استفاده می شود. شناخت شیوه های پوشش زمین در بالادست از مکان های نمونه برای تعیین مکان هایی که تلاشهای مربوط به حفاظت در جهت پیشبرد انجام می شوند، ضروری است.

 زخم های فرسایشی بزرگ از طوفان ماریا در سال 2017 هنوز در سراسر جزیره قابل مشاهده است. با استفاده از Drone2Map برای ArcGIS، فرسایش و تاثیر ناشی از آن بر محیط پایین دست می تواند در 2D و 3D نقشه برداری شود. با استفاده از ابزارهای تحلیلی در ArcGIS Pro، می توان حجم زمین جابجایی را به طور دقیق تخمین زد.

با تشکر از Geospatial Cloud و سایر برنامه های Esri، درک علوم of Where برای یک پروژه هرگز آسانتر نبوده است. به نظر می رسد یک قدم بزرگ برای بازنشستگی نوت بوک ها به نفع جدیدترین برنامه مجموعه موبایل است. در واقع، این تغییر می تواند نگران کننده باشد، اما این تحول دیجیتالی، همراه با فناوری مناسب، می تواند کار میدانی را آسانتر و کارآمدتر کند. داده های جمع آوری شده با Collector برای ArcGIS را می توان مستقیماً در یک جدول Microsoft Excel برای تجزیه و تحلیل فوری بارگیری کرد. به نظر می رسد این ساده است، اما اگر داده ها را در یک نوت بوک درست جمع آوری کرده باشید، لازم است قبل از شروع تحلیل های خود، یادداشت های زمینه را به یک قالب دیجیتال منتقل کنید. چرا دو بار همین عددها را بنویسید؟ یا اگر نوت بوک رشته خود را گم کردید چه می کنید؟ داشتن داده های ذخیره شده در ابر باعث آرامش خاطر می شود که داده های سخت درآمد شما ناپدید نمی شوند. گلد اظهار داشت: "من در ابتدا کمی از اینکه از روشهای سنتی جمع آوری نوار میدانی چشم پوشی می کردم چشم پوشی می کردم اما به سرعت متوجه پتانسیل بزرگ این سیستم جدید اسناد شدم."

اگر مردم راحت تر با ترسیم نقشه کاغذ و قرار دادن مجدد آن در جعبه های دستکش اتومبیل خود به ترجیح برنامه های پیمایش گوشی های هوشمند، چرا با کارهای میدانی هم همین کار را نمی کنید؟ سیبرت گفت: "این یک گام بزرگ به جلو برای نمونه گیری از حوزه علمی است" و فکر می کنم این مسیری است که همه ما هنگام انجام نمونه برداری میدانی باید به سمت آن حرکت کنیم. " این که آیا شما در علم محیط زیست، آب و برق و یا زمینه های تجاری کار می کنید، یا برای دولتی با هر اندازه، می توانید مستقیماً از تبدیل دیجیتالی گردشهای کاری حوزه خود برای جمع آوری بهتر، ذخیره و به اشتراک گذاری داده در سراسر سازمان خود با Cloud Geospatial Cloud بهره مند شوید.

مدیر سایت: بهزاد سرهادی

شماره تلفن: 09190622992

شناسه تلگرام مدیر سایت: SubBasin@

نشانی ایمیل: behzadsarhadi@gmail.com

(سوالات تخصصی را در گروه تلگرام ارسال کنید)

_______________________________________________________

×

 براي پيوستن به بزرگترين گروه تلگرام علوم و مهندسي آب با امکان تبادل نظر بين اعضاء کليک کنيد

کتاب کاربرد مدل QUAL2KW

کتاب کاربرد GIS در منابع آب

کتاب محاسبه سيل طرح