هیدرولوژی به معنای عام آن، شناخت حرکت آب است، چه بر روی زمین، چه در زیر سطح خاک و چه در اعماق زمین. هیدرولوژی می تواند به انسان ها بیش از گذشته با استفاده از علوم ترکیبی جدید، نظیر هوش مصنوعی و روش های پیچیده یادگیری ماشین، و همچنینی نرم افزارهای قدرتمند شبیه سازی، تا ابزارهای تهیه داده وسیع نظیر ماهواره ها، کمک کند. در اینجا ما تمایل خود را در همکاری های علمی در زمینه حل چالش های واقعی آب نشان داده ایم. برای جزییات بیشتر، تماس حاصل کنید.

فراخوان مقاله: زمین آمار پیشرفته در هیدرولوژیکی

روشهای زمین آمار معمولاً در علوم آب، زمین و محیط زیست برای کمی کردن تغییرات فضایی، تولید نقشه های درون یابی با عدم قطعیت کمی و بهینه سازی طرحهای نمونه برداری فضایی استفاده می شود. زمین آمار زمین-فضا جنبه های پویای فرایندهای محیطی را بررسی کرده و تغییرات پویا را از نظر همبستگی مشخص می کند. زمین آمار نیز می تواند با یادگیری ماشین و مدل های مکانیکی ترکیب شود تا مدل سازی فرایندها و الگوهای دنیای واقعی را بهبود بخشد. چنین روشهایی برای مدل سازی خواص خاک، تولید خروجی های مدل آب و هوایی، شبیه سازی فرآیندهای هیدرولوژیکی و درک بهتر و پیش بینی عدم قطعیت ها به طور کلی استفاده می شود. تجزیه و تحلیل داده های بزرگ و ادغام داده ها به دلیل پیشرفت های تکنولوژیکی و فراوانی منابع داده جدید از سنجش از دور و نزدیک و همچنین تعداد زیادی از شبکه های حسگر محیطی به موضوعات اصلی تحقیق تبدیل شده است. پیشرفتهای روش شناختی، مانند مدل سازی سلسله مراتبی بیزی، یادگیری ماشین، فرآیندهای پراکنده گوسی، مدلهای تعامل محلی و همچنین پیشرفت در ماژولهای نرم افزاری زمین آمار در R و پایتون، جعبه ابزار زمین آمار را افزایش داده است.

مرکز بایگانی فرآیندهای سرزمینی ناسا در دسترس بودن محصولات داده NASADEM با وضوح 1 قوس ثانیه را اعلام کرد. NASADEM میراث مأموریت توپوگرافی رادار شاتل (SRTM) را با بهبود دقت ارتفاع مدل دیجیتال و پوشش داده ها و همچنین ارائه اطلاعات اضافی مربوط به رادار SRTM گسترش داده است. به زبان ساده آن را تدقیق کرده است. این پیشرفت ها با پردازش مجدد داده های سیگنال رادار اصلی SRTM و داده های تله متری با الگوریتم های به روز شده و داده های کمکی که در زمان پردازش SRTM اصلی در دسترس نبود به دست آمد.

در این پست قصد داریم مقایسه ای کنیم بین کاربرد لایه های با دقت بالا در پردازش های مکانی. مدتی است در سایت بیسین لایه DEM نسبتا دقیقی را ارائه دادیم. لایه DEM حاضر دراین سایت، بسته به موقعیت جغرافیایی بر روی محدوده کشور دقت متوسط "چهار و نیم" متری دارد. با توجه به داده های رایگان کنونی که تحت عنوان SRTM و ASTER و... که با دقت حدودا 30 متری در دسترس است (از جمله در سایت بیسین)، می توان داده چهار و نیم متری را بسیار ارزشمند دانست.

HEC-HMS توسط مجموعه ارتش ایالات متحده ساخته شده است. با این حال، نرم افزار توسعه یافته در مرکز مهندسی هایدرولوژیک هر زمان که لازم باشد در دسترس عموم قرار می گیرد. استفاده از آن محدودیت ندارد و افراد خارج از مجموعه مهندسان ارتش آمریکا ممکن است از این برنامه بدون هزینه استفاده کنند. HEC به کاربران غیر نظامی کمک یا پشتیبانی کاربر از این نرم افزار نمی دهد. بارگیری این نرم افزار نشان دهنده پذیرش کامل مسئولیت شما در استفاده از این برنامه است. لطفا برای اطلاعات بیشتر به سیاست توزیع مراجعه کنید.

هنگام استفاده از Arc Hydro Groundwater (AHGW) با ArcMaps، می توانید یک خط ایجاد کنید که نشان دهنده سطح آب یا سایر ساختارها در نمودارهای مقطع 2D باشد. در این مقاله برخی از روشهای انجام این کار مورد بحث قرار خواهد گرفت.

مرورگر EO امکان مرور و مقایسه تصاویر با وضوح کامل را از تمام منابع داده ای که ارائه می دهیم امکان پذیر می کند. شما به سادگی به منطقه مورد علاقه خود می روید، دامنه زمانی و پوشش ابری مورد نظر خود را انتخاب کرده و داده های بدست آمده را در مرورگر بررسی می کنید. تجسم های مختلف را امتحان کنید یا خودتان بسازید، تصاویر با وضوح بالا بارگیری کنید و تایم لپس ایجاد کنید.

این سامانه یک ماشین زمان مجازی که موقعیت و توزیع زمانی سطوح آب را در مقیاس جهانی طی 3.6 دهه گذشته ترسیم می کند و آماری از میزان و تغییر آنها برای پشتیبانی بهتر از تصمیم گیری در مورد مدیریت مدیریت آب ارائه می دهد.

به طور کلی، گردش کار GIS استفاده از منوی GIS است که از بالای منو شروع می شود و به صورت پی در پی از طریق ابزار از بالا به پایین اجرا می شود. برای شروع ترسیم، ابتدا باید با وارد کردن یک مدل ارتفاع دیجیتال (DEM) یک شی داده زمین ایجاد شود. سپس، باید یک مدل حوضه ایجاد شود و داده های زمین به آن متصل شود. چندین مدل حوضه می تواند از همان شی داده زمین استفاده کند و خطوطی که تولید می شود محصولی از مدل حوضه است (نه داده های زمین). یک شی داده زمین در اصل ظرفی برای یک DEM است.

حوضه آبریز به منطقه ای گفته می شود که آب را می گیرد و در نهایت از یک نقطه یا محل خروجی مانند رودخانه ها، مخازن و اقیانوس عبور می کند. QGIS 3 دارای مجموعه ای از ابزارهای هیدرولوژی برای مشخص کردن خودکار حوضه رودخانه با استفاده از ابزار GRASS است، این مطلب روش گام به گام اجرای این روش را نشان می دهد (با استفاده از QGIS نسخه 3.10) ، قبلاً توصیه می شود فایل DEM را برای تمرین بارگیری کنید.

داده های ارتفاع زمین با وضوح چندگانه جهانی 2010 (GMTED2010) سطح جدیدی از جزئیات را در داده های توپوگرافی جهانی ارائه می دهد. مجموعه محصولات GMTED2010 شامل هفت محصول جدید با ارتفاع رستری برای هر یک از رزولوشن های مکانی 30، 15 و 7.5 ثانیه ای است و شامل بهترین داده های موجود جهانی برای ارتفاع است. سازمان زمین شناسی ایالات متحده (USGS) و آژانس اطلاعات ملی فضایی (NGA) در زمینه توسعه یک مدل ارتفاعی جهانی به ویژه قابل ارتقا به نام داده های ارتفاع زمین با وضوح چند منظوره 2010 (GMTED2010) که جایگزین GTOPO30 به عنوان مجموعه داده ارتفاع شده است، همکاری کرده اند.

RiverTools 4.0 یک برنامه GIS کاربر پسند برای تجزیه و تحلیل و تجسم زمین دیجیتال، حوزه های آبخیز و شبکه های رودخانه ای است. یکی از قدرتمندترین ویژگی های RiverTools توانایی آن در استخراج سریع الگوهای شبکه زهکشی و تجزیه و تحلیل داده های هیدرولوژیکی از DEM های بسیار بزرگ (مدل های ارتفاعی دیجیتال) است. با استفاده از RiverTools می توانید تجزیه و تحلیل جامع، شروع به پایان کار یک شبکه آبخیزداری، زیر حوضه و شبکه رودخانه را در کسری از زمان مورد نیاز با نرم افزار GIS به صورت تخصصی انجام دهید. RiverTools اندازه گیری دقیق مشخصات رودخانه و حوضه مانند منطقه بالادست، طول کانال، افت ارتفاع، شیب و انحنا با استفاده از مدل بیضوی زمین را انتخاب می کند. RiverTools ترسیم مرزهای حوضه آبریز و محاسبه پارامترهای مختلف حوضه و زیر حوضه را آسان می کند. RiverTools می تواند داده ها را از سایر برنامه های GIS مانند ArcView ESRI (از طریق پشتیبانی از shapefiles، BIL، FLT، GeoTIFF) و با سنجش از دور، سیستم های پردازش تصویر مانند ENVI (محیط برای تجسم تصاویر) وارد و صادر کند.

RiverTools 4.0 یک برنامه GIS کاربر پسند برای تجزیه و تحلیل و تجسم زمین دیجیتال، حوزه های آبخیز و شبکه های رودخانه ای است. یکی از قدرتمندترین ویژگی های RiverTools توانایی آن در استخراج سریع الگوهای شبکه زهکشی و تجزیه و تحلیل داده های هیدرولوژیکی از DEM های بسیار بزرگ (مدل های ارتفاعی دیجیتال) است. با استفاده از RiverTools می توانید تجزیه و تحلیل جامع، شروع به پایان کار یک شبکه آبخیزداری، زیر حوضه و شبکه رودخانه را در کسری از زمان مورد نیاز با نرم افزار GIS به صورت تخصصی انجام دهید. RiverTools اندازه گیری دقیق مشخصات رودخانه و حوضه مانند منطقه بالادست، طول کانال، افت ارتفاع، شیب و انحنا با استفاده از مدل بیضوی زمین را انتخاب می کند. RiverTools ترسیم مرزهای حوضه آبریز و محاسبه پارامترهای مختلف حوضه و زیر حوضه را آسان می کند. RiverTools می تواند داده ها را از سایر برنامه های GIS مانند ArcView ESRI (از طریق پشتیبانی از shapefiles، BIL، FLT، GeoTIFF) و با سنجش از دور، سیستم های پردازش تصویر مانند ENVI (محیط برای تجسم تصاویر) وارد و صادر کند.

شما می دانید که امروزه علوم آب با وجود انبوهی از نرم افزارها به یک علم توانمند در پیش بینی و سناریوسازی مسائل و چالش های مهندسی تبدیل شده است. آنچنان که سطح داده های پایه محدود کننده توانایی یک کارشناس آب است و نه ابزار حسابگری همچون نرم افزارها... ما به دنبال نرم افزارهای رایگان منابع آب مختلف بوده ایم، اسناد آنها را بررسی کرده و مزایا و کمبودهای آنها را برای بدست آوردن این لیست برتر تجزیه و تحلیل کرده ایم. اما باید همواره بیاد داشته باشید که در علوم محیطی، انتخاب یک نرم افزار خوب، کاملا وابسته به اهداف، دسترسی به داده و توانایی های شما نیز می باشد. ممکن است نرم افزارهایی باشند که برای برخی مسائل محلی توانمند بوده و در لیست زیر نباشند.

TauDEM (تجزیه و تحلیل زمین با استفاده از مدل های ارتفاع دیجیتال) مجموعه ای از ابزارهای مدل ارتفاع دیجیتال (DEM) برای استخراج و تجزیه و تحلیل اطلاعات هیدرولوژیکی از توپوگرافی است که توسط DEM نشان داده شده است. نوت بوک HydroShare TauDEM Raster Processing Jupyter در رایانه با عملکرد بالا ROGER در NCSA میزبانی می شود. می توان آن را از طریق HydroShare Jupyter Python این ابزار را باز کرد. این نوت بوک با استفاده از مجموعه ابزار TauDEM GIS، قابلیت های اساسی پردازش حوزه آبخیز را فراهم می کند.

اهمیت

درذ یک پژوهش موردی، مشخص شده است که آژانس های دولتی در همه سطوح به نقشه های شبکه های کانال جریان برای تلاش های مدیریتی مانند بررسی زیستگاه، برنامه ریزی کلی استفاده از زمین و تعیین بارهای غیر نقطه ای آلاینده ها به خلیج چساپیک اعتماد می کنند. USGS یک شبکه گسترده جریان را در مجموعه داده های هیدروگرافی ملی (NHD) خود ترسیم کرده است که کانال های جریان و نقاط سرچشمه را تعیین می کند که از نقشه های توپوگرافی، عکسبرداری هوایی و در بعضی مکان ها، صحت تعیین می شوند. بخش بزرگی از طول شبکه فاضلاب واقعی، متشکل از کانالهای کوچک سرچشمه است که در NHD شامل نمی شوند زیرا معمولاً از تصاویر هوایی به راحتی مشخص نمی شوند یا برای نشان دادن مشخصات کانال "سنتی" بسیار کوچک هستند (اسمیت و هرمان 2005). جریان های سرچشمه، علی رغم فراوانی در چشم انداز، کمترین نقشه برداری را دارند و می توانند تأثیر قابل توجهی بر کیفیت آب جاری در پایین دست داشته باشند،

نرم افزار یک ابزار فناوری است و از طریق تاریخ بشر، جدیدترین فناوری باعث شده است که مهارت های شناختی ما تغییر کند و هوش ما رشد کند. متخصصان منابع آب با استفاده گسترده از نرم افزار و رایانه با شبیه سازی عددی جریان سطح، جریان آب زیرزمینی، تعامل با محیط و پیش بینی تأثیرات آینده سروکار دارند. از نظر ما، نیاز به متخصصانی وجود دارد که بتوانند با انواع مختلفی از کدهای نرم افزاری و برنامه نویسی برای توسعه ارزیابی های جامع از شرایط فعلی و آینده منابع آب، مقابله کنند.

NDVI (شاخص طبیعی پوشش گیاهی تفاوت عادی) یک شاخص پوشش گیاهی همه کاره برای ارزیابی پوشش گیاهی و پویایی تغییر پوشش گیاهی است. این شاخص در طول سال ها با بسیاری از ماهواره ها مورد مطالعه و ارزیابی قرار گرفته است و روش حساب آن را نسبت به تعداد و نوع باند ماهواره تغییر داده است. آموزش زیر محاسبه NDVI برای تصاویر Landsat 8 با استفاده از QGIS را نشان می دهد.