Language
Country/Area
No result found
عجائب تكنولوجيا الكمبيوتر: كيفية أتمتة تحديد حدود مستجمعات المياه باستخدام نماذج الارتفاع الرقمية؟
ترسيم حوض التصريف هو عملية تحديد حدود مستجمعات المياه، والتي تسمى أيضًا عادةً حوض مستجمعات المياه، أو حوض الصرف، أو حوض النهر. وهذه خطوة مهمة في العديد من مجالات العلوم البيئية والهندسة والإدارة، مثل دراسة الفيضانات أو الموائل المائية أو تلوث المياه. تاريخيا، كان تحديد حدود مستجمعات المياه يتم يدويا من قبل الجغرافيين والعلماء والمهندسين على الخرائط الطبوغرافية الورقية. ومع ذلك، ومع استخدام أجهزة الكمبيوتر والبيانات الإلكترونية، تم تطوير أساليب آلية لتحديد حدود مستجمعات المياه منذ ثمانينيات القرن العشرين، وهي الآن مستخدمة على نطاق واسع.
يعتبر حوض الصرف وحدة جغرافية أساسية في علم المياه، ودراسة حركة المياه وتوزيعها وإدارتها على الأرض.
تستخدم طرق تحديد مستجمعات المياه الآلية الحالية بشكل أساسي نماذج الارتفاع الرقمية (DEMs)، وهي مجموعات بيانات تمثل ارتفاع سطح الأرض. وقد أدى ترسيم مستجمعات المياه رقميا من خلال برامج النمذجة الهيدرولوجية المتخصصة مثل WMS، أو برامج نظم المعلومات الجغرافية (GIS) مثل ArcGIS أو QGIS، أو حتى استخدام لغات البرمجة مثل Python أو R، إلى تحسين الكفاءة بشكل كبير.
تاريخ ترسيم مستجمعات المياه الاصطناعية
غالبًا ما تتم الطرق التقليدية لترسيم مستجمعات المياه يدويًا على خرائط طبوغرافية ورقية أو باستخدام طبقات شفافة. ويستخدم الباحثون العدادات لتقدير مساحة مستجمعات المياه أو رقمنة النتائج لاستخدامها في برامج رسم الخرائط. حتى في العصر الرقمي، لا يزال تحديد حدود مستجمعات المياه يدويًا مهارة مفيدة لتأكيد صحة حدود مستجمعات المياه التي يتم إنشاؤها بواسطة البرامج. وفقًا لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية، هناك خمس خطوات لتحديد مستجمعات المياه الاصطناعية: <أول>
أثناء هذه العملية، يجب أن تكون حدود حوض التصريف عمودية على خطوط الكنتور التي تم اجتيازها ويجب ألا تعبر النهر إلا عند نقطة التصريف. وعلى الرغم من أن الطرق اليدوية أكثر دقة، إلا أنها تخضع لحكم المحلل وقد تتطلب زيارات ميدانية لتأكيد ميزات التضاريس في بعض الحالات.
مزايا تحديد مستجمعات المياه آليًا
إن تحديد مستجمعات المياه باستخدام برامج الكمبيوتر أسرع بكثير من الطرق اليدوية التقليدية وتكون النتائج أكثر اتساقًا لأنه يتم القضاء على الذاتية. لقد تم استخدام طرق تحديد مستجمعات المياه الآلية على نطاق واسع في المجتمعات العلمية والهندسية منذ ثمانينيات القرن العشرين. وفي السنوات الأخيرة، استخدم العلماء أساليب الكمبيوتر لتحديد مناطق تجمع المياه على سطح المريخ.
يستخدم تحديد مستجمعات المياه تلقائيًا بيانات التضاريس الرقمية لحساب اتجاه التدفق والتدفق المتراكم من خلال نماذج الارتفاع الرقمية (DEMs).
توجد طريقتان رئيسيتان للحصول على نماذج الارتفاع الرقمية. كانت الطريقة الأولى من خلال مسح الخرائط الطبوغرافية الورقية وتحويلها إلى خرائط رقمية، أما الآن فهي تتم في الغالب من خلال استخدام تكنولوجيا الاستشعار عن بعد الجوية أو عبر الأقمار الصناعية. للحصول على نتائج موثوقة لتحديد مستجمعات المياه، يجب أولاً معالجة نموذج الارتفاع الرقمي أو "تكييفه" لملء المنخفضات وحساب اتجاه التدفق والتدفق المتراكم.
تطوير أدوات البرمجيات
تم تطوير برامج متخصصة لترسيم مستجمعات المياه من لغة FORTRAN، مثل CATCH وDEDNM. مع استخدام نظم المعلومات الجغرافية وبرامج النمذجة الهيدرولوجية، تم دمج أدوات تحديد مستجمعات المياه في العديد من برامج نظم المعلومات الجغرافية الشائعة مثل ArcGIS و QGIS و GRASS GIS. هناك أيضًا برامج مستقلة لترسيم مستجمعات المياه مثل TauDEM، وعدد من أدوات مواقع الويب الخاصة بالمنطقة والتي توفر وظائف إضافية مثل إحصائيات تدفق المياه وتحليل جودة المياه.
في عملية الأتمتة، مثل خوارزميات حساب اتجاه التدفق مثل D8 وD∞، فإن الاختيار بين الخوارزميات المختلفة سيؤثر أيضًا على دقة النتائج.
على الرغم من الكفاءة الكبيرة التي تتمتع بها عملية ترسيم حدود مستجمعات المياه إلكترونيًا، فإن هذه الأساليب ليست صحيحة دائمًا، حيث قد تنشأ أخطاء من مشكلات مثل دقة ودقة بيانات التضاريس الرقمية. علاوة على ذلك، لا تزال العديد من المنظمات تؤكد على ضرورة التحقق من النتائج الآلية للتأكد من دقتها.
مع انتقالنا إلى مستقبل آلي، كيف يمكننا ضمان أن المعلومات التي نحصل عليها مفيدة بالفعل لنا في إدارة بيئتنا؟
