С постоянно растущим населением и присущим ему спросом на воду существует острая необходимость в мониторинге водных ресурсов. Новые технологии могут сделать измерение изменений стока рек более реальным, чем когда-либо.
Тайлер Кинг и Бетани Нейлсон, исследователи из Университета штата Юта, разработали новый метод оценки стока рек с использованием аэрофотоснимков, полученных с вертолетов и дронов. Их новое исследование, опубликованное 7 февраля в журнале Water Resources Research, показало, что в некоторых случаях аэрофотосъемка может быть столь же точной, как и старые, более дорогие полевые методы.
Эти альтернативные методы мониторинга водных ресурсов необходимы для продолжения удовлетворения глобальных потребностей в воде при одновременном смягчении последствий наводнений и засух.
«Мы движемся к неизведанной территории, поскольку изменение климата меняет водоснабжение, а рост населения увеличивает спрос», - сказал Тайлер Кинг, кандидат наук и соавтор исследования. «Перед лицом этих проблем ученых, инженеров и менеджеров по всему миру просят выполнять все более сложную задачу по управлению водными ресурсами, используя все меньше и меньше информации».
Существует ограниченное и постоянно сокращающееся количество мест, где речной сток измеряется непосредственно на гидропостах. Создание и обслуживание этих станций требует больших затрат времени и средств. В результате предпочтение часто отдается крупным рекам, имеющим важное экономическое и социальное значение. Кроме того, были разработаны другие методы дистанционного зондирования, но они основаны на относительно грубых данных, собранных спутниками, и, как таковые, также ориентированы на более крупные реки мира. В результате у ученых отсутствует полное представление о том, что происходит в небольших речных бассейнах, что оставляет ограниченное понимание процессов, контролирующих количество и качество речной воды.
Подход Кинга и Нейлсона направлен на восполнение этого пробела в данных за счет использования аэрофотоснимков высокого разрешения для оценки потоков во многих местах вдоль небольших рек и ручьев. Это дополняет как традиционные сети гидрометрических станций, которые привязаны к ограниченному числу конкретных мест вдоль речных сетей, так и методы дистанционного зондирования на основе спутников, которые используются для оценки стока на более крупных реках.
В их базовом подходе используется уникальная комбинация методов обработки изображений и гидравлического моделирования, что ограничивает объем данных, необходимых для оценки речного стока. Их метод накладывает аэрофотоснимки для создания трехмерных цифровых моделей рельефа русел рек. Затем эта информация используется в гидравлической модели для аппроксимации взаимосвязи между речным стоком и шириной реки. Как только эти модели будут построены, любые последующие наблюдения за шириной реки, включая спутниковые снимки, аэрофотоснимки или наземные наблюдения, можно будет использовать для оценки стока реки.
«Методы дистанционного зондирования, подобные этим, могут значительно улучшить нашу способность понимать гидрологические реакции на изменение климата в небольших неизмеряемых водоразделах по всему миру», - сказал Нейлсон, доцент УрГУ и соавтор исследования.