ГИС и водные науки - GIS and aquatic science

Веб-сайт ArcGIS Server, на котором изображена подводная водная растительность.

Географические информационные системы (ГИС) стала неотъемлемой частью водная наука и лимнология. Вода по самой своей природе динамична. Таким образом, свойства, связанные с водой, постоянно меняются. Чтобы не отставать от этих изменений, технический прогресс дал ученым методы для улучшения всех аспектов научных исследований, от спутникового отслеживания дикой природы до компьютерного картографирования местообитаний. Агентства, подобные Геологическая служба США, Служба рыболовства и дикой природы США а также другие федеральные агентства и агентства штата используют ГИС, чтобы помочь в их усилиях по сохранению.

ГИС используется во многих областях водной науки из лимнология, гидрология, водная ботаника, экология ручья, океанография и Морская биология. Приложения включают использование спутниковых изображений для выявления, мониторинга и смягчения последствий утраты среды обитания. Изображения также могут показать состояние недоступных областей. Ученые могут отслеживать перемещения и разрабатывать стратегию поиска проблемных мест. ГИС можно использовать для отслеживания инвазивных видов, исчезающих видов и изменений популяций.

Одним из преимуществ системы является доступность информации для обмена и обновления в любое время за счет использования сбора данных через Интернет.

ГИС и рыба

Боковое изображение радара USGS поверх базового изображения Инженерного корпуса армии США с указанием местонахождения осетровых и мили реки.

В прошлом ГИС не была практическим источником анализа из-за сложности получения пространственных данных о местообитаниях или организмах в подводной среде. С развитием радиотелеметрия, гидроакустическая телеметрия и гидролокатор бокового обзора Биологи смогли отслеживать виды рыб и создавать базы данных, которые можно включить в программу ГИС для создания географического представления. Используя радио и гидроакустическую телеметрию, биологи могут определять местонахождение рыб и получать соответствующие данные для этих участков, эти данные могут включать субстрат образцы, температура и проводимость. Гидролокатор бокового обзора позволяет биологам нанести на карту дно реки, чтобы получить представление о возможных используемых средах обитания. Эти два набора данных могут быть наложены друг на друга, чтобы определить распределение рыб и их среду обитания. Этот метод был использован при изучении бледный осетр.

В течение определенного периода времени собираются большие объемы данных, которые можно использовать для отслеживания моделей миграции, мест нереста и предпочтительной среды обитания. Раньше эти данные отображались и накладывались вручную. Теперь эти данные можно ввести в программу ГИС и распределить по слоям, организовать и проанализировать так, как это было невозможно в прошлом. Слои в программе ГИС позволяют ученому одновременно рассматривать несколько видов, чтобы найти возможные водоразделы, которые являются общими для этих видов, или специально выбрать один вид для дальнейшего изучения. Геологическая служба США (USGS) в сотрудничестве с другими агентствами смогли использовать ГИС для картирования зон обитания и моделей передвижения бледный осетр. В Колумбийском центре экологических исследований их усилия опираются на настраиваемый ArcPad и ArcGIS, обе ESRI (Институт исследований экологических систем) для регистрации перемещений осетровых рыб и оптимизации сбора данных. Была разработана реляционная база данных для управления табличными данными для каждого осетра, включая данные о первоначальном отлове и репродуктивной физиологии. Карты движения могут быть созданы для отдельного осетра. Эти карты помогают отслеживать перемещения каждого осетра в пространстве и времени. Это позволило исследователям расставить приоритеты и запланировать усилия полевого персонала по отслеживанию, картированию и повторной поимке осетровых.

ГИС и макрофиты

Карта, созданная из базы данных ГИС, отображающая перемещения отдельных осетровых рыб.
Обследование (слева) и прогноз (справа) распределения подводной водной растительности в верхнем течении реки Миссисипи в 1989 году. Данные исследования были взяты из географической информации о земельном покрове / землепользовании, созданной Центром экологических наук Верхнего Среднего Запада Геологической службы США на основе интерпретации аэрофотосъемки 1989 г.

Макрофиты являются важной частью здоровых экосистем. Они обеспечивают среду обитания, убежище и пищу для рыб, диких животных и других организмов. Хотя природные виды представляют большой интерес, также представляют собой инвазивные виды, которые встречаются вместе с ними в нашей среде. ГИС используется агентствами и их соответствующими распорядителями ресурсов в качестве инструмента для моделирования этих важных видов макрофитов. С помощью ГИС менеджеры ресурсов могут оценивать распределение этого важного аспекта водной среды в пространственном и временном масштабе. Возможность отслеживать изменения растительности во времени и пространстве для прогнозирования изменений растительности - это некоторые из многих возможностей ГИС. Точные карты распределения водных растений в водной экосистеме являются важной частью управления ресурсами.

Можно предсказать возможное появление водной растительности. Например, Геологическая служба США создала модель американского дикого сельдерея (Валлиснерия американская ) путем разработки статистической модели, которая рассчитывает вероятность затопления водной растительности. Они установили веб-ссылку на веб-сайт ArcGIS Server Института исследований экологических систем (ESRI) *Модель подводной водной растительности чтобы сделать свои прогнозы моделей доступными в Интернете. Эти прогнозы распространения затопленной водной растительности могут потенциально повлиять на кормление птиц, создав зоны избегания для людей. Если известно, где находятся эти районы, птиц можно оставить в покое, чтобы их не беспокоили. Если наступят годы, когда прогнозируется, что водная растительность будет ограничена в этих важных местах обитания диких животных, менеджеры могут быть предупреждены.

Инвазивные виды стали серьезной проблемой сохранения ресурсов для менеджеров ресурсов. ГИС позволяет менеджерам отображать расположение и численность растений. Эти карты затем можно использовать для определения угрозы, которую представляют эти инвазивные растения, и помочь менеджерам принять решение о стратегии управления. Исследования этих видов можно проводить, а затем загружать в систему ГИС. Вместе с этим можно включить местные виды, чтобы определить, как эти сообщества реагируют друг на друга. Используя известные данные о существовавших ранее инвазивных видах, модели ГИС могут предсказывать будущие вспышки болезней путем сравнения биологических факторов. Программа по инвазивным водным видам сельскохозяйственных культур Коннектикута (CAES IAPP) использует ГИС для оценки факторов риска. ГИС позволяет менеджерам географическая привязка расположение и изобилие растений. Это позволяет менеджерам отображать инвазивные сообщества вместе с местными видами для изучения и управления.

Смотрите также

внешняя ссылка