GIS i nauka o wodzie - GIS and aquatic science

Witryna ArcGIS Server przedstawiająca podwodną roślinność wodną.

Systemy Informacji Geograficznej (GIS) stały się integralną częścią nauk wodnych i limnologii . Woda ze swej natury jest dynamiczna. Cechy związane z wodą ulegają zatem ciągłym zmianom. Aby móc nadążyć za tymi zmianami, postęp technologiczny dał naukowcom metody ulepszania wszystkich aspektów badań naukowych, od satelitarnego śledzenia dzikiej przyrody po komputerowe mapowanie siedlisk. Agencje takie jak US Geological Survey , US Fish and Wildlife Service, a także inne agencje federalne i stanowe wykorzystują GIS do pomocy w ich wysiłkach na rzecz ochrony przyrody.

GIS jest wykorzystywany w wielu dziedzinach nauki o wodzie, od limnologii , hydrologii , botaniki wodnej, ekologii strumieni , oceanografii i biologii morskiej . Zastosowania obejmują wykorzystanie zdjęć satelitarnych do identyfikacji, monitorowania i łagodzenia utraty siedlisk . Zdjęcia mogą również pokazywać stan niedostępnych obszarów. Naukowcy mogą śledzić ruchy i opracować strategię lokalizowania miejsc budzących obawy. GIS może być wykorzystywany do śledzenia gatunków inwazyjnych, gatunków zagrożonych i zmian populacji.

Jedną z zalet systemu jest dostępność informacji, które można udostępniać i aktualizować w dowolnym momencie dzięki wykorzystaniu gromadzenia danych przez Internet.

GIS i ryby

Obraz radaru bocznego USGS nad obrazem podstawowym z Korpusu Inżynieryjnego Armii, wskazujący lokalizację jesiotra i milę rzeki.

W przeszłości GIS nie był praktycznym źródłem analiz ze względu na trudności w pozyskiwaniu danych przestrzennych o siedliskach lub organizmach w środowiskach podwodnych. Wraz z postępem telemetrii radiowej, telemetrii hydroakustycznej i sonaru bocznego biolodzy byli w stanie śledzić gatunki ryb i tworzyć bazy danych, które można włączyć do programu GIS w celu stworzenia reprezentacji geograficznej. Za pomocą telemetrii radiowej i hydroakustycznej biolodzy są w stanie zlokalizować ryby i uzyskać powiązane dane dla tych miejsc, dane te mogą obejmować próbki substratów , temperaturę i przewodność . Sonar boczny umożliwia biologom mapowanie dna rzeki, aby uzyskać reprezentację możliwych siedlisk, które są wykorzystywane. Te dwa zestawy danych można nałożyć na siebie, aby określić rozmieszczenie ryb i ich siedliska dla ryb. Metoda ta została wykorzystana w badaniach jesiotra bladego .

Przez pewien czas zbierane są duże ilości danych, które można wykorzystać do śledzenia wzorców migracji, miejsc tarła i preferowanych siedlisk. Wcześniej te dane były mapowane i nakładane ręcznie. Teraz te dane mogą zostać wprowadzone do programu GIS i ułożone warstwowo, uporządkowane i przeanalizowane w sposób, który nie był możliwy w przeszłości. Nakładanie warstw w programie GIS pozwala naukowcom przyjrzeć się wielu gatunkom jednocześnie, aby znaleźć możliwe działy wodne, które są wspólne dla tych gatunków, lub konkretnie wybrać jeden gatunek do dalszych badań. US Geological Survey (USGS), w współpracy z innymi agencjami, były w stanie wykorzystać GIS w pomaganiu mapę z obszarów siedliskowych i wzorców ruchowych bladego jesiotra . W Columbia Environmental Research Center ich wysiłki opierają się na dostosowanych aplikacjach ArcPad i ArcGIS , obu aplikacjach ESRI (Environmental Systems Research Institute), do rejestrowania ruchów jesiotra w celu usprawnienia gromadzenia danych. Opracowano relacyjną bazę danych do zarządzania danymi tabelarycznymi dla każdego jesiotra, w tym początkowym wychwytywaniem i fizjologią rozrodu. Mapy ruchu można tworzyć dla pojedynczego jesiotra. Mapy te pomagają śledzić ruchy każdego jesiotra w przestrzeni i czasie. Umożliwiło to naukowcom ustalenie priorytetów i zaplanowanie działań personelu terenowego w celu śledzenia, mapowania i odzyskiwania jesiotra.

GIS i makrofity

Mapa stworzona z bazy danych GIS przedstawiająca ruchy poszczególnych jesiotrów.
Zbadany (po lewej) i przewidywany (po prawej) rozkład rozmieszczenia podwodnej roślinności wodnej Górna Missisipi w 1989 r. Dane badawcze pochodziły z informacji geograficznej dotyczącej pokrycia terenu/użytkowania gruntów utworzonej przez Centrum Nauki Środowiskowych USA Górnego Środkowego Zachodu na podstawie interpretacji fotografii lotniczej z 1989 roku.

Makrofity są ważną częścią zdrowych ekosystemów. Zapewniają siedlisko, schronienie i pożywienie dla ryb, dzikiej przyrody i innych organizmów. Chociaż gatunki występujące naturalnie są bardzo interesujące, podobnie jak gatunki inwazyjne, które występują obok nich w naszym środowisku. GIS jest używany przez agencje i ich zarządzających zasobami jako narzędzie do modelowania tych ważnych gatunków makrofitów. Dzięki wykorzystaniu GIS menedżerowie zasobów mogą ocenić dystrybucję tego ważnego aspektu środowisk wodnych w skali przestrzennej i czasowej. Możliwość śledzenia zmian roślinności w czasie i przestrzeni w celu przewidywania zmian roślinności to tylko niektóre z wielu możliwości GIS. Dokładne mapy rozmieszczenia roślin wodnych w ekosystemie wodnym są istotną częścią zarządzania zasobami.

Możliwe jest przewidzenie możliwych wystąpień roślinności wodnej. Na przykład USGS stworzył model dla amerykańskiego dzikiego selera ( Vallisneria americana ), opracowując model statystyczny, który oblicza prawdopodobieństwo zanurzenia roślinności wodnej. Utworzyli łącze internetowe do witryny internetowej ArcGIS Server Instytutu Badań Systemów Środowiskowych (ESRI) * Model podwodnej roślinności wodnej, aby udostępnić prognozy swoich modeli online. Te prognozy dotyczące rozmieszczenia podwodnej roślinności wodnej mogą potencjalnie mieć wpływ na ptaki żerujące, tworząc strefy unikania przez ludzi. Jeśli wiadomo, gdzie znajdują się te obszary, ptaki można pozostawić same sobie, aby mogły się żywić bez przeszkód. Kiedy przewiduje się, że roślinność wodna w tych ważnych siedliskach dzikiej przyrody będzie ograniczona, menedżerowie mogą zostać ostrzeżeni.

Gatunki inwazyjne stały się poważnym problemem ochronnym dla zarządzających zasobami. GIS pozwala menedżerom na mapowanie lokalizacji i liczebności roślin. Mapy te można następnie wykorzystać do określenia zagrożenia ze strony tych inwazyjnych roślin i pomóc menedżerom w podejmowaniu decyzji dotyczących strategii zarządzania. Badania tych gatunków można przeprowadzać, a następnie pobierać do systemu GIS. W połączeniu z tym można uwzględnić gatunki rodzime, aby określić, w jaki sposób te społeczności reagują ze sobą. Wykorzystując znane dane dotyczące istniejących wcześniej gatunków inwazyjnych, modele GIS mogą przewidywać przyszłe epidemie poprzez porównywanie czynników biologicznych. Program Inwazyjnych Gatunków Wodnych w Connecticut (CAES IAPP) wykorzystuje GIS do oceny czynników ryzyka. GIS pozwala menedżerom na georeferencję lokalizacji i liczebności zakładów. Dzięki temu menedżerowie mogą wyświetlać społeczności inwazyjne obok rodzimych gatunków do badań i zarządzania.

Zobacz też

Linki zewnętrzne