أكثر

مشكلة في إقحام ملف التعريف العمودي في 3D Analyst (ArcMap 10.1)


لدي مشكلة عندما أريد إنشاء ملف تعريف عمودي في 3D Analyst من ملف DEM. أريد استيفاء البيانات وإظهار النقاط من 20 إلى 20 مترًا ، كما حددت في لوحة الخيارات (انظر الشكل 1). بعد الضغط على الزر لإظهار الرسم البياني للملف الشخصي ، لا يُظهر المحور X قيمًا بين 20 مترًا كما حددت في لوحة الخيارات (انظر الشكل 2). ما الذي يمكنني فعله لحل هذه المشكلة؟

ملاحظة: يتم عرض المحور ص بشكل صحيح من حيث الارتفاع. المرجع: WGS_1984


يجيب تعليق فينس جزئيًا على مشكلتك - بياناتك بالدرجات ، لذلك سيتم أيضًا عرض المحور س أو الطول بالدرجات بدلاً من الأمتار.

ومع ذلك ، أعتقد أنك تربك أيضًا ما يفعله Profile Sampling في الواقع. لن يغير قيم أو تسميات المحور س الخاص بك - هذا هو طول الخط الخاص بك في أي وحدات قياس CRS الخاصة بك. عندما تحدد قيمة لأخذ عينات ملف التعريف ، فهذا يعني بالإضافة إلى الحصول على قيمة ارتفاع لكل رأس في خط ملف التعريف الخاص بك ، ستحصل أيضًا على قيمة ارتفاع كل 20 مترًا على طول هذا الخط. والغرض من ذلك هو زيادة الدقة الرأسية (السلس) لخط الملف الشخصي.


الملخص

تُستخدم عمليات إعادة بناء الأنهار الجليدية على نطاق واسع في دراسات المناخ القديم ، وتقدم هذه الورقة طريقة جديدة شبه آلية لتوليد عمليات إعادة بناء الأنهار الجليدية: GlaRe ، عبارة عن صندوق أدوات مشفر في Python ويعمل في ArcGIS. يوفر صندوق الأدوات هذا أدوات لتوليد سمك الجليد من طبوغرافيا السرير على طول خط تدفق الحفرة الجيرية بتطبيق قانون التدفق القياسي للجليد ، ويولد السطح ثلاثي الأبعاد للنهر القديم باستخدام طرق الاستيفاء المتعددة. تم تقييم أداء صندوق الأدوات باستخدام اثنين من الأنهار الجليدية الموجودة ، وحقل جليدي ونهر جليدي سيرك / وادي تُعرف منه التضاريس تحت الجليدية ، باستخدام روتين إعادة الإعمار الأساسي في GlaRe. تُظهر النتائج من حيث سطح الجليد ومدى الجليد وارتفاع خط التوازن اتفاقًا ممتازًا يؤكد متانة هذا الإجراء في إعادة بناء الجلاديات القديمة من التضاريس الجليدية مثل المورينات الأمامية.


مراجع

Alamian R، Shafaghat R، Shadloo MS، Bayani R، Amouei AH (2017) تقييم تجريبي لتأثيرات عمق البحر لخصائص موجية مختلفة على أداء محول طاقة موجة امتصاص نقطة. هندسة المحيط 137: 13-21

Bijesh، C.M.، Kurian، P.J.، Yatheesh، V.، Tyagi، A.، & amp Twinkle، D (2018). الخصائص المورفوتكتونية والتوزيع والتكوين المحتمل للارتفاعات الباثيمترية قبالة الساحل الجنوبي الغربي للهند. الجيومورفولوجيا ، 315

Chai H ، Guan W ، Wan X ، Li X ، Zhao Q ، Liu S (2018) جهاز طاقة موجة مع بندول يعتمد على عوامة مراقبة المحيط. Iop Conf Ser Earth Environ Sci 108:052013

Chenyang D، Kun W، Kang LK (2018) بحث التغيير الديناميكي لنمط المناظر الطبيعية لهاربين سونجبي استنادًا إلى تقنية نظم المعلومات الجغرافية. IOP Conference Series Earth and Environmental Science، ص 153

Collister BL، Zimmerman RC، Sukenik CI، Hill VJ، Balch WM (2018) الاستشعار عن بعد للخصائص البصرية وتوزيعات الجسيمات في أعالي المحيط باستخدام ليدار على ظهر السفينة. بيئة الاستشعار عن بعد 215: 85-96

Dai D و Wang X و Long J و Meng T و Zhu G و Zhang J (2017) ميزة استخراج إشارة التفريغ الجزئي لنظام المعلومات الجغرافية بناءً على تحويل s وتحلل القيمة المفرد. Iet Sci Measur Technol 11 (2): 186-193

Huan، Q.، & amp Yaguang، L.I (2017). خصائص التوزيع المكاني القائمة على نظم المعلومات الجغرافية للمستوطنات وتحسينها في مقاطعة لينجشوي الاستوائية بمقاطعة هاينان. علوم التربة والمحافظة على المياه

Kim H و Soerensen AL و Jin H و Heimbürger LE و Hahm D و Rhee TS وآخرون (2017) الميزانيات الجماعية لميثيل الزئبق وخصائص التوزيع في غرب المحيط الهادئ ، علوم البيئة وتكنولوجيا أمبير. 51(3):1186–1194

Kim W، Yi JH، Min IK، Shim JS (2018) مراقبة الخصائص الديناميكية الهيكلية لمحطة أبحاث المحيطات Socheongcho. J Coast Res 85: 1191-1195

Li، Z.، Jia، C.، & amp Da، H. (2017a). بحث عن خصائص صدى الغلاف الجوي المتأين على أساس المحيط. IEEE Advanced Information Management، Communicates، مؤتمر التحكم في الأتمتة الإلكترونية وأمبير

Li ، C. ، Zhang ، Z. ، Zhao ، W. ، & amp Tian ، J. (2017b). دراسة إحصائية عن الدوامات ذات النطاق الفرعي الفرعي في شمال غرب المحيط الهادئ بناءً على بيانات آرغو. مجلة البحوث الجيوفيزيائية ، 122

لينغ ، ج. (2017). بحث نظام إدارة الموارد السياحية Zaozhuang على أساس نظم المعلومات الجغرافية. المؤتمر الدولي لإدارة المعلومات

Liu Y، Deng Y، Fang M، Li D، Wu D (2017) بحث حول خصائص عزم الدوران لمحرك مكبس محوري هيدروليكي لمياه البحر في بيئة أعماق البحار. أوشن إنج 146: 411-423

Reglero P و Santos M و Balbín R و Laíz-Carrión R و Alvarez-Berastegui D و Ciannelli L et al (2017) الخصائص البيئية والبيولوجية لموائل التونة الأطلسية ذات الزعانف الزرقاء والبكور بناءً على توزيعات البيض. أعماق البحار Res الجزء الثاني Top Stud Oceanogr 140: S0967064517300875

Sergeev IS، Glebova AB (2017) الانتهاك الرباعي المتأخر للبحر الأبيض كما تم استنتاجه من البيانات الخاصة بتحليل إغاثة القاع القائم على نظم المعلومات الجغرافية. جيوجر نات ريس 38(3):288–294

Sugimoto K (2017) استخدام التحليل القائم على نظم المعلومات الجغرافية لاستكشاف خصائص أماكن المشاهدة المفضلة التي يشير إليها الاهتمام البصري للزوار. لاندسك الدقة 43(3):1–15

Sun، L.J.، Xuexu، H.U.، Wei، L.U.، & amp Wang، BJ (2018). خصائص التوزيع المكاني لجودة حبوب القمح وتحليل العوامل بالاعتماد على نظم المعلومات الجغرافية. ساينتيا أجريكالتورا سينيكا

Wang B ، Da T ، Yue Q ، Jia Z ، Deonauth N (2018) دراسة حول الخصائص الديناميكية غير الخطية المتأصلة في منصة السترة البحرية باستخدام استجابة مراقبة طويلة المدى لتفاعل هيكل الجليد. أبِل أوشن ريس 72 (72): 23–38

Wu W و Hai S و Lv B و Bernitsas MM (2018) نمذجة محول الطاقة الهيدروجينية للاهتزاز الناجم عن التدفق استنادًا إلى البيانات التجريبية. أوشن إنج 155: 392-410

Xiao L، Jie L، Feng X (2018) الانعكاس والتنبؤ بخصائص تسوية التوحيد للرواسب النهرية بناءً على تباين نسبة الفراغ في دلتا النهر الأصفر الحديثة الشمالية ، الصين. J أوشن يونيف تشاينا 17 (3): 545-554

Yang، SL، Wu، YM، Zhang، BB، Zhang، Y.، Fan، W.، & amp Jin، SF، et al. (2017). [العلاقة بين مناطق الصيد التوزيع الزماني المكاني لسمات Thunnus obesus وخصائص الخط الحراري في غرب ووسط المحيط الهادئ]. المجلة الصينية للإيكولوجيا التطبيقية

Yi J ، Sun H ، Jin Z ، Hu A ، Yang J (2017) التحقيقات التجريبية والرقمية حول الخصائص الهيدروديناميكية والديناميكية الهوائية لنفق التخطيط ثلاثي. أبل أوشن ريس 63: 1-10

Zengfeng J، Shiming D، Qin S (2019) أخذ عينات زمانية مكانية عالية الدقة كأداة للتقييم الشامل لحركة الزنك والتلوث في رواسب بحيرة متغذية. J Hazard Mater 364: 182-191

Zhang M و Marandino CA و Chen L و Sun H و Gao Z و Park K et al (2017) خصائص توزيعات dms و pco2 للمياه السطحية وعلاقاتها في المحيط الجنوبي وجنوب شرق المحيط الهندي وشمال غرب المحيط الهادئ. دورات Glob Biogeochem 31 (8): 1318-1331

Zheng CW ، Li CY (2017) تحليل الخصائص الزمنية والمكانية للأمواج في المحيط الهندي بناءً على تحليل موجة العصر الأربعين. أبل أوشن ريس 63: 217-228

Zhu B، Pei H، Yang Q (2018) تحليل احتمالي للانهيارات الأرضية البحرية بناءً على طريقة سطح الاستجابة: دراسة حالة من بحر الصين الجنوبي. أبل أوشن ريس 78: 167–179

Zhu JM، Zhang Q، Li YP (2019) تلوث الجسيمات البلاستيكية في بحر Maowei ، خليج تربية الأحياء البحرية النموذجي في الصين. Sci Total Environ 658: 62–68


نمذجة تعرض المياه الجوفية للتلوث في طبقة المياه الجوفية غير المحصورة في باكستان

تقع منطقة تال دواب في حوض السند وتحتها طبقة غرينية كثيفة تسمى طبقة تال دواب الجوفية (TDA). تعاني إدارة التنمية الزراعية من ضغوط هيدرولوجية شديدة بسبب النمو السكاني السريع والاستخدام المفرط للمياه الجوفية للماشية واستخدامات الأراضي الزراعية المروية. تم تقييم التأثير المحتمل لاستخدامات الأراضي هذه على جودة المياه الجوفية باستخدام نموذج DRASTIC في بيئة نظام المعلومات الجغرافية. تم تطوير سبع خرائط مواضيعية DRASTIC بمقياس ثابت ثم دمجها في خريطة تعرض المياه الجوفية. تم تجميع قيم مؤشر الضعف الناتج في أربع مناطق على أنها منخفضة ومتوسطة وعالية وعالية جدًا. توصلت الدراسة إلى أن 76٪ من مساحة الأرض التي تقع أسفلها هيئة تنمية التجارة لديها قابلية عالية إلى عالية جدًا لتلوث المياه الجوفية ، ويرجع ذلك أساسًا إلى قوام التربة الرقيق ، ووجود منسوب مياه ضحل ووجود التربة والرواسب ذات الموصلية الهيدروليكية العالية. القيم. بالإضافة إلى ذلك ، تقع فقط 2 و 22٪ من المساحة الإجمالية في مناطق ضعف منخفضة ومتوسطة ، على التوالي. يمكن استخدام نتائج هذه الدراسة لتحسين استدامة مورد المياه الجوفية من خلال الإدارة السليمة لاستخدام الأراضي.

هذه معاينة لمحتوى الاشتراك ، والوصول عبر مؤسستك.


شبكة قياس الأعماق بطول 10 أمتار من Vineyard و Western Nantucket Sounds تنتج من السونار ذو الخط الرصاصي وشعاع واحد ، ومجموعات بيانات قياس التداخل ، ومتعددة الحزم ، ومجموعات بيانات lidar (شبكة Esri الثنائية ، UTM Zone 19N ، WGS84)

Baldwin ، Wayne ، 2016 ، شبكة قياس الأعماق بطول 10 أمتار من Vineyard وأصوات Nantucket الغربية التي يتم إنتاجها من سبر السونار من خط الرصاص وشعاع واحد ، ومجموعات بيانات قياس التداخل ، ومتعددة الحزم ، ومجموعات بيانات lidar (شبكة Esri الثنائية ، UTM Zone 19N ، WGS84) تقرير الملف المفتوح 2016-1119 ، المسح الجيولوجي الأمريكي ، برنامج الجيولوجيا الساحلية والبحرية ، مركز وودز هول للعلوم الساحلية والبحرية ، وودز هول ، ماساتشوستس.

الروابط عبر الإنترنت:

بالدوين ، واين إي. ، فوستر ، ديفيد س. ، بندلتون ، إليزابيث أ ، بارنهاردت ، والتر إيه ، شواب ، ويليام سي ، أندروز ، بريان د ، وأكرمان ، سيث د. ، 2016 ، جيولوجيا المياه الضحلة ، البحر- نسيج الأرضية ، والمناطق الفيزيوجرافية لمزارع الكروم وأصوات نانتوكيت الغربية ، ماساتشوستس: تقرير الملف المفتوح 2016-1119 ، هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ، ريستون ، فيرجينيا.

الروابط عبر الإنترنت:

الغرب_المحاور_المنسقة: -71.035443 الشرق_المحاور_المنسقة: -70.428111 شمال_الحد_المنسق: 41.561895 الجنوب_الرابط_المنسق: 41.319300

تاريخ البدء: 1938 تاريخ الانتهاء: 31 أغسطس 2011 Currentness_Reference: حالة الأرض

Geospatial_Data_Presentation_Form: البيانات الرقمية النقطية

Grid_Coordinate_System_Name: مستعرض مركاتور العالمي مستعرض مركاتور العالمي: UTM_Zone_Number: 19 مستعرض_مرسكاتور: Scale_Factor_at_Central_Meridian: 0.999600 خط الطول_of_Central_Meridian: -69.000000 Latitude_of_Project_Origin: 0.000000 خطأ_الصوم: 500000.000000 خطأ في القيمة: 0.000000

يتم ترميز الإحداثيات المستوية باستخدام الصف والعمود
يتم تحديد Abscissae (إحداثيات س) لأقرب 10.000000
يتم تحديد المراتب (إحداثيات ص) لأقرب 10.000000
الإحداثيات المستوية محددة بالأمتار

الإسناد الأفقي المستخدم هو D_WGS_1984.
الشكل البيضاوي المستخدم هو WGS_1984.
المحور شبه الرئيسي للقطع الناقص المستخدم هو 6378137.000000.
تسطيح الشكل الإهليلجي المستخدم هو 1 / 298.257224.

الكيان_و_السمة_نظرة عامة: لا توجد سمات مرتبطة بشبكة Esri ArcRaster هذه. تمثل قيم البكسل أعماق الأعماق بالأمتار المشار إليها في مرجع أمريكا الشمالية الرأسي لعام 1988 ، وتتراوح من -0.1 إلى -32.8 مترًا. الكيان_و_السمات_التفاصيل_الخاصة: هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية

من الذي انتج مجموعة البيانات؟

508-548-8700 x2226 (صوت)
508-457-2310 (فاكس)
[email protected]

لماذا تم كتابة مجموعة المعلومات؟

كيف تم انشاء هذه المعلومات؟

Poppe وآخرون ، 2007 (المصدر 1 من 10)

Poppe، LJ، Ackerman، SD، Foster، DS، Blackwood، DS، Butman، B.، Moser، MS، and Stewart، HF، 2007، طبيعة قاع البحر وعمليات السطح بالقرب من Quicks Hole، Elizabeth Islands، Massachusetts : Open-File Report 2006-1357 ، هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ، ريستون ، فيرجينيا.

الروابط عبر الإنترنت:

Poppe وآخرون ، 2010 (المصدر 2 من 10)

Poppe، LJ، McMullen، KY، Foster، DS، Blackwood، DS، Williams، SJ، Ackerman، SD، Moser، MS، and Glomb، KA، 2010 ، التفسير الجيولوجي لقاع البحر قبالة شاطئ Edgartown ، ماساتشوستس: Open-File تقرير 2009-1001 ، هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ، ريستون ، فيرجينيا.

الروابط عبر الإنترنت:

بندلتون وآخرون ، 2012 (المصدر 3 من 10)

Pendleton، EA، Twichell، DC، Foster، DS، Worley، CR، Irwin، BJ، and Danforth، WW، 2012، بيانات جيوفيزيائية عالية الدقة من قاع البحر المحيط بجزر إليزابيث الغربية ، ماساتشوستس: Open-File Report 2011- 1184 ، هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ، ريستون ، فيرجينيا.

الروابط عبر الإنترنت:

أندروز وآخرون ، 2014 (المصدر 4 من 10)

Andrews، BD، Ackerman، SD، Baldwin، WE، Foster، DS، and Schwab، WC، 2014 ، البيانات الجيوفيزيائية عالية الدقة من الجرف القاري الداخلي: فينيارد ساوند ، ماساتشوستس: تقرير الملف المفتوح 2012-1006 ، المسح الجيولوجي الأمريكي ، ريستون ، فيرجينيا.

الروابط عبر الإنترنت:

بندلتون وآخرون ، 2014 (المصدر 5 من 10)

Pendleton، EA، Andrews، BD، Danforth، WW، and Foster، DS، 2014 ، بيانات جيوفيزيائية عالية الدقة تم جمعها على متن سفينة أبحاث المسح الجيولوجي الأمريكية رافائيل لتكملة مجموعات البيانات الحالية من Buzzards Bay و Vineyard Sound ، ماساتشوستس: تقرير الملف المفتوح 2013/10/20 ، هيئة المساحة الجيولوجية الأمريكية ، ريستون ، فيرجينيا.

الروابط عبر الإنترنت:

بوب وآخرين ، 2008 (المصدر 6 من 10)

Poppe، LJ، McMullen، KY، Foster، DS، Blackwood، DS، Williams، SJ، Ackerman، SD، Barnum، SR، and Brennan، RT، 2008 ، طبيعة قاع البحر والعمليات الرسوبية في محيط وودز هول ، ماساتشوستس : Open File Report 2008-1004 ، هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ، ريستون ، فيرجينيا.

الروابط عبر الإنترنت:

NOAA ، 2008 (المصدر 7 من 10)

الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي والمسح ، المحيط الوطني ، 2008 ، تقرير وصفي ، مسح المنطقة الصالحة للملاحة H11920 ، Vineyard Sound ، ماساتشوستس ، Gay Head to Cedar Tree Neck: Descriptive Report H11920 ، National Oceanographic and Atmospheric Administration - National Ocean Survey، Norfolk، فرجينيا.

الروابط عبر الإنترنت:

NOAA ، 2008 (المصدر 8 من 10)

الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي والمسح ، المحيط الوطني ، 2008 ، تقرير وصفي ، مسح المنطقة الصالحة للملاحة H11921 ، Vineyard Sound ، ماساتشوستس ، Sow and Pigs reef to Quicks Hole: تقرير وصفي H11921 ، الإدارة الوطنية لعلوم المحيطات والغلاف الجوي - المسح الوطني للمحيطات ، نورفولك ، فرجينيا.

الروابط عبر الإنترنت:

USACE-JABLTCX ، 2009 (المصدر 9 من 10)

سلاح المهندسين بالجيش الأمريكي - مركز الخبرة المشترك لقياسات الأعماق المحمولة جواً ، 2009 ، 2005-2007 فيلق المهندسين بالجيش الأمريكي (USACE) توبو / باثي ليدار: مين ، ماساتشوستس ، ورود آيلاند: NOAA National Ocean Service (NOS) ، Coastal Services المركز (CSC) ، تشارلستون ، ساوث كارولينا.

الروابط عبر الإنترنت:

نوا السبر أحادي الشعاع (المصدر 10 من 10)

NOAA المركز الوطني للبيانات الجيوفيزيائية ، 2015 ، بيانات المسح الهيدروغرافي NOS.

الروابط عبر الإنترنت:

التاريخ: 2014 (عملية 1 من 6) مجموعات بيانات مصدر غير تابعة لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS) تم تجميعها وإعدادها: تم تنزيل بيانات NOAA من المسوحات الهيدروغرافية NOS في القرن العشرين (عمليات قياس خط الرصاص وشعاع واحد) من موقع NGDC بشكل فردي (& lthttp: // الخرائط .ngdc.noaa.gov / viewers / قياس الأعماق / & gt) بتنسيق XYZ ASCII ، تتم الإشارة إلى البيانات الجغرافية NAD83 والمتوسط ​​المنخفض للمياه. تم أيضًا تنزيل بيانات المسوحات الهيدروغرافية NOAA NOS التي أجريت منذ عام 2000 من موقع NGDC على الويب. كانت بيانات حقبة 2000 إما بتنسيق XYZ أو BAG ، وتمت الإشارة إلى UTM Zone 19N ، وتعني انخفاض المياه المنخفضة. تم استخدام بيانات مسح NOAA NOS التالية: 1930s - H06348، H06349، H06350، H06468 1940's - H06533 1950s - H08170 1960s - H08820، H08821، H08902، H08903، H08904 1970s - H09645، H09621. تم استيراد مجموعات البيانات التي تم الحصول عليها بتنسيق BAG إلى Fledermaus (v7.4.0) ثم تصديرها إلى تنسيق نص XYZ. تم الحصول على بيانات USACE JALBTCX lidar عبر الإنترنت من عارض الوصول إلى بيانات الساحل الرقمي التابع لمركز الخدمات الساحلية التابع لوكالة NOAA ، والذي وفر تنزيل بروتوكول نقل الملفات لمجموعة فرعية من بيانات ليدار قياس الأعماق داخل منطقة اهتمام محددة. تم تسليم البيانات بتنسيق XYZ ، وتمت الإشارة إلى Geographic NAD83 و NAVD88. تم توقع إحداثيات XYZ المشار إليها في NAD 83 إلى UTM Zone 19N باستخدام المشروع (الإصدار 4.8.0).

الشخص الذي قام بهذا النشاط:

508-548-8700 x2226 (صوت)
508-457-2310 (فاكس)
[email protected]

التاريخ: 2014 (العملية 2 من 6) مجموعات بيانات مصدر USGS التي تم جمعها وإعدادها: لمصادر بيانات قياس الأعماق من تقارير USGS Open File التي تم نشرها سابقًا (بما في ذلك 2006-1357 ، 2008-1004 ، 2009-1001 ، 2012-1006 ، 2011-1184 ، و 2013/10/20) ، تم تصدير ملفات نصية بتنسيق XYZ من نفس أسطح Caris Base المستخدمة لتصدير شبكات تنسيق Esri للمنشورات. يمكن تنزيل شبكات تنسيق Esri من المنشورات المدرجة في اقتباسات المصدر. تمت الإشارة إليها في UTM Zone 19N ، وتعني انخفاض مستوى المياه.

الشخص الذي قام بهذا النشاط:

508-548-8700 x2226 (صوت)
508-457-2310 (فاكس)
[email protected]

  • Poppe وآخرون ، 2007 Poppe وآخرون ، 2008 Poppe وآخرون ، 2010 Pendleton وآخرون ، 2012 Andrews وآخرون ، 2013 Pendleton وآخرون ، 2014

التاريخ: 2014 (العملية 3 من 6) باستخدام NOAA VDatum (الإصدار 3.2) ، تم تحويل جميع مجموعات البيانات المصدر المشار إليها في بيانات المد والجزر من MLLW إلى مسند عمودي NAVD88

الشخص الذي قام بهذا النشاط:

508-548-8700 x2226 (صوت)
508-457-2310 (فاكس)
[email protected]

التاريخ: 2014 (العملية 4 من 6) تداخل بيانات المصدر التي تم تقييمها وإنشاء مجموعات فرعية للمساهمة في السطح المركب: تم ​​تقييم التداخل في قياس الأعماق ومجموعة بيانات الليدار باستخدام فئات معالم المضلع التي تمثل الخطوط العريضة للمساحة للشبكات والنقاط المنشورة. تم تحديد الاحتفاظ بميزة النقطة من خلال التسلسل الهرمي التفضيلي التالي 1) بيانات قياس التداخل في هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (2012-1006 ، 2011-1184 ، و 2013-1020) ، 2) بيانات الحزمة المتعددة NOAA-NOS (من تقارير الملفات المفتوحة USGS 2006-1357 ، 2008 -1004 ، 2009-1001 ، وتقارير NOS الوصفية H11920 ، H11921) ، 3) USACE-JABLTCX Lidar ، و 4) NOS الرئيسي وشعاع واحد. تم استخدام مخططات مضلعة لمجموعات بيانات المصدر ذات التصنيف الأعلى لتحديد نقاط التطابق مكانيًا من مجموعات بيانات ميزة XYZ ذات التصنيف الأقل وحذفها. بعد حذف بيانات معالم XYZ المصدر المكررة ، تم استيراد المجموعات الفرعية المتبقية إلى قاعدة بيانات ArcGIS (الإصدار 9.3) الجغرافية كفئات معالم نقطية.

الشخص الذي قام بهذا النشاط:

508-548-8700 x2226 (صوت)
508-457-2310 (فاكس)
[email protected]

التاريخ: 2014 (العملية 5 من 6) تم إنشاء ArcGIS (9.3.1) Terrain Dataset (ArcToolbox & gt 3D Analyst Tools & gt Terrain & gt Create Terrain) ، وجميع مجموعات بيانات معالم النقاط المساهمة وميزة المضلع التي تشمل نقاط الإدخال (المستخدمة كمقطع صلب) إلى التضاريس (ArcToolbox & gt 3D Analyst Tools & gt Terrain & gt Add Feature Class to Terrain) ، وتم إنشاء التضاريس (ArcToolbox & gt 3D Analyst Tools & gt Terrain & gt Build Terrain).

الشخص الذي قام بهذا النشاط:

508-548-8700 x2226 (صوت)
508-457-2310 (فاكس)
[email protected]

التاريخ: 2014 (العملية 6 من 6) تم تحويل قياس الأعماق المركب من مجموعة بيانات التضاريس إلى 10 أمتار لكل بكسل ، نقطة عائمة Esri Grid (vns10m_navd88) باستخدام طريقة الاستيفاء للجيران الطبيعي (ArcToolbox & gt 3D Analyst Tools & gt Conversion & gt Conversion & gt from Terrain & gt التضاريس إلى النقطية). أثناء التحويل ، تم تحديد منطقة المضلع التي تشمل نقاط الإدخال لقص مدى شبكة الإخراج (الإعدادات البيئية وإعدادات تحليل البيانات النقطية وقناع gt)

الشخص الذي قام بهذا النشاط:

508-548-8700 x2226 (صوت)
508-457-2310 (فاكس)
[email protected]

هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ، 2015 ، رسم الخرائط الجيولوجية لقاع البحر قبالة سواحل ماساتشوستس: هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ، برنامج الجيولوجيا الساحلية والبحرية ، مركز وودز هول للعلوم الساحلية والبحرية ، وودز هول ، ماساتشوستس.

الروابط عبر الإنترنت:

ما مدى موثوقية البيانات وما هي المشاكل المتبقية في مجموعة البيانات؟

تم الإبلاغ عن الدقة الأفقية لقياسات الأعماق ذات الحزم المتعددة (DGPS) عند +/- 3 أمتار. تقدر الدقة الأفقية لقياس أعماق المسطحات (DGPS و / أو RTK-GPS) بشكل متحفظ بـ +/- 10 أمتار. تم جمع بيانات الليدار لتفي بمواصفات الدقة +/- 3 أمتار. لم يتم توثيق الدقة الأفقية لسبر السونار ذي الخط الرصاصي وشعاع واحد. يُفترض أن تكون هذه الشبكة الطبوغرافية المركبة وقياس الأعماق دقيقة أفقيًا في حدود 20 مترًا ، حيث يمكن إدخال أخطاء إضافية أثناء إعادة التشكيل ، وإعادة الإسقاط الرأسي والأفقي ، والاستيفاء. انظر تقارير الملفات المفتوحة USGS والتقارير الوصفية لمسح NOAA لطرق تحديد المواقع الخاصة بالمسح الفردي.

لم يتم توثيق الدقة الرأسية لخط الرصاص NOAA وسبر السونار أحادي الحزمة. طرق مسح NOAA ومعالجة بيانات السبر موجودة في التقارير الوصفية. جميع بيانات صوت XYZ التي تم تنزيلها من NGDC هي أعشار الأمتار. تم الإبلاغ عن الدقة الرأسية لقياس الأعماق متعدد الحزم المصدر (RESON SeaBat 8101) عند +/- 30 إلى 50 سم. تقدر الدقة الرأسية لقياسات الأعماق المسطحة بـ +/- 10 إلى 60 سم. تم جمع بيانات الليدار لتفي بمواصفات الدقة +/- 30 سم. يُفترض أن تكون هذه الشبكة الطبوغرافية المركبة وقياس الأعماق دقيقة رأسياً في حدود متر واحد ، حيث يمكن إدخال أخطاء إضافية أثناء إعادة التشكيل ، وإعادة الإسقاط الرأسي والأفقي ، والاستيفاء.

تشتمل هذه الشبكة على بيانات قياس خط الرصاص ، والسونار أحادي الحزمة ، وبيانات قياس التداخل ، والحزم المتعددة ، وبيانات الليدار التي تم جمعها خلال العديد من الدراسات الاستقصائية في Vineyard و Western Nantucket Sounds. يمكن تنزيل شبكات الإدخال من خلال زيارة المنشورات المدرجة في معلومات المصدر.

كيف يمكن لشخص ما الحصول على نسخة من مجموعة البيانات؟

هل توجد قيود قانونية على الوصول إلى البيانات أو استخدامها؟

Access_Constraints: لا أحد Use_Constraints: لا يمكن استخدامها للملاحة. يمكن إعادة توزيع بيانات المجال العام من حكومة الولايات المتحدة بحرية باستخدام البيانات الوصفية المناسبة وإسناد المصدر. يرجى التعرف على هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS) كمصدر لهذه المعلومات.

508-548-8700 x2226 (صوت)
508-457-2310 (فاكس)
[email protected]

vns10m_navd88.zip من تقرير USGS Open File 2016-1119. يحتوي ملف WinZip V. 14.5 على قياس الأعماق من Vineyard و western Nantucket Sounds و MA والبيانات الوصفية المرتبطة بها.

    التوفر في شكل رقمي:

تنسيق البيانات: يحتوي ملف WinZip V. 14.5 على قياس الأعماق من Vineyard و western Nantucket Sounds و MA والبيانات الوصفية المرتبطة بتنسيق AIG (الإصدار ArcMAP 9.3.1) حجم شبكة Esri: 16.61
روابط الشبكة: & lthttps: //pubs.usgs.gov/of/2016/1119/GIS_catalog/SourceData/bathy/vns10m_navd88.zip>
& lthttps: //pubs.usgs.gov/of/2016/1119/ofr2016-1119-data_catalog.html>

من كتب البيانات الوصفية؟

508-548-8700 x2226 (صوت)
508-457-2310 (فاكس)
[email protected]

تم إنشاؤها بواسطة النائب الإصدار 2.9.12 في الجمعة 19 أغسطس 11:42:48 2016


تنوع التربة القائم على الجغرافيا المكانية والمناطق الهيدرولوجية لمستجمعات المياه الجبلية شبه القاحلة في أبها ، المملكة العربية السعودية

تعد موارد التربة والمياه أمرًا حيويًا للمجتمع لأن هذه الموارد تحافظ على البيئة والكائن الحي. إن فهم التناقضات في هذه الموارد له أهمية كبيرة للتخطيط الإقليمي وإدارة المناظر الطبيعية. على الرغم من أهميتها ، لا توجد بيانات محدثة وطريقة منظمة لتوصيف ورسم خرائط لقاعدة بيانات التربة والنظام الهيدرولوجي في منطقة مستجمعات المياه في أبها. الهدف من هذه الدراسة هو تطوير قاعدة بيانات جغرافية للتربة وإنشاء مناطق هيدرولوجية. تعتمد المنهجية على تقنيات المعلومات الجغرافية لتحديد العوامل المسببة التي تؤثر على الهيدرولوجيا وتحديد المناطق الهيدرولوجية. تم النظر في عشرة معايير لتحديد المناطق الهيدرولوجية بناءً على مراجعة الأدبيات والمناقشة الشاملة مع الخبراء العلميين الدوليين (أي المهندسين وعلماء الهيدرولوجيا وعلماء الهيدروجين). تم تخصيص أوزان مناسبة للمواضيع وفصولها على مقياس ساعاتي وفقًا لأهميتها النسبية. تم تطبيع الأوزان المخصصة للموضوعات وفئاتها من خلال عملية التسلسل الهرمي التحليلي وطريقة eigenvector. بعد ذلك ، تم دمج جميع الموضوعات في نظام المعلومات الجغرافية (GIS) باستخدام طريقة الجمع الخطي المرجح لإنشاء الخريطة الهيدرولوجية. وهكذا ، تم تحديد وترسيم خمس مناطق هيدرولوجية في منطقة الدراسة ، أي. "الجريان المنخفض للغاية" ، "الجريان السطحي المنخفض" ، "الجريان السطحي المعتدل" ، "الجريان عالي الجريان" و "الجريان السطحي مرتفع للغاية" بناءً على قيم مؤشر الجريان السطحي المحتملة. يظهر هذا التحليل أيضًا أن 5.09 و 32.29٪ من مستجمعات المياه تقع في منطقة الجريان العالية جدًا ومنطقة الجريان العالية ، تليها منطقة الجريان المعتدلة والمنخفضة مع تغطية 28.17 و 25.22٪ على التوالي. مع هذا التصنيف النوعي ، فإن مساحة الجريان السطحي العالية لمستجمع مياه أبها لها تغطية واسعة النطاق ، مما يشير إلى توافر إمكانات عالية للمياه السطحية. بالإضافة إلى ذلك ، أظهرت النتائج أن توزيع الجريان السطحي في المرتفعات الشمالية الغربية والجنوبية الغربية والوسطى من مستجمعات المياه مرتفع وأن هذه المناطق تتدفق إلى الوديان السفلية. وبالتالي ، فإن مساهمة هذا العمل في فهم النظام الهيدرولوجي لمستجمعات المياه في أبها كبيرة. توفر النتائج معلومات قيمة عن مستجمعات المياه في أبها حول المنطقة الهيدرولوجية وقاعدة بيانات التربة على نطاق واسع لأول مرة. ستساعد الخرائط المولدة في صياغة خطط فعالة لاستخدام الجريان السطحي لضمان الاستدامة على المدى الطويل.

هذه معاينة لمحتوى الاشتراك ، والوصول عبر مؤسستك.


مشكلة في إقحام ملف تعريف عمودي في محلل ثلاثي الأبعاد (ArcMap 10.1) - أنظمة المعلومات الجغرافية

أدوات نظم المعلومات الجغرافية لنمذجة التآكل / الترسيب والتصور متعدد الأبعاد

الجزء الرابع: محاكاة التآكل المعالجة للظروف المعقدة مكانيًا وتطبيقاتها على التركيبات

الجزء الخامس: تأثير قدرة النقل وهياكل التضاريس على محاكاة التعرية

معمل النظم والنمذجة الجغرافية ، جامعة إلينوي في أوربانا شامبين ، أوربانا ، إلينوي

H. Mitasova ، L.Mitas ، W.M. براون ، د. جونستون

مختبرات أبحاث هندسة التشييد التابعة للجيش الأمريكي

أوربانا ، نوفمبر 1997 ، http://www2.gis.uiuc.edu:2280/modviz/reports/cerl97/rep97.html

محتويات

2.1 نموذج تآكل / ترسيب طاقة تيار الوحدة (USPED). 4

2.2 محاكاة عملية الانجراف المائي (SIMWE). 7

2.2.1 تأثير المعلمات المنتظمة مكانياً في التضاريس المعقدة. 7

2.2.2 معادلات سعة النقل والفصل (V). 10

2.2.3 تأثير الغطاء الأرضي المتغير مكانيًا (V). 11

2.2.4 أثر التغير الزمني في الغطاء الأرضي. 12

2.2.5 محاكاة تأثير هياكل التضاريس. 14

4. تطبيقات على المنشآت العسكرية. 16

5. الخلاصة ، الاتجاهات المستقبلية. 25

7. أرقام بالحجم الكامل (للنسخة المطبوعة). 30

ملاحظة: يصف الفصول (الخامس) العمل المنجز لعقد الجزء الخامس ، والباقي لعقد الجزء الرابع.

1 المقدمة

لتلبية الحاجة إلى فهم أفضل للتوزيعات المكانية والزمانية للظواهر الناتجة عن عمليات المناظر الطبيعية ، يتم استبدال النماذج التجريبية القائمة على المعلمات المجمعة والمتوسطة بنماذج موزعة قائمة على العمليات تدعمها أنظمة المعلومات الجغرافية (مور وآخرون 1993) ، Maidment 1996، Engel 1995، Vieux et al. 1996، Saghafian 1996). على مدى السنوات القليلة الماضية ، كان هناك تقدم ملحوظ في تطوير أدوات دراسات العمليات الهيدرولوجية الممثلة ، على سبيل المثال ، من خلال نموذج CASC2d (Saghafian 1996) وغيرها (Garrote and Brass 1995 ، Vieux 1996). في حين أن هذه التطورات عززت القدرات لتقدير التدفق البري في التضاريس المعقدة ، كان تطوير عمليات المحاكاة الموزعة والقائمة على العمليات للتعرية ونقل الرواسب على مستويات مماثلة من الواقعية أبطأ ، بسبب التعقيد الهائل للعمليات المعنية. يمكن تقسيم معظم نماذج التآكل الحالية القائمة على العمليات تقريبًا إلى ثلاث مجموعات رئيسية:

أ) النماذج الميدانية التي تم تطويرها للحفاظ على التربة (على سبيل المثال ، WEPP) والتي تستند إلى تدفق أحادي الأبعاد فوق أجزاء منحدرات التلال (Foster et al. 1995). إنها تدمج تأثير التربة والغطاء وممارسات الإدارة بتفاصيل كبيرة ، ومع ذلك ، فإن وصف التضاريس مبسط للغاية. يمكن أن يستغرق إعداد البيانات للحقول الأكبر والمعقدة وقتًا طويلاً ويتم تقديم النتائج فقط للملفات الشخصية أو كمتوسطات إحصائية أو تكاملات لمنحدرات التلال بأكملها أو مستجمعات المياه الصغيرة.

ب) تركز نماذج مستجمعات المياه المصممة لتطبيقات جودة المياه على التنبؤ بأحمال الرواسب وتركيزات المواد الكيميائية التي يتم تسليمها ونقلها من خلال مجاري المياه باستخدام توجيه القنوات (على سبيل المثال ، Arnold et al. 1993 ، Srinivasan and Arnold 1994 ، Rewerts and Engel 1991). يتم نمذجة العمليات المتعلقة بالتدفق البري باستخدام مجموعات متجانسة من مقاطع منحدرات التلال أو مستجمعات المياه الفرعية ذات المعلمات المجمعة.

ج) نماذج مقياس المناظر الطبيعية التي تحاكي تطور المناظر الطبيعية من خلال العمليات الجيومورفولوجية التي تصف التغيرات في التضاريس على النطاقات الزمنية من مئات إلى آلاف السنين (على سبيل المثال ، Kirkby 1986 ، Willgoose et al. 1991 ، Kramer and Marder 1992 ، Howard 1994).

على الرغم من أن هذا التصنيف بالكاد شامل وهناك العديد من النماذج التي تجمع بين أكثر من واحد من المفاهيم المذكورة أعلاه ، إلا أن عددًا من القضايا المهمة للوقاية الفعالة من التآكل على نطاق المناظر الطبيعية لا تزال دون حل. تتطلب العديد من الأساليب الحالية عددًا كبيرًا من المدخلات التجريبية ، ولا تؤخذ التأثيرات المهمة لشكل التضاريس في الاعتبار بشكل كامل ، والطرق الرقمية المستخدمة لتطبيقات النموذج تظهر عدم الاستقرار عند استخدامها بدقة عالية ، والمخرجات التفصيلية المتغيرة مكانيًا محدودة. غالبًا ما يؤدي الجمع بين هذه العوامل إلى جعل تطبيقات النماذج التقليدية إما شاقة أو ببساطة غير عملية ، خاصة في المناطق الكبيرة. يمكن تحديد بعض مشكلات النمذجة الرئيسية التي لم يتم حلها والتي تقيد استخدام النماذج الحالية لزيادة معرفتنا بالجوانب المكانية والزمانية لعمليات التآكل وتقييد تطبيقها على منع التآكل الفعال للمناطق الكبيرة والمعقدة على النحو التالي:

أ) معالجة عالية الدقة للتضاريس المعقدة واستخدام الأراضي والتربة بطريقة موزعة بالكامل ثنائية الأبعاد / ثلاثية الأبعاد ،

ب) وصف العمليات على المستوى الأساسي مع الحد الأدنى من المدخلات التجريبية وتوافر حلول معالجة قوية وفعالة لتقليل التعديلات اليدوية المملة للبيانات ،

ج) تكامل النماذج بمقاييس مكانية وزمنية مختلفة ،

د) التحقق من صحة كلا من الجوانب المكانية والكمية نموذج التنبؤات. بينما تحسنت القدرات على التنبؤ نوعيًا ببعض الجوانب المكانية للتعرية والترسيب (Mitas and Mitasova 1998a) ، لا تزال التقديرات الكمية إشكالية للغاية (على سبيل المثال ، تشير Bjorneberg et al. 1997 إلى تنبؤات بفقد التربة من WEPP تبلغ 200 كجم / م عند قياس التربة كان الخسارة أقل من 5 كجم / م ، أفاد جونسون وآخرون ، 1997 بعدة نتائج من تقدير إنتاجية الرواسب بواسطة CASC2D-SED مع وجود اختلافات بنسبة 100-400٪ بين الغلات المحسوبة والملحوظة). هناك حاجة إلى توثيق المراسلات بين التجارب والنماذج.

ه) الجودة المنخفضة لنماذج الارتفاع الرقمية المتاحة والتي تتطلب إعادة معالجة معقدة أو تعديلات يدوية لجعلها قابلة للاستخدام في نمذجة العملية.

و) يتطلب تطوير معلمات التربة والغطاء للنماذج القائمة على العمليات عملاً تجريبيًا مكثفًا ومستمرًا ، في حين أن العلاقات بين هذه المعلمات ليست مفهومة جيدًا.

ز) توفير مخرجات رقمية ورسومية وخرائطية في شكل يتيح سهولة التحليل المكاني ويدعم عملية اتخاذ القرار.

من الواضح أن حل هذه المشكلات المعقدة سيتطلب وقتًا وجهدًا كبيرين من العديد من فرق البحث ، لذلك نركز في هذا المشروع على مجموعة فرعية مختارة من المشكلات ، خاصة تلك التي نعتقد أنها ذات صلة بنمذجة التآكل في المنشآت العسكرية. في هذا التقرير ، نركز على أحدث التحسينات لنماذجنا ، ونوضح دور معلمات الإدخال ونوضح استخدام المحاكاة لإدارة استخدام الأراضي. في جزء التطبيقات نعرض ونناقش القضايا التقنية المتعلقة بالتطبيقات الروتينية لمحاكاة التآكل للمنشآت العسكرية.

2. الطرق

الأساليب وأدوات نظم المعلومات الجغرافية التي طورناها لدعم نمذجة التعرية ونقل الرواسب والترسب في التضاريس المعقدة موصوفة في التقارير السابقة (Mitasova et al. 1995، 1996ab) والمنشورات (Mitasova and Mitas 1993، Mitas and Hofierka 1993، Mitasova et al. 1995، Mitasova et al. 1996، Mitas and Mitasova 1997، Mitas et al. 1997، Mitas and Mitasova 1998a، b)). في هذا التقرير نذكر بإيجاز مبادئ هذه الأساليب ونركز على أحدث التطورات.

2.1 نموذج تآكل / ترسيب طاقة تيار الوحدة (USPED)

تم وصف الإصدار الأصلي من نموذج USPED في Mitasova et al. (1996ab) ، لذلك فإننا هنا فقط نتذكر مبادئها بإيجاز. USPED هو نموذج بسيط يتنبأ بالتوزيع المكاني لمعدلات التآكل والترسيب لحالة ثابتة للتدفق البري مع ظروف هطول الأمطار الزائدة لسعة النقل المحدودة في حالة عملية التآكل. يتم تقريب معدل تدفق الرواسب بواسطة قدرة نقل الرواسب T (r) ، r = (x ، y) والتي يتم حسابها كدالة طاقة للمنحدر & szlig (r) ومنطقة المنحدر A (r) ومعامل النقل K (r) يعتمد على التربة والغطاء. يتم حساب التآكل الصافي والترسب كتغير في معدل تدفق الرواسب. في هذا التقرير ، قارنا الصيغة الأصلية لـ USPED (Mitasova et al 1996a) مع نسخة محسنة مشتقة كحالة خاصة لنموذج SIMWE (Mitas and Mitasova 1998a).

تحسين تأثير التضاريس. داخل جهاز USPED الأصلي ، تم تصميم تدفق الماء والرواسب على أنه تدفق أحادي الأبعاد على طول خط التدفق المتولد على تضاريس ثلاثية الأبعاد. يتم حساب معدل التآكل / الترسيب الصافي كتغير في معدل تدفق الرواسب على طول خط التدفق ، تقريبًا بواسطة مشتق اتجاهي لمعدل تدفق الرواسب. بالنسبة لهذه الحالة أحادية المتغير ، فإن صافي معدل التآكل / الترسيب D (r) هو

حيث r = (x ، y) ، s (r) هو متجه الوحدة في أقصى اتجاه انحدار ، h (r) هو عمق الماء المقدر من منطقة uplope A (r) ، kp (r) هو انحناء المظهر الجانبي ( انحناء التضاريس في اتجاه الانحدار ناقص ، أي اتجاه المنحدر الأكثر انحدارًا). تتضمن هذه الصيغة القائمة على التدفق أحادي الأبعاد تأثير تدفق المياه ، والمنحدر وانحناء المظهر الجانبي ، ومع ذلك ، فإن تأثير الانحناء العرضي يتم دمجه فقط من خلال مصطلح تدفق المياه. يتوافق النمط المتوقع جيدًا مع الملاحظات باستثناء رؤوس الوديان حيث يتنبأ فقط بالتعرية بينما تشير خرائط التربة والتجارب الميدانية إلى ملاحظة كل من الترسب والتآكل ، وبالنسبة للكتفين حيث لا يتنبأ بحد أقصى محلي تم الإبلاغ عنه بشكل شائع في التعرية المعدلات (Martz 1987 ، 1991 ، Sutherland 1991 ، Quinne et al. 1994).

ضمن صيغة التدفق ثنائي الأبعاد ، والتي تم اشتقاقها كحالة خاصة للنموذج الأكثر عمومية SIMWE (Mitas and Mitasova 1998a) ، فإننا نمثل تدفق المياه كمجال متجه ثنائي المتغير q (r) = q (x ، y) ، qs (ص) = qs (x ، y). بعد ذلك ، يتم تقدير معدل التآكل / الترسيب الصافي على أنه اختلاف في تدفق الرواسب. إذا افترضنا انتظام هطول الأمطار وظروف التربة والغطاء وحالة تحد من قدرة النقل مع تدفق الرواسب بالقرب من قدرة نقل الرواسب ، فيمكن كتابة صافي التعرية / الترسب على النحو التالي (انظر الملحق في Mitas and Mitasova 1998a):

حيث k t (r) هو الانحناء العرضي (الانحناء في الاتجاه العمودي على التدرج اللوني ، أي الاتجاه المماس لخط الكنتور المسقط على المستوى العادي). تُحسب المعلمات الطبوغرافية s (r) و kp (r) و kt (r) من المشتقات من الرتبة الأولى والثانية لسطح التضاريس تقريبًا بواسطة الشريحة المنتظمة مع التوتر (RST) (Mitasova and Mitas، 1993 Mitasova and Hofierka، 1993 Krcho 1991). وفقًا لـ (2) ، يتم التحكم في التوزيع المكاني للتآكل / الترسيب من خلال التغيير في عمق التدفق البري (المصطلح الأول) والهندسة المحلية للتضاريس (المصطلح الثاني) ، بما في ذلك الانحناءات الجانبية والماسية. وهكذا توضح المعادلة (2) أن التسارع المحلي للتدفق في كلا الاتجاهين المتدرج والماسي (المرتبط بالمظهر والانحناءات العرضية) يلعب دورًا مهمًا بنفس القدر في التوزيع المكاني للتآكل / الترسيب. لذلك فإن تأثير الانحناء العرضي k t (r) ذو شقين. أولاً ، يؤثر kt (r) على عمق الماء h (r) من خلال التحكم في تقارب / تباعد تدفق المياه ، مع التقعر العرضي الذي يؤدي إلى زيادة سريعة في عمق المياه وزيادة احتمالية التعرية (المصطلح الأول في (2)) . ثانيًا ، يتسبب k t (r) في حدوث تغيير محلي في سرعة تدفق الرواسب والذي يكون للتقعر العرضي تأثير معاكس (انخفاض في نقل الرواسب) ، مما يؤدي بالتالي إلى إمكانية الترسيب. وبالتالي ، فإن التفاعل بين حجم تغير تدفق المياه وانحناءات التضاريس المنعكسة في المعادلة (2) يحدد ما إذا كان سيحدث التعرية أو الترسب.

عندما تتم مقارنة نتائج تدفق 1D (الشكل 1 ج) ونماذج التدفق ثنائي الأبعاد (الشكل 1 ب) بالنمط المرصود للرواسب الغروية (الشكل 1 أ) ، فمن الواضح أن هذه المعادلة (1) تفشل في التنبؤ بالترسب الملحوظ في المناطق حيث يكون انحناء المظهر الجانبي قريبًا من الصفر ولكن هناك تقعر عرضي كبير (المناطق A و B في الشكلين 1abc). كما أنه يقلل من التآكل في المناطق ذات التحدب العرضي (الكتفين). إن التنبؤ بنموذج التدفق ثنائي الأبعاد في هذه المناطق يتوافق بشكل أفضل مع نمط الترسيب المرصود. يقلل نموذج التدفق أحادي الأبعاد من تقدير المدى الإجمالي للترسب باعتباره 18٪ فقط من المساحة الإجمالية ، بينما يتنبأ نموذج التدفق ثنائي الأبعاد ، دون مراعاة التباين المكاني في الغطاء السطحي ، بالترسيب عند 26٪ من المساحة الإجمالية. لوحظ وجود رواسب غروية أكثر سمكًا من 10 سم ، مما يشير إلى ترسب طويل الأمد ، في 40 ٪ من مواقع أخذ العينات. لا يمكن التنبؤ بمنطقة الترسيب التي لوحظت على منحدر تلال شديد الانحدار مغطى بالعشب ، مما يساهم في المدى المكاني للترسب (الشكل 1 أ) باستخدام بيانات الارتفاع فقط ، ومن الضروري دمج غطاء متغير مكانيًا.

شكل 1.التضمين الكامل للتضاريس للتآكل المحدود لقدرة النقل: أ) الأعماق الملحوظة للرواسب الغروانية ، ب) نمط التآكل والترسب من صياغة التدفق ثنائي الأبعاد لـ USPED ، ج) نمط التآكل والترسيب من صياغة التدفق أحادي الأبعاد لـ USPED ، د) مصطلح تدفق المياه ، هـ) مصطلح انحناء المظهر الجانبي ، و) مصطلح الانحناء العرضي.

توفر معادلة التدفق ثنائي الأبعاد (2) أيضًا تفسيرًا نظريًا سليمًا لنتائج التجارب الميدانية التي أبلغ عنها العديد من المؤلفين ، على سبيل المثال ، Busacca وآخرون (1993) و Sutherland ، (1991) حيث `` لوحظ أعلى تآكل على الكتف المتباعد. العناصر والترسبات على عناصر منحدر القدم المتقاربة ، وكذلك بواسطة Heimsath et al. ، (1997) ، أو Quine et al. (1994) مع ملاحظة "الحد الأقصى لخسارة التربة من التحدبات المنحدرة والمكاسب القصوى في كل من تقعر المنحدرات والثالويج الرئيسية".

يعد تنفيذ الكمبيوتر لمعادلة USPED الأكثر اكتمالاً (2) أمرًا بسيطًا إلى حد ما ، باستخدام الأدوات التي تم تطويرها بالفعل لهذا المشروع. عمق المياه h = A in / sqrt (sin & szlig) ** 0.6 يُقدَّر من المنطقة المساهمة في المنحدر A المحسوبة من DEM باستخدام برنامج r.flow (Mitasova et al. 1996b) ، بينما المعلمات الطبوغرافية (المنحدر & szlig ، الجانب والانحناءات) بواسطة برنامج الاستيفاء s.surf.rst (Mitasova et al. 1995b) أو r.resamp.rst (Mitasova et al. 1996b) أو عن طريق r.slope.aspect المحسن (الملحق). إن i هو زيادة هطول الأمطار و n هو معامل خشونة Mannings. يتم بعد ذلك حساب معادلة h والمعادلة (2) لصافي التآكل / الترسيب D (r) باستخدام r.mapcalc.

تأثير هطول الأمطار وخصائص التربة والغطاء. لم يتم تطوير معلمات التربة والغطاء المشابهة لتلك المستخدمة في USLE أو WEPP لنموذج USPED ، حيث لم يتم إجراء أي عمل تجريبي منهجي. ومع ذلك ، فقد تم اقتراح (Moore and Wilson 1992) أنه في ظل ظروف معينة ، هناك علاقة بين مفهوم USPED و USLE. لذلك من الممكن دمج النموذج مع عوامل USLE / RUSLE للتنبؤ بالتأثير النسبي لتغير استخدام الأراضي على نمط التعرية / الترسيب بافتراض الشروط الصالحة لحجز USPED. تم استخدام هذا النهج على سبيل المثال ، في دراسة كامب شيلبي (ميتاسوفا وآخرون ، 1996 ب). يجب توخي الحذر عند تفسير النتائج لأن معلمات USLE تم تطويرها لحقول مستوية بسيطة وللحصول على تنبؤات دقيقة لظروف التضاريس المعقدة التي تحتاج إلى إعادة معايرتها (رد Foster 1990 ، Mitasova et al 1997).

2.2 محاكاة عملية التعرية المائية (SIMWE)

تم وصف نموذج SIMWE في التقرير السابق (Mitasova et al. 1996c) وفي Mitas and Mitasova (1998a) ، لذلك نقدم هنا فقط مفهومًا موجزًا ​​ونركز على دور المعلمات. SIMWE عبارة عن مقياس أفقي ، نموذج ثنائي المتغير للتآكل والترسب عن طريق التدفق البري مصمم للتضاريس المعقدة مكانيًا والتربة وظروف الغطاء. يتم حل معادلات الاستمرارية الأساسية من خلال طريقة مونت كارلو لوظيفة جرين ، لتوفير المتانة اللازمة للظروف المتغيرة مكانيًا والدقة العالية. نحن نستخدم بيانات المزرعة التجريبية الموضحة في Mitasova et al. (1995b ، 1996b) و (Auerswald et al. 1996) ، لشرح دور المعلمات وتوضيح كيفية تأثير الظواهر والخصائص الطبيعية على عملية التعرية.

2.2.1 تأثير المعلمات المنتظمة مكانياً في التضاريس المعقدة

قدم Meyer and Wischmeier (1969) نموذجًا للتآكل يعتمد على المبادئ التي تمت صياغتها لاحقًا كمعادلة تآكل مغلقة الشكل بواسطة Foster and Meyer (1972) واستخدمت في WEPP و CREAMS والعديد من النماذج الأخرى (Hong and Mostaghimi 1995، Haan et al. 1994 ) بما في ذلك SIMWE. لقد صاغوا نموذجًا لملف تعريف مركب 1D وقاموا بتحليل سلوكه لمجموعة متنوعة من المعلمات ، موضحين بالتالي تأثير التضاريس المختلفة ، وهطول الأمطار ، وخصائص التربة والغطاء على توزيع معدلات التعرية والترسب على طول الملف الشخصي. تمثل الأمثلة التالية تعميمًا لهذا التحليل على التضاريس التي تمثلها وظيفة المتغير ثنائي (2D) في مساحة ثلاثية الأبعاد.

في هذا التحليل ، يكون الوضع الأساسي لجميع الأمثلة هو 36 مم / ساعة كثافة هطول الأمطار ، والتشبع الكامل ، (وبالتالي كثافة هطول الأمطار = معدل زيادة هطول الأمطار) ، والسطح الخشن (على سبيل المثال ، العشب الكثيف مع مانينج ن = 0.1) ، نوع التربة الرملية (الحرجة ضئيلة إجهاد القص ، مع قابلية منخفضة للفك (قابلية التآكل) وقابلية نقل منخفضة بسبب الغطاء الكثيف وحجم الجسيمات الأكبر: K t = K d = 0.0003). توضح الأمثلة التالية كيف يتغير حجم ونمط معدلات التعرية / الترسيب بسبب التغيير في إحدى المعلمات.

يتم تقدير فائض هطول الأمطار على أنه كثافة هطول الأمطار - معدل التسلل حيث يمكن تقدير معدل التسلل من وحدة منفصلة أو باستخدام r.mapcalc بناءً على بيانات التربة. يؤثر فائض هطول الأمطار على حجم معدلات التعرية / الترسب ، مع زيادة هطول الأمطار الزائدة عن كل من زيادة معدلات التعرية والترسب ، ولكن النمط المكاني للتآكل والترسب لا يتغير (الشكل 2).

الشكل 2. تأثير زيادة هطول الأمطار الزائدة أ) ص = 36 مم / ساعة ، ب) ص = 72 مم / ساعة ، ج) ص = 144 مم / ساعة.

تؤثر خشونة السطح ، الممثلة في حالتنا بمعامل مانينغ ، على سرعات تدفق الماء والرواسب. تعتمد معلمة خشونة السطح على الغطاء النباتي بالإضافة إلى سطح التربة وقيمها لمجموعة متنوعة من المواقف مستمدة من التجارب وهي متوفرة من الأدبيات ودليل مستخدمي WEPP. التغيير في خشونة السطح يغير نمط التعرية والترسب. في مثالنا ، يتم توقع مدى الترسيب للأسطح الملساء n = 0.01 فقط للمواقع ذات المظهر الجانبي القوي والتقعر العرضي الذي يغطي حوالي 14 ٪ من المساحة الإجمالية بينما بالنسبة للأسطح الخشنة مع n = 0.1 يكون مدى الترسيب أقرب إلى النقل حالة الحد من السعة ، تغطي أكثر من 24 ٪ من إجمالي المساحة (الشكل 3).

الشكل 3. تأثير خشونة السطح أ) ن = 0.01 (سطح أملس) ، ب) ن = 0.10 (سطح خشن).

يمثل إجهاد القص الحرج مقاومة التربة لقوى قص تدفق المياه. يعتمد ذلك على خصائص التربة والغطاء والقيم متاحة على سبيل المثال ، من دليل WEPP (Flanagan and Nearing ، 1995). إذا كان إجهاد القص في الموقع المحدد أقل من إجهاد القص الحرج ، فلن يتم فصل التربة. لذلك فإن هذه المعلمة لها تأثير على نمط التعرية / الترسيب. تقلل قيمتها العالية من المدى المكاني للتآكل ، ومن ناحية أخرى ، يمكن أن تزيد أيضًا من حجم معدلات التعرية على منحدرات التلال الأكثر انحدارًا وفي المناطق ذات التدفق المركز نظرًا لحقيقة أن المياه النظيفة لديها قدرة أعلى على نقل الرواسب (الشكل 4 ).

الشكل 4. تأثير إجهاد القص الحرج المنتظم أ) 1.0 ، ب) 3.0 ، ج) 7.0.

القابلية للتآكل (معامل قدرة الانفصال) هي مقياس قابلية التربة للانفصال عن طريق تدفق المياه (Flanagan and Nearing ، 1995). غالبًا ما يتم تعريفه على أنه زيادة في انفصال التربة لكل وحدة زيادة في إجهاد القص لتدفق المياه الصافية. يؤدي التغيير في عامل القابلية للتآكل مع الحفاظ على ثبات المعلمات الأخرى إلى تغيير النسبة بين سعة النقل وسعة الفصل. يؤدي هذا إلى التغيير في طبيعة عملية التآكل من قدرة الفصل المحدودة على قابلية التآكل أقل بكثير من قابلية النقل إلى حالة محدودة القدرة عندما تكون القابلية للتآكل أكبر من قابلية النقل. لذلك ، كما هو موضح في الرسوم المتحركة (الشكل 5) ، سيؤدي التغيير في قابلية التعرية إلى تغيير النمط المكاني للتآكل والترسب ، ولكن التأثير على حجم حمل الرواسب في الدفق ضئيل. هذا المثال هو توضيح جيد لحقيقة أن قياس حمل الرواسب في مخرج مستجمعات المياه لا يوفر معلومات كافية لفهم عمليات التعرية على منحدرات تلال مستجمعات المياه ويمكن أن تؤدي العمليات المختلفة تمامًا إلى نفس مستويات تركيز الرواسب. هذا يجعل استخدام تركيزات الرواسب أثناء التدفق كإجراء يعكس تأثير مقاييس الحماية من التآكل اللازمة لإدارة استخدام الأراضي.

F الشكل 5. (الرسوم المتحركة) تأثير التغير في قابلية التربة للتعرية Kd = (0.0001،0.1) ، Kt = 0.001.

معامل قابلية النقل أو قدرة النقل هو مقياس لقدرة التربة على النقل بواسطة تدفق المياه. يعتمد على خصائص التربة ولكن يمكن أن يتأثر أيضًا بالنباتات. لا يتم قياس هذا المعامل بشكل مباشر ولا يتم توفيره في WEPP ، بل يتم تقديره بشكل غير مباشر ، مما يجعل التحديد الصحيح لهذه المعلمة مشكلة. ومع ذلك ، يمكن اشتقاق المعلمة على الأقل لبعض أنواع التربة باستخدام القيم المنشورة لمعامل التفاعل من الدرجة الأولى أو باستخدام الإجراء الذي اقترحه Finkner وآخرون. (1989). تظهر عمليات المحاكاة التي أجريناها أن هذه المعلمة لها تأثير عميق على عملية التعرية لأنها تؤثر على كل من التوزيع المكاني وحجم تدفق الرواسب ومعدلات التعرية / الترسيب. في الآونة الأخيرة ، تم الاعتراف بأهمية قدرة النقل لعمليات تآكل التدفق البري بشكل كامل ويتم تنفيذ المزيد من الأعمال التجريبية والنظرية (Guy et al. 1991، Govers 1991، Nearing et al. 1997). نناقش كذلك هذه المسألة في فصل منفصل. يوضح الرسم المتحرك التالي كيف يغير التغيير في قابلية النقل نظام التآكل من قدرة الفصل المحدودة إلى قدرة النقل المحدودة مع تقليل حجم معدلات التآكل أيضًا.

F الشكل 6. (الرسوم المتحركة) تأثير التغيير في قابلية نقل التربة: Kd = 0.001، Kt = (0.0001،0.1)

من المهم ملاحظة أن المعلمات لا تعمل بشكل مستقل ، فهي مترابطة وهذا التفاعل هو الذي يتحكم في نمط وحجم التآكل. على سبيل المثال ، يقلل نمو الغطاء النباتي كلاً من K d و K t و 1 / n ويعتمد نمط التآكل / الترسيب الناتج على التفاعل بين معدلات هذا التغيير. إذا تغير كل من K d و K t بنفس المعدل ، فإن التوزيع المكاني للتآكل / الترسيب يظل كما هو ويتغير حجم المعدلات فقط. إذا قلل نمو الغطاء النباتي K d أسرع من K t ، فإن نمط التعرية / الترسيب سيتغير من قدرة النقل المحدودة نحو الانفصال المحدود. العلاقة المتبادلة بين المعلمات هو سؤال بحث مفتوح وهناك نقص في العمل التجريبي والنظري / النمذجة المنهجية في هذا المجال.

يوضح التحليل المقدم أنه بالنسبة للتربة والغطاء المنتظمين ، يوجد نمط أساسي من التعرية والترسب في التضاريس المعقدة والذي لا يتغير بشكل كبير حتى لو تغير هطول الأمطار والتربة والغطاء. توجد المناطق عالية الخطورة للتعرية في الأجزاء المحدبة العلوية من منحدرات التلال وفي التجاويف ومراكز الوديان ذات التدفق المركز. يحدث الترسب في الوديان المقعرة والأجزاء السفلية المقعرة من منحدرات التلال. مع تغير ظروف التربة والغطاء ، يمكن أن يتحرك خط ترسيب البداية لأعلى أو لأسفل ، مما قد يؤثر على أحمال الرواسب في الجداول. يوضح التحليل أنه بالإضافة إلى الحقيقة الواضحة المتمثلة في أن أسوأ حالة تحدث للأحداث الكبيرة ذات الكثافة العالية لسقوط الأمطار عندما يكون سطح التربة أملسًا إلى حد ما (على سبيل المثال بدون غطاء نباتي وقائي) ، يمكن أن تكون أحمال الرواسب عالية جدًا حتى بالنسبة للأحداث الصغيرة إذا كانت التربة مرتفعة للغاية. قابل للنقل. التغيير في التربة والغطاء من التوزيع المنتظم إلى التوزيع المتغير مكانيًا له تأثير كبير على النمط الأساسي للتعرية / الترسب (كما نوضح لاحقًا). اعتمادًا على الموقع ، يمكن أن يؤثر هذا التباين المكاني إيجابًا أو سلبًا على الخسارة الكلية للتربة بالإضافة إلى أحمال الرواسب في الجداول.

2.2.2 معادلات سعة النقل والفصل

أشارت عمليات المحاكاة السابقة (Mitas and Mitasova 1998) بالإضافة إلى العديد من المنشورات الحديثة (Govers 1991، Guy et al. 1991، Nearing et al. 1997) إلى أن معادلة سعة النقل المستخدمة في نموذج WEPP ربما لا تكون عامة بما يكفي لاستخدامها في ظروف التضاريس المعقدة. تم تقديم اقتراحات مماثلة أيضًا حول معادلة الفصل المستخدمة في WEPP (Bjorneberg et al.1997). على سبيل المثال ، لم نتمكن من إعادة إنتاج مساحة المناطق ذات الترسب المرصود بشكل كامل. لمعالجة هذه المشكلة ، حاولنا دراسة علاقات قدرة نقل الرواسب باعتبارها الكمية الرئيسية المؤثرة في تطبيقاتنا. لقد اختبرنا كلاً من علاقات إجهاد القص في قانون القوة (Julien and Simon 1985) مع دعاة قوة مختلفين والعلاقة الجديدة القائمة على تيار الطاقة التي اقترحها Nearing وزملاؤها (1997).

قام Julien and Simon (1985) بتحليل معادلات نقل الرواسب الحالية وقدموا معادلة في شكل عام:

ف ق = ف ف م جيب & سزليج ن أنا د (1- ر 0 / ر) ه (3)

حيث qs هو تدفق الرواسب ، q هو تدفق الماء ، و szlig زاوية الانحدار ، أنا كثافة هطول الأمطار ، t 0 ، t هي إجهاد القص الحرج وضغط القص على التوالي ، و p ، m ، n ، d ، e هي معاملات تجريبية أو فيزيائية. يستخدم WEPP هذه المعادلة مع m = n = 1.5. لقد اختبرناها لقيم م = 0.6-2.0. أظهر Willgoose (1989) أن المعلمة m تعتمد على نوع التدفق وهندسة القناة التي تشير إلى أنه في ظروف التضاريس المعقدة والغطاء ، يجب أن يكون هذا المعامل متغيرًا مكانيًا اعتمادًا على نوع التدفق في منطقة معينة. تؤدي القيم الأعلى لـ m إلى تأثير أكبر لتدفق المياه على نمط التعرية ، بينما بالنسبة للقيم المنخفضة لـ m ، يكون للتضاريس تأثير أكثر عمقًا (انظر الشكل 30 في التطبيقات).

لنمذجة التآكل في جدول Nearing et al. قدم (1997) ملاءمة محسّنة لعدة مجموعات من البيانات التجريبية من خلال ربط حمل الرواسب qs بتدفق الطاقة:

بالثوابت أ = -34.47 ، ب = 38.61 ، ج = 0.845 ، د = 0.412. بناءً على ظروف التجارب ، تم اقتراح أن (4) يمكن أن يكون تقديرًا معقولًا لقدرة نقل الرواسب. يمكن إعادة كتابة المعادلة (4) بالشكل التالي (Mitas and Mitasova 1997):

حيث أ 0 = 1380 ، ب = 88.90 ، د = 0.179 ، س 0 = 8.89.10 -6 ، س هي طاقة التدفق. يسمح لنا هذا الشكل من المعادلة (4) بتعريف التفسير المادي للثوابت ، حيث يمثل الرقم 0 حمولة رواسب مشبعة لقوة تيار كبيرة لا متناهية ، o 0 عبارة عن & quot؛ مرجع & quot قوة تيار ، b = 88.90 و d = 0.179 بلا أبعاد الأس. بالمعنى الدقيق للكلمة ، فإن اختيار الثوابت يتوافق مع النتائج التجريبية المستخدمة في الملاءمة ويمكن أن يكون مختلفًا في حالات أخرى ، على سبيل المثال ، يجب تضمين معامل سعة نقل فعال مشابه لمعامل في (3) للأغلفة المختلفة ، إلخ. يتمثل الاختلاف المهم في المعادلتين (3) و (4 ، 5) في أنه من خلال طاقة التيار يتم دمج تأثير سرعة التدفق مباشرة في سعة النقل. بالنسبة لظروف التضاريس والغطاء المعقدة ، تختلف سرعة التدفق ويمكن أن تتغير بشكل كبير مع اختلاف الموقع ، لذلك يمكننا أن نتوقع اختلافات في الأنماط المتوقعة للتعرية / الترسب باستخدام المعادلة (5) كقدرة نقل الرواسب.

الشكل 7. مقارنة معادلات سعة نقل الرواسب المختلفة

قمنا بتطبيق المعادلتين (3) و (5) على البيانات التجريبية من ألمانيا لظروف التربة والغطاء الموحدة مع النتائج التالية. كان المدى المساحي للترسب المتوقع باستخدام المعادلة (3) مع m = 0.6 (37 ٪) أقرب إلى الملاحظات (الرواسب الغروية التي يزيد سمكها عن 10 سم المقاسة في حوالي 40 ٪ من مواقع أخذ العينات لشبكة متباعدة بانتظام) ، من الترسب الذي تنبأ به المعادلة (3) مع m = 1.5 ، والتي تغطي مساحة أصغر بكثير تبلغ حوالي 24٪.

كان النمط العام للتآكل والترسب المتوقع باستخدام المعادلة القائمة على طاقة التدفق (5) لسعة النقل مشابهًا للأنماط التي تم الحصول عليها من المعادلة القائمة على إجهاد القص ، وكانت هناك اختلافات كمية كبيرة بالإضافة إلى تباين مكاني أكثر دراماتيكية في أنظمة التآكل بسبب لتغير معامل التفاعل من الدرجة الأولى. تشير نتائجنا الأولية إلى أن المعادلة القائمة على طاقة التيار تختلف اختلافًا كبيرًا عن معادلة الضغط المطلق المعتادة وتستحق مزيدًا من البحث والاختبار التجريبي خاصة لأنواع مختلفة من التربة وأحجام أكبر من قطع الأراضي التجريبية. عند تنفيذ معادلة سعة نقل جديدة ، من الضروري التحقيق أيضًا في مدى ملاءمة معادلة قدرة الفصل. تم تطوير تقدير أكثر تعقيدًا لقدرة الفصل مؤخرًا بواسطة (Nearing et al 1991) واستخدم في نموذج معقد لتطوير الغدير.

2.2.3 تأثير الغطاء الأرضي المتغير مكانياً وتطبيقات إدارة استخدامات الأراضي

في تقريرنا السابق (ميتاسوفا وآخرون 1996 ج) طبقنا SIMWE على المزرعة التجريبية لسيناريو إدارة استخدام الأراضي التقليدية (الشكل 9 أ). أدى استخدام الأراضي هذا إلى تآكل شديد عندما حدثت العاصفة الكبيرة خلال الوقت الذي كانت فيه الحقول الزراعية جرداء. أظهرت عمليات المحاكاة أن المناطق ذات أعلى احتمالية لتدفق المياه والرواسب كانت غير محمية وحدثت حفر كبيرة وتكوين أخدود (Mitasova et al. 1996c). لقد بحثنا في إمكانية استخدام نموذج SIMWE لتحليل وتصميم وضع تدابير الحماية من التآكل المختارة على أساس الغطاء الأرضي ، كما هو موضح في المثال البسيط التالي.

أولاً ، استخدمنا النموذج لتحديد المواقع ذات أعلى مخاطر التعرية ، بافتراض استخدام موحد للأرض. بعد ذلك ، تم توزيع الغطاء العشبي الواقي على المناطق عالية الخطورة مع الحفاظ على مدى الغطاء العشبي في 30٪ الأصلية من المنطقة (الشكل 9 ج). أجرينا محاكاة باستخدام الأراضي الجديدة لتقييم فعاليتها. تظهر النتائج أن التصميم الجديد لديه القدرة على الحد بشكل كبير من فقدان التربة وأحمال الرواسب في التيارات سريعة الزوال (الشكل 9 ج). تختفي قمة تدفق الرواسب في الوادي ويتم استبدالها بترسيب خفيف داخل المروج ، بينما تقل معدلات التعرية القصوى والإجمالية بشكل كبير (Mitas and Mitasova 1998). لقد وجدنا أن فعالية هذا التصميم تعتمد على الاختلافات في الخشونة ، وقد أدى الجمع بين التربة العارية شديدة النعومة والمروج الكثيفة للغاية إلى تنبؤات بارتفاع التعرية على طول حدود الممر العشبي - هناك حاجة إلى مزيد من الدراسة لتحديد ما إذا كانت هذه قطعة أثرية الطريقة أو التنبؤ الواقعي.

من المثير للاهتمام ملاحظة أن تصميم استخدام الأراضي الذي تم الحصول عليه من خلال هذا الإجراء الحسابي البسيط ، باستخدام بيانات الارتفاع فقط ، كان له العديد من الميزات المشتركة مع تصميم استخدام الأراضي المستدام المقترح والمنفذ في عام 1993 في المزرعة ، بناءً على عمل تجريبي مكثف ( أويرسوالد وآخرون ، 1996). ويرد في الشكل 9 ب نسخة مبسطة من تصميم استخدام الأرض هذا ، إلى جانب التنبؤ بتدفقات المياه والرواسب والتآكل / الترسب الصافي. يستخدم نسبة أعلى بكثير من غطاء العشب الدائم والمراحة ويزيد الخشونة في حقل القفزات. تظهر النتائج أن هذا التصميم يحافظ على الكثير من الرطوبة ، وبتكلفة أعلى ، يقلل من التآكل بشكل أكبر.

الشكل 8. تقييم 3 بدائل مختلفة لاستخدام الأراضي: محاكاة عمق المياه ، ومعدل تدفق الرواسب ، والتآكل / الترسيب الصافي للأصل (A 21٪ عشب) ، ومستدام جديد (B: 40٪ عشب) ، وتصميم حاسوبي (C: 19٪ عشب) الاستخدام ، في الوقت من العام الذي تكون فيه الأرض الزراعية (البنية) عارية والغطاء العشبي (الأخضر) متطورًا جيدًا.

2.2.4 أثر التغير الزمني في الغطاء الأرضي

يؤدي نمو الغطاء النباتي خلال العام إلى تغيير خصائص سطح التربة بما في ذلك خشونتها مع تأثير عميق على تدفق المياه والرواسب ونمط التعرية والترسب. يمكن أن يؤدي استخدام الأرض نفسه إلى أنماط تآكل / ترسيب مختلفة وأحمال رواسب اعتمادًا على الوقت من السنة الذي يحدث فيه حدث العاصفة. توضح الصورة التالية أن الفرق بين خشونة غلافين مختلفين (السيناريو B ، الشكل 8) له تأثير كبير على نمط التعرية / الترسيب والمناطق التي تعرضت للتآكل يمكن أن تصبح مناطق ترسيبية خلال فترة زمنية مختلفة من السنة.

الشكل 9. تأثير الاختلاف في الخشونة للغطاء المتغير مكانيًا (السيناريو B) حيث K t = K d = 0.03 / 0.0003 لكلتا الحالتين وتزيد خشونة السطح في مساحة التربة المكشوفة بينما تظل ثابتة للعشب أ) ن = 0.01 /0.1 ، ب) ن = 0.05 / 0.1

يمكن توضيح هذه الحقيقة بشكل أفضل من خلال المثال التالي حيث قمنا بمحاكاة تأثير أ) حدث كبير للغاية (140 مم / ساعة) والتربة العارية في الحقول الزراعية (ن = 0.01 ، ك تي = 0.03 ، ك د = 0.003 ، ب ) حدث صغير (18 مم / ساعة) بغطاء كثيف (ن = 0.1 ، ك ر = ك د = 0.0003). تتوافق المحاكاة مع الفرضية التي اقترحها Auerswald (الاتصال الشخصي) بأن المادة تترسب في الوادي أثناء الأحداث الصغيرة المتكررة ثم يتآكل جزء من المادة المتراكمة أثناء الأحداث المتطرفة مع الظروف التي تؤدي إلى حالة انفصال محدودة سائدة من التآكل عندما قدرة النقل الكبيرة للتدفق موجودة.

الشكل 10: تدفق الرواسب أ) ، ج) وصافي التعرية / الترسب ب) ، د) لحدث كبير أ) ، ب) ، وج) صغير ، د) للسيناريو ألف

2.2.5 محاكاة تأثير هياكل التضاريس

لقد اختبرنا قدرات نموذج SIMWE لمحاكاة عمليات تدفق المياه والتعرية للتضاريس ذات الهياكل مثل المصاطب والبرك ، عندما لا تكون التضاريس سلسة وتوجد انقطاعات وانحدارات كبيرة. لقد قمنا بتعديل سطح التضاريس باستخدام أدوات GIS القياسية (r.digit ، r.mapcalc ، راجع الفصل التالي لمزيد من التفاصيل) مما أدى إلى سطح به بركة مبسطة (منخفض) وشرفة (خطأ انقطاع الاتصال ومساحة مسطحة صغيرة مع التدرج الصفري). بالنسبة للتشغيل التجريبي ، استخدمنا حالة افتراضية للتربة والغطاء المنتظمين ، حتى على الهياكل. كانت خوارزمية SIMWE قوية بما يكفي لمحاكاة تدفق المياه والرواسب حتى في هذا الوضع المعقد ، كما هو موضح في الشكل 11 ، والذي يوضح تراكم المياه والرواسب داخل البركة والشرفة. إذا لم يتم فرض جدار الشرفة ، كما في مثالنا ، فسوف يتآكل بسرعة. النتائج مشجعة وتسمح لنا باستهداف محاكاة الهياكل الأكثر تعقيدًا وواقعية في المستقبل (انظر أيضًا محاكاة تأثير الطريق في التقرير السابق بواسطة Mitasova et al. 1996c).

الشكل 11 تأثير هياكل التضاريس على تدفق المياه وصافي التعرية / الترسيب في ظل ظروف موحدة

3. أدوات نظم المعلومات الجغرافية

تعد محاكاة عمليات المناظر الطبيعية أكثر حساسية للضوضاء والتحف في بيانات توصيف المناظر الطبيعية من الاستخدامات التقليدية لنظم المعلومات الجغرافية مثل إنتاج الخرائط التلقائي أو التحليل المكاني. تعتمد كفاءة المحاكاة على تمثيل البيانات الرقمية حيث لا يكون التمثيل التقليدي بواسطة المضلعات ، والذي يشيع استخدامه لرسم الخرائط ، هو أفضل نهج للمحاكاة دائمًا. أيضًا ، غالبًا ما تتضمن النماذج علاقات مكانية وزمانية معقدة ويتطلب فهمها تمثيلات رسومية أكثر تعقيدًا من الخرائط ثنائية الأبعاد القياسية. لذلك ، هناك جهد مستمر لتوسيع قدرات نظم المعلومات الجغرافية لدعم نمذجة ومحاكاة العمليات (سواء داخل المنتجات التجارية وأدوات البحث) من خلال تنفيذ طرق وهياكل بيانات جديدة ومتقدمة. ركزت جهودنا على تحسين طرق الاستيفاء المكاني متعدد المتغيرات والتحليل الطبوغرافي والتصور وتوسيع هياكل البيانات لدعم تنسيق النقاط متعدد المتغيرات وتنسيق خطوط المسح. ستتوفر بعض هذه القدرات المحسّنة ضمن إصدارات GRASS الجديدة بالتعاون مع مجموعة أبحاث جامعة بايلور GRASS (http://www.baylor.edu/

تم وصف الاستيفاء القائم على الشريحة المنتظمة مع التوتر الذي تم تعزيزه واستخدامه لهذا المشروع بواسطة Mitasova and Mitas (1993) ، Mitasova et al. (1995 أ ، ب) ، ميتاسوفا وآخرون. (1996). للوفاء تدريجياً بمتطلبات الاستيفاء المكاني لتطبيقات ومحاكاة نظم المعلومات الجغرافية ، نقوم بشكل دوري بتعزيز تنفيذ طريقة RST بأحدث التحسينات بما في ذلك دعم التجانس المتغير مكانيًا ، والذي يسمح للمستخدمين بتعيين معلمة تجانس مختلفة لكل نقطة معينة ، حسب دقة القياس. تدعم هذه الإمكانية تجميع البيانات من مصادر مختلفة بدقة مختلفة ، حيث تمر الأسطح الناتجة من الأقرب إلى البيانات الأكثر دقة وتسمح بالانحراف بشكل أكبر عن البيانات التي يتم قياسها بدقة أقل. لقد اختبرنا أيضًا أدوات الاستيفاء في ArcView Spatial Analyst ووجدنا عيبًا خطيرًا في تنفيذ وتطبيق الشرائح على مزرعة (غلة المحاصيل ، المحتوى العضوي ، الأس الهيدروجيني ، إلخ) المستخدمة في البرنامج التعليمي للمحلل المكاني (ESRI 1997). لقد قدمنا ​​نتيجة التحليل إلى ESRI مع اقتراح لإصلاح التطبيق المعيب للاستيفاء (Mitasova and Mitas 1997). يتم إصلاح المشكلة حاليًا.

استيفاء الحجم وتصور بيانات التربة. لاختبار إمكانيات إنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد لخصائص التربة داخل نظام المعلومات الجغرافية ، قمنا بحساب سلسلة من النماذج المكانية من بيانات مسح التربة الشاملة لمزرعة تجريبية في Scheyern ، ألمانيا. تم قياس خصائص التربة (البيانات مقدمة من دكتور أويرسوالد) في مساحة ثلاثية الأبعاد حتى عمق 1.2 متر وتضمنت نتائج التحليل الكيميائي (الأس الهيدروجيني والنترات والفوسفات والبوتاسيوم والمواد العضوية وما إلى ذلك) وتحليل نسيج التربة والمعلومات النوعية. لكل عينة. باستخدام هذه البيانات ، كان من الممكن استخلاص معلومات ومعاملات إضافية مثل عمق الرواسب الغروية والتوصيل الهيدروليكي ، اللازمة لمحاكاة التعرية. من وجهة نظر النمذجة المكانية ، فإن التحدي الخاص لتمثيل وتصور بيانات التربة يفرض حقيقة أن التباين المكاني العمودي يتطلب دقة أعلى بكثير من القرارات المستخدمة لتمثيل الظواهر في المستوى الأفقي. لقد درسنا طرقًا مختلفة لإنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد لخصائص التربة المقاسة (Brown et al 1997) ، ولا سيما عن طريق: أ) فرز البيانات حسب الآفاق ، واستيفاء خريطة نقطية ثنائية الأبعاد لكل أفق بدقة 2 متر وإنشاء أسطح متعددة نموذج (Mitasova et al. 1996b) ب) استيفاء البيانات ثلاثية الأبعاد لخريطة نقطية ثلاثية الأبعاد بدقة 2 متر أفقيًا و 0.1 مترًا رأسيًا باستخدام التنفيذ ثلاثي المتغير لطريقة RST (الشكل 12). لتصور العلاقات العمودية بتفاصيل كافية ، استخدمنا 100 مرة من المبالغة النسبية للأعماق لكل من الأسطح المتعددة التي تمثل آفاق التربة (الأعماق مبالغ فيها بالنسبة لسطح التضاريس) ولسلسلة البيانات الحجمية. تم توضيح النتائج في هذا التقرير من خلال نماذج الحجم للكربون العضوي والتوصيل الهيدروليكي وتفاعل التربة (pH) جنبًا إلى جنب مع الخطوط العريضة (الشكل 12). لقد وجدنا أنه في حالة توفر الأدوات المناسبة ، يكون النموذج ثلاثي الأبعاد الكامل أكثر ملاءمة من التمثيل القائم على الأسطح المتعددة لأنه يدمج العلاقات الرأسية في الاستيفاء ويسمح بتحليل مرئي أكثر كفاءة. يوضح النموذج المكاني ثلاثي الأبعاد للكربون العضوي أن أعلى تركيزاته توجد في المنطقة ذات الغطاء العشبي طويل المدى. ومع ذلك ، كما هو متوقع ، تتناقص كمية الكربون العضوي بسرعة مع العمق (الشكل 12 أ). يُظهر نموذج الأس الهيدروجيني تباينًا مكانيًا أكبر في الاتجاه الرأسي حيث تمتد أعلى حموضة على سطح التضاريس ، وتقع في منطقة العشب ، على مساحة أكبر في آفاق أعمق (الشكل 12 ج). تم اشتقاق قيم التوصيل الهيدروليكي من المعلومات حول توزيع حجم الجسيمات لكل عينة. يمكن استخدام البيانات النقطية ثلاثية الأبعاد (الشكل 12 ب) مع DEM كمدخل لنموذج التسلل ثلاثي الأبعاد ، مما يعزز واقعية المحاكاة الهيدرولوجية. تم تقديم مثال لتصور تحليل جزء الحجم للنقاط ونموذج حجم محتوى الطين في Brown et al. (1997) بما في ذلك نتائج النترات والفوسفات والمواد الكيميائية الأخرى.

الشكل 12. التحليل الكيميائي للتربة وملمسها

تصميم هيكل مبسط باستخدام أدوات GIS القياسية. يمكن استخدام أدوات GIS القياسية ، مثل r.digit و r.mapcalc لتعديل التضاريس لتشمل هياكل مختلفة من صنع الإنسان ، مثل الطرق أو البرك أو المدرجات لغرض محاكاة تأثير السمات البشرية على عمليات تآكل نطاق المناظر الطبيعية. يمكن استخدام الإجراء التالي لإضافة بركة مبسطة:

- عرض معلومات الخلفية (التضاريس ، وتدفق المياه ، والحشائش ، وما إلى ذلك) ،
- استخدم الرقم r لتحديد الهيكل (قناع البركة) مع انخفاض كفئة 1 ، سد كفئة 2 ،
- استخدم r.mapcalc لإنشاء اكتئاب وسد لحوض مبسطة ذات قاع أفقي:
pond2.el = if (pond2.mask، pel.2m)
pond2.dig = 1.5 + pond2.el-461.3 (بركة بعمق 1.5 متر كحد أدنى)
- قم بتشغيل r.support لتغيير عدم وجود بيانات إلى 0 (pond2.mask)
- استخدم r.mapcalc لإضافة الهيكل إلى سطح التضاريس
pel.pond2a = pel.2m-pond2.dig


يمكن استخدام إجراء بسيط مماثل لإنشاء شرفة. يمكن إضافة كلا الهيكلين إلى التضاريس مع النتيجة الموضحة في الشكل 13. ومن الممكن إنشاء هياكل أكثر تعقيدًا من خلال تطوير العمليات الهندسية المناسبة باستخدام r.mapcalc أو عن طريق تصميم أدوات تصميم سطح تفاعلية تعمل على البيانات النقطية. يمكن أيضًا استيراد الهياكل من أدوات CAD أو برامج أخرى ، وتحويلها إلى تمثيل نقطي واستخدامها لتعديل التضاريس ، ولكن يلزم تطوير واجهة مناسبة أو أدوات استيراد / تصدير.

الشكل 13. التضاريس الأصلية ، قناع تحديد موقع الشرفة وسطح التضاريس الناتجة

4. التطبيقات

إلى جانب زيادة معرفتنا حول عمليات التعرية في المناظر الطبيعية ، فإن الهدف من هذا المشروع هو تطوير طرق وأدوات لتقييم مخاطر التآكل ودعم منع التآكل للمنشآت العسكرية. تشكل هذه المهمة تحديًا خاصًا ، لأن المنشآت العسكرية تشغل مساحات كبيرة ذات تضاريس أكثر تعقيدًا بكثير من المناطق الزراعية النموذجية التي تم تطوير معظم أدوات نمذجة التعرية التقليدية لها. كما أن استخدام الأراضي في المنشآت غالبًا ما يجمع بين المناطق الطبيعية المحفوظة جيدًا نسبيًا والمناظر الطبيعية المعرضة لاضطراب شديد الكثافة ، بما يتجاوز تأثير الزراعة. لذلك ، يجب تعزيز مبادئ نمذجة التآكل القائمة على العمليات التي تم تطويرها للزراعة بشكل كبير ويجب تصميم مناهج جديدة لمواجهة هذا التحدي. لقد اختبرنا بالفعل بعض مناهجنا للمناطق في المنشآت العسكرية (ياكيما ، امتداد كامب شيلبي) كما وصفها ميتاسوفا وآخرون. (1996 قبل الميلاد ، 1995 ب). في هذا التقرير ، نوضح المنهجية المطورة للمنشآت العسكرية في فورت. اروين وفورت. مكوي.

4.1 قدم اروين

لتوضيح المشكلات المرتبطة بعمليات المحاكاة الخاصة بالمناطق الكبيرة ، نستخدم مثالاً لمنطقة جبلية في كاليفورنيا. يمثل معيار 30m DEM المتاح لمنطقة الدراسة بأكملها (3000 كيلومتر مربع) 4 ملايين خلية شبكية ، وهي مجموعة بيانات صعبة لأدوات المحاكاة القائمة على العمليات ومحطات العمل الحالية ، بدقة لا تكاد تكون كافية لتحديد تقريبي لمناطق مخاطر التآكل العالية. DEM بدقة 5 م ، مطلوب على سبيل المثال لالتقاط تأثيرات الطرق أو الممرات العشبية على الأقل تقريبًا ، سيتطلب استخدام مجموعات البيانات مع 121 مليون خلية شبكية وتشغيل عمليات المحاكاة التي ستكون باهظة التكلفة ، إن لم تكن مستحيلة مع الموارد الحسابية الحالية. من الواضح أنه بالنسبة لمثل هذه المساحة الكبيرة ، هناك حاجة إلى نمذجة بمقاييس ودقة مختلفة ، اعتمادًا على أهمية وتعقيد مستجمعات المياه في المنطقة. من المهم ملاحظة أن هدفنا في هذا التطبيق هو توضيح إمكانيات استخدام بيانات الارتفاع القياسية لمحاكاة التعرية في منطقة كبيرة. نحن لا نأخذ في الاعتبار خصائص المناخ والتربة والغطاء التي لها بالتأكيد تأثير عميق على تدفق المياه في هذه المنطقة. على الرغم من حقيقة أن هذا مجرد مثال افتراضي ، فإن هذا الاختبار يسمح لنا بتقييم قدرات أدواتنا وإعداد البيئة لتطبيقات أكثر واقعية (مثل تثبيت Hohenfels).

نموذج الارتفاع الرقمي والتحليل الطبوغرافي. لتوضيح قضايا الدقة والضوضاء والأخطاء المنهجية في بيانات الارتفاع القياسية ، قمنا بتحليل 30m DEM المتاح لـ Ft. اروين (الشكل 14) مع تحليل أكثر تفصيلاً تم إجراؤه للمناطق الفرعية A ، B ، C ، D (الشكل 15).

الشكل 14. يطير فوق ماركا ألمانيا في قدم. اروين

الشكل 15. الإمكانات الطبوغرافية لفصل التربة عن طريق تدفق المياه لكامل قدم. إروين مع المناطق الفرعية المميزة المستخدمة لمزيد من التحليل.

يسمح لنا نظام GRASS GIS بحساب العديد من المعلمات الطبوغرافية المهمة التي تصف الخصائص الهندسية المختلفة للتضاريس ، كما هو موضح في المنطقة C لـ 30m DEM الأصلي:

الشكل 16. البارامترات الطبوغرافية

تعمل المعلمات الطبوغرافية كمدخلات لنماذج التعرية ولكنها مفيدة أيضًا لتقييم جودة DEM وتحديد الضوضاء والأخطاء المنهجية المحتملة كما هو موضح في المثال التالي للتضاريس ذات الانحناء المماسي الملتف. يظهر الانحناء المماسي لمسافة 30 م ماركاً ألمانياً بنية مقبولة في المنطقة الجبلية بينما توجد ضوضاء كبيرة وأخطاء منهجية (خطوط) في الأراضي المنخفضة (الشكل 17 أ). بعد التنعيم وإعادة التشكيل إلى دقة 10 م باستخدام طريقة الاستيفاء RST ، يتم تقليل الضوضاء وتصبح الميزات الطبوغرافية الرئيسية أكثر وضوحًا (الشكل 17 ب):

الشكل 17. التضاريس ذات الانحناء المماسي المغلف أ) الأصلي 30 م ماركًا وسطيًا و K_t ، ب) 10 م ماركًا وسطيًا و K_t مع تجانس 1.0 ، عشرة = 60

توضح هذه الصور بوضوح أن الحاجة إلى الدقة والدقة متغيرة من الناحية المكانية ، مع المناطق المسطحة أكثر حساسية من الجبال. لاحظ كيف يتحول الهيكل الاصطناعي في المناطق المسطحة باستمرار إلى بنية تضاريس حقيقية في الجبال. هذه ظاهرة "خطيرة" بشكل خاص إذا كان سيتم استخدام DEM في عمليات المحاكاة ، حيث يمكن الخلط بين الهيكل الاصطناعي والميزة الطبوغرافية الحقيقية.

يعد تتبع التدفق جزءًا مهمًا من النمذجة الهيدرولوجية والتآكل. تتأثر النتائج بشكل كبير بخوارزمية تتبع التدفق والدقة بالإضافة إلى جودة DEM كما هو موضح في المثال التالي ، الذي يقارن خرائط تدفق المياه في الحالة المستقرة استنادًا إلى DEM الأصلي البالغ 30 مترًا و DEMs المصقول والمعاد تشكيله (الشكل 18).

الشكل 18. المساحة المساهمة في Upslope المحسوبة من أ) 30 متر مارك ألماني أصلي للمنطقة B ، ب) 10 أمتار معاد إدخالها وتنعيمها مع تجانس 1. ، عشرة = 60 ، المنطقة ج.

أدى تجانس البيانات الأصلية وإعادة تشكيلها باستخدام RST إلى تقليل الحفر الاصطناعية في DEM الأصلي وسمح بتدفق المياه لإنشاء تيارات مستمرة.

الإمكانات الطبوغرافية للتعرية والترسب المقدرة بواسطة نموذج USPED. لتوضيح تأثير التنعيم وإعادة التشكيل على نمذجة التعرية ، قمنا بحساب قدرة نقل الرواسب لتدفق المياه (الشكل 19) والتآكل / الترسيب الصافي (الشكل 20) في ثلاثة قرارات: أ) تم تصغيره إلى 90 مترًا للمنطقة بأكملها ، ب) أصلي 30 مترًا لمنطقة دون إقليمية تبلغ مساحتها 500 كيلومتر مربع ، ج) تم تنعيمها وإعادة تشكيلها إلى 10 أمتار لمنطقة فرعية مساحتها 150 كيلومترًا مربعًا. لتوضيح الاختلافات في التفاصيل التي يمكن تحقيقها في قرارات مختلفة ، قمنا بتصور النتائج كخرائط ملونة فوق دقة 10m DEM لمنطقة فرعية صغيرة (36 كم مربع). على الرغم من أن الدقة التي تبلغ 10 أمتار لا تحسن دقة نموذج الارتفاع الأصلي ، فإن التنعيم يقلل من الضوضاء والدقة العالية تتيح وصفًا أفضل لهندسة التضاريس مما يؤدي في النهاية إلى نتائج أكثر واقعية لنموذج التآكل. يعد تأثير الضوضاء والدقة أكثر وضوحًا لنمذجة التآكل / الترسيب الصافي (الشكل 20) وهو حساس جدًا للقطع الأثرية في DEM لأنه دالة لمشتقات الدرجة الثانية (الانحناءات) لسطح الارتفاع (Mitas و Mitasova 1997).

الشكل 19. الإمكانات الطبوغرافية لانفصال التربة المحسوبة بدقة مختلفة أ) 90 مترًا ، المنطقة أ ، ب) 90 مترًا مكبرة في المنطقة د ، ج) الأصلي 30 مترًا مربعًا ، المنطقة ب ، د) 30 مترًا منطقة د ، هـ) إعادة التداخل والتنعيم عند 10 أمتار ، المنطقة ج ، و) 10 م مساحة د.

الشكل 20- الإمكانية الطبوغرافية للتآكل الصافي والترسب المحسوبة بدرجات مختلفة أ) 90 م ، المنطقة أ ، ب) 90 م مكبرة في المنطقة د ، ج) 30 م ماركاً الأصلية ، المنطقة ب ، د) 30 م المنطقة د ، هـ) إعادة التداخل والتنعيم عند 10 م ، منطقة ج ، و) 10 م مساحة د.

محاكاة تدفق المياه والرواسب بواسطة SIMWE. لاختبار قابلية تطبيق SIMWE على مناطق أكبر بكثير من بيانات اختبار ألمانيا ، قمنا بحساب التوزيع المكاني لتدفق المياه في الحالة المستقرة وتدفق الرواسب والتآكل / الترسيب الصافي لمنطقة دون إقليمية تبلغ مساحتها 36 كيلومترًا مربعًا (الأشكال 21 ، 23). يوضح هذا التطبيق أن معالجة بيانات الارتفاع الأصلية باستخدام أدوات مناسبة ، كما هو الحال في حالتنا ، يمكن أن تؤدي طريقة RST وتطبيق نموذج قوي قائم على العملية إلى تحسن كبير في نمط التآكل / الترسيب المتوقع.

من الممكن أيضًا محاكاة ديناميكيات تدفق المياه تقريبًا أثناء العاصفة - تُظهر الرسوم المتحركة تطور عمق المياه أثناء وبعد عاصفة ثابتة ثابتة استمرت تقريبًا. 5 ساعات (الشكل 22).

الشكل 22. نموذج ديناميكي لعمق تدفق المياه أثناء وبعد عاصفة ثابتة موحدة.

يتم تقدير معدلات تدفق الرواسب عن طريق حل استمرارية معادلة الكتلة باستخدام SIMWE تظهر معدلات تدفق عالية للرواسب في مراكز الوديان مع تشتت تدفق الرواسب في بعض المناطق (الشكل 23 أ). يتم تقدير معدلات التآكل / الترسيب الصافية للحالة ذات النظام السائد للحد من قدرة النقل (الشكل 23 ب). لاحظ اختفاء و / أو انقسام الأخاديد عندما تتسطح التضاريس وتتشكل الأقماع الغرينية.

الشكل 23: التوزيع المكاني لـ (أ) تدفق الرواسب ب) معدلات التعرية / الترسيب الصافية للتربة والغطاء المنتظمين

تم توفير DEM المعاد تشكيله وسلسه ونتائج المحاكاة بواسطة نموذج SIMWE لتطوير وإظهار أدوات الواقع الافتراضي للمحاكاة الهيدرولوجية لـ CAVE في NCSA (Johnston and Reez ، 1997) كما هو موضح في الشكل 24. VRTools.

4.2 قدم مكوي

نوضح تقدير الإمكانات الطبوغرافية للتآكل والترسب بناءً على نموذج USPED باستخدام بيانات الارتفاع المقدمة بدقة أفقية تبلغ 30 مترًا ودقة رأسية 1 متر ، للمنطقة الفرعية التالية من قدم. مكوي (الشكل 25).

الشكل 25. ماركاً ألمانياً ل Ft.Mcoy مع منطقة اختبار مميزة.

يتم تقدير الإمكانات الطبوغرافية لفصل التربة والتآكل الصافي والترسيب بواسطة نموذج USPED (Mitasova et al.1996).حتى مع بيانات الارتفاع الخام إلى حد ما ، فمن الممكن تحديد المناطق ذات المخاطر الطبوغرافية العالية لانفصال التربة والتعرية / الترسيب ، كما هو موضح في التسلسل التالي للخرائط التي توضح المدخلات 30 متر ماركاً ألمانياً (الشكل 26 أ) ، والخطوات الوسيطة (المنحدر ، المنحدر الصعودي منطقة المساهمة ، الأشكال 26 ب ، 26 ج) ونتائج الحسابات (الأشكال 27 أ ، 27 ب). لاحظ تأثير الهضاب في مناطق الارتفاع المنخفض على نمط المنحدرات (المنحدرات الاصطناعية الأكثر انحدارًا على طول محيط 1 متر) ، والتي تم تمييزها بواسطة الأسهم الحمراء. ترجع هذه الهضاب إلى الدقة الرأسية غير الكافية البالغة 1 متر. منطقة المساهمة في Upslope كمقياس لتدفق المياه الثابت في الحالة المحسوبة من 30m DEM الأصلي (الشكل 26 ج) بواسطة r.flow يتم التقليل من شأنها بشدة. تسبب الحفر والهضاب في DEM مشاكل في تتبع التدفق مع عدم وجود تدفق تقريبًا في مناطق الارتفاع المنخفض وتعطيل التدفق في الوديان.

F الشكل 26. المدخلات والنتائج الوسيطة لحساب التآكل / الترسيب بواسطة USPED باستخدام الأصلي 30m ماركاً ألمانياً.

الشكل 27. الإمكانات الطبوغرافية لفصل التربة وصافي التعرية / الترسيب المحسوبة بواسطة USPED باستخدام الأصلي 30m ماركاً ألمانياً.

يتنبأ عامل LS المعدل جيدًا ببعض المناطق ذات الإمكانات العالية لفصل التربة ، خاصة في الأجزاء الجبلية من المنطقة. ومع ذلك ، فإنه لا يتنبأ بموقع المناطق ذات التدفق المركز ذات الإمكانات العالية للحفر وتكوين الأخاديد. أيضًا ، في مناطق الارتفاع المنخفض ، يُتوقع النمط الاصطناعي لزيادة التعرية على طول 1 متر من الكفاف. تتنبأ خريطة التآكل / الترسيب المحسوبة بواسطة نموذج USPED بالتآكل الصافي العالي في المناطق الجبلية وعلى المنحدرات على طول الجداول. كما يوضح أن جزءًا كبيرًا من المواد المتآكلة من منحدرات التلال قد ترسب قبل أن يصل إلى الجداول الرئيسية. ومع ذلك ، تفتقر هذه الخريطة إلى التنبؤ بارتفاع التعرية بسبب التدفق المركز في الوديان وتُظهر موجات اصطناعية من التعرية والترسب على طول خطوط الطول 1 متر في المناطق المسطحة.

لتقليل التأثير السلبي للاستبانة المنخفضة لبيانات الارتفاع المتاحة ، تمت إعادة تداخل DEM المعطى إلى 10 م أفقيًا و 0.01 م عموديًا باستخدام طريقة RST. بالتزامن مع الاستيفاء ، تم إنشاء خرائط المنحدر والجانب والملف الشخصي والانحناءات العرضية (الشكل 28).

F الشكل 28. تمت إعادة تقريب DEM إلى دقة 10 م مع التحليل الطبوغرافي المتزامن أ) الارتفاعات ، ب) المنحدر ، ج) الجانب ، د) انحناء المظهر الجانبي ، هـ) الانحناء العرضي.

لاحظ أنه في خريطة المنحدرات ، اختفى النمط الاصطناعي للمنحدرات الأكثر انحدارًا على طول خطوط الطول 1 متر.

الشكل 29. حالة تدفق المياه المستقر.

يُظهر تدفق المياه الثابت في الحالة المحسوبة بواسطة r.flow من 10m DEM أملس إمكانية تكوين القناة في الوديان ويتنبأ بتدفق المياه أيضًا في منطقة الارتفاع المنخفض. لم يتم وصف التدفق في الدفقين الرئيسيين بشكل مناسب بسبب نقص البيانات ، ولكن يمكن دمجه في حالة توفر بيانات التدفق.

الشكل 30. عامل LS المعدل أو توزيع الإمكانات الطبوغرافية لفصل التربة عن طريق التدفق البري.

تم حساب عوامل LS المعدلة من 10m DEM باستخدام أسس مختلفة لمصطلح تدفق المياه (p = 0.6 و p = 1.5). لا تزال قيمة هذا الأس موضوعًا للبحث والمناقشة في مجتمع أبحاث التآكل. تضع النتيجة الأولى وزنا أكبر على تأثير المنحدر بينما تضع النتيجة الثانية وزنا أكبر على تأثير تدفق المياه. نظرًا لأن الأس يعتمد على ظروف تدفق المياه في منطقة معينة ، فيجب معايرته ليعكس نوع التدفق النموذجي للمنطقة والوقت المصممين خلال العام.

الشكل 31. الإمكانات الطبوغرافية للتعرية / الترسب الصافي المحسوبة بواسطة USPED

تم حساب الإمكانات الطبوغرافية للتآكل / الترسيب الصافي من 10 م ماركا باستخدام نموذج USPED. وبالمثل بالنسبة لنتيجة 30 م ماركًا ، يظهر النموذج تآكلًا عاليًا في منطقة التلال وعلى طول الجداول الرئيسية والترسب في المناطق المقعرة. كما يشير إلى تآكل مرتفع في المناطق ذات التدفق المركز الذي يمكن أن يصل إلى المجاري الرئيسية. النمط الاصطناعي للتآكل / الترسب على طول الخطوط غير موجود.

سيتم دمج تأثير التربة والغطاء عند استخدام الأرض / الغطاء / فئات التربة أو على الأقل تقدير تقريبي لعامل الكربون متاحًا. أيضًا ، يمكن إجراء تقدير تدفق الرواسب والتآكل / الترسيب الصافي بواسطة نموذج SIMWE الموزع المستند إلى العملية بعد أن نحصل على بيانات عن الغطاء الأرضي.

5. الاستنتاجات والتوجهات المستقبلية

يوضح النهج والأمثلة المقدمة العديد من جوانب تطبيق GIS المتقدم لتوصيف المناظر الطبيعية ومحاكاة العمليات. لقد أظهرنا أهمية الاختيار المناسب لطريقة الاستيفاء عند إعداد بيانات الإدخال للمحاكاة وفائدة تجانس وإعادة تشكيل معيار 30m DEM إلى دقة أعلى لنمذجة التآكل والترسيب. يؤدي استبدال الخوارزميات القائمة على الهندسة بنماذج قائمة على الفيزياء إلى تحسين التحليل الطبوغرافي المرتبط بالتدفق. يسمح لنا امتداد GIS إلى 3D بإنشاء نماذج مكانية تلتقط توزيع الظواهر في الفضاء ثلاثي الأبعاد ، ومع ذلك ، فإن القياس والدقة متباين الخواص ضروريان لإنشاء نماذج ذات مغزى. يؤدي تنفيذ مفهوم الحقول متعددة المتغيرات لبيانات توصيف المناظر الطبيعية في نظم المعلومات الجغرافية وتطوير أدوات الدعم المناسبة إلى زيادة كفاءة إعداد البيانات وتحليل نتائج المحاكاة وعرضها. يدعم هذا النهج أيضًا الانتقال من النماذج المستندة إلى الملف الشخصي و / أو المضلع ، إلى عمليات المحاكاة الديناميكية ثلاثية الأبعاد الكاملة القائمة على الحقول متعددة المتغيرات.

قدمت لنا الطريقة العشوائية لحل معادلات المبادئ الأولى باستخدام وظيفة Green's تقنية مونت كارلو أداة بحث قيمة من المتانة والمرونة التي تشتد الحاجة إليها. لقد مكننا من التحقيق في العديد من القضايا المهمة مثل أنظمة التعرية / الترسيب ، وأشكال قدرة نقل الرواسب وسيناريوهات مختلفة لاستخدام الأراضي في مشهد واقعي معقد. باستخدام الصيغة ثنائية المتغير ، أوضحنا نظريًا العلاقة الملحوظة بين نمط التآكل / الترسيب وشكل التضاريس في النظام المحدود لقدرة النقل. على وجه الخصوص ، أظهرنا علاقة المظهر الجانبي للتضاريس والانحناءات العرضية بالأنماط المرصودة وأظهرنا أن تأثير كلا التقوسين مهم بنفس القدر للوصف والفهم المناسبين للتآكل في الفضاء ثلاثي الأبعاد.

اقتراح من اقتراب في al (1997) أن أحمال الرواسب من الحشائش قد تتأثر بشدة بحد نقل الرواسب بدلاً من انفصال التربة ، بشكل عام ، يتفق مع نتائجنا. يبدو أن هذا صحيح خاصة في ظروف التضاريس المعقدة حيث تتغير سعة النقل بشكل كبير بسبب التغيرات في شكل التضاريس والغطاء التي تؤثر بشكل كبير على توزيع واتساع مجال تدفق المياه. تشير حساباتنا وتحليلاتنا أيضًا إلى أن قدرة نقل الرواسب تلعب دورًا أكثر أهمية مما كان متوقعًا في البحث السابق الذي ركز على قابلية التآكل باعتبارها كمية التحكم الرئيسية. من الواضح أن التفاعل الدقيق والمتغير مكانيًا بين القابلية للتآكل وقدرة النقل يمكن أن يؤثر على العمليات بطريقة عميقة. نعتقد أن هذا التعقيد يشير بوضوح إلى أهمية عمليات المحاكاة ثنائية الأبعاد عالية الدقة وعالية الدقة كأحد مجالات البحث الواعدة.

6 - المراجع

Arnold، J.G، P.M Allen، and G. Bernhardt، 1993، نموذج شامل لتدفق المياه الجوفية السطحية. مجلة الهيدرولوجيا ، 142 ، 47-69.

أويرسوالد ، ك ، إيه إيشر ، ج. فيلسر ، أ. كاميرر ، إم.كينز ، آر. راكويتز ، ج. Schulein، H. Wommer، S. Weigland، and K. Weinfurtner، 1996، تطوير وتنفيذ استراتيجيات الحفاظ على التربة للاستخدام المستدام للأراضي - مشروع Scheyern التابع لـ FAM ، inDOPLN Land Use ، تم تحريره بواسطة H. Stanjek، Int. مؤتمر ESSC ، الدليل السياحي ، 2 ، ص 25-68 ، Technische Universitat Munchen ، Freising-Weihenstephan ، ألمانيا.

بينيت ، جي بي ، 1974 ، مفاهيم النمذجة الرياضية لإنتاج الرواسب ، بحوث الموارد المائية ، 10 ، 485-496.

Bjorneberg ، D.L ، Aase ، J.K. ، Trout ، T.J. ، 1997 ، تقييم تآكل نموذج WEPP تحت الري بالأخدود. رقم الورق. 972115، 1997 ASAE آن. كثافة العمليات الاجتماع ، مينيابوليس ، ميتشيغن.

Brown، W. M.، Mitasova، H.، and Mitas، L.، 1997، تصميم وتطوير وتحسين أدوات ديناميكية متعددة الأبعاد بطريقة متكاملة تمامًا مع GRASS GIS. تقرير لـ USA CERL. جامعة إلينوي ، أوربانا شامبين ، إلينوي. http://www2.gis.uiuc.edu/erosion/gsoils/vizrep2.html

Busacca ، A. J. ، C.A Cook ، and D.J Mulla ، 1993 ، مقارنة تقدير مقياس المناظر الطبيعية لتآكل التربة في Palouse باستخدام Cs-137 و RUSLE ، مجلة التربة وحفظ المياه ، 48 ، 361-67.

Desmet، P. J. J.، and G. Govers، 1995، GIS المحاكاة القائمة على GIS لأنماط التعرية والترسب في المناظر الطبيعية الزراعية: مقارنة نتائج النموذج مع معلومات خريطة التربة ، كاتينا ، 25 ، 389-401.

Engel، B.، Hydrology Models in GRASS، 1995، http://soils.ecn.purdue.edu:80/

ESRI، 1997، ArcView Spatial Analyst p 22-24، 59-60، 52-55

Flacke، W.، K. Auerswald، and L. Neufang، 1990، الجمع بين USLE معدل مع نموذج تضاريس رقمي لحساب خرائط عالية الدقة لفقدان التربة الناتج عن الغسل بالمطر ، كاتينا ، 17 ، 383-397.

Flanagan، D.C، and M. A. Nearing (eds.)، 1995، USDA-Water Erosion Prediction Project، NSERL، report no. 10، pp.1.1- A.1، National Soil Erosion Lab.، USDA ARS، Laffayette، IN.

فوستر ، جي آر ، وإل دي ماير ، 1972 ، معادلة تآكل مغلقة الشكل للمناطق المرتفعة ، في الترسيب: ندوة لتكريم البروفيسور هـ. أينشتاين ، حرره إتش دبليو شين ، ص 12.1-12.19 ، جامعة ولاية كولورادو ، فورت. كولينز ، كولورادو.

فوستر ، جي آر ، 1990 ، النمذجة القائمة على العمليات لتآكل التربة بالمياه على الأراضي الزراعية ، في تآكل التربة على الأراضي الزراعية> ، تحرير جيه بوردمان ، آي دي إل فوستر وجيه إيه ديرينج ، جون وايلي وأب سنز ليمتد ، ص 429-445 .

Foster، GR، DC Flanagan، MA Nearing، LJ Lane، LM Risse، and SC Finkner، 1995، Hillslope erosion component، WEPP: USDA-Water Erosion Prediction Project، تحرير بواسطة DC Flanagan and MA Nearing، NSERL report No. 10، pp . 11.1-11.12 ، مختبر تآكل التربة الوطني ، وزارة الزراعة الأمريكية ، منطقة لافاييت ، إن.

Garrote، L.، and R.L Bras، 1993 ، النمذجة في الوقت الفعلي لاستجابة حوض النهر باستخدام خرائط هطول الأمطار الناتجة عن الرادار وقاعدة بيانات هيدرولوجية موزعة ، تقرير رقم 337 ، ص 15-180 ، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، كامبريدج ،.

غوفرز ، جي ، 1991 ، تآكل ريل على الأراضي الصالحة للزراعة في وسط بلجيكا: المعدلات والضوابط وإمكانية التنبؤ ، كاتينا ، 18 ، 133-155.

Guy ، BT ، Rudra ، RP Rudra ، و WT Dickinson ، 1991 ، بحث موجه نحو العمليات حول تآكل التربة والتدفق البري ، وميكانيكا التدفق البري ، تم تحريره بواسطة AJ Parsons ، و AD Abrahams ، Chapman and Hall ، نيويورك ، ص 225-242.

Haan، C. T.، B. J. Barfield، and J.C Hayes، 1994، Design Hydrology and Sedimentology for Small Catchments، pp. 242-243، Academic Press.

Hong، S.، and S. Mostaghimi، 1995، تقييم ممارسات الإدارة المختارة للتحكم في التلوث من مصادر غير محددة باستخدام نموذج محاكاة ثنائي الأبعاد ، ASAE ، ورقة رقم. 952700. الاجتماع الصيفي لـ ASAE ، شيكاغو ، إلينوي.

هوارد ، أ.د ، 1994 ، نموذج محدود للانفصال لتطور حوض الصرف ، بحوث الموارد المائية ، 30 (7) ، 2261-2285.

Johnston D. ، و Reez ، W. ، 1997 ، التصور ثلاثي الأبعاد للبيانات الجغرافية باستخدام CAVE. http://www.gis.uiuc.edu/hpgis/visualization.htm.

Julien، P. Y.، and D.B Simons، 1985، قدرة نقل الرواسب للتدفق البري ، معاملات ASAE>، 28، 755-762.

Julien، P. Y.، B. Saghafian، and F.L Ogden، 1995، Raster-based hydrologic modeling of Raster-space السطحية السطحية، Water Resources Bulletin، 31 (3)، 523-536.

كيركبي ، إم جيه ، 1987 ، نمذجة بعض تأثيرات تعرية التربة والانهيارات الأرضية وتدرج الوادي على كثافة الصرف والتطور المجوف. ملحق كاتينا ، 10 ، 1-14.

Kramer، S.، and M. Marder، 1992، Evolution of River Networks، Physical Review Letters، 68، 205-208.

Krcho ، J. ، 1991 ، Georelief كنظام فرعي للمناظر الطبيعية وتأثير المعلمات الشكلية للإعفاء الجغرافي على التمايز المكاني للعمليات البيئية للمناظر الطبيعية ، علم البيئة (CSFR) ، 10 ، 115-57.

Maidment، D. R.، 1996، النمذجة البيئية داخل GIS، in GIS and Environmental Modeling: Progress and Research Issues، تم تحريره بواسطة M.F Goodchild، L. T. Steyaert، and B. O. Parks، GIS World، Inc.، pp. 315-324.

Martz، L.W، and E. de Jong، 1987، استخدام السيزيوم 137 لتقييم تنوع تآكل التربة الصافي وارتباطه بالتضاريس في مناظر البراري الكندية ، كاتينا ، 14 ، 439-451.

Martz، LW، and E. de Jong، 1991، استخدام السيزيوم 137 وتصنيف التضاريس لتطوير صافي ميزانية تآكل التربة لمستجمعات المياه الكندية الصغيرة ، كاتينا ، 18 ، 289-308.

Meyer، L.D.، and Wischmeier، WH، 1969 ، محاكاة رياضية لعملية تآكل التربة بالمياه. معاملات ASAE، 12، 754-758.

Mitas، L.، and Mitasova، H.، 1998، محاكاة تآكل التربة الموزعة للوقاية الفعالة من تآكل التربة. بحوث الموارد المائية ، تحت الطبع.

Mitas، L.، Mitasova، H.، 1997، Spatial Interpolation.In: P.Longley، M.F. جود تشيلد ، دي جي. ماغواير ، دي دبليو رايند (محرران) ، نظم المعلومات الجغرافية: المبادئ والتقنيات والإدارة والتطبيقات (تحت الطبع).

Mitas، L.، Mitasova، H.، 1997، وظيفة جرين نهج مونت كارلو لنمذجة التعرية في التضاريس المعقدة. ورقة رقم 973066 ، 1997 الاجتماع الدولي السنوي ASAE ، مينيابوليس ، مينيسوتا.

Mitas L. ، Brown W. M. ، Mitasova H. ، 1997 ، دور رسم الخرائط الديناميكي في محاكاة عمليات المناظر الطبيعية بناءً على مجالات متعددة. أجهزة الكمبيوتر وعلوم الأرض ، المجلد 23 ، العدد 4 ، الصفحات 437-446 (بما في ذلك قرص مدمج و WWW: www.elsevier.nl/locate/cgvis).

ميتاسوفا ، H. ، Mitas ، L. ، Brown ، W.M. and Warren، S. 1997 ، بيئة نظم المعلومات الجغرافية متعددة الأبعاد لمحاكاة وتحليل عمليات المناظر الطبيعية ، ورقة رقم 973034 ، 1997 الاجتماع الدولي السنوي ASAE ، مينيابوليس ، مينيسوتا.

Mitasova ، H. ، Mitas ، L. ، 1997 ، محلل مكاني ArcView ، استيفاء Spline. http: //www2.gis.uiuc.edu/erosion/esri/splinearc.html

ميتاسوفا ، إتش ، ميتاس ، إل ، براون ، دبليو إم ، جونستون ، دي ، 1996 ج ، نمذجة تآكل التربة / الترسيب متعددة الأبعاد. الجزء الثالث: محاكاة عملية التآكل. تقرير لـ USA CERL. جامعة إلينوي ، أوربانا شامبين ، إلينوي ، ص. 28.

ميتاسوفا ، هـ. ، و. براون ، د. جونستون ، لام ميتاس ، 1996 ب ، أدوات نظم المعلومات الجغرافية لنمذجة التآكل / الترسيب والتصور متعدد الأبعاد. الجزء الثاني: دفق الوحدة القائمة على التآكل / نمذجة الترسيب والتصور الديناميكي المحسن. Report for USA CERL.University of Illinois، Urbana-Champaign، IL، pp. 38.

Mitasova، H.، J. Hofierka، M. Zlocha، and R.L Iverson، 1996a، نمذجة الإمكانات الطبوغرافية للتآكل والترسب باستخدام GIS، Int. مجلة علوم المعلومات الجغرافية ، 10 (5) ، 629-641.
(ورد الرد على تعليق على هذه الورقة في عام 1997 في مجلة Int. Journal of Geographical Information Science ، المجلد. 11 ، العدد 6)

Mitasova، H.، Mitas، L.، Brown، W.M.، Gerdes، D.P.، Kosinovsky، I.، 1995، نمذجة الظواهر الموزعة مكانيًا وزمنيًا: أساليب وأدوات جديدة لـ GRASS GIS. المجلة الدولية لنظم المعلومات الجغرافية ، 9 (4) ، عدد خاص عن تكامل النمذجة البيئية ونظم المعلومات الجغرافية ، ص. 443-446.

ميتاسوفا ، دبليو. براون ، د. جونستون ، ب. Saghafian ، L. Mitas ، M. Astley ، 1995 ، أدوات GIS لنمذجة التعرية / الترسيب والتصور متعدد الأبعاد ، الجزء الأول: الاستيفاء ، الجريان السطحي لسقوط الأمطار ، التصور. تقرير لـ USA CERL. جامعة إلينوي ، أوربانا شامبين ، إلينوي ، ص 45.

Mitasova، H.، and L. Mitas، 1993، Interpolation by Regularized Spline with Tension: I. Theory and Implementation، Mathematical Geology، 25، 641-55.

Mitasova، H.، J. Hofierka، 1993، Interpolation بواسطة شريحة منتظمة مع التوتر: II. التطبيق على نمذجة التضاريس وتحليل هندسة السطح. الجيولوجيا الرياضية 25 ، ص. 657-669.

مور ، آي دي ، وجي بي ويلسون ، 1992 ، عوامل طول المنحدر للمعادلة العالمية المعدلة لفقدان التربة: طريقة مبسطة للتقدير ، مجلة حفظ التربة والمياه ، 47 ، 423-428.

Moore، ID، AK Turner، JP Wilson، SK Jensen، and LE Band، 1993، GIS ونمذجة العمليات السطحية السطحية للأرض ، في نظم المعلومات الجغرافية والنمذجة البيئية> ، تم تحريره بواسطة M.F Goodchild و LT ​​Steyaert و BO Parks ، ص 196 - 230 ، مطبعة جامعة أكسفورد ، نيويورك.

بالقرب من MA، Norton L.D.، Bulgakov DA، Larionov GA، West L.T.، Dontsova K.M.، 1997، Hydraulics and Erosion in eroding rills. بحوث الموارد المائية ، 33 ، 865-876.

Quine، TA، PJJ Desmet، G. Govers، K. Vandaele، and DE Walling، 1994 ، مقارنة بين أدوار الحرث والتآكل المائي في تطوير الأشكال الأرضية وتصدير الرواسب على الأراضي الزراعية بالقرب من لوفين ، بلجيكا ، في التقلبات في تآكل التيار. ونقل الرواسب ، تحرير LJ Olive، RJ Loughran، and JA Kesby، IAHS Publication، no. 224 ، بروك. من كثافة العمليات. ندوة كانبيرا ، أستراليا ، ص 77 - 86.

Rewerts، C.C and B. A. Engel، 1991، ANSWERS on GRASS: دمج محاكاة مستجمعات المياه مع GIS. ورقة ASAE رقم 91-2621. الجمعية الأمريكية للمهندسين الزراعيين ، سانت جوزيف ، ميسوري ، 1-8.

Saghafian، B.، تنفيذ نموذج هيدرولوجي موزع داخل GRASS ، في < sl GIS والنمذجة البيئية: التقدم وقضايا البحث> ، تم تحريره بواسطة M.F Goodchild، LT Steyaert، and BO Parks، GIS World، Inc.، pp 205-208 ، 1996.

Srinivasan، R.، and J.G. Arnold، 1994، Integration of a basin scale water quality model with GIS، Water Resources Bulletin، 30 (3)، 453-462.

Sutherland، R.A، 1991، Cesium-137 وميزنة الرواسب داخل حوض تصريف مغلق جزئيًا ، Zeitschrift Fur Geomorphologie N.F. ، 35 ، هفت 1 ، 47-63.

Vieux و BE و NS Farajalla و N. Gaur ، نظام المعلومات الجغرافية المتكامل ونمذجة جريان مياه الأمطار الموزعة ، في < sl GIS والنمذجة البيئية: التقدم وقضايا البحث> ، تم تحريره بواسطة MF Goodchild و LT ​​Steyaert و BO Parks ، GIS World ، Inc.، pp.199-205، 1996.

Warren ، S. ، K. Auerswald ، L. Mitas ، and H. Mitasova ، 1996 ، أدوات متقدمة للتنبؤ بتآكل التربة وترسبها ، ورقة مقدمة في II. المؤتمر الدولي للجمعية الأوروبية للحفاظ على التربة ، Technische Universitaet Muenchen ، Freisig-Weihenstephan ، ألمانيا ، سبتمبر.

Willgoose، G.R، R.L Bras، and I. Rodriguez-Iturbe، نموذج نمو شبكة مقترن فعليًا ونموذج تطور hillslope 1، Theory، < sl Water Resour. الدقة.> ، 27 (7) ، 1671-1684 ، 1991.

Willgoose، G.R، R.L Bras، and I. Rodriguez-Iturbe ، شبكة قنوات قائمة على أساس مادي ونموذج تطور مستجمعات المياه ، التقرير الفني رقم. 322 ، معمل رالف بارسونز ، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، كامبريدج ، ماساتشوستس ، الولايات المتحدة الأمريكية ، 1989.


مشكلة في إقحام ملف تعريف عمودي في محلل ثلاثي الأبعاد (ArcMap 10.1) - أنظمة المعلومات الجغرافية

1 معهد أبحاث الميكانيكا التطبيقية (RIAM) ، جامعة كيوشو ، فوكوكا ، اليابان

2 شركة معمل نظم المعلومات الجغرافية البيئية المحدودة ، فوكوكا ، اليابان

حقوق النشر والنسخ 2019 من قبل المؤلف (المؤلفين) وشركة Scientific Research Publishing Inc.

هذا العمل مُرخص بموجب رخصة المشاع الإبداعي نَسب المُصنَّف (CC BY 4.0).

تم الاستلام: 11 سبتمبر 2019 القبول: 27 أكتوبر 2019 تاريخ النشر: 30 أكتوبر 2019

في هذه الدراسة ، قمنا بتطوير نموذج جديد لديناميكيات السوائل الحسابية (CFD) يسمى محلل تدفق الهواء والذي يعمق التقارب بين CFD ونظام المعلومات الجغرافية (GIS). أولاً ، تم إجراء محاكاة دقيقة للمكعب المثبت على السطح. أكد اختبار التحقق المستند إلى البيانات التي تم الحصول عليها الدقة التنبؤية لمحلل تدفق الهواء. ثانيًا ، تم إعادة إنتاج الاستاد الوطني الجديد في اليابان (استاد طوكيو الأولمبي) بدقة في جهاز كمبيوتر ، والتقاط أحدث بيانات المناطق الحضرية التفصيلية للقاعدة. بالنسبة لهدف النماذج ثلاثية الأبعاد التي تم إنشاؤها ، تم إجراء عمليات محاكاة مع عدد كبير من نقاط / خلايا الشبكة (CFD). أعادت هذه المحاكاة إنتاج حقول التدفق المعقدة المضطربة داخل وخارج الاستاد. نجحت التجربة في إعادة إنتاج محاكاة CFD باستخدام عدد كبير من نقاط / خلايا الشبكة ، حيث كانت ظروف تهوية تدفق الرياح من السماء مماثلة لتلك الخاصة بتصميم الاستاد المقصود.

CFD ، LES ، GIS ، مكعب مثبت على السطح ، ملعب اليابان الوطني الجديد

تتأثر البيئات الحضرية في مجتمعنا بالتأثيرات المختلفة للرياح ، مثل أضرار الرياح القوية والتهوية. وبالتالي ، فإن البيئة المبنية في التصميم الحضري والتخطيط الإقليمي تحتاج إلى تقييم وتحسين. تتطلب كل خطوة خلال عملية فحص الخطط مشاركة المواطنين والإداريين والمطورين. شارك فريق البحث لدينا في تطوير البرمجيات للتخطيط الحضري والتصميم المعماري ، مع التركيز على ديناميكيات السوائل الحسابية الجديدة (CFD) [1] ذات التقارب العالي لنظام المعلومات الجغرافية (GIS) [2]. تمت مراجعة نتائج الأبحاث الحديثة في المجالات التي نهتم بها في الأدبيات [1]. لقد قمنا بتطوير محلل تدفق الهواء [3] [4] [5] [6] ، وهو برنامج ملحق لـ ArcGIS ، وهو برنامج GIS متعدد الاستخدامات. تتمثل أكبر ميزة لـ Airflow Analyst في أن المستخدمين قادرون على تحليل خصائص مجال التدفق أو النقل السلمي السلبي والانتشار في المناطق ذات الكائنات ذات الأشكال العشوائية دون مراعاة ميزات التضاريس أو مجموعات المباني.

يتمتع محلل تدفق الهواء ، الذي يعمل على نظام المعلومات الجغرافية ، بالمزايا التالية:

1) وفورات كبيرة في العمالة في إعداد البيانات ثلاثية الأبعاد (3D) للمناطق الحضرية بسبب استخدامها لمصادر المعلومات الجغرافية المكانية ، والتي يتم تداولها مجانًا أو بيعها

2) تخفيضات واسعة النطاق في بناء تخطيط البيانات ثلاثية الأبعاد بسبب تكامل التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) ونمذجة معلومات البناء (BIM)

3) محاكاة فورية مع عملية بديهية بسبب التأكيد المرئي للمقاييس على الخرائط لاتجاهات الرياح والمجالات وتوليد الشبكة

4) تصور النتائج الحسابية للبيانات ثلاثية الأبعاد على الخريطة وتخزين المعلومات الجغرافية - المراجع المكانية عن طريق الإحداثيات ، وبالتالي تمكين تراكبات التحليل المكاني مع المعلومات المكانية الأخرى و

5) إمكانية التوزيع والمشاركة باستخدام التراكبات مع خدمات خرائط الويب.

تتطلب عمليات محاكاة تدفق الرياح التقليدية للمناطق الحضرية معرفة ومهارات متخصصة ، فضلاً عن كميات هائلة من الوقت والعمل لإنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد وإنشاء شبكات تدمج التضاريس المحلية] ، وأشكال المباني ، وخطط التصميم. ومع ذلك ، لعكس محاكاة تدفق الرياح في خطة أو تصميم ، يلزم وجود نظام ذو تشغيل بسيط وبديهي لفحص البيانات فور الحصول عليها. يجب أن يقلل هذا النظام من العمل المتضمن في تحليل CFD أعلاه ، ويجب أن يكون المخططون قادرين على إجراء عمليات محاكاة رقمية بشكل مناسب.

تقدم الحكومات ومجتمعات البيانات المفتوحة ، داخل وخارج اليابان ، إدارة مجانية للبيانات ثلاثية الأبعاد بشكل سريع ومتزايد. لذلك ، تم إنشاء البنى التحتية للمعلومات الجغرافية المكانية باستخدام بيانات حضرية ثلاثية الأبعاد. على وجه التحديد ، يتم استخدام BIM ونمذجة معلومات البناء (CIM) ، مع توافق البيانات المحسن مع نظم المعلومات الجغرافية. لقد مكّن BIM و CIM أيضًا استخدام البيانات ثلاثية الأبعاد في تخطيط التصميم. إلى جانب ذلك ، تم تطوير تقنيات متقدمة لاستخراج البيانات من صور الأقمار الصناعية والجوية ، بالإضافة إلى بيانات الصور التصويرية التي تم الحصول عليها بواسطة المركبات الجوية غير المأهولة (UAVs). تم اقتراح طريقة جديدة لإنشاء البيانات: يمكن لبيانات السحابة النقطية التي تم الحصول عليها عن طريق المسح بالليزر أن تولد بيانات دقيقة ثلاثية الأبعاد ، ويمكن تحليل جميع هذه البيانات عبر التكامل مع نظام المعلومات الجغرافية.

محلل تدفق الهواء هو أول برنامج برمجي في العالم يكمل العملية من إنشاء الشبكة إلى تصور نتائج حساب البيانات. يوضح هذا التقرير أول اختبار للتحقق من الدقة التنبؤية لمحلل تدفق الهواء لمكعب مثبت على السطح. ثانيًا ، تقدم هذه الورقة نسخة من الاستاد الوطني الجديد باليابان (ملعب طوكيو الأولمبي) باستخدام بيانات تضاريس ثلاثية الأبعاد لخريطة العالم المتقدمة ثلاثية الأبعاد (AW3D) [7] ، والتي تم إنشاؤها من مجموعة من الصور عالية الدقة التي التقطتها صور الأقمار الصناعية. بعد ذلك ، نقوم بالإبلاغ عن حالات محاكاة رقمية واسعة النطاق لتدفق الرياح. تم وصف التحليلات الأخرى التي تم تطويرها باستخدام محلل تدفق الهواء في الملحق.

2. ملخص لبرنامج محلل تدفق الهواء

بالنسبة لعمليات المحاكاة العددية ، استخدمنا حزمة برامج Airflow Analyst ، والتي تم اعتماد شبكة متوازنة في نظام إحداثيات منحني عام. في هذه الشبكة المتوازنة ، يتم تحديد مكونات السرعة والضغط في مراكز خلايا الشبكة ، ويتم تحديد المتغيرات الناتجة عن ضرب مكونات السرعة المتعارضة بواسطة اليعقوبي في وجوه الخلية. بالنسبة للتقنية العددية ، اعتمدنا طريقة الفروق المحدودة (FDM) ، وتم استخدام نموذج محاكاة الدوامة الكبيرة (LES) لنموذج الاضطراب. في نموذج LES ، تم تطبيق مرشح مكاني على حقل التدفق لفصل الدوامات ذات المقاييس المختلفة في مكونات مقياس الشبكة (GS) ، والتي تكون أكبر من خلايا الشبكة الحسابية ، ومكونات مقياس الشبكة الفرعية (SGS) ، والتي أصغر من خلايا الشبكة الحسابية. يتم محاكاة الدوامات واسعة النطاق ، أي مكونات GS لدوامات الاضطراب ، عدديًا بشكل مباشر دون استخدام نموذج مبسط ماديًا. في المقابل ، يتم نمذجة تبديد الطاقة ، وهو التأثير الرئيسي للدوامات الصغيرة ، أي مكونات SGS ، وفقًا لتحليل قائم على الفيزياء لإجهاد SGS.

بالنسبة للمعادلات التي تحكم التدفق ، يتم استخدام معادلة الاستمرارية المفلترة للسائل غير القابل للضغط (المعادلة (1)) ومعادلة Navier-Stokes المفلترة (المعادلة (2)). عندما تم النظر في النقل والانتشار السلبيين ، تم حل معادلة انتشار الحمل الحراري القياسي للعددي السلبي من خلال ربط المعادلات المذكورة أعلاه لخصائص مجال التدفق.

نظرًا لأننا درسنا مجالات الرياح بمتوسط ​​سرعة رياح من 5-10 م / ث ، فإن تأثيرات التقسيم الحراري العمودي للغلاف الجوي (الاستقرار الجوي) كانت ضئيلة. بالنسبة للخوارزمية الحسابية ، تم استخدام طريقة مشابهة لطريقة الخطوة الكسرية (FS) [8] ، وتم اعتماد طريقة السير على أساس الوقت بناءً على طريقة أويلر الصريحة. تم حل معادلة بواسون للضغط باستخدام طريقة الاسترخاء المفرط المتتالية (SOR). لتقدير جميع المصطلحات المكانية باستثناء مصطلح الحمل الحراري في المعادلة (2) ، تم تطبيق نظام فرق مركزي من الدرجة الثانية. بالنسبة لمصطلح الحمل الحراري ، تم تطبيق نظام الفرق في اتجاه الريح من الدرجة الثالثة. تم استخدام تقنية الاستيفاء بواسطة كاجيشيما [9] للاختلاف المركزي من الدرجة الرابعة الذي يظهر في الشكل التقديري لمصطلح الحمل الحراري. من أجل ترجيح مصطلح الانتشار العددي في مصطلح الحمل الحراري الذي يتم تقديره من خلال الاختلاف في اتجاه الريح من الدرجة الثالثة ، تم استخدام α = 0.5 بدلاً من α = 3.0 من مخطط Kawamura-Kuwahara [10] لتقليل تأثير الانتشار العددي. لنمذجة LES SGS ، تم اعتماد نموذج Smagorinsky القياسي [11] بمعامل نموذجي قدره 0.1 ، جنبًا إلى جنب مع وظيفة التخميد بالجدار (المعادلات (3) - المعادلة (8)).

∂ u & macr i ∂ t + u & macr j ∂ u & macr i ∂ x j = - p & macr ∂ x i + 1 R e ∂ 2 u & macr i ∂ x j ∂ x j - ∂ τ i j ∂ x j (2)

τ i j ≈ u ′ i u ′ j & macr ≈ 1 3 u ′ k u ′ k & macr δ i j - 2 ν S G S S & macr i j (3)

ν S G S = (C s f s Δ) 2 | S & macr | (4)

| S & macr | = (2 S & macr i j S & macr i j) 1/2 (5)

S & macr i j = 1 2 (∂ u & macr i ∂ x j + ∂ u & macr j ∂ x i) (6)

3. اختبار التحقق من صحة التنبؤ ببرنامج محلل تدفق الهواء

هنا ، يتم الإبلاغ عن نتائج اختبار التحقق من دقة التنبؤ بتدفق الهواء باستخدام مكعب مثبت على السطح. تم إجراء التقييمات النوعية والكمية باستخدام تصور التدفق وقياس التدفق المضطرب باستخدام مقياس شدة الريح المنقسم. يوضح الشكل 1 نظرة عامة على نفق الرياح الطبقي حرارياً المستخدم في هذه الدراسة. يوضح الشكل 2 عرضًا جانبيًا لحالة إعداد المكعب المثبت على السطح. يوضح الشكل 3 عرضًا عن قرب للمكعب المثبت على السطح في قسم اختبار نفق الرياح.

كما هو مبين في الشكل 4 ، تظهر دوامة حدوة الحصان على شكل حرف U والتي تحيط بمكعب مثبت على السطح [12]. في المحاكاة الحالية ، تم استنساخ دوامة حدوة حصان بهيكل ثلاثي الأبعاد ، كما هو موضح في الشكل 5. يصور الشكل 5 التدفق باستخدام تقنية سلك الدخان في تجربة نفق الرياح ، والتي استخدمت حقل التدفق بالقرب من السطح -مكعب صاعد. لاحظنا أن مجال التدفق شديد التعقيد يتشكل بالقرب من المكعب المثبت على السطح. يقدم الشكل 6 نتائج عمليات المحاكاة. بمقارنة كلتا الصورتين المبينتين في الشكل 6 والشكل 8 ، يوضح الشكل 6 نسخ أنماط التدفق المشابهة للنتيجة التجريبية لنفق الرياح في الشكل 7. ويبين الشكل 8 صورة التبسيط لحقل التدفق المتوسط ​​الزمني لعمليات المحاكاة. بمراقبة هذه النتيجة ، تشكلت دوامة واقفة خلف المكعب المثبت على السطح في مجال التدفق المتوسط ​​الزمني. في محطة القياس الموضوعة في وسط الدوامة (المشار إليها بالخط الأسود في الشكل) ، نركز على رسم بياني يقارن المظهر الجانبي الرأسي للسرعة U التي تم الحصول عليها من


الاستنتاجات

أبرز ثراء النباتات الوعائية لجبال إتنا التي تمت مناقشتها في هذه الورقة القيمة الزهرية لهذا البركان ودوره الفريد في سياق صقلية. أرادت هذه المساهمة المضي قدمًا في خطوة أخرى باستخدام البيانات الكمية حول التوزيع المكاني لأنواع النباتات على طول التدرج الطولي وإبراز المناطق ذات التركيز العالي للأنواع المستوطنة الضيقة. وبهذه الطريقة ، كان من الممكن تسليط الضوء على الاختلافات الطولية الملحوظة في توزيع الأنواع ، والتي هي أقل وضوحًا مما قد يعتقده المرء على وجه الخصوص ، تم إبراز الثراء الزهري "المحدب الشكل" الغريب على ارتفاعات متوسطة حيث تم تسليط الضوء على كل من المحبة للحرارة. والأنواع الأكثر برودة يمكن أن تجد ظروفًا بيئية مواتية. فيما يتعلق بمساحة كل حزام ارتفاع ، يُظهر إجمالي الأنواع المستوطنة والضيقة استجابة متزايدة مرتبطة بالارتفاع. الدرجة العالية من الأنواع المتوطنة على أعلى قمم جبل. ترتبط إتنا بعزلتها الجغرافية والجيولوجية والمناخية ، وجميعها عوامل مهمة للانتواع تعمل على تدفقات الجينات السكانية. على الرغم من وجود مثل هذه الأنواع الخاصة والحصرية لإيتنا ، إلا أن التوطن يظهر بشكل عام قيمًا رقمية أقل من المناطق الأزهار الأخرى القريبة التي ليست بركانية ولكنها قابلة للمقارنة في الحجم والارتفاع. التفسير المعقول هو أن شباب الركيزة الجيولوجية والتدمير المتكرر لمجتمعات النباتات بعد تدفقات الحمم البركانية قد ساهم في اختيار عدد محدود من الأنواع التي تتكيف جيدًا مع هذه الظروف الخاصة. تظل إتنا ككل فريدة من نوعها في البحر الأبيض المتوسط ​​ولهذا السبب لم يكن من الممكن إجراء مقارنات مع نباتات البراكين النشطة في هذه المنطقة ، وكلها أصغر بكثير وذات ارتفاع أقل بكثير.


شاهد الفيديو: تنبيه وحل الملف التعريفي سناب شات البروفايل (شهر اكتوبر 2021).