نقشه راه GIS

درخواست مشاوره

09120049370

8 صبح تا 12 شب

09120049370

Telegram Whatsapp Youtube

 

چکیده

:

در بیشتر دهه گذشته، بخش جنوب غربی ایالات متحده یک خشکسالی شدید و پایدار را تجربه کرده است. این امر باعث نگرانی جدی در زمینه تامین و مدیریت آب در منطقه شده است. در این تحقیق، 30 تصویر ماهواره ای لندست تصحیح شده از آرشیو کاوشگر زمین سرویس زمین شناسی ایالات متحده (USGS) برای دوره 1972 تا 2009 مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. این تصاویر دریاچه مید (یک مخزن اصلی در این منطقه) را در بر می گرفت و برای تغییرات سطح آب مورد بررسی قرار گرفت. حداقل/حداکثر مساحت دریاچه ده ساله در سال های 1972/1979، 1981/1988، 1991/1998 و 2009/2000 به دست آمد. حداقل وسعت دریاچه در سال 2009 (356.4 کیلومتر مربع ) رخ داده است، در حالی که حداکثر آن در سال 1998 (590.6 کیلومتر مربع) رخ داده است .). روندهای متغیر در سطح آب و سطح دریاچه در طول دوره تجزیه و تحلیل مشاهده شد، با این حال مقادیر به تدریج پایین تر از سال 2000 مشاهده شد. مناطق دریاچه مشتق شده Landsat یک رابطه بسیار قوی با سطح آب اندازه گیری شده واقعی در سد هوور نشان می دهد. تغییرات سالانه سطح آب در سد با تخمین‌های ماهواره‌ای متفاوت است. ثبت کامل (سالانه) تصاویر ماهواره ای ممکن است به کاهش انحرافات جزئی در سری های زمانی کمک کرده باشد.

کلید واژه ها: 

تغییر نقشه ; دریاچه مید ؛ لندست ; خط ساحلی ; تجسم ; سطوح آب

 

 

1. مقدمه

در طول 150 سال گذشته، غرب آمریکا تغییرات هیدرولوژیکی چشمگیری را از عوامل محیطی و فعالیت های انسانی تجربه کرده است. الگوهای نوسان بارندگی، آب و هوای غیرقابل پیش بینی، سطوح بالای تبخیر، کاهش رواناب ذوب برف و الگوهای فعلی مصرف آب عواملی هستند که بر منابع مدیریت آب فشار وارد می کنند [ 1 ، 2 ]. در عین حال، وابستگی به دریاچه مید برای آب و تولید برق از سد هوور توسط جمعیت اطراف همچنان در حال افزایش است. این سد برای کنترل سیلاب ها و تولید برق عمل می کند، اما اساساً ظرفیت آن در یک سیستم مخزن از تأثیر منفی خشکسالی بر کشاورزی در جنوب غربی جلوگیری می کند [ 3 ]]. شهرهایی مانند لاس وگاس، نوادا که تقریباً در 50 کیلومتری غرب دریاچه مید قرار دارند، اکنون تحت برخی محدودیت‌های مربوط به محدودیت‌های آب و اصلاح استفاده از آب پارک شهری هستند. این تغییرات و روندهای هیدرولوژیکی در غرب آمریکا ناشی از خشکسالی گسترده در این محیط بیابانی است.
خشکسالی ناشی از چندین سال کم بارش است و ممکن است عواقب جدی برای منطقه داشته باشد. این دوره از آب و هوای خشک مهم است که در نظر گرفته شود، زیرا غرب ایالات متحده شامل مناطق آبیاری بزرگی است که ممکن است توسط کمبود طولانی مدت آب تهدید شود [ 4 ]. علاوه بر این، عوامل سطح پایین آب با رشد سریع جمعیت در لاس وگاس همزمان است که بر کمیت آب فشار می آورد. در نتیجه رشد شهری، تقاضای آب به میزان زیادی از ایالت هایی که از آب دریاچه مید استفاده می شود، از جمله کالیفرنیا، نوادا و آریزونا افزایش یافته است [ 1 ، 5 ]]. از قضا، سد هوور و فراوانی آب و نیروی الکتریکی آن باعث تشویق رشد جمعیت و تحریک آبیاری و استفاده از آب برای کشاورزی در ایالت های غربی شد [ 4 ].
سد هوور در اوایل دهه 1930 ساخته شد و به مرور زمان آب رودخانه کلرادو بالا را برای تشکیل دریاچه مید محدود کرد [ 2 ، 5 ، 6 ]. این سد توسط دفتر احیای فدرال ایالات متحده برای حمایت (تا حدی) مزارع سبزیجات امپریال ولی کالیفرنیا [ 7 ] ساخته شد. پس از ساخت سد، تعداد بیشتری از مردم به دلیل افزایش منابع آب منطقه شروع به حرکت به مناطق اطراف کردند. در دهه 1920، قبل از ساخت سد، مازاد آب و حق 18.5 میلیارد متر مکعب وجود داشت .(15 میلیون جریب فوت) آب توسط دو گروه ایالت از جمله ایالت های حوضه بالایی وایومینگ، کلرادو، نیومکزیکو و یوتا و ایالت های حوضه پایینی کالیفرنیا، نوادا و آریزونا تقسیم شد [ 7 ]. این مهم است زیرا به کمبود آب در دریاچه مید و دریاچه پاول (یک مخزن دیگر در بالای رودخانه) در پنج سال گذشته مربوط می شود. با این کمبودها باید سیاست‌های جدیدی ایجاد شود، زیرا ذخایر مخازن دیگر نمی‌توانند آب را مطابق با حقوق قبلی تامین کنند [ 7 ، 8 ]. جمعیت نوادا در سال 2008 تقریباً دو میلیون نفر بود و بیست و پنج درصد رشد شهری در سالهای خشکسالی اخیر رخ داده است [ 7 ]]. با توجه به این جمعیت رو به رشد، طرحی برای ساخت خط لوله سوم از دریاچه مید در حال انجام است که تقریباً 246.7 میلیون متر مکعب ( 200000 هکتار فوت) آب را به شهر لاس وگاس پمپ می کند [ 7 ]. به نظر می رسد دسترسی به آب در آینده فقط رو به کاهش است که مشکلات بیشتری را برای جامعه و محیط زیست منطقه ایجاد خواهد کرد.
مسائل مربوط به تامین آب منطقه ای در خط مقدم قرار گرفته است. از زمان تکمیل سد هوور، کاهش ذخیره مخازن، مدل های مدیریت آب را در طول خشکسالی های طولانی ترغیب کرده است. گاریک و همکاران [ 9] بیان می کند که هنگام استفاده از ابزارهای مدل سازی برای مدیریت کمبود آب، چالش هایی به دلیل نوع هیدروکلیماتولوژی، تغییر الگوی زمین و سیاست گذاری ایجاد می شود. علاوه بر این، برای توسعه عملیات مدیریت قوی تر، تجزیه و تحلیل رواناب، شیوه های استفاده از آب و شرایط اولیه مخزن عوامل مهمی هستند که باید تجزیه و تحلیل شوند. بحث های سیاستی بیشتر در مورد مدیریت مؤثر آب تحت تأثیر موضوع تغییرات آب و هوا قرار می گیرد. بنابراین سیستم های آب سالم و برنامه ریزی بلند مدت برای منابع آب ضروری است. به طور مشابه، در بررسی مصرف آب در لاس وگاس، جویس [ 8] مطالعه بر اقدامات مدنی و سیاست محور برای شهر برای کاهش مصرف آب متمرکز بود. بنابراین، با توجه به شرایط و الگوهای غرب آمریکا که بر دسترسی به آب تأثیر می گذارد، مدیریت منطقه ای منابع آب برای پیش بینی های آینده پایدار و جلوگیری از کاهش بیشتر مخازن ضروری است [ 1 ، 5 ، 6 ، 8 ].
تصاویر سنجش از دور، فناوری‌های فضایی و پردازش رایانه‌ای به طور فزاینده‌ای در نظارت بر تغییرات و روندهای محیطی مفید هستند [ 10 ]. استفاده از فناوری های مبتنی بر ماهواره امکان اندازه گیری تغییرات در مناطق وسیع و تشخیص الگوها را فراهم می کند. سنجش از دور به دلیل اندازه گیری طول موج تابش در قسمت های مرئی و فروسرخ طیف الکترومغناطیسی [ 10 ] در مطالعات دریاچه مفید است. تنوع مکانی در بازتاب آب توسط کیفیت آب و آب و هوا محدود می شود [ 11]. همانطور که این طول موج ها منعکس، جذب و منتقل می شوند، ویژگی های آنها به شرایط محیطی که دریاچه در آن وجود دارد بستگی دارد. نسبت انرژی منعکس شده، جذب شده و ارسالی در طول موج های مختلف متفاوت است و می تواند بر ویژگی های بصری آب درون دریاچه تأثیر بگذارد [ 10 ].
شاه [ 12 ] وسعت دریاچه را در دشت ساحلی قطب شمال آلاسکا با استفاده از تصاویر پرنده پرنده با وضوح بالا بررسی کرد. یک رویکرد ترکیبی با استفاده از لندست، ماهواره مشاهده پیشرفته زمین (ALOS) و داده های Quickbird برای پایش دریاچه های بزرگ و کوچک در نیوزیلند [ 13 ] توصیه شد. کراسمن و هورل [ 14 ] از داده های طیف رادیومتر تصویربرداری با وضوح متوسط ​​(MODIS) برای بررسی دمای سطح دریاچه نمک بزرگ برای دوره 2000-2007 استفاده کردند. Birkett و Mason [ 15 ] تحقیقی را با هدف مطالعه دریاچه های بزرگ حساس از نظر آب و هوایی با استفاده از داده های ماهواره راداری اروپای سنجش از دور-1 (ERS-1) توصیف می کنند. تحلیل های دیگر از تصاویر Landsat با وضوح متوسط ​​برای تخمین تبخیر دریاچه استفاده کرده اند [ 16 ]]. تجزیه و تحلیل سری زمانی در مطالعات هیدروکلیماتولوژی رایج تر می شود [ 17 ]. خوشه‌بندی در زمان رویدادهای خاص مانند خشکسالی و پیش‌بینی منابع آب آینده تحت تغییرات آب و هوا در روش سری زمانی بسیار مهم است. تروچ و همکاران [ 11 ] مطالعه ای را در حوضه رودخانه کلرادو طی یک دوره 28 ساله از سال 1979 تا 2006 انجام داد که در آن از یک روش مدل سازی هیدرولوژیکی استفاده شد. در مطالعه آنها از مدل ظرفیت نفوذ متغیر استفاده شد که در آن تفکیک مکانی برای معادله تعادل آب و انرژی مشخص شده است. این مهم است زیرا تغییر ظرفیت آب پس از ذوب برف به بیشترین میزان خود رسید و به تغییرات کلی ذخیره‌سازی در دریاچه مید کمک کرد.
هدف از این تحقیق استفاده از تصاویر ماهواره ای و سیستم های اطلاعات جغرافیایی (GIS) برای تجسم تغییر سطح آب دریاچه مید است. این اطلاعات اضافی را ارائه می دهد که ممکن است برای مدیریت مخزن و تجزیه و تحلیل خشکسالی مفید باشد. همچنین به درک بهتری از جایی که تغییرات سطح آب بیشترین تأثیر را بر چشم انداز دارد منجر می شود.

2. منطقه مطالعه

دریاچه مید (واقع در منطقه تفریحی ملی لیک مید) یک مخزن اصلی در مرز آریزونا-نوادا است ( شکل 1 ). این حوضه شامل پنج حوضه است که می تواند تا دو سال جریان متوسط ​​​​از رودخانه کلرادو را نگه دارد. سد هوور منبع بزرگی از نیروی برق آبی است و دریاچه مید منبع اصلی تامین آب آشامیدنی لاس وگاس، نوادا است [ 6 ].
دریاچه مید آب را از رودخانه کلرادو بالا ذخیره و آزاد می کند، که تقریباً 97٪ از ورودی دریاچه از رودخانه می آید [ 18 ]. از کل حوضه رودخانه کلرادو، دریاچه مید و دریاچه پاول 85 درصد از ظرفیت ذخیره سازی آن را تشکیل می دهند [ 3 ]. سطح آب دریاچه در سال های اخیر به پایین ترین حد تاریخی رسیده است و بستر قبلی دریاچه در بسیاری از نقاط دوباره پدیدار شده است. ظاهر “حلقه وان حمام” دریاچه مید، از دست دادن آب از دریاچه را برجسته می کند ( شکل 2)). مخازن سیستم رودخانه کلرادو شامل دریاچه مید و دریاچه پاول برای محافظت در برابر خشکسالی در نظر گرفته شده است. با این حال، به ناچار خشکسالی های شدید همچنان بر منطقه به شکل کمبود آب و کاهش تولید برق تأثیر می گذارد. با این وجود، تغییر در شرایط هیدرولوژیکی از کمبود آب به دسترسی به آب رخ خواهد داد حتی اگر پایان خشکسالی فعلی نامشخص باشد [ 18 ].
Ijgi 01 00108 g001 1024
شکل 1. دریاچه مید (1998 وسعت) در منطقه تفریحی ملی دریاچه مید (NRA) – مرز آبی. منابع: تصویر لندست [ 19 ]، بردار [ 20 ].
Ijgi 01 00108 g002 1024
شکل 2. “حلقه وان حمام” دریاچه مید که از سد هوور در مارس 2009 دیده می شود.

3. داده ها و روش

در این مطالعه، تصاویر ماهواره ای لندست تصحیح شده موجود از آرشیو کاوشگر زمین، سرویس زمین شناسی ایالات متحده (USGS) برای دوره 1972 تا 2009 به دست آمد. تصاویری که نزدیک به 40 سال را پوشش می‌دهند برای مساحت سطح آب در یک سری زمانی تجزیه و تحلیل شدند. در مجموع 30 تصویر شامل: 8 تصویر اسکنر چندطیفی (MSS)، 19 تصویر نگاشت موضوعی (TM) و 3 تصویر نگاشت موضوعی پیشرفته (ETM+) ( جدول 1 ) مورد بررسی قرار گرفت.). اکثر تصاویر در ماه می (17 از 30) به دست آمده اند. در صورتی که امکان دریافت تصویر از ماه می (به دلیل شرایط پوشش ابری و در دسترس بودن از آرشیو) وجود نداشت، در صورت لزوم تصاویر دیگری جایگزین می شدند. تصاویر MSS از Landsat 1 و 2 چالش برانگیزترین برای به دست آوردن و پردازش بودند زیرا بخش جنوب شرقی دریاچه کمی خارج از مسیر 41 ردیف 35 World Reference System-1 (WRS-1) بود که بیشتر دریاچه را شامل می شد. این امر مستلزم دریافت تصویر مسیر مجاور (در صورت وجود) بود. علاوه بر این، برخی از تصاویر MSS با استفاده از طرح ریزی مشترک (UTM Zone 11، WGS84) تصحیح نشدند که منجر به بازپرداخت برای به دست آوردن همان درجه دقت شد. تصاویر TM و ETM+ همگی از مسیر 39 ردیف 35 (WRS-2) به دست آمدند.
جدول
جدول 1. مشخصات تصویر Landsat.
هر تصویر با استفاده از رویکرد بدون نظارت K-means با استفاده از تمام باندهای موجود (به استثنای باندهای حرارتی برای تصاویر TM و حرارتی/پانکروماتیک برای تصاویر ETM+) به عنوان آب یا خشکی طبقه‌بندی شد. پردازش پس از طبقه بندی برای از بین بردن سایه هایی که به اشتباه به عنوان آب طبقه بندی شده بودند، ضروری بود. ارزیابی دقت انجام شد و دقت کلی بین 96٪ تا 100٪ بود. برای تجزیه و تحلیل دقت هر تصویر از دویست نقطه نمونه تصادفی استفاده شد. نقشه های طبقه بندی شده به صورت بصری با تصاویر اصلی که به عنوان داده های مرجع استفاده می شدند مقایسه شدند. مشاهدات زمینی نیز در مارس 2009 انجام شد. آمار دقت MSS عموماً کمی کمتر از نتایج TM و ETM+ بود. این را می توان به فضای پایین تر، رادیومتری، و وضوح طیفی داده ها و برخی ناهنجاری های تصویر مانند ردیف های از دست رفته پیکسل ها. بازرسی بصری برای کنترل کیفیت و ارزیابی تصاویر طبقه بندی شده منجر به حذف تمام مناطق طبقه بندی شده نادرست شد. مراحل پردازش تصویر با استفاده از نرم افزار PCI Geomatica انجام شد، در حالی که تجزیه و تحلیل سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) با استفاده از ESRI ArcGIS تکمیل شد. وسعت سطح دریاچه در ArcGIS با ضرب تعداد پیکسل های آب در هر تصویر در وضوح فضایی تصاویر ماهواره ای اصلی (79 متر برای MSS و 30 متر برای TM و ETM +) محاسبه شد. تصور می‌شد که امکان ترکیب پیکسل‌های خط ساحلی در بین تصاویر برابر است، حتی اگر داده‌های MSS با وضوح درشت‌تر، رابط ساحل/آب را به وضوح داده‌های TM یا ETM+ حل نکنند. بازرسی بصری برای کنترل کیفیت و ارزیابی تصاویر طبقه بندی شده منجر به حذف تمام مناطق طبقه بندی شده نادرست شد. مراحل پردازش تصویر با استفاده از نرم افزار PCI Geomatica انجام شد، در حالی که تجزیه و تحلیل سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) با استفاده از ESRI ArcGIS تکمیل شد. وسعت سطح دریاچه در ArcGIS با ضرب تعداد پیکسل های آب در هر تصویر در وضوح فضایی تصاویر ماهواره ای اصلی (79 متر برای MSS و 30 متر برای TM و ETM +) محاسبه شد. تصور می‌شد که امکان ترکیب پیکسل‌های خط ساحلی در بین تصاویر برابر است، حتی اگر داده‌های MSS با وضوح درشت‌تر، رابط ساحل/آب را به وضوح داده‌های TM یا ETM+ حل نکنند. بازرسی بصری برای کنترل کیفیت و ارزیابی تصاویر طبقه بندی شده منجر به حذف تمام مناطق طبقه بندی شده نادرست شد. مراحل پردازش تصویر با استفاده از نرم افزار PCI Geomatica انجام شد، در حالی که تجزیه و تحلیل سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) با استفاده از ESRI ArcGIS تکمیل شد. وسعت سطح دریاچه در ArcGIS با ضرب تعداد پیکسل های آب در هر تصویر در وضوح فضایی تصاویر ماهواره ای اصلی (79 متر برای MSS و 30 متر برای TM و ETM +) محاسبه شد. تصور می‌شد که امکان ترکیب پیکسل‌های خط ساحلی در بین تصاویر برابر است، حتی اگر داده‌های MSS با وضوح درشت‌تر، رابط ساحل/آب را به وضوح داده‌های TM یا ETM+ حل نکنند. مراحل پردازش تصویر با استفاده از نرم افزار PCI Geomatica انجام شد، در حالی که تجزیه و تحلیل سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) با استفاده از ESRI ArcGIS تکمیل شد. وسعت سطح دریاچه در ArcGIS با ضرب تعداد پیکسل های آب در هر تصویر در وضوح فضایی تصاویر ماهواره ای اصلی (79 متر برای MSS و 30 متر برای TM و ETM +) محاسبه شد. تصور می‌شد که امکان ترکیب پیکسل‌های خط ساحلی در بین تصاویر برابر است، حتی اگر داده‌های MSS با وضوح درشت‌تر، رابط ساحل/آب را به وضوح داده‌های TM یا ETM+ حل نکنند. مراحل پردازش تصویر با استفاده از نرم افزار PCI Geomatica انجام شد، در حالی که تجزیه و تحلیل سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) با استفاده از ESRI ArcGIS تکمیل شد. وسعت سطح دریاچه در ArcGIS با ضرب تعداد پیکسل های آب در هر تصویر در وضوح فضایی تصاویر ماهواره ای اصلی (79 متر برای MSS و 30 متر برای TM و ETM +) محاسبه شد. تصور می‌شد که امکان ترکیب پیکسل‌های خط ساحلی در بین تصاویر برابر است، حتی اگر داده‌های MSS با وضوح درشت‌تر، رابط ساحل/آب را به وضوح داده‌های TM یا ETM+ حل نکنند. وسعت سطح دریاچه در ArcGIS با ضرب تعداد پیکسل های آب در هر تصویر در وضوح فضایی تصاویر ماهواره ای اصلی (79 متر برای MSS و 30 متر برای TM و ETM +) محاسبه شد. تصور می‌شد که امکان ترکیب پیکسل‌های خط ساحلی در بین تصاویر برابر است، حتی اگر داده‌های MSS با وضوح درشت‌تر، رابط ساحل/آب را به وضوح داده‌های TM یا ETM+ حل نکنند. وسعت سطح دریاچه در ArcGIS با ضرب تعداد پیکسل های آب در هر تصویر در وضوح فضایی تصاویر ماهواره ای اصلی (79 متر برای MSS و 30 متر برای TM و ETM +) محاسبه شد. تصور می‌شد که امکان ترکیب پیکسل‌های خط ساحلی در بین تصاویر برابر است، حتی اگر داده‌های MSS با وضوح درشت‌تر، رابط ساحل/آب را به وضوح داده‌های TM یا ETM+ حل نکنند.

4. نتایج

در این تحقیق وسعت وسعت دریاچه در طول دوره تحلیل در نوسان بود ( شکل 3 ). در طول دهه 1970، روند افزایشی وجود داشت. از اواسط دهه 1980 تا اواسط دهه 1990، سطح آب به طور کلی کاهش یافت. در حالی که از سال 1996 تا 2000 دوباره روند افزایشی وجود داشت. از سال 2000 یک روند نزولی ثابت در سطح دریاچه و سطح آب وجود داشته است. McCabe و Wolock [ 21 ] بیان می کنند که پایداری طولانی مدت سیستم تامین آب در حوضه رودخانه کلرادو تحت تاثیر سطوح آینده جریان های طبیعی قرار خواهد گرفت. که مخازن را پر می کند.
Ijgi 01 00108 g003 1024
شکل 3. سطح دریاچه و سطح آب (در سد هوور) برای دوره 1972-2009. منبع: Water Levels [ 22 ].
با توجه به ملاحظات فضایی، مشخص شد که خلاصه‌های دهه‌ای سطوح دریاچه مناسب‌ترین روش برای ارائه بصری نتایج خواهد بود. اینها کل دوره تجزیه و تحلیل را در بر می گیرد (از آغاز جمع آوری داده های لندست در سال 1972 تا آخرین سال دوره ارزیابی). تجزیه و تحلیل مساحت دریاچه نشان داد که حداقل ها/حداکثرهای دهه ای ( شکل 4 – شکل 7 ) در سال های 1972/1979، 1981/1981، 1991/1998، و 2009/2000 به دست آمد. شکل 4 نشان می دهد که تفاوت های عمده در مساحت دریاچه در طول دهه 1970 در بخش های شمالی، جنوبی مرکزی و شرقی دریاچه مید قابل توجه ترین بود. شکل 5نشان می دهد که در دهه 1980 حداقل تفاوت های کلی در ناحیه دریاچه با قابل توجه ترین تغییر در نواحی شمالی دریاچه مشاهده شد. دهه 1990 ( شکل 6 ) از نظر تغییر سطح آب مشابه دهه 1970 بود (البته نه کاملاً مشخص). دهه 2000 ( شکل 7 ) شاهد تغییرات آشکار سطح آب بود که در تمام قسمت های دریاچه بسیار مشهود بود. شکل 8 حداقل وسعت دریاچه (در طول دوره تحلیل) را نشان می دهد که در سال 2009 (356.4 کیلومتر مربع ) و حداکثر آن در سال 1998 (590.6 کیلومتر مربع ) رخ داد . میانگین درازمدت وسعت دریاچه 508.3 کیلومتر مربع ( 125600 هکتار) برای دوره 1942 تا 1995 است [ 10 ]] و وسعت کامل استخر 637 کیلومتر مربع است [ 2 ] . شکل 7 و شکل 8 بسیار مشابه هستند زیرا حداکثر وسعت دریاچه در سال 1998 و 2000 (585.2 کیلومتر مربع ) کاملاً قابل مقایسه است. علاوه بر این، سطح آب سد هوور در سال 1998 تنها 1.2 متر بالاتر از سال 2000 بود.
Ijgi 01 00108 g004 1024
شکل 4. حداقل (خاکستری) / حداکثر (سیاه) وسعت دریاچه برای دوره 1972/1979.
هنگامی که تخمین های مساحت مشتق شده لندست با سطح آب اندازه گیری شده در سد هوور مقایسه می شود، یک رابطه بسیار قوی بین تخمین های ماهواره ای و سطح آب اندازه گیری شده واقعی وجود دارد (رگرسیون خطی ساده مقدار R2 0.99 را نشان می دهد (R2 = 0.989 تنظیم شده) به دست آوردن یک رکورد کامل (سالانه) از تصاویر ماهواره ای امکان پذیر نبود و این ممکن است باعث ایجاد برخی از انحرافات جزئی در سری های زمانی شود، زیرا تغییرات سالانه سطح آب در سد کاملاً با برآوردهای ماهواره ای مطابقت ندارد. شیب های مختلف در اطراف دریاچه می تواند برخی از واریانس هایی را که در بخش هایی از سری های زمانی مشاهده شد (به عنوان مثالبسته به شیب، بستر دریاچه بیشتر یا کمتر بسته به سطح آب ممکن است در معرض قرار گیرد). طبقه بندی “حلقه وان” در بسیاری از نقاط دریاچه امکان پذیر بود، اما در مناطق دیگر به دلیل صخره های عمودی (صخره) دشوار بود.
Ijgi 01 00108 g005 1024
شکل 5. حداقل (خاکستری) / حداکثر (سیاه) مساحت دریاچه برای دوره 1981/1988.
Ijgi 01 00108 g006 1024
شکل 6. حداقل (خاکستری) / حداکثر (سیاه) وسعت دریاچه برای دوره 1991/1998.

5. بحث

این تحقیق نشان داد که مساحت دریاچه مید در چهار دهه گذشته در چرخه های ناهموار در نوسان بوده است. نگرانی اصلی این است که از سال 2000 یک روند نزولی ثابت مشاهده شده است. بارنت و پیرس [ 1 ] پیشنهاد می کنند که اگر راه حلی برای مشکلات کمبود آب در رودخانه کلرادو پیدا نشود، دریاچه مید ممکن است “خشک” شود. آنها پیشنهاد می‌کنند که راه‌حل‌ها باید وابسته به زمان باشند تا با کاهش‌های متغییر زمان و ناشی از انسان در جریان رودخانه در آینده مطابقت داشته باشند. مکو و همکاران [ 23 ] بیان می کند که یک خشکسالی هیدرولوژیکی در اواسط دهه 1100 در حوضه رودخانه کلرادو بالا رخ داد. با این حال، در زمینه تاریخی بلندمدت، شرایط جریانی که در گذشته رخ داده است، ممکن است در آینده رخ دهد [ 21 ]]. این مطمئناً برای بخش 1972-2000 دوره تحلیل (به شکل 3 مراجعه کنید ) در این تحقیق صادق بود.
Ijgi 01 00108 g007 1024
شکل 7. حداقل (خاکستری) / حداکثر (سیاه) وسعت دریاچه برای دوره 2009/2000.
تقاضاهای زیادی برای آب در جنوب غربی ایالات متحده وجود دارد. این موارد شامل مصارف آبیاری برای کشاورزی، برق آبی و سایر فعالیت های مرتبط با انسان است. عوامل اقلیمی نیز در کاهش آب نقش دارند. متوسط ​​نرخ تبخیر سالانه دریاچه مید تقریباً 2.3 متر (7.5 فوت) است [ 24 ]. همه این عوامل منجر به کاهش آب موجود در دریاچه مید می شود. کریستنسن و همکاران [ 25 ] بیان می کند که آب و هوای آینده منعکس کننده تعادل شکننده ای است که در حال حاضر در عملکرد سیستم مخزن وجود دارد، با تقاضای سیستم فقط اندکی کمتر از متوسط ​​ورودی سالانه بلند مدت.
Ijgi 01 00108 g008 1024
شکل 8. حداقل مطلق (خاکستری-2009)/حداکثر (سیاه-1998) مساحت دریاچه برای دوره تجزیه و تحلیل.

6. نتیجه گیری

رودخانه کلرادو تقریباً بیست و هفت میلیون نفر را در هفت ایالت در بخش جنوب غربی ایالات متحده و در شمال غربی مکزیک ذخیره و تأمین می کند. تقریباً 12140 کیلومتر مربع ( سه میلیون هکتار) زمین کشاورزی از این منبع آبیاری می شود [ 1 ]. در دسترس بودن آب همیشه قطعی نیست. در برخی سال‌ها مدیریت آب به دلیل عواملی مانند کاهش برف در کوه‌های غربی، افزایش دما و تغییر تدریجی جریان آب به ابتدای فصل پیچیده‌تر می‌شود. نوسانات در دسترس بودن پایدار آب، به طور کلی، پیامدهای قابل توجهی برای یک اقتصاد و یک اکوسیستم دارد. میلی و همکاران [ 26] مدل‌های اقلیمی تولید کرد که پیش‌بینی می‌کرد تا سال 2050، کاهش تقریباً 30 درصدی رواناب برای غرب آمریکای شمالی رخ دهد. در یک مطالعه مشابه، تغییرات آب و هوایی ناشی از انسان عامل اصلی است که می تواند منجر به کاهش ده تا 30 درصدی رواناب در منطقه جنوب غربی در چهار دهه آینده شود [ 1 ]. در عین حال، پیش‌بینی می‌شود که دما تا سال 2050 از 2 به 4 درجه سانتی‌گراد افزایش یابد [ 1 ، 26 ]]. در نهایت، تغییر آب و هوا می تواند جریان سیستم رودخانه کلرادو را کاهش دهد که ممکن است منجر به ذخیره کمتر مخزن شود. دریاچه مید و دریاچه پاول زیر نظر اداره احیای ایالات متحده که مسئول نگهداری آب به جوامع اطراف است، فعالیت می کنند. برای انجام این کار، اداره تلاش می کند تا ارتفاع دریاچه مید را در ارتفاعی بیش از 300 متر از سطح زمین حفظ کند، که سطحی است که فقط برای بیش از مصرف آب لازم است [ 1 ]. تغییرات آتی در سطح دریاچه مید ممکن است ناشی از تغییرات آب و هوایی، اثرات تغییرپذیری آب و هوای طبیعی، و وضعیت فعلی عملکرد سیستم مخزن باشد [ 1 ].
اسمیت و پاولسکی [ 27] بیان می کند که سنجش از دور ماهواره ای جریانات و ذخایر آب های سطحی در رودخانه ها، دریاچه ها، مخازن و تالاب ها یک میدان نابالغ اما به سرعت در حال رشد است. این تحقیق نشان داد که رویکرد ترکیبی سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی در تجسم تفاوت‌ها در سطح دریاچه در طول دوره تحلیل بسیار موفق بود. علاوه بر این، داده های Landsat برای این نوع تجزیه و تحلیل دریاچه های بزرگ بسیار مناسب بودند. برخی از چالش‌ها با داده‌های اسکنر چندطیفی با وضوح پایین‌تر وجود داشت، با این حال تخمین‌های مساحتی که از همه تصاویر به دست آمده بود، به خوبی با داده‌های سطح آب ثبت‌شده مطابقت داشت. مشاهده ادامه روند نزولی سطح دریاچه و سطح آب در ده سال آخر دوره تجزیه و تحلیل ممکن است بخشی از یک روند بلندمدت باشد یا ممکن است بخشی از روندهای صعودی / نزولی باشد که در دهه های 1970، 1980 و 1990 مشاهده شد. داده های لندست برای انواع مختلفی از کاربردهای سنجش از راه دور استفاده شده است. سابقه طولانی تصاویر موجود (بدون هزینه) از طریق آرشیو USGS Landsat [19 ] آنها را برای پروژه های تجسم سری زمانی تاریخی ایده آل می کند. این تحقیق روش‌های استاندارد برای نظارت بر سطح آب مانند جداول و نمودارهای خطی را بهبود می‌بخشد [ 28 ، 29 ]. این نشان می‌دهد که می‌توان از تصاویر برای تجسم مؤثر نوسانات سطح آب و نمایش تغییرات ناشی از تغییرات شرایط آب و هوایی به‌صورت دهه‌ای یا بلندمدت استفاده کرد. این ممکن است در ایجاد آگاهی عمومی از مشکلات ناشی از تداوم خشکسالی در این منطقه مفید باشد زیرا دریاچه مید در مدیریت تامین آب منطقه ای بسیار مهم است. نوسانات سطح دریاچه حاصل از ماهواره نیز می تواند به طور بالقوه در مدیریت مخزن و برای نظارت بر اثرات خشکسالی استفاده شود.

منابع

  1. بارنت، تی پی؛ Pierce, DW دریاچه مید چه زمانی خشک می شود؟ منبع آب Res. 2008 ، 44 ، W03201. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  2. هولدرن، جی سی. ترنر، K. ویژگی های دریاچه مید، آریزونا-نوادا. دریاچه رزرو. مدیریت کنید. 2010 ، 26 ، 230-239. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  3. مک کیب، جی. Betancourt، JL; هیدالگو، HG انجمن های دهه تا چند دهه تغییر دمای سطح دریا. مربا. منبع آب دانشیار 2007 ، 43 ، 183-192. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  4. موری، اس آر. پاملا، NL; مورینو، ک. Glenn, EP یک الگوریتم تجربی برای تخمین تبخیر و تعرق کشاورزی و ساحلی با استفاده از شاخص پوشش گیاهی افزایش یافته MODIS و اندازه‌گیری‌های زمینی ET. II. کاربرد در رودخانه کلرادو پایین، سنسور از راه دور ایالات متحده 2009 ، 1 ، 1125-1138. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  5. کمیته مبانی علمی مدیریت آب حوزه رودخانه کلرادو. مدیریت آب حوضه رودخانه کلرادو: ارزیابی و تنظیم تغییرپذیری آب و هوا . انتشارات آکادمی ملی: واشنگتن، دی سی، ایالات متحده، 2007. موجود به صورت آنلاین: http://download.nap.edu/cart/download.cgi?&record_id=11857&free=1 (در 26 آوریل 2012 قابل دسترسی است).
  6. کیپارسکی، ام. Gleick، PH تغییر اقلیم و منابع آب کالیفرنیا: بررسی و خلاصه ای از ادبیات . موسسه اقیانوس آرام برای مطالعات توسعه، محیط زیست و امنیت: اوکلند، کالیفرنیا، ایالات متحده آمریکا، 2003. [ Google Scholar ]
  7. کونزیگ، آر. خشک کردن غرب: غرب آمریکا با مدیریت آب به پیروزی رسید، چه اتفاقی می‌افتد وقتی آبی برای مدیریت باقی نماند؟ نشنال جئوگرافیک . فوریه 2008. در دسترس آنلاین: http://ngm.nationalgeographic.com/2008/02/drying-west/kunzig-text/ (دسترسی در 26 آوریل 2012).
  8. جویس، K. مصرف آب لاس وگاس: مطالعه موردی سیاست حفاظت. ABAC J. 2004 ، 24 ، 45-58. [ Google Scholar ]
  9. گاریک، دی. جیکوبز، ک. گارفین، جی. مدل‌ها، مفروضات و ذینفعان: برنامه‌ریزی برای تنوع تامین آب در حوضه رودخانه کلرادو. مربا. منبع آب دانشیار 2008 ، 44 ، 381-398. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  10. بابان، س. استفاده از سنجش از دور و سیستم های اطلاعات جغرافیایی در تدوین استراتژی های مدیریت دریاچه. Hydrologia 1999 ، 395/396 ، 211-226. [ Google Scholar ]
  11. تروچ، پی. دورچیک، م. سنویراتنه، اس. هیرشی، م. تولینگ، آ. هورکمنز، آر. حسن، س. مجموعه داده های جدید برای تخمین تغییر ذخیره آب زمینی. Eos Trans. AGU 2007 ، 88 ، 469-484. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  12. شاه، کالیفرنیا نقشه برداری خودکار خط ساحلی دریاچه با دقت زیرپیکسلی. IEEE Geosci. سنسور از راه دور Lett. 2011 ، 8 ، 1125-1129. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  13. اشرف، س. برابین، ال. Hicks، BJ سنجش از دور زیستگاه های آب شیرین برای رودخانه ها و دریاچه های بزرگ منطقه Waikato با استفاده از طبقه بندی زیر پیکسل. گزارش قرارداد CEBR 63 ; دانشگاه وایکاتو: همیلتون، نیوزلند، 2007. موجود به صورت آنلاین: http://cber.bio.waikato.ac.nz/PDFs/CBER_63.pdf (در 26 آوریل 2012 قابل دسترسی است).
  14. کراسمن، ای تی. دمای سطح دریاچه نمک بزرگ برگرفته از هورل، JD MODIS. سنسور از راه دور محیط. 2009 ، 113 ، 73-81. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  15. بیرکت، سی ام. Mason، AM یک پایگاه داده جهانی دریاچه ها برای یک برنامه سنجش از دور که دریاچه های بزرگ حساس از نظر آب و هوایی را مطالعه می کند. J. Great Lakes Res. 1995 ، 21 ، 307-318. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  16. Melesse, AM; آبتو، دبلیو. Dessalegne, T. تخمین تبخیر دریاچه های دره ریفت: مقایسه مدل ها. Sensors 2009 , 9 , 9603-9615. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  17. کوتسویانیس، دی. مونتاناری، الف. تحلیل آماری سری های زمانی هیدروکلیم: عدم قطعیت و بینش. منبع آب Res. 2007 ، 43 ، W05429. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  18. وزارت کشور ایالات متحده آمریکا. خشکسالی در حوضه رودخانه کلرادو بالا ; The Bureau of Reclamation: Salt Lake City, UT, USA, 2011. در دسترس آنلاین: http://www.usbr.gov/uc/feature/drought.html (در 26 آوریل 2012 قابل دسترسی است).
  19. کاوشگر زمین در دسترس آنلاین: http://earthexplorer.usgs.gov/ (در 26 آوریل 2012 قابل دسترسی است).
  20. NPS Data Store در دسترس آنلاین: https://irma.nps.gov/App/Reference/Welcome (در 26 آوریل 2012 قابل دسترسی است).
  21. مک کیب، جی. Wolock، DM Warming ممکن است کمبود آب قابل توجهی در حوضه رودخانه کلرادو ایجاد کند. ژئوفیز. Res. Lett. 2007 , 34 , L22708. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  22. عملیات رودخانه کلرادو پایین ; منطقه پایین کلرادو: بولدر سیتی، NV، ایالات متحده آمریکا. در دسترس آنلاین: http://www.usbr.gov/lc/riverops.html (در 26 آوریل 2012 قابل دسترسی است).
  23. Meko، DM; وودهاوس، کالیفرنیا؛ بایسان، کالیفرنیا؛ نایت، تی. لوکاس، جی جی؛ هیوز، MK; سالزر، MW خشکسالی قرون وسطایی در حوضه رودخانه کلرادو فوقانی. ژئوفیز. Res. Lett. 2007 ، 34 ، L10705. [ Google Scholar ]
  24. وستنبورگ، CL; Demeo، GA؛ Tanko، DJ Evaporation از دریاچه مید، آریزونا و نوادا، 1997-1999. گزارش تحقیقات علمی سازمان زمین شناسی ایالات متحده 2006-5252 ; سازمان زمین شناسی ایالات متحده: Reston، VA، ایالات متحده آمریکا، 2006. [ Google Scholar ]
  25. کریستنسن، NS; چوب، AW; وویسین، ن. Lettenmaier، DP; پالمر، RN اثرات تغییر آب و هوا بر هیدرولوژی و منابع آب حوضه رودخانه کلرادو. تغییرات آب و هوایی 2004 ، 62 ، 337-363. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  26. Milly، PCD; دان، کالیفرنیا؛ Vecchia، AV الگوی جهانی روند در جریان جریان و در دسترس بودن آب در آب و هوای متغیر. طبیعت 2005 ، 438 ، 347-350. [ Google Scholar ]
  27. اسمیت، ال سی. پاولسکی، TM سنجش از دور تغییرات ذخیره‌سازی حجمی در دریاچه‌ها. زمین گشت و گذار. روند. Landf. 2009 ، 34 ، 1353-1358. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  28. سطح آب دریاچه مید – تاریخی و فعلی . در دسترس آنلاین: http://www.arachnoid.com/NaturalResources/ (در 26 آوریل 2012 قابل دسترسی است).
  29. نمودار روزانه رودخانه کلرادو پایین: دریاچه مید و رودخانه سد هوور مایل: 342.0 . در دسترس آنلاین: http://www.usbr.gov/lc/region/g4000/riverdata/gage-daily-graph.cfm?GAGE=3 (در 26 آوریل 2012 قابل دسترسی است).

;کاربردهای GISمقالات

آموزش کاربردی ArcGISالهام ابراهیم زادهکاربرد جی ای اسکاربردهای GIs در زمین شناسی

بدون نظر

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

همواره حمایت دانشجویان عزیزمان همراه ما بوده و این سببب شده که گامی محکم به‌سوی ایجاد یک مرجع برای آموزش GIS برداریم. با این امید که بتوانیم قدردان حمایت شما بزرگواران باشیم.

  • خانه
  • آموزش
  • فیلم آموزشی
  • تماس با ما
  • درباره ما
  • وبلاگ
  • سمنان /خیابان کاشانی/ساختمان فناوری اطلاعات/پ 8
  • 09120049370