داده های سنجش از راه دور تبدیل به یک ابزار ضروری در شکل دادن به سیاست های مدیریت منابع آب موثر شده است، زیرا منابع آب شیرین با فشار فزاینده ای از رشد جمعیت، تقاضای کشاورزی، تغییرات آب و آلودگی، تصمیم گیرندگان نیاز به اطلاعات دقیق، به موقع و جامع دارند تا بتوانند از مزایای سیستم های آب استفاده کنند، و مقامات را قادر می سازد تا مناطق وسیع را نظارت کنند، تغییرات در طول زمان، و سیاست های تجربی را شناسایی کنند که هنوز به بررسی مزایای استفاده از منابع آب می پردازند.

از راه دور چه می گذرد؟

سنجش از راه دور علم به دست آوردن اطلاعات در مورد اشیاء یا مناطق از فاصله است، به طور معمول استفاده از سنسورهای نصب شده بر روی ماهواره ها، هواپیما یا هواپیماهای بدون سرنشین، این سنسورها اندازه گیری یا انتشار تابش تابش تابش تابش تابش تابش تابش تابش تابش تابش تابش تابش تابش تابش تابش تابش تابش تابش تابش تابش تابش تابش تابش تابش تابش تابش تابش تابش تابش تابش تابش تابش تابش تابش در طول موج های مختلف، از جمله باندهای قابل مشاهده، مادون قرمز و مایکروویو.

در زمینه منابع آب، سیستم عامل های سنجش از راه دور مانند سری Landsat ناسا، ماهواره های Sentinel آژانس فضایی اروپا و ماهواره های GOES NOAA، مشاهدات انتقادی را ارائه می دهند: سنسورهای نوری رنگ آب و سلامت گیاهی را تشخیص می دهند؛ سنسورهای حرارتی دمای آب سطح را اندازه می گیرند؛ و سنسورهای رادار به ابرها نفوذ می کنند و می توانند میزان خشنی از بدن ها، و حتی چرخه های آب محلی را اندازه گیری کنند.

برنامه های کلیدی در مدیریت منابع آب

نظارت بر سطح آب Extent و Dynamics

تصاویر ماهواره ای اجازه می دهد تا نقشه برداری منظم از دریاچه ها، مخازن، رودخانه ها و تالاب ها به طور خودکار طبقه بندی پیکسل های آب، امکان ایجاد سری زمانی که تغییرات فصلی و بلند مدت را دنبال می کند، این اطلاعات برای مدیریت ذخیره سازی مخزن، ارزیابی سیل و نظارت بر اثرات خشکسالی جهانی، ساخته شده از آرشیو های لندات، شناسایی اسناد تکامل سطح زمین در طول چهار دهه گذشته یا کمک به دست آوردن آب از سیاستگذاران.

کیفیت کیفیت آب

سنجش از راه دور می تواند پارامترهای کیفیت آب مانند turbidity، غلظت ⁇ -a، ماده آلی حل شده و رسوب های معلق را تخمین بزند. سنسورها مانند Sentinel-2 و Landsat-8 باند های چند منظوره با وضوح متوسط را ارائه می دهند که شکوفه های آلی، لوله های آلودگی و الگوهای رسوبی را تشخیص می دهند.این قابلیت از اجرای استانداردهای کیفیت آب پشتیبانی می کند، منابع اصلاح، و هدایت کننده های آلودگی در نزدیکی آب های عمومی، هشدار های هشدار دهنده.

خشکسالی و نظارت بر آب

شاخص های خشکسالی ناشی از داده های سنجش از راه دور، مانند شاخص نرمال واریانس (NDVI)، شاخص بهداشت و پرورش (VHI)، و شاخص پیش بینی استاندارد - شاخص تغذیه آب (SPEI) از محصولات باران ماهواره ای، ارائه هشدار اولیه از استرس حرارتی، سنسورهای مادون قرمز حرارتی تشخیص می دهد که کمبود آب را به طور موثر آماده می کند.

برآورد منابع آب زیرزمینی

در حالی که سنجش از راه دور نمی تواند به طور مستقیم سطح آب زیرزمینی را اندازه گیری کند، شاخص های غیرمستقیم مانند یارانه زمین (که توسط InSAR اندازه گیری شده)، تغییرات در بدن آب سطحی و تغییرات رطوبت خاک را فراهم می کند. GRACE (تحریم بازیابی و آزمایش آب و هوا) ماهواره ها با شناسایی تغییرات گرانشی زمین که توسط تغییرات ذخیره سازی کامل آب های زیرزمینی ایجاد شده است، تغییرات اساسی در مناطق ساده و ساده در شمال کالیفرنیا را نشان می دهد.

برداشت های غیرقانونی آب و انکوباشی ها

تصاویر ماهواره ای با وضوح بالا می توانند نقاط استخراج آب غیر مجاز را شناسایی کنند، مانند چاه های غیرقانونی ساخته شده در مناطق حفاظت شده یا انحراف های بی نظیر از رودخانه ها، الگوریتم های تشخیص تغییر یافته، زیرساخت های جدید یا الگوهای جریان آب تغییر یافته را نشان می دهند.در کشورهایی که سرقت آب یک چالش عمده سیاست است، شواهد سنجش از راه دور برای اجرای مقررات، کاهش درگیری ها و اطمینان از توزیع عادلانه در میان کاربران استفاده شده است.

اسنوپ و نظارت بر Glacier

در مناطق کوهستانی، برف و یخ به عنوان مخازن آب طبیعی خدمت می کنند.سیستم های سنجش از راه دور مانند MODIS ناسا و ماهواره های Sentinel-2 پوشش روزانه از برف را پوشش می دهند، معادل آب برف (با استفاده از داده های مایکروویو منفعل)، و نرخ عقب نشینی یخچال های طبیعی این اطلاعات را به پیش بینی آب برای کاهش کشاورزی و تولید برق هیدروالکتریک تغذیه می کند.

مدیریت سیل و ارزیابی ریسک

سنسورهای رادار مانند Sentinel-1 و RADARSAT به ویژه برای نقشه برداری سیل موثر هستند زیرا می توانند تصاویر را از طریق پوشش ابر و در شب به دست آورند. نقشه های تقریبا زمان سیل به مدیران اضطراری کمک می کند تا پاسخ را هماهنگ کنند، آسیب را ارزیابی کنند و مسیرهای تخلیه تاریخی را که از آرشیو ماهواره ها گرفته شده اند، از ایجاد نقشه های خطر سیل پشتیبانی می کنند که برای برنامه ریزی و توسعه بیمه های تجاری ضروری هستند.

مزایای ادغام از راه دور در سیاست آب

تقسیم داده های سنجش از راه دور به سیاست های مدیریت آب، مزایای ملموسی نسبت به روش های سنتی مبتنی بر زمین ارائه می دهد.این مزایا نشان می دهد که چگونه دولت ها، سازمان های بین المللی و مدیریت رویکرد آب:

  • نظارت بر مقیاس بزرگ موثر : شبکه های نظارت بر زمین گران هستند برای نصب و نگهداری، به ویژه در مناطق دور افتاده یا ترانس، سنجش از راه دور پوشش مداوم در کسری از هزینه در هر کیلومتر مربع فراهم می کند.
  • بایگانی داده های تاریخی برای تجزیه و تحلیل روند : بسیاری از سوابق ماهواره ای چهار دهه یا بیشتر گسترش می یابد، این چشم انداز بلند مدت اجازه می دهد تا سیاستگذاران تغییرات اقلیمی را شناسایی کنند، اثربخشی سیاست های گذشته را ارزیابی کنند و شرایط فعلی را در برابر هنجارهای تاریخی ارزیابی کنند.
  • ] داده های زمان واقعی و نزدیک به زمان برای هشدار اولیه : مشاهدات ماهواره می تواند پردازش و انتشار در عرض ساعت.این سرعت برای تصمیم گیری های عملیاتی مانند آزاد کردن آب از سدها قبل از سیل یا فعال کردن پروتکل های پاسخ خشکسالی حیاتی است.
  • [FLT: 1 ] شفافیت و همکاری مرزی [FLT: در حوضه های رودخانه ترانس ورودی، سنجش از راه دور ارائه می دهد یک منبع داده عینی است که همه ملت های پاره پاره پاره پاره می توانند از آن استفاده کنند.این اختلافات مربوط به تخصیص آب و پشتیبانی از چارچوب های مدیریت مشترک (به عنوان مثال، کمیسیون رودخانه Mekong استفاده از داده های ماهواره ای).
  • Integration با مدل های هیدرولوژیکی و سیستم های پشتیبانی تصمیم گیری: داده های سنجش از راه دور به مدل هایی که پیش بینی دسترسی به آب، تخصیص منابع و شبیه سازی سناریوهای مدیریت می تواند تجزیه و تحلیل های "چه چیزی" را اجرا کند که شامل استفاده از زمین و متغیرهای آب و هوایی مشاهده شده است.
  • کاهش هزینه های بررسی و تدارکات : با جایگزینی یا تکمیل کمپین های زمینه، سنجش از راه دور صرفه جویی در زمان، کار و پول، بودجه برای اولویت های سیاست دیگر مانند تعمیر و نگهداری زیرساخت و یا توسعه جامعه.

چالش ها و محدودیت ها

علی رغم پتانسیل های تحول آفرینی، اتخاذ سنجش از راه دور در سیاست های آب با موانع متعددی مواجه است.سیاست گذاران باید از این محدودیت ها برای جلوگیری از اعتماد بیش از حد به داده های ماهواره ای به تنهایی آگاه باشند.

محدودیت های فضایی و منحنی

ماهواره های آزاد و باز دسترسی (به عنوان مثال، Landsat، Sentinel-2) معمولا رزولوشن فضایی 10 تا 30 متر را ارائه می دهند که ممکن است برای نظارت بر بدن های آب کوچک یا جریان های باریک کافی نباشد. داده های تجاری با وضوح بالا (sub-meter) وجود دارد اما اغلب هزینه های نظارت معمول را دارند.

Cloud Cover Interference

سنسورهای نوری نمی توانند از طریق ابرها مشاهده کنند، و آنها را در مناطق پیوسته ابری غیر قابل اعتماد می کنند (به عنوان مثال، مناطق استوایی در طول فصول بارانی) در حالی که سنسورهای رادار (به عنوان مثال، Sentinel-1) بر این محدودیت غلبه می کنند، تفسیر داده های آنها نیازمند الگوریتم های تخصصی است و ممکن است اطلاعات مشابه را به عنوان داده های نوری ارائه ندهند.

تخصص فنی و Gaps زیرساخت

پردازش داده های سنجش از راه دور در اطلاعات عملی نیازمند تحلیلگران ماهر و زیرساخت های محاسباتی قوی است. بسیاری از سازمان های مدیریت آب در کشورهای در حال توسعه فاقد پرسنل آموزش دیده یا قدرت محاسباتی برای رسیدگی به مجموعه داده های بزرگ هستند.این باعث وابستگی به حمایت خارجی و تاخیر در ادغام سیاست.

اعتبار داده ها و حقیقت زمین

بازیابی سنجش از راه دور باید در اندازه گیری های نشسته معتبر باشد تا اطمینان حاصل شود که بدون شبکه های رصد زمینی کافی، محصولات ماهواره ای ممکن است شامل سوگیری های سیاست گذاری باشند، تنها بر اساس داده های سنجش از راه دور بی ارزش، می تواند منجر به نتیجه گیری های نادرست (به عنوان مثال، کاهش آب های زیرزمینی یا ذخیره سازی مخزن).

سیاست و موانع نهادی

حتی در جایی که ظرفیت فنی وجود دارد، انتراست نهادی می تواند مانع از پذیرش داده های ماهواره ای شود، آژانس های سنتی ممکن است تمایلی به تغییر رویه های نظارت طولانی مدت نداشته باشند، علاوه بر این، چارچوب های حقوقی اغلب به طور صریح داده های ماهواره ای را به عنوان شواهد قابل قبول برای اجرای حقوق آب یا نظارت، اگرچه این به تدریج در حال تغییر است.

مطالعات موردی: Remote Sensing in Action

مدیریت خشکسالی کالیفرنیا

در طول خشکسالی شدید 2012-2016، وزارت منابع آب کالیفرنیا از داده های ماهواره ای از Landsat، MODIS و GRACE برای نظارت بر بسته بندی برف، رطوبت خاک و تخریب آب های زیرزمینی استفاده کرد. داده ها کمک به توجیه سفارشات کاهش اضطراری و قانون مدیریت آب پایدار (SGMA)، که برنامه های پایداری سطح آب زیرزمینی را اجرا می کند.

مدیریت آب ترانسفرری در حوزه نیل

کشورهای حوزه نیل به مدت طولانی با به اشتراک گذاری داده ها مبارزه کرده اند.از راه دور سنجش یک منبع داده خنثی برای نظارت بر تعادل آب دریاچه ویکتوریا، آب های سر نیل آبی، و مخزن بزرگ سد رنسانس اتیوپیایی را ارائه می دهد. Nile حوضه ابتکار استفاده از باران های ماهواره ای، تبخیر و پوشش داده های زمین برای پشتیبانی از کنترل منابع آب و برآورد میزان ذخیره سازی آن را در مورد استفاده قرار داده های ماهواره ای قرار داده است.

ماموریت ملی آب هند

وزارت Jal Shakti هند از سنجش از راه دور برای نظارت بر بدن های آب سطحی، ارزیابی بهره وری آبیاری و شناسایی آب های زیرزمینی غیر مجاز استفاده می کند. پورتال تخصیص آب، به ویژه در مناطق خشکسالی و مهاوا، ابزار نقشه برداری و تشخیص آب را فراهم می کند.

ادغام Remote Sensing به چارچوب های سیاست آب

برای درک اثر سیاست کامل آن، باید به طور سیستماتیک در فرآیندهای تصمیم گیری جاسازی شود.این نیاز به چندین شرایط فعال دارد:

  • ] دسترسی به داده ها و سیاست های باز: دولت ها باید از برنامه های داده آزاد و باز (مانند برنامه های Copernicus و Landsat) پشتیبانی کنند و استفاده از فرمت های داده استاندارد را تشویق کنند.
  • ساختمان سرمایه داری : برنامه های آموزشی برای مدیران آب، تحلیلگران سیاست و کارکنان فنی ضروری است.
  • توسعه ابزار کاربر پسند : سیستم عامل های مبتنی بر وب که محصولات سنجش از راه دور را در قالب شهودی (به عنوان مثال داشبورد برای اندازه آب، شاخص های خشکسالی) پایین تر از مانع برای غیرکارشناسان.
  • ] شناخت برابری از شواهد ماهواره: بالا بردن قوانین آب برای پذیرش تصاویر ماهواره ای به عنوان شواهد قابل قبول در اقدامات اجرای، موجب تقویت انطباق می شود.
  • ادغام چند منبع : سنجش از راه دور باید تکمیل - نه جایگزین - نظارت بر زمین که ترکیبی از ماهواره، هوا و در مشاهدات نشسته، قوی ترین ورودی های سیاست گذاری.

سازمان های بین المللی مانند UN-Water [FLT 1 ] و ] [FLT: [ به طور فعال استفاده از مشاهدات زمین برای نظارت بر SDG را ترویج می دهند، به ویژه SDG 6 (آب تمیز و بهداشت) دستورالعمل های آنها کمک می کند تا کشورها اطلاعات ماهواره ای را به سیاست های آب ملی و چارچوب گزارش دهی ملی متصل کنند.

مسیر های آینده

دهه بعد وعده پیشرفت های قابل توجهی را می دهد که باعث افزایش حس دور در سیاست مدیریت منابع آب می شود.

  • وضوح بالا تر از زمان سنجی از صورت فلکی ماهواره ؛ شرکت ها و سازمان ها در حال استقرار صورت فلکی ماهواره های کوچک هستند که روزانه در رزولوشن زیر متر (به عنوان مثال، آزمایشگاه های سیاره، Maxar) تجدید نظر می کنند.
  • سنسورهای Hypererspectral : ماموریت های آینده مانند زیست شناسی سطح ناسا و زمین شناسی (SBG) و ماهواره EnMAP صدها باند طیفی باریک ارائه می دهند که اجازه می دهد تبعیض دقیق آلودگی ها، گونه های آلی و پارامترهای شیمی آب.
  • ] هوش مصنوعی و یادگیری ماشین: طبقه بندی خودکار، تشخیص تغییر و تشخیص ناهنجاری به سرعت داده های ماهواره خام را به شاخص های مرتبط با سیاست تبدیل می کند. AI می تواند داده های ماهواره ای را با پیش بینی آب و هوا و داده های اجتماعی-اقتصادی برای حمایت از مدیریت آب سازگار ادغام کند.
  • ] نظارت بر آب های زیرزمینی بهبود یافته : ماموریت های آینده (به عنوان مثال، GRACE دنبال-On) و بهبود تکنیک های InSAR توانایی ما برای ردیابی تغییرات ذخیره سازی آب های زیرزمینی در مقیاس های ظریف را افزایش می دهد، حمایت از سیاست های مدیریت آب زیرزمینی مبتنی بر شواهد.
  • Integration با علم شهروندی و IoT : ترکیب داده های ماهواره ای با سنسورهای زمینی و مشاهدات گزارش شده جامعه، یک شبکه مشاهده ای متراکم ایجاد می کند که اعتبار سیاست را تقویت می کند.

از آنجایی که این تکنولوژی ها بالغ هستند، هزینه ی دستیابی به داده های سنجش از راه دور همچنان کاهش می یابد، دموکراتیزه کردن دسترسی به مناطق تحت فشار آب که در حال حاضر در ساخت ظرفیت سنجش از راه دور سرمایه گذاری می کنند، بهتر است به چالش های آب در جهان گرم شدن هدایت شود.

داده های سنجش از راه دور دیگر ابزار علمی طاقچه نیست - این سنگ بنای حکمرانی آب مدرن است.از نظارت بر خشکسالی و سیل برای اجرای محدودیت های استخراج و عملیات مخزن، مشاهدات ماهواره ای ارائه شفافیت، جدول زمانی و جامع بودن مورد نیاز برای ایجاد سیاست های موثر.با پرداختن به چالش های باقی مانده از راه حل، پوشش ابر، ظرفیت و چارچوب های قانونی، کشورها می توانند از پتانسیل کامل برای اطمینان از نسل های پایدار مدیریت آب استفاده کنند.