With GIS, Communities See How Land-Use Changes May Affect Local Water Quality

تحقق امکان بررسی امکان تاثیر تغییر کاربری زمین بر کیفیت آب‌های محلی با GIS

یکی از اهداف مهم جوامع به ویژه در ایالت‌های شمالی ایلات متحده که مرزهای بیشتری با دریاچه‌ها دارند، دلایل کاهش مواد معدنی آب و افزایش آلاینده‌هایی مانند نیتروژن، فسفر و … می‌باشد. برای رسیدن به این هدف نیاز به ابزارهای علمی می‌باشد که تصمیمات برنامه ریزی شده را به هدف برساند.

در سال 2006 گروهی متشکل از 22 دانشمند از 9 موسسه، ائتلافی را برای ارائه راهکار و ترویج و آموزش در مورد حوضه‌های آبخیز تشکیل دادند. با ترکیب GIS و نتایج تحقیقات جریانات سالم و تغییرکاربری‌ها و مواد معدنی و برقراری ارتباط بین داده‌ها و فرایند تصمیمات محلی می‌تواند برای آینده‌ای پایدار برنامه ریزی کرد.

نتیجه این تحقیقات و همکاری‌ها Tipping Point Planner Program می‌باشد که اطلاعاتی را در مورد کاربری اراضی محلی و آبخیزداری در قالب‌های مختلف چند رسانه‌ای در اختیار جوامع قرار می‌دهد.

برای دریافت خروجی از این برنامه 4 مرحله زیر طی می‌شود:

منابع طبیعی را ارزیابی می‌کند.

اهداف جامعه را اولویت بندی کنید.

با نقشه‌ها تغییرات بالقوه آینده و گذشته را ارزیابی می‌کند.

نتایج را با واقعیت مقایسه کنید.

در پایان نرم افزار یک PDF که شامل نقشه‌ها، نمودارها، و … باشد ارائه می‌دهد.

پشتیبانی فناوری ArcGIS از تعامل کاربر

نسخه ۱۰.۷ برنامه ArcGIS Enterprise به عنوان سیستم پشتیبانی از نرم افزار Tipping Point Planner عمل می‌کند. اعضای تیم Tipping Point Planner و تیم تحقیقاتی در Purdue University ابزارهای offline را با استفاده از انواع مختلف GIS desktop از جمله ArcGIS Desktop و ArcGIS Spatial Analyst توسعه می‌دهند. همه نقشه‌ها و لایه‌های داده مورد استفاده برای ماژول‌ها در ابتدا در ArcMap و پس از آن در ArcGIS Pro ساخته شدند.

برای تیم تحقیقاتی، ArcGIS Pro و قابلیت‌های نقشه‌ برداری هوشمند آن برای تجسم سریع داده‌ها و تجزیه و تحلیل آن‌ها، بسیار مفید بوده‌اند. ArcGIS Enterprise و ArcGIS Online نقشه‌های نهایی Tipping Point Planner Program  و لایه‌های داده‌ها را ارائه می‌دهند. سپس ابزار پشتیبانی تصمیم گیرندگان اصلی برنامه Tipping Point Planner نقشه‌ها و لایه‌های داده را از ArcGIS Enterprise و ArcGIS Online برای نمایش آن‌ها در اختیار کاربران قرار می‌دهند.

به طور کلی، این خدمات یک زیرساخت مقرون ‌به ‌صرفه برای داده‌ها در یک روش قابل‌ اعتماد و کاربر پسند را تشکیل می‌دهند.

پشتیبانی GIS از علم از طریق ابزار تصمیم‌ گیری

مهمترین نکته در این زمینه تغییر یک اکوسیستم از حالت سالم به حالت ناسالم است. یک حوزه آبخیز در یک وضعیت سالم به طور معمول شامل مجموعه‌ای از گونه‌های بومی ماهی است. زمانی که یک حوزه آبخیز سالم به وضعیت ناسالم، در می‌آید معمولاً از ماهی‌ها و جلبک‌های مضر برای آب پر می‌شود.

شرکت کنندگان در کارگاه‌های Tipping Point Planner، به ارزیابی تغییرات کاربری اراضی و تاثیر آن بر کیفیت آب در جوامع خود می‌پردازند. ابزار پشتیبانی تصمیم گیری آنلاین انواع مدل‌های فضایی را در اختیار دارد. این موارد عبارتند از:

ابزار پیش‌ بینی کاربری Purdue University، که مدل تبدیل زمین (LTM)؛ نامیده می‌شود.

ابزارهاي كيفي آب مانند مدل تحليل تاثير هيدرولوژيك بلند مدت (L-THIA) و مدل زمين شناسي آمريكا رگرسيون مرجع مكاني در حوزه آبخيز.

و مدل نقطه اوج کاربری زیست شناسی دانشگاه Michigan، که وضعیت مواد معدنی، رسوبات، ماهی و حشرات آبی در جریان را در اختیار کاربران قرار می‌دهد. ترکیب مدل‌های جداگانه، برنامه ریزان را قادر می سازد طیف وسیعی از برنامه ها را در طی یک دوره دو تا پنج دهه تحلیل کنند.

علاوه بر این، ابزارهای وابسته به Tipping Point Planner به کاربران این امکان را می‌دهد تا نتایج مدل‌های موجود روی نقشه را تجسم کنند. کاربران می‌توانند با بزرگ نمایی/ کوچک نمایی در نقشه درجه‌ بندی کیفیت جریان در مقیاس‌های فضایی مختلف را ببینند (به عنوان مثال، محلی در مقابل منطقه‌ای). این تیم همچنین در کنار طبقه بندی کاربری اراضی پایگاه داده ملی هیدروگرافی برای تولید یک شبکه یکپارچه از حوضه های ورودی مستقر در ارتفاع استفاده کرد که به کاربران این امکان را می‌دهد تا ببینند چگونه زهکشی زمین به رودخانه‌های خاص یا نهرها می‌رسد و صفحات موضوعی، پس از مدلسازی، نحوه کاهش مواد معدنی و یا حفاظت از زمین‌های کشاورزی را نشان می‌دهد که در سمت چپ راهنمای کاربر قرار دارد و در سمت راست نقشه، داده‌ها و نمودارها نمایش داده می‌شوند.

Tipping Point Planner در عمل

بسیاری از شهرهای با دریاچه‌های بزرگ باید کیفیت آب خود را بهبود بخشند. برای مثال در Peoria, Illinois افزایش آب ناشی از طوفان‌ها و ذوب شدن برف‌ها بیشتر از ظرفیت زیرساخت‌های شهر منجر به سرریز شدن فاضلاب و دیگر مواد معدنی اضافی در رودخانه Illinois می‌شود. این موضوع مانند بسیاری از جوامع دیگر Peoria را سال‌ها تحت‌تاثیر قرار داده ‌است تا حدی که هر دو سازمان حفاظت از محیط ‌زیست آمریکا و Illinois دستور داده‌اند که این شهر طرحی را برای رسیدگی به این مشکل توسعه دهد.

شهر Peoria و تیم نوآوری آن یک کارگاه برای پیدا کردن راه حل‌ها در برنامه Tipping Point Planner ترتیب دادند. یک متخصص برنامه ریزی از Purdue در مورد مشکلات حوضه آبخیز، اهداف و گزینه‌های تعامل جامعه با رهبران جامعه گفتگو اولیه داشت. این فرد همچنین یک سری کارگاه آموزشی برای اعضای تیم Tipping Point Planner برگزار کردند که تخصص‌هایی در برنامه‌ ریزی جامعه ، GIS ، زیست شناسی و الگوسازی منظر به دست آوردند.

Bernie Engel, استاد مهندسی کشاورزی و بیولوژیکی و استادیار دانشکده کشاورزی و علوم زیستی و معاونت آموزشی دانشکده کشاورزی و تحصیلات تکمیلی در Purdue University گفت: «حل این مساله راه‌ حل‌های پرهزینه‌ای دارد.»

کشف نقاط حساس قبل از وقوع

سایر جوامع از برنامه Tipping Point Planner به خوبی بهره می‌برند.

برای اشاره به آینده دو حوضه آبخیز نزدیک خلیج Saginaw در دریاچه Huron و حوضه آبخیز رودخانه Gres Au و حوضه آبخیز شرق Gres Au دو تیم Tipping Point Planner در جولای 2018 کارگاهی را تشکیل دادند. بیش از دو روز رهبران اجتماعی، شهروندان، برنامه ریزان شهر و متخصصان منابع طبیعی از منطقه خلیج Saginaw در جلسات گروهی شرکت کردند و از ابزارهای تعاملی برای کشف سه موضوع استفاده کردند: زیرساخت سبز، مدل ‌سازی فضای باز و مدل‌سازی مواد معدنی.

شرکت کنندگان در این کارگاه به این نتیجه رسیدند که حوضه‌های آبخیز آن‌ها در وضعیت خوبی قرار دارند، اما آن‌ها برنامه‌ای مناسب برای حفاظت از این مناظر ندارند. با استفاده از ماژول Tipping Point Planner شرکت کنندگان حوضه‌های اولویت‌دار برای حفاظت را شناسایی کردند.

پس از کارگاه، شرکت کنندگان به ابزار پشتیبانی تصمیم‌گیری دسترسی داشتند و در ایجاد یک برنامه عملی نهایی نقش داشتند. یک ماه بعد، تیم Tipping Point Planner یک کارگاه با سازمان‌های شریک برای حمایت از تلاش‌های برنامه ‌ریزی عملیاتی خود برگزار کردند.

توسعه فناوری برای پشتیبانی از تکمیل پروژه

از آنجا که استفاده از مدل‌های فضایی در فرآیند برنامه‌ریزی رایج‌تر می‌شود، استفاده از انواع خروجی‌های مدل به صورت online مهم‌تر از همیشه است چیزی که تیم Tipping Point Planning در حال انجام است و به توسعه ادامه خواهد داد. این امر به دانشمندان و متخصصان امکان می‌دهد تا داده‌های بیشتری را با استفاده از روش‌های پیچیده‌تر پردازش کنند و استفاده از یک بستر online می‌تواند به عنوان ابزاری مناسب برای فرآیند برنامه‌ریزی در آینده بکار رود.

مشاهده متن کامل انگلیسی از اینجا

خلاصه فارسی از : هانیه خلیلی

کد مطلب : 99051001

مشاهده کاربرد‌های دیگر