کاربردهای محیطی GIS
این فصل مجموعه ای از مطالعات موردی از کاربردهای محیطی نماینده GIS را ارائه می دهد. این به هیچ وجه جامع نبوده اما برای نشان دادن نحوه استفاده از GIS برای بهبود درک ما از سیستم های محیطی و نشان دادن راه حل های GIS برای برخی از مسائل زیست محیطی طراحی شده است. مطالعات موردی از ادبیات انتخاب شده است و حوزه های مدل سازی هیدرولوژیکی، تجزیه و تحلیل کاربری زمین، تحقیقات علوم جوی، مدل سازی اکولوژیکی و ارزیابی منظره را پوشش می دهد.
اهداف یادگیری
پس از مطالعه این فصل شما باید بتوانید :
- درک گستردگی و تطبیق پذیری کاربردهای GIS در علوم محیطی
- توضیح دهید که چگونه می توان با استفاده از GIS و داده های مکانی به مطالعات زیست محیطی ارزش افزوده کرد.
- درک کنید که چگونه می توان GIS را در هیدرولوژی، اکولوژی، علم استفاده از زمین، علوم جوی و سایر زمینه های نماینده علوم محیطی به کار برد.
- از نقش GIS در تصمیم گیری های زیست محیطی قدردانی کنید.
- برنامه های کاربردی زیست محیطی GIS خود را توسعه دهید.
هیدرولوژی مدل سازی
هیدرولوژی به مطالعه حرکت، توزیع و کیفیت آب از طریق چرخه هیدرولوژیکی و همچنین انتقال اجزایی مانند رسوبات و آلاینده ها در آب در جریان آن می پردازد. مدلهای متعددی برای شبیه سازی سیستمهای هیدرولوژیکی به منظور تسهیل درک فرآیندهای هیدرولوژیکی توسعه یافته اند. آنها از مدلهای حوضه آبریز کامل که با تمام اجزای چرخه هیدرولوژیکی سروکار دارند گرفته تا مدلهای مقیاس کوچکتر که بر فرآیندهای مناطق خاصی در یک حوضه آبریز مانند دامنه تپه متمرکز هستند. برخی از مدلها حوضه آبریز را به عنوان یک واحد توصیف می کنند، با این فرض که بارندگی به طور مساوی در سراسر حوضه آبریز می شود، پارامترهای هیدرولوژیکی در همه جا یکنواخت و فرآیندهای رواناب بارندگی خطی است. این مدلهای هیدرولوژیکی مدلهای متراکم نامیده می شوند، آنها تغییرات مکانی ذاتی متغیرهای محیطی را در ویژگیهای میانگین حوضه قرار می دهند. مدل های دیگر شامل انواع داده های متفاوت مکانی از مجموعه ای از پایگاه های داده مکانی در زمینه استفاده از زمین، پوشش زمین و ویژگی های خاک و وضوح بالا، بارش ، دما و سایر متغیرهای محیطی می باشند، به این مدلها مدلهای توزیع شده گفته می شود. آنها نه تنها شبیه سازی و پیش بینی را با وضوح بالاتر نسبت به مدل های یکپارچه تسهیل می کنند بلکه با استفاده از پارامترهای توزیع مکانی ارتباط فیزیکی، پیش بینی های هیدرولوژیکی را بهبود می بخشند. بسیاری از مدلهای هیدرولوژیکی به عنوان برنامه‌های مدلسازی نوشته شده‌اند (به‌عنوان مثال HEC-HMS و HEC-RAS ارتش مهندسین ارتش ایالات متحده) که می‌توانند با سیستمهای نرم‌افزار GIS یا به‌عنوان بسته‌های نرم‌افزاری مستقل با قابلیت‌های GIS داخلی همراه شوند. (مثلا MODFLOW ، HEC-EFM و RiverCAD) یا به عنوان ماژول نرم افزاری GIS تعبیه شده (مانند ESRI’s Arc Hydro). GIS به ویژه از طریق ظرفیت آن برای نمایش مکانی پارامترهای هیدرولوژیکی با استفاده از داده های ارجاع شده جغرافیایی و قابلیت های قدرتمند برای تجزیه و تحلیل زمین، بستر مهمی برای مدلسازی هیدرولوژیکی فراهم می‌کند. همراه با مدلهای هیدرولوژیکی، GIS در طیف وسیعی از کاربردها، از محاسبه متغیرهای هیدرولوژیکی، سنتز و توصیف گرایشهای هیدرولوژیکی تا پیش بینی پاسخ به رویدادهای هیدرولوژیکی، مانند مدل سازی آب طوفان، برآورد رواناب سطحی، ارزیابی خطر سیل، مدل سازی نقطه آلودگی، پیش بینی فرسایش و نظارت بر روند هیدرولوژیکی زمان واقعی و غیره کاربرد دارد. دو مطالعه موردی در زیر ارائه شده است. یکی شامل مدلسازی رواناب بارندگی توسط (ملسه و شیه، ۲۰۰۲) و دیگری مربوط به ارزیابی آلودگی منبع غیر نقطه ای توسط (میشرا و همکاران، ۲۰۱۰) انجام شده است. سنتز و توصیف تمایلات هیدرولوژیکی برای پیش‌بینی پاسخ به رویدادهای هیدرولوژیکی، مانند مدلسازی آب طوفان، تخمین رواناب سطحی، ارزیابی خطر سیل، مدلسازی آلودگی غیر نقطه‌ای، پیش‌بینی فرسایش و پایش فرآیند هیدرولوژیکی در زمان واقعی می باشد. دو مطلب موردی در زیر ارائه شده است. یکی شامل مدل سازی رواناب باران توسط (ملسه و شیه، ۲۰۰۲) و دیگری مربوط به ارزیابی آلودگی منبع غیر نقطه ای توسط (میشرا و همکاران، ۲۰۱۰) می باشد. سنتز و توصیف گرایش های هیدرولوژیکی به پیش بینی پاسخ به رویدادهای هیدرولوژیکی، مانند مدل سازی آب طوفان، برآورد رواناب سطحی، ارزیابی خطر سیل، مدل سازی آلودگی غیر نقطه ای، پیش بینی فرسایش و نظارت بر روند هیدرولوژیکی در زمان واقعی می باشد.
بدون دیدگاه