حرکات پنهان زیر زمین چه چیزی می تواند در مورد زلزله، فوران و حتی تغییرات آب و هوایی به ما بگوید؟ دانشمندان ناسا از داده های جمع آوری شده در 400 مایلی بالای زمین برای کشف این موضوع استفاده می کنند.

خزش، بالا آمدن، سقوط، لغزش – برخی از نقاط زمین در حرکت دائمی هستند. این حرکات معمولاً برای حواس انسان بسیار کوچک هستند، اما سرنخ هایی در مورد تغییرات مهم تری در داخل آتشفشان ها، در امتداد خطوط گسل و محل برخورد و برخورد صفحات تکتونیکی ارائه می دهند. به همین دلیل است که دانشمندان آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا در جنوب کالیفرنیا از ابزارهای پیشرفته و تجزیه و تحلیل داده های خلاقانه برای یافتن و نظارت بر سطوح متحرک زمین استفاده می کنند. در اینجا چند چیز است که آنها اخیراً یاد گرفته اند.

کوه های متحرک

زمین شناسان بارها و بارها مجبور شدند برای جمع آوری اطلاعات در مورد چگونگی حرکت زمین، با استفاده از فناوری هایی مانند GPS و رسم هر اندازه گیری جدید بر روی نقشه های توپوگرافی، به میدان بروند. در دهه 1990، دانشمندان در JPL و جاهای دیگر تکنیک پردازش داده جدیدی را توسعه دادند که به آنها امکان می داد با استفاده از یک رادار به اندازه کافی کوچک برای نصب بر روی هواپیما یا ماهواره، تصاویر بسیار دقیقی به دست آورند.

پل لاندگرن، رئیس گروه سطح زمین و فضای داخلی JPL گفت: وقتی این داده‌های جدید شروع به جمع‌آوری کردند، «انگار می‌بینید که نقشه‌ها زنده می‌شوند». او گفت که در برخی موارد، “شما تقریباً به طور شهودی می توانید نوع مکانیسمی را که باعث فوران آتشفشانی می شود، درک کنید.”

آژانس های فضایی در سراسر جهان با استفاده از فناوری جدید – به نام رادار دهانه مصنوعی تداخل سنجی یا InSAR – شروع به پرتاب ابزارهای ماهواره ای کردند و اکتشافات از این روش جدید برای نگاه کردن به سیاره اجتناب ناپذیر بود. یکی در سال 2018 زمانی رخ داد که مقامات شیلی از گروه لوندگرن خواستند تا ارزیابی کنند که آیا آتشفشانی به نام نوادوس د چیلان ممکن است فوران کند یا خیر. لاندگرن با مطالعه تصاویر InSAR یک سال، هیچ تغییری در قله شیلی مشاهده نکرد. اما او متوجه شد که آتشفشان دیگر آرژانتینی به نام دومیو به سرعت در حال باد شدن است – نشانه ای از فوران احتمالی.

با بررسی داده های قبلی، لوندگرن و تارسیلو جیرونا (یک دانشجوی فوق دکترا در JPL در آن زمان که اکنون در دانشگاه آلاسکا، فیربنکس است) دریافتند که Domuyo در واقع بین سال های 2008 و 2011 کاهش یافته است. در اواسط سال 2014 شروع به تورم کرد و حدود 20 اینچ افزایش یافت. (50 سانتی متر) تا زمانی که لوندگرن آن را دید. Domuyo در سال 2020 به بالاترین حد خود رسید و اکنون بدون فوران دوباره در حال کاهش است.

پس از تجزیه و تحلیل بیشتر داده‌های دمای سطح زمین از دستگاه‌های ماهواره‌ای طیف‌سنج تصویربرداری با وضوح متوسط ناسا، لوندگرن و جیرونا به این نتیجه رسیدند که در حالی که افزایش ماگما باعث باد شدن دومیو می‌شود، گازهای حاصل از ماگما می‌توانند از طریق سنگ پخش شوند و فشار داخل کوه را کاهش دهند. گاز خارج شده گهگاه باعث ایجاد انفجاری جزئی در شیب ها می شود، اما آتشفشان در نهایت بدون ایجاد فشار به یک انفجار بزرگ تخلیه می شود.

لاندگرن گفت: «دومویو در 100000 سال گذشته فوران نکرده است، بنابراین این رفتار احتمالاً در طول زمان رخ داده است. “با این حال، ما باید به تماشای آن ادامه دهیم.”

دانشمندان در حال جستجوی داده‌های ماهواره‌ای InSAR برای یافتن آتشفشان‌های دیگری در سراسر جهان هستند که به‌طور اپیزودیک بالا و پایین می‌روند. لوندگرن گفت: «ممکن است رفتاری وجود داشته باشد که اگر می‌توانستید آن را درک کنید، ممکن است بتوانید زمان فوران چیزی را پیش‌بینی کنید.

گسل های چسبنده

زمین لرزه ها در مکان هایی رخ می دهند که دو طرف یک خط گسل به هم چسبیده یا قفل شده اند. همانطور که صفحات تکتونیکی زیر گسل به حرکت خود ادامه می دهند، فشار روی ناحیه قفل شده ایجاد می شود تا زمانی که گسل از هم جدا شود.

با این حال، همه خطاها قفل نمی شوند. گسل هایوارد را در نظر بگیرید که یکی از دو گسل خطرناک کالیفرنیا محسوب می شود. این گسل که در طول 75 مایل (120 کیلومتر) در امتداد سمت شرقی خلیج سانفرانسیسکو در زیر زمین های پرجمعیت قرار دارد، اکنون از میانگین 150 سال فاصله بین زمین لرزه ها گذشته است.

اریک فیلدینگ، دانشمند JPL گفت: «گسل هایوارد غیرعادی است. بخش‌هایی از گسل دائماً در حال لغزش هستند، حرکتی که ما آن را خزش گسل می‌نامیم.» گسل های خزنده احتمال کمتری برای ایجاد زمین لرزه های بزرگ دارند زیرا این حرکت باعث کاهش تنش می شود. با داده‌های جمع‌آوری‌شده از ده‌ها پرواز InSAR هوابرد ناسا از سال 2009، فیلدینگ و همکارانش در حال نقشه‌برداری از مکان‌هایی هستند که گسل هایوارد در حال خزیدن است تا بهتر بفهمند که چه مقدار از آن در زلزله بزرگ بعدی احتمال لغزش دارد. چنین اطلاعاتی می تواند به برنامه ریزان کمک کند تا بهتر آماده شوند.

ژن لیو JPL از داده‌های InSAR، اندازه‌گیری‌های GPS و مدل‌های عددی برای مطالعه نوع متفاوتی از حرکت در شمال غربی اقیانوس آرام، جایی که صفحه تکتونیکی Juan de Fuca در حال غواصی در فراساحل زیر صفحه آمریکای شمالی است، استفاده می‌کند. صفحه کوچک Juan de Fuca زمین بالای خود را می بندد و خط ساحلی را برای حدود 14 ماه در یک زمان به سمت شرق می کشد. در نهایت، استرس خیلی زیاد می شود و به مدت دو هفته زمین به آرامی به سمت غرب می لغزد.

تکرار منظم رویدادهای آهسته لغزش مانند این نیز در نیوزیلند و جاهای دیگر مشاهده شده است. لیو خاطرنشان کرد که وقتی این الگوها تغییر می کنند، “شواهد فزاینده ای وجود دارد که رویدادهای کند لغزش ممکن است منادی زلزله های بزرگ باشند.” در مطالعه اخیر با Yingdi Luo از Caltech، لیو پیشنهاد کرد که چرخه 14 ماهه در شمال غربی ممکن است قبل از زلزله بزرگ بعدی سرعت بیشتری بگیرد.

فیلدینگ و لیو منتظر پرتاب سال 2024 ماموریت رادار دیافراگم مصنوعی ناسا-سازمان تحقیقات فضایی هند (NISAR) هستند که مجموعه ای از داده های جدید InSAR را ارائه می دهد. NISAR هر 12 روز هر مکان روی زمین را رصد می‌کند – پوشش بهتری نسبت به ماهواره‌های موجود – احتمال مشاهده حرکات غیرعادی زمین و بهبود قابلیت‌های هشدار اولیه را افزایش می‌دهد.

ارتقاء کانادا

کاهش خطرات ناشی از خطرات طبیعی تنها انگیزه مطالعه حرکت سطح زمین نیست. دانشمندان همچنین می خواهند بفهمند که چگونه فرآیندهای طبیعی با تغییرات آب و هوایی ناشی از انسان در تعامل هستند.

نمونه ای از این موضوع این است که چگونه خم شدن و صاف شدن صفحه تکتونیکی آمریکای شمالی بر سطح دریاها از فلوریدا تا قطب شمال تأثیر می گذارد. در طول آخرین عصر یخبندان، صفحات یخی به ضخامت چندین مایل در نیمه شمالی صفحه تکتونیکی آمریکای شمالی انباشته شدند و آن را در گوشته زیر له کردند (30 تا 50 مایل یا 50 تا 80 کیلومتر پایین). سطح کانادای مدرن با بیرون ریختن مواد گوشته از زیر وزن اضافی غرق شد و بسیاری از ایالات متحده مدرن با سرازیر شدن آن مواد جابجا شده بالا آمدند.

اگرچه 8000 سال از ذوب شدن ورقه های یخ می گذرد، گوشته زیر آمریکای شمالی هنوز از فشار در حال بهبود است. مواد گوشته برگشتی، توده خشکی کانادا را بالاتر از اقیانوس بلند کرده است – به اندازه ای بالا که از افزایش سطح جهانی دریاها پیشی بگیرد. اما جریان مواد گوشته به سمت شمال باعث غرق شدن سواحل شرقی و جنوبی ایالات متحده شده است و خطرات ناشی از افزایش سطح دریا را که با تغییرات آب و هوایی جهانی همراه بوده است، تشدید می کند.

برای درک روند افزایش سطح دریا در آینده، باید در مورد این روند طبیعی بیشتر بدانیم: تا کی ادامه خواهد داشت؟ گوشته برگشتی چقدر جلوتر خواهد رفت؟ دانشمندان در حال توسعه مدل‌های کامپیوتری فرآیندهای جامد زمین برای کمک به پاسخ به چنین سؤالاتی هستند. اخیراً، دانشمند JPL، دونالد آرگوس، از داده‌های ماهواره‌های بازیابی گرانش و آزمایش آب و هوای ناسا-آلمان (GRACE) و اندازه‌گیری‌های GPS و سطح دریا برای شروع ارزیابی چسبندگی (ویسکوزیته) گوشته استفاده کرده است که بر میزان بازیابی سطح تأثیر می‌گذارد. . آرگوس گفت: “ما برای تخمین از دست دادن برف و یخ و درک افزایش سطح دریا به GRACE وابسته هستیم، اما شما باید مدل را به درستی دریافت کنید.”

آسیا با جوامع متعدد نجومی باستانی خود از کمبود نقاط خوب رصد ستاره ها رنج نمی برد. در اینجا برخی از منجم قرن بیست و یکم در شما وجود دارد!

صحرای عربستان: تپه های شنی تنها گستره وسیع و آسمان سیاه عمیقی را ارائه می دهند. همچنین دهانه رامون اسرائیل، دومین پارک در آسیا که وضعیت آسمان تاریک را به دست آورده است، وجود دارد

تبت: چین در حال آماده سازی برنامه Dark-Sky برای ذخیره گاه بلند خود واقع در استان نگاری است.

هیمالیا: در سراسر نپال و تبت، ارتفاع زیاد و کمبود نور محیط در رشته کوه، شب های خیره کننده ای را تضمین می کند. یکی دیگر از نقاط خوب، پارک ملی ساگارماتا در نپال است که محل قله اورست است.

مغولستان: پارک ملی Gorkhi-Terelj یک شرط خوب در میان دشت های وسیع استپ است.

هند: دره دورافتاده نوبرا در لن لاداخ توسط بسیاری از ستاره شناسان و عکاسان نجومی توصیه می شود، همانطور که Coorg در گات های غربی توصیه می کند.

کره شمالی: از آنجایی که این کشور بیشتر چراغ‌های خود را در شب خاموش می‌کند، کمترین آلودگی نوری در آسمان جهان را دارد.

کره جنوبی: پارک بومگردی Yeongyang Firefly، در منتهی الیه شرق، اولین مکانی در آسیا بود که وضعیت آسمان تاریک را به دست آورد.

ژاپن: Yaeyama (جنوب‌غربی‌ترین مجمع‌الجزایر ژاپن) و آئوگاشیما (در دریای فیلیپین در جنوب توکیو) به‌عنوان بهشت‌های جزیره‌ای با شب‌های بسیار تاریک شناخته می‌شوند.

فیلیپین: راهنمایان سفر جزیره پالاوان، باتانس (شمالی ترین استان کشور) و کوه پولاگ، بلندترین قله لوزون را توصیه می کنند.

اندونزی: کوه برومو در شرق جاوه یک مکان محبوب عکاسی نجومی است. یکی دیگر از موارد مورد علاقه در بین ستارگان، کوه کینابالو در صباح، مالزی است.

گردشگری نجومی به یک صنعت محبوب تبدیل شده است. تماشای ستارگان مطمئناً چیزی است که باید در سفرهای آینده خود به آن توجه کنید تا از محیط اطراف خود فراتر از روز و شب قدردانی کنید. شما نمی توانید آسمان های جادویی پیشنهادی را از دست بدهید…

تیم استودیوی مشاوره معماری WDS-LAB مستقر در لندن با استفاده از فناوری پهپاد و فتوگرامتری برای تخمین میزان انرژی خورشیدی قابل جذب در محیط‌های شهری، جریان کاری جدیدی ایجاد کرده‌اند. درک بهتر از مقدار انرژی خورشیدی که می‌توان مستقیماً از پشت بام‌ها جمع‌آوری کرد، می‌تواند از وظیفه پیچیده انتقال مناطق مسکونی کم تراکم موجود به انرژی‌های تجدیدپذیر پشتیبانی کند.

برای تحقق توافقنامه پاریس، حفظ گرمایش جهانی زیر 1.5 درجه سانتیگراد و رسیدن به “صفر خالص” در سال 2050، انتشار CO2 در مناطق مسکونی باید حداقل 78٪ در دهه آینده کاهش یابد. در سال 2020، طبق گزارش آمار مصرف برق و گاز زیر ملی ارائه شده توسط وزارت انرژی تجاری و استراتژی صنعتی، میانگین مصرف سالانه برق خانگی در بریتانیا 3750 کیلووات ساعت بود، در حالی که متوسط مصرف برق خانگی 2900 کیلووات ساعت بود (شکل 2). ).

با این حال، به گفته کمیته تغییرات آب و هوایی بریتانیا، حدود 29 میلیون خانه در بریتانیا دارای سیستم های ساخت و ساز قدیمی هستند و مسئول هدر دادن مقادیر زیادی انرژی برای گرمایش و/یا سرمایش در طول سال هستند. انرژی خورشیدی می‌تواند نقش مهمی در بازسازی خانه‌ها ایفا کند تا به آنها کمک کند تا درصد قابل‌توجهی از انرژی مورد نیاز خود را از انرژی‌های تجدیدپذیر به طور مستقیم در محل تامین کنند.

تیم WDS-LAB مطالعه‌ای را برای تخمین میزان انرژی خورشیدی قابل جذب در محیط‌های شهری انجام دادند. این تیم برای این مطالعه به تصاویر وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین (پهپاد ) تکیه کردند زیرا راه حلی مقرون به صرفه است. علاوه بر این، مدل های فتوگرامتری سه بعدی را با وضوح و دقت بالاتر نسبت به تصاویر ماهواره ای فعال می کند.

دقت مدل مش سه بعدی عامل مهمی در این پروژه به منظور ساخت مدل دقیق از ساختمان های مسکونی و به دست آوردن شیب مناسب سقف ها به منظور محاسبه میزان انرژی خورشیدی به آنها بود. این کار با استفاده از روش طبقه بندی هندسی مناسب انجام شد. هنگامی که مشخصات پنل های فتوولتائیک خورشیدی مشخص شد، می توان میزان برق تولید شده توسط یک آرایه پنل خورشیدی در ماه را به طور دقیق پیش بینی کرد.

این اطلاعات به طور بالقوه برای شوراهای محلی و سایر مقامات دولتی و همچنین صاحبان خانه جالب است. مطالعات آزمایشی اولیه بر روی محله‌های لندن انجام شد، اما از نظر تئوری این تکنیک پیمایشی را می‌توان در هر نقطه از جهان به کار برد.

تولید مدل فتوگرامتری سه بعدی

روش توسعه یافته توسط WDS-LAB برای تعیین کمیت انرژی رسیده به پشت بام ها، میزان مساحتی را در نظر می گیرد که می تواند برای نصب آرایه های پانل های فتوولتائیک مستطیلی (PV) تجاری مناسب باشد. برای تولید مدل فتوگرامتری، از پهپاد تجاری DJI Enterprise Advanced مجهز به لنز دوگانه استفاده شد: یک لنز برای طیف حرارتی و یک لنز برای طیف نور مرئی (که قادر به دریافت تصاویر 48 مگاپیکسلی بود).

روش ثبت تصاویر برای مدل فتوگرامتری متکی بر ایجاد یک مأموریت پرواز نقشه برداری از پهپاد از پیش برنامه ریزی شده بود، به طوری که تصاویر می توانند به طور خودکار با توزیع یکنواخت و زاویه دوربین اوج جمع آوری شوند. وضوح بالای اپتیک پهپاد به این معنی است که پهپاد می تواند در حداکثر ارتفاع 120 متری مطابق با مقررات فضای هوایی در لندن پرواز کند و امکان پوشش منطقه وسیع تری را در زمان کمتری فراهم کند.

پس از جمع‌آوری مجموعه داده‌های تصویر، تیم تصاویر را با استفاده از نرم‌افزار فتوگرامتری Agisoft Metashape جمع‌آوری کرد و یک مدل سه‌بعدی بافت‌دار دقیق به دست آورد. با استفاده از الگوریتم یادگیری ماشین برای طبقه‌بندی خودکار ابر نقطه، می‌توان ساختمان‌ها را از همه ویژگی‌های دیگر (مانند درختان، خیابان‌ها و عناصر زمین) جدا کرد، که مراحل بعدی تجزیه و تحلیل قرار گرفتن در معرض خورشید را بر روی هندسه سقف ساده‌سازی کرد.

پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد

الگوریتم های آنالیز خورشیدی سفارشی

با توجه به پیشینه معماری تیم WDS-LAB، آنها بر ابزارهای مدل سازی مش سه بعدی خارج از قلمرو نرم افزار نقشه برداری معمولی تکیه کردند. Rhinoceros 3D از آنجایی که در بین معماران و طراحان شهری رایج است مورد استفاده قرار گرفت. این امکان پردازش مش سه بعدی، رندر و تجسم بافت را فراهم می کند. همچنین به یک پلت فرم برنامه نویسی بصری چشمگیر مجهز شده است که امکان ایجاد الگوریتم های پیچیده برای تجزیه و تحلیل داده های محیطی سه بعدی (Grasshopper 3D) را با در نظر گرفتن پایگاه داده های آب و هوای محلی فراهم می کند.

الگوریتم‌های به‌دست‌آمده توانستند شبکه را به‌طور خودکار برش دهند و هندسه‌های سقف را طبقه‌بندی کنند و آن‌ها را از بقیه سطوح ساختمان جدا کنند. این باعث کاهش تعداد چند ضلعی هایی شد که باید توسط موتور آنالیز خورشیدی تجزیه و تحلیل شوند.

تجزیه و تحلیل دسترسی خورشیدی تعداد ساعت‌های خورشید و تشعشع خورشیدی برخوردی یک هندسه می‌تواند در یک دوره زمانی معین دریافت کند و انباشتگی آن را در هر سطح مش محاسبه کرد. این فرآیند مقادیر تابش افقی جهانی ساعتی و سایه هایی را که هر عنصر مجاور می تواند بر روی آنها ایجاد کند در نظر می گرفت. این یک عملیات محاسباتی سنگین بود، اما برش و طبقه بندی کل فرآیند تجزیه و تحلیل را بسیار سریعتر از تلاش برای تجزیه و تحلیل همه چیز به یکباره کرد.

محاسبه مساحت پنل های خورشیدی روی سقف

سقف‌های مسکونی اغلب دارای بی‌نظمی‌هایی مانند دودکش‌ها و ویژگی‌های مخابراتی یا سایر عناصر هستند که می‌توانند ادغام پنل‌های خورشیدی مستطیلی تجاری با ابعاد 1×1.7 متر را دشوار کنند. با این وجود، تخمین زده شد که 80 درصد از سطوح سقف از نظر هندسی برای تخصیص پانل های PV مناسب است، که به این معنی است که مساحت کل 17000 متر مربع از صفحات خورشیدی را می توان بر روی سقف های محله نمونه برداری شده نصب کرد (شکل 6).

محاسبه سهم انرژی خورشیدی از پانل های خورشیدی

برای این مطالعه، تیم از پایگاه‌های داده استاندارد برای پانل‌های فتوولتائیک خورشیدی استفاده کرد و مقادیری را که در شکل 11 می‌توان مشاهده کرد، در نظر گرفت. در مجموع 2,335,016 کیلووات ساعت انرژی. بر اساس میانگین مصرف سالانه خانوارها در بریتانیای کبیر طبق وزارت انرژی تجاری و استراتژی صنعتی (2900 کیلووات ساعت در سال برای هر خانوار)، این مقدار انرژی خورشیدی که مستقیماً از پشت بام ها جمع آوری می شود، می تواند سالانه 800 خانوار را تامین کند.

از باتری ها برای ذخیره انرژی برای استفاده در شب استفاده می شد. از آنجایی که محله نمونه برداری شده دارای 258 اقامتگاه بود، به این نتیجه رسیدیم که اگر انرژی تولید شده در طول سال انباشته شود، سقف ها می توانند سه برابر انرژی مورد نیاز خورشیدی را جمع آوری کنند.

نتیجه گیری

استفاده از ابزارهای شبیه‌سازی محیطی معماری بر روی مدل‌های فتوگرامتری ثبت‌شده با هواپیماهای بدون سرنشین، سیستمی سریع و قابل اعتماد است که می‌تواند به ارزیابان انرژی و معماران کمک کند تا پتانسیل بهره‌برداری محلی از منابع انرژی تجدیدپذیر در محیط‌های شهری را بهتر درک کنند.

به لطف این گردش کار آزمایشی، WDS-LAB تخمین می‌زند که PVهای تخصیص داده شده در پشت بام محله‌ای مانند محله مورد مطالعه می‌توانند انرژی بیشتری از انرژی‌های تجدیدپذیر تولید کنند. انرژی اضافی را می توان برای تامین انرژی ساختمان های دیگر استفاده کرد و با مناطق دیگر با تراکم مسکونی بالاتر تعادل ایجاد کرد، بنابراین به شهری مانند لندن کمک کرد تا ردپای کربن خود را کاهش دهد.

پهپادها و فتوگرامتری ابزارهای عالی برای مطالعه روش‌های جدید برای ادغام انرژی‌های تجدیدپذیر در بافت‌های شهری هستند که به دستیابی به هندسه‌های دقیق‌تر و در نظر گرفتن وضعیت موجود «به عنوان ساخته شده» کمک می‌کنند. این کار نسبت به استفاده از مدل‌های CAD جمع‌آوری ساده‌شده که به‌صورت آنلاین از سازمان‌های مختلف در دسترس است، دقت بیشتری به فرآیند می‌دهد. اینها به طور منظم به روز نمی شوند و به طور کلی تغییرات احتمالی در سطوح ساختمان ها و عناصر بافت اطراف را در نظر نمی گیرند.

تیم WDS-LAB به مطالعه مناطق شهری بیشتر برای گسترش پایگاه داده و ارزیابی پتانسیل کامل محله‌های لندن برای نصب پانل‌های PV برای کمک به انتقال شهر به انرژی‌های تجدیدپذیر ادامه خواهد داد. شکی نیست که انرژی خورشیدی شهری نقش مهمی در کاهش انتشار کربن خواهد داشت. مطالعاتی مانند این به افزایش آگاهی در مورد اینکه سقف خانه‌های مردم می‌تواند دسترسی ارزشمندی به انرژی‌های تجدیدپذیر ارائه دهد، کمک می‌کند.

نویسنده: Ben Simpson, Jamie McMichael-Phillips 

پروژه نقشه برداری بستر فوران تونگا (TESMaP) یک ماموریت مشترک برای کشف اثرات زیر دریای فوران آتشفشان هونگا-تونگا هونگا-هااپای در ژانویه 2022 است. موسسه ملی تحقیقات آب و جو نیوزیلند (NIWA) و بنیاد نیپون ژاپن با استفاده از دانش، تجربه و منابع جمعی خود امیدوارند که بفهمند چه اتفاقی افتاده است، چه مقدار مواد جابجا شده است و آتشفشان به چه شکلی باقی مانده است. کمک به بهبود پیش‌بینی سونامی و پیش‌بینی بهتر اثرات انفجار آتشفشان‌های زیردریایی، که به نوبه خود به محافظت از مردم در برابر بلایای طبیعی مشابه در آینده کمک می‌کند.

در 15 ژانویه 2022، یک کشور اقیانوس آرام جنوبی با بیش از 104000 نفر شاهد فوران غیرمنتظره و بی سابقه آتشفشان هونگا-تونگا هونگا-هااپای (HT-HH) بود. تاثیر فوری عواقب فاجعه باری برای جزایر مجاور تونگا داشت. جزیره اصلی Tongatapu با خاکستر سمی فرش شده بود و رونق صوتی در سراسر جهان سفر کرد. شکل بستر دریا بر سرعت و اندازه سونامی حاصل تأثیر زیادی داشت.

مرگ و میر و خسارت تا آمریکای جنوبی ثبت شد و امواج استرالیا، نیوزلند و ژاپن را درنوردید و حتی سواحل کالیفرنیا، آلاسکا و شیلی را لمس کرد. همچنین کابل‌های فیبر نوری زیردریایی را که تونگا را به جهان متصل می‌کرد، قطع کرد و این کشور را در خاموشی طولانی‌مدت قرار داد.

در آوریل 2022، مؤسسه ملی تحقیقات آب و جو نیوزیلند (NIWA) و بنیاد نیپون ژاپن، مأموریت مشترکی را برای کشف اثرات زیردریایی انفجار، با استفاده از دانش، تجربه و منابع جمعی خود برای ایجاد تصویری دقیق و ارزشمند اعلام کردند. از پیامدهای فوران در زیر سطح اقیانوس.

پروژه نقشه برداری بستر فوران تونگا (TESMaP) توسط بنیاد نیپون تامین می شود و توسط The Nippon Foundation-GEBCO Seaabed 2030 Project، که هدف آن نقشه برداری از کل کف اقیانوس جهان تا سال 2030 و ارائه این اطلاعات از طریق یک نقشه قطعی رایگان است، پشتیبانی می شود.

مدل سازی فوران های آینده

در حال حاضر حدود 680 میلیون نفر در مناطق ساحلی زندگی می کنند و انتظار می رود این رقم در کمتر از 30 سال به یک میلیارد نفر افزایش یابد. این جوامع ساحلی با خطر فزاینده طوفان و سونامی روبرو هستند که می تواند کل محله ها را از بین ببرد و زندگی را در عرض چند دقیقه به خطر بیندازد. از آنجایی که آتشفشان‌های مشابه متعددی در سرتاسر جهان وجود دارد، به‌ویژه در امتداد حلقه آتش اقیانوس آرام، فوران HT-HH یک خطر حیاتی برای جامعه را برجسته می‌کند که با کمبود دانش تشدید می‌شود.

از طریق تحقیقات و بررسی های دقیق، گسترش دانش جمعی از توپوگرافی زیر دریا برای درک آنچه اتفاق افتاده، چه مقدار مواد جابجا شده است و چه شکلی آتشفشان باقی مانده حیاتی است. این اطلاعات امکان بهبود پیش بینی سونامی و پیش بینی بهتر اثرات انفجار را فراهم می کند. آتشفشان های زیر دریا، که به نوبه خود به محافظت از مردم در برابر بلایای طبیعی مشابه در آینده کمک می کند.

در فاز یک TESMaP که بین آوریل و مه انجام شد، دانشمندان نیوا در کشتی تحقیقاتی RV Tangaroa اقیانوس اطراف HT-HH را بررسی کردند که هزاران کیلومتر مربع را پوشش می‌دهد و تصاویر ویدیویی از برخورد فوران جمع‌آوری می‌کند. فاز دوم، که بین ژوئیه و آگوست انجام شد، از کشتی 12 متری بدون سرنشین (USV) Maxlimer SEA-KIT International برای انجام یک ماه نقشه برداری بیشتر در داخل دهانه دهان استفاده کرد. این تحقیق – که در منطقه ای انجام شده است که به دلایل ایمنی نمی تواند توسط NIWA بررسی شود – برای یافته های کلی پروژه بسیار مهم است.

مواد جابجا شده

با توجه به بزرگی شدید انفجار، تغییرات چشمگیری در آتشفشان قابل انتظار بود. اما در عوض، محققان کشتی RV Tangaroa برای این سفر یک ماهه از یافتن آن هنوز تا حد زیادی دست نخورده شگفت زده شدند. دانشمندان نیوا در مجموع 22000 کیلومتر مربع از بستر دریای اطراف را نقشه برداری کردند و تغییراتی را در مساحت 8000 کیلومتر مربع مشاهده کردند.

آنها تا هفت کیلومتر مکعب مواد جابجا شده را ثبت کردند – برای پر کردن سه میلیون استخر شنای المپیک کافی است. کابل اینترنت خانگی قطع شده تونگا در زیر 30 متر خاکستر و رسوب مدفون شد و دانشمندان گل شنی و امواج عمیق خاکستر را تا 50 کیلومتری آتشفشان پیدا کردند.

تأثیرات اکوسیستم

تأثیرات روی اکوسیستم نیز مورد بررسی قرار گرفت. این آتشفشان فاقد بیولوژی بود، اما به طور قابل توجهی ویژگی هایی در فاصله 15 کیلومتری وجود داشت که هنوز دارای جمعیت های فراوان و متنوعی از حیات دریایی بود. کوه‌های دریایی اطراف دارای تنوع زیستی معمولی مانند مرجان‌ها، اسفنج‌ها، ستاره‌های دریایی و صدف‌ها بودند که نشان‌دهنده انعطاف‌پذیری چنین اکوسیستم‌های دریایی است و به دانشمندان مبنایی برای نظارت بر بازیابی در آینده می‌دهد.

داده های اولیه ستون آب نشان داد که هنوز در حال بهبود است و مقداری خاکستر معلق در هوا هنوز به طور کامل در کف دریا ته نشین نشده است. همچنین شواهدی وجود دارد که نشان می دهد آتشفشان ممکن است همچنان در حال فوران باشد، با یک لایه خاکستر متراکم که در ستون آب بالایی نزدیک محل یافت می شود.

نقشه برداری شکاف ها با USV

به عنوان بخشی از فاز دو، USV Maxlimer شکل فعلی دهانه دهان را ترسیم کرد و شرایط محیطی آب بالای آن را اندازه‌گیری کرد، در حالی که همه این‌ها از راه دور از پایگاه SEA-KIT در بریتانیا، در فاصله 16000 کیلومتری، کنترل می‌شدند. استفاده از USV Maxlimer به عنوان یک پلتفرم قابل تنظیم برای طیف وسیعی از حسگرها، فرصتی منحصر به فرد برای جمع آوری داده ها به طور ایمن و پیوسته از داخل دهانه دهان در طول یک ماه کامل فراهم کرد

. در طول این ماموریت، USV Maxlimer فقط 100 لیتر سوخت در روز مصرف کرد که کمتر از 2 درصد مصرف سوخت یک کشتی معمولی است. علاوه بر کاهش خطر برای مردم، استقرار یک USV برای بررسی در داخل دهانه دهان باعث می شود انتشار کربن برای پروژه کم باقی بماند.

این اولین باری بود که از یک یو اس وی برای این نوع ماموریت استفاده شد و نشان داد که چگونه این فناوری راه‌های جدیدی را برای درک اقیانوس‌های ما پیش‌گام است. Maxlimer، اولین SEA-KIT X-class USV، کشتی آزمایش و توسعه این شرکت است.

او بخشی از برنده جایزه Nippon Foundation-GEBCO در نمایشگاه Shell Ocean Discovery XPRIZE در سال 2019 بود و از آن زمان به «اولین‌های» متعددی دست یافت، از جمله اولین بازرسی خط لوله دریایی بدون خدمه و اولین ترانزیت تجاری بین‌المللی بدون خدمه در سال 2019. USV همچنین 22 روز کار را به پایان رساند. عملیات بررسی از راه دور در حاشیه قاره اروپا در سال 2020، نقشه برداری بیش از 1000 کیلومتر مربع از کف اقیانوس.

جمع آوری داده ها در زمان واقعی

سنسورهای موجود در عرشه داده‌های عمق سنجی، داده‌های پراکندگی پشتی ستون آب، سرعت صوت، رسانایی، دما، کدورت، کاهش اکسیداسیون، فشار با عمق و داده‌های جاری را جمع‌آوری کردند، که همگی درک تأثیر زیردریایی فوران و فعالیت‌های مداوم را توسعه داده و پشتیبانی می‌کنند.

USV از قابلیت وینچ تازه نصب شده برای فرورفتگی حسگرها و یدک‌ها برای جمع‌آوری داده‌های ستون آب تا عمق 300 متری و ارائه نگاه دقیق‌تری به لایه رسوب معلق استفاده کرد. این مجموعه داده‌های اقیانوس‌شناسی به شناسایی لایه‌های فعالیت زمین گرمایی و همچنین تغییر در شوری و ذرات محلول کمک می‌کند و برای مطالعات مقایسه‌ای با نمونه‌های جمع‌آوری‌شده در خارج از دهانه دهان توسط RV Tangaroa استفاده خواهد شد.

Maxlimer به همراه سه عضو تیم SEA-KIT حدود 40 روز در Nuku’alofa، تونگا مستقر بودند. در طول این مدت، کشتی همچنین برای استفاده برای بررسی‌های زیست‌محیطی قبل از کابل‌گذاری جدید احتمالی برای اتصال مجدد جزایر، و همچنین برای نقشه‌برداری از آتشفشان‌های دیگر در منطقه و ایجاد نقشه‌های تغییر از فوران‌های قبلی در دسترس بود.

نوشته: Wim van Wegen 

حال و هوای Intergeo 2022 تقریباً شبیه به دوران قبل از همه‌گیری بود و طیف گسترده‌ای از راه‌حل‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری نوآورانه به نمایش درآمد. صنعت زمین فضایی به وضوح به تجارت بازگشته است! علاوه بر این، با تعداد بسیار زیاد شرکت‌هایی که قبلاً برای نمایشگاه سال آینده ثبت‌نام کرده‌اند، به نظر می‌رسد همه سیستم‌ها به دنبال یک Intergeo 2023 حتی بزرگتر و بهتر در برلین هستند.

Intergeo 2022 اولین نسخه حضوری از زمانی بود که COVID-19 جهان را به بن بست رساند، بنابراین بسیاری از علاقه مندان به زمین فضایی برای مدت طولانی منتظر آن بودند. و بر اساس حال و هوای مرکز نمایشگاه در اسن در طول سه روز این رویداد، آنها به وضوح ناامید نشدند، زیرا جو در نمایشگاه تجاری و کنفرانس پیشرو در جهان برای حرفه نقشه برداری و نقشه برداری تقریباً شبیه به زمان های همه گیر قبل بود.

در حالی که نسخه امسال این رویداد رسماً به عنوان یک نسخه ترکیبی توصیف شد، در واقع می توان آن را به عنوان یک گام بزرگ در جهت بازگشت همه چیز به حالت عادی دانست. با این اوصاف، کووید-19 به وضوح آثاری از خود بر جای گذاشته است، زیرا تعدادی از غرفه‌داران با غرفه‌های کوچک‌تری نسبت به سال‌های گذشته حضور داشتند. محدودیت آنها قابل درک است، زیرا عدم اطمینان مداوم در جهان باعث شده است که بسیاری از مشاغل دو بار در مورد بودجه و تصمیمات سرمایه گذاری فکر کنند.

برای دیدن سخت افزار، نرم افزار و همتایان هیجان زده هستم

با این حال، به محض اینکه Intergeo 2022 درهای خود را در اسن، دومین شهر بزرگ در منطقه روهر، که بزرگترین منطقه شهری آلمان است و قلب تپنده Wirtschaftswunder (معجزه اقتصادی) آلمانی بود، به سرعت راه را برای هیجان باز کرد. دهه 1950 و 1960 برای بسیاری از تقریباً 14000 بازدیدکننده، یکی از دلایل کلیدی برای شرکت به وضوح ملاقات با دوستان قدیمی (و جدید) و در نهایت دیدن همتایان خود در جامعه ژئوماتیک در زندگی واقعی بود، که البته بسیار لذت بخش تر است. از تلاش برای تعامل روی صفحه نمایش این امر قطعا به فضای پرنشاطی که فضای سالن های نمایشگاه را پر کرده بود افزود.

نیازی به گفتن نیست که Intergeo 2022 بسیار بیشتر از فرصتی برای ملاقات حضوری با افراد بود. همچنین مکان مناسبی برای دریافت به‌روزرسانی عمده در مورد آخرین راه‌حل‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری بود که باعث رشد صنعت زمین‌فضایی می‌شوند، از راه‌حل‌های نقشه‌برداری زمینی گرفته تا وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین (پهپادها یا پهپادها) و سایر راه‌حل‌های خودکار برای ثبت واقعیت جهان.

بازدیدکنندگان همچنین می‌توانند نمونه‌های متعددی را ببینند که چگونه سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی پیشرفته امروزی و راه‌حل‌های مدل‌سازی اطلاعات ساختمان (BIM) پتانسیل خود را در تجزیه و تحلیل داده‌ها، نظارت و پشتیبانی تصمیم‌گیری آشکار می‌کنند. امسال تمرکز ویژه‌ای روی دوقلوهای دیجیتالی شد که به طور فزاینده‌ای برای زنده کردن مدل‌های استاتیک با اطلاعات پویا و هم‌زمان و شبیه‌سازی سناریوهای گسترده در واقعیت منعکس‌شده‌شان استفاده می‌شوند. در مورد دوقلوهای دیجیتال، شهر میزبان سال آینده Intergeo در حال حاضر روی یک مورد استفاده واقعی جالب کار می کند.

در یک پروژه بازسازی که قرار است یک سایت 73 هکتاری را به یک منطقه شهری مدرن به نام میدان زیمنس‌اشتات تبدیل کند، جدیدترین محله برلین دو بار “ساخته” خواهد شد: ابتدا در دنیای دیجیتال و سپس در دنیای واقعی. یک دوقلو دیجیتال جامع به عنوان پایه ای برای ساخت و ساز و عملیات بعدی کل منطقه عمل خواهد کرد.

دوقلوهای دیجیتال و متاورس

دوقلوهای دیجیتال نیز در کنفرانس مطبوعاتی سنتی در دومین روز از Intergeo در کانون توجه قرار گرفتند. یکی از سخنرانان هانسیورگ کوترر بود که از ژانویه 2023 به بعد توسط رودولف استایگر به عنوان رئیس انجمن ژئودزی، اطلاعات جغرافیایی و مدیریت زمین آلمان (DVW) جانشین وی شد.

کوترر اظهار داشت که زمین به سرعت در حال تغییر است و ما نیاز به نقشه برداری، مدل سازی و اجرای شبیه سازی ها به عنوان مبنایی برای بحث و تحلیل سناریو داریم تا از تصمیمات آگاهانه در سطح مورد نیاز حمایت کنیم. او توضیح داد که حرفه ژئوماتیک یک بازیگر اصلی در این است، که همچنین از ما می‌خواهد بزرگ فکر کنیم و دیدگاه‌ها و شایستگی‌های مختلف خود را در چیزی بزرگ‌تر ادغام کنیم.

کاترر با «چیزی بزرگتر» به متاورس اشاره می کرد که در رویداد امسال یک کلمه رایج بود. اگرچه ممکن است متاورس هنوز هم برای بسیاری از مردم یک اصطلاح انتزاعی باشد، اما می‌توان آن را تکامل «صنعت 4.0» و اینترنت اشیا دانست. در متاورس، استفاده از AR و VR چیزهای فیزیکی را وارد دنیای دیجیتال موازی می کند. داده های جغرافیایی برای ایجاد دوقلوهای دیجیتالی پویا که بلوک های سازنده مهم متاورز را تشکیل می دهند و ارزش افزوده می کنند، ضروری خواهد بود.

باربارا رایان، مدیر اجرایی شورای جهانی صنعت ژئوفضایی (WGIC)، متاورس را «عملکرد اجباری» برای مردم توصیف کرد. او توضیح داد که اصطلاح متاورس برای اولین بار حدود 20 سال پیش در رمان علمی تخیلی Snow Crash نوشته نیل استفنسون ابداع شد. این نشان می‌دهد که همه چیز با چه سرعتی حرکت می‌کند، و شکی نیست که روزی همه ما در دو جهان زندگی خواهیم کرد: دنیای مجازی و فیزیکی.»

توماس هرینگ، رئیس ژئوسیستم در Hexagon، اظهار داشت که دوقلوهای دیجیتال در حال حاضر نوعی متاورس هستند، اما متاورژن حتی پیچیده تر و در زمان واقعی خواهد بود. این امر باعث آگاهی مصرف کنندگان و جامعه گسترده تر از فناوری و آنچه داده های مکانی می توانند انجام دهند، خواهد شد. امیدوارم به جذب جوانان یا استعدادهای جدید به صنعت ما نیز کمک کند.”

نمایشگاه نمایشگاه نمایشگاه نمایشگاه نمایشگاه نمایشگاه نمایشگاه نمایشگاه نمایشگاه نمایشگاه نمایشگاه نمایشگاه نمایشگاه نمایشگاه نمایشگاه نمایشگاه نمایشگاه نمایشگاه نمایشگاه نمایشگاه نمایشگاه نمایشگاه نمایشگاه نمایشگاه

داده های جغرافیایی برای مبارزه با تغییرات آب و هوایی

تغییر اقلیم بدون شک در فهرست اولویت‌های جامعه جهانی قرار دارد. بنابراین، مناسب بود که کنفرانس مطبوعاتی به این موضوع بپردازد که چگونه راه‌حل‌های جغرافیایی می‌توانند به جهان برای مبارزه با این چالش اجتماعی یا سازگاری با اثرات آن کمک کنند. کوترر اظهار داشت که او یک نمایش دیجیتالی از محیط زیست، از جمله چشم انداز، پوشش، ساختمان ها و فرآیندهای فیزیکی را به عنوان مبنایی برای توانمند ساختن تصمیم گیرندگان در بسیاری از رشته ها – از معماران و زیست شناسان گرفته تا مهندسان عمران و شهرداران – برای کاهش تأثیر می داند. تغییرات آب و هوایی

مارتینا کلرله، کارشناس آب و هوا در دانشگاه علوم کاربردی فرانکفورت و رهبر پروژه در caREL (یک پلت فرم تحقیقاتی با استفاده از داده‌های مکانی برای حمایت از اهداف آب و هوایی، از جمله جاه‌طلبی‌های اروپا برای تبدیل شدن به اولین قاره جهان از نظر آب و هوایی خنثی)، صنعت زمین فضایی را ترغیب به مبارزه کرد. تغییر اقلیم با تمام ابزارهای موجود او وظیفه ما را به اشتراک گذاشتن همه داده ها با جهان به صورت رایگان توصیف کرد تا تلاش متحد خود را برای دستیابی به اهداف توافق پاریس تقویت کنیم.

اسکات کروزیر، معاون نظرسنجی و نقشه برداری در Trimble، موافق است که به اشتراک گذاری اطلاعات در واقع کاملاً حیاتی است و گفت که این صنعت می تواند با به اشتراک گذاشتن فراوانی داده های جغرافیایی مرتبط با راه حل های نقشه برداری و نقشه برداری پیشرفته امروزی کمک کند. توماس هرینگ موافق بود که برای تصمیم گیرندگان مهم است که به تمام اطلاعاتی که نیاز دارند دسترسی داشته باشند و افزود که همه داده ها می توانند برای ایجاد یک تأثیر عظیم استفاده شوند.

نقش Intergeo در پیشبرد صنعت زمین فضایی

در سومین و آخرین روز Intergeo، من با Kaja Hoppe (رئیس توسعه کسب و کار) از DVW و Christiane Salbach (کارگردان)، همراه با Hinte (سازمان دهنده Intergeo) در سالن مطبوعات برای یک فنجان قهوه ملاقات کردم. با توجه به اینکه تعداد بازدیدکنندگان در اسن فراتر از انتظارات بود و نشانه های مشهود زیادی از مشارکت، آنها به وضوح از موفقیت این رویداد خشنود بودند.

علاوه بر داشتن حس قوی از اتحاد مجدد صنعت، آنها همچنین از بسیاری از تماس های جدید – اغلب به صورت تصادفی – آگاه بودند که ماهیت باز جامعه جغرافیایی را نشان می داد. قابل ذکر است که درصد بازدیدکنندگان زن افزایش یافته بود و همچنین تعداد دانش آموزان نیز افزایش یافته بود. با توجه به کمبود استعداد و تقاضای روزافزون برای فارغ التحصیلان جدید در بازار کار زمین فضایی، حضور تعداد زیادی از جوانان دلگرم کننده است.

به طور خلاصه، منصفانه است که نتیجه بگیریم که Intergeo 2022 در اسن یک بازگشت قوی از رویداد سالانه را رقم زد که یک شهر آلمانی را برای چند روز در هر پاییز به پایتخت جهانی بخش نقشه برداری و نقشه برداری تبدیل می کند. در نتیجه، اکنون همه چیز برای Intergeo سال آینده که در برلین برگزار می شود بسیار امیدوارکننده به نظر می رسد.

تعداد قابل توجهی از شرکت‌ها برای نمایشگاه سال آینده ثبت‌نام کرده‌اند و گوشه «غرفه خود را ایمن کنید» در یکی از سالن‌ها دائماً شلوغ بود. سالباخ ​​که جذابیت منحصربه‌فرد برلین را به عنوان عاملی اضافی برای افزایش پتانسیل Intergeo 2023 برای موفقیت بزرگ‌تر ستایش کرد، تأیید کرد: «رزرو مجدد از سقف گذشته است. علاوه بر این، کمیته سازماندهی قصد دارد نقش محتوا را به منظور گسترش کلمه در مورد پتانسیل بین رشته‌ای فضای جغرافیایی، به عنوان مثال در مورد انرژی، زیرساخت، برنامه‌ریزی شهری و توسعه روستایی، گسترش دهد.

هوپ: “هدف ما ایجاد آگاهی بهتر از آنچه صنعت ما می تواند انجام دهد، هم برای سیاستمداران و هم برای مردم است.” علاوه بر این، شبکه‌سازی نقش مهم‌تری در برلین خواهد داشت و تمرکز بیشتری بر نقشه‌بردار نسل بعدی خواهد بود. همانطور که مارتینا کلرله در کنفرانس مطبوعاتی گفت: “اگر می خواهید قهرمان شوید، مهندس شوید.” الگوهای زیادی در صنعت زمین فضایی وجود دارد و در GIM International، ما از حمایت از تلاش های Intergeo برای ارائه صدای بین المللی به آنها خرسندیم.

نوشته :  Mohammad Bagherbandi, Masoud Shirazian

چالش های کلیدی در ایجاد شبکه های کنترل دقیق ژئودتیک چیست؟ این یکی از مهمترین وظایف زمین شناسان و نقشه برداران زمین است، زیرا شبکه های کنترل ژئودزی برای تغییر شکل و پایش محیطی سدها، تونل ها، برج های بلند، زمین لغزش ها و پل ها و غیره ضروری هستند. این مقاله چالش های اصلی مربوط به زوایای عمودی را مورد بحث قرار می دهد و توصیه هایی برای چگونگی غلبه بر آنها ارائه می دهد.

چالش‌های کلیدی هنگام ایجاد شبکه‌های کنترل دقیق ژئودزی مربوط به زوایای عمودی است که برای کاهش فواصل شیب جمع‌آوری‌شده به فواصل افقی استفاده می‌شوند. این رویکرد که “کاهش فاصله شیب مثلثاتی” نامیده می شود، به خوبی شناخته شده است و معمولاً در ژئودزی انجام می شود. با این حال، کاهش فواصل شیب به فواصل افقی باید بدون خطاهای سیستماتیک موجود انجام شود.

جمع آوری زوایای عمودی (یا زوایای اوج) با استفاده از ایستگاه توتال مسائل مختلفی را ایجاد می کند. خطای انکسار، اثر هندسی (به دلیل انحنا- چولگی مدل مرجع زمین) و اثرات فیزیکی (به دلیل انحراف قائم ها) چالش های اصلی هستند که زوایای عمودی جمع آوری شده را تحت تأثیر قرار می دهند (شکل 1). این اثرات نشان می دهد که زاویه عمودی یک مشاهده حساس است.

اثرات روی زاویه عمودی

خطای انکسار به دلیل تغییر چگالی اتمسفر در امتداد خط مبنا رخ می دهد. گرادیان دمای هوا در جهت عمود بر خط دید عامل اصلی در مدل سازی اثر شکست است. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، مشکلات هندسی و فیزیکی به دلیل عدم موازی بودن محورهای بالا در نقطه شروع و پایان خطوط مبنا در شبکه های کنترل ژئودزی رخ می دهد. مسئله هندسی مربوط به شکل مرجع زمین (مدل کروی یا بیضی) است. به دلیل مشکل انحنا، محورهای بالا موازی نخواهند بود.

با این حال، با انتخاب یک مدل بیضی شکل برای زمین، یک مشکل اضافی ظاهر می شود که به آن مشکل چولگی می گویند (یعنی محورهای بالا در نقاط A و B در بخش های معمولی / دید ریاضی یکسان نیستند). نتایج نشان می‌دهد که خطای هندسی (عدم موازی بودن محورهای بالا) می‌تواند به 32 ثانیه قوس برای طول خط پایه 1 کیلومتر با اختلاف ارتفاع 100 متر برسد، که در آن کاهش فاصله شیب مربوطه 8 میلی‌متر است.

مشکل فیزیکی (یا مشکل انحراف عمودی ها) به دلیل جدا شدن خط عادی از بیضی و شاقول مرجع زمین است. مشکل این است که مشاهدات روی سطح زمین جمع آوری می شوند (شکل فیزیکی زمین)، اما شکل ریاضی زمین (به عنوان مثال بیضی مرجع) برای محاسبات استفاده می شود. بنابراین، مشاهدات باید در حالت عادی به بیضی به عنوان مرجع اصلاح شوند.

ذکر این نکته ضروری است که در استقرار یک شبکه ژئودزی کلاسیک (سیستم مختصات نجومی محلی یا نجومی محلی) چه نوع سیستم مختصاتی تعریف شده است. انحراف مشکل عمودی می تواند به 16.5 میلی متر (برای زاویه اوج 70 درجه) و 4.2 میلی متر (برای زاویه اوج 85 درجه) برسد، با فرض طول خط پایه 1 کیلومتر.

اثرات هندسی و فیزیکی مستقیماً بر زوایای اوج تأثیر می گذارد و در نتیجه کاهش فواصل شیب را تحت تأثیر قرار می دهد. از آنجایی که این مشکلات به وضوح در دستورالعمل ها ذکر نشده است، کمی سازی این مشکلات در باقربندی و همکاران. (2022) می تواند برای تدوین دستورالعمل آینده مفید باشد.

راه حل هایی برای چالش ها

در دستورالعمل های موجود، راه حل پیشنهادی برای مشکلات فوق، قرائت متقابل زوایای عمودی است. با این حال، برای حذف خطای شکست، زاویه عمودی باید به طور همزمان از هر دو انتهای یک فاصله جمع آوری شود (به عنوان مثال، کتابچه راهنمای مهندس 2018، بخش 3-4 را ببینید). قرائت متقابل می تواند راه حلی برای اثرات هندسی و فیزیکی باشد اگر نقاط در یک ارتفاع باشند. در غیر این صورت برای تصحیح زوایای عمودی باید خطاهای هندسی و فیزیکی را در نظر گرفت.

هزینه و زمان هر دو از عوامل مهم در ایجاد شبکه های ژئودتیکی بهینه و دقیق هستند و باید همیشه مورد توجه قرار گیرند. جمع آوری مشاهدات متقابل زمان بر است، به ویژه در مناطق دارای توپوگرافی ناهموار (مانند سایت های سد)، و کار میدانی و هزینه های پروژه را افزایش می دهد.

علاوه بر این، به دلیل شرایط پروژه (به عنوان مثال توپوگرافی ناهموار موجود و نظارت بر برج های مرتفع) همیشه نمی توان از دستورالعمل ها پیروی کرد و شبکه کنترل ژئودزی را با نقاطی در همان ارتفاع طراحی کرد. نتایج نویسندگان نشان می دهد که بی توجهی به اثرات هندسی و فیزیکی می تواند منجر به خطاهای قابل توجهی شود، به خصوص اگر اختلاف ارتفاع زیادی بین نقاط وجود داشته باشد (حتی اگر زوایای عمودی به صورت متقابل جمع آوری شوند).

تاکنون، کتاب‌های درسی و یادداشت‌های سخنرانی ژئودتیک تنها تأثیر هندسی را بر زوایای افقی ارائه می‌کردند. اما چگونه می توان این خطا را برای زاویه عمودی فرموله و کمی سازی کرد؟ مشکل فیزیکی را می توان با استفاده از پایگاه داده گرانش منطقه ای و محاسبه انحراف دقیق اجزای عمودی اصلاح کرد. اطلاعات دقیق در مورد این مشکل و راه حل آن را می توان در باقربندی و همکاران یافت. (2022) و هایسکانن و موریتز (1967، ص 312).

چگونه از خواندن زوایای عمودی خودداری کنیم؟

دو روش می تواند به نقشه برداران زمین کمک کند تا جمع آوری زاویه عمودی را تنها با استفاده از فواصل شیب یک طرفه و زوایای افقی حذف کنند: تنظیم شبکه سه بعدی (ر.ک. گیلانی 2017، فصل 23)، و روشی که اخیراً توسط شیرازیان و همکاران پیشنهاد شده است. (2021) روش به کمک شبکه نامیده می شود.

در روش به کمک شبکه، در مرحله اول فقط می توان از فواصل شیب یک طرفه به صورت تنظیم شبکه آزاد سه بعدی استفاده کرد. فواصل افقی در مرحله بعد با استفاده از مختصات تنظیم شده (مولفه های شرق و شمال) محاسبه می شود. در نهایت، فواصل افقی محاسبه شده، همراه با زوایای افقی یا مشاهدات جهت، در تنظیم نهایی شبکه برای محاسبه شبکه ژئودتیک دو بعدی استفاده می شود.

ژئودزی -ژئودزی -ژئودزی -ژئودزی -ژئودزی -ژئودزی -ژئودزی -ژئودزی -ژئودزی -ژئودزی -ژئودزی -ژئودزی -ژئودزی -ژئودزی -ژئودزی -ژئودزی -ژئودزی –

نویسندگان روش به کمک شبکه را با استفاده از دو شبکه ژئودزی در ایران (سد مژن و سد دامغان) ارزیابی کردند. شکل 2 تفاوت مختصاتی را نشان می دهد که با استفاده از مشاهدات متقابل و یک جهته (یعنی روش به کمک شبکه و فقط با استفاده از فواصل شیب و زوایای افقی) به دست آمده است. نتایج نشان می دهد که اختلاف بین نتایج دو روش کمتر از 1 میلی متر است و بنابراین ناچیز است. علاوه بر این، روش به کمک شبکه منجر به بیضی های خطای مشابه (یا در برخی نقاط، محورهای نیمه اصلی و نیمه کوچکتر) و اعداد افزونگی بهتر می شود.

مزایای روش کمک به شبکه

روش به کمک شبکه در مقایسه با تنظیم شبکه سه بعدی مزایایی دارد. مقایسه این دو روش نشان می دهد که تعداد درجات آزادی در روش به کمک شبکه بیشتر از تنظیم شبکه سه بعدی خواهد بود. این به این معنی است که میانگین افزونگی (یا افزونگی نسبی)، که یک عامل مهم کیفیت شبکه است (به ویژه هنگام طراحی شبکه ها)، در روش پیشنهادی توسط نویسندگان بالاتر است، همانطور که با آزمایش در دو شبکه نظارت بر تغییر شکل سد تایید شده است.

همانطور که کشورها به تدریج محدودیت های سفر خود را کاهش می دهند و با آغوش باز از گردشگران بین المللی استقبال می کنند، در اینجا لیستی سریع از اطلاعات فرهنگی در مورد برخی از جزایر جذاب قاره پهناور آسیا برای سفر بعدی شما آورده شده است!

مالزی

ساکنان جزیره بوهی دولانگ – باجائو لاوت (کولی های دریایی)
جمعیت: 3000 نفر تخمین زده می شود
مذهب: اکثرا مسلمان
زبان: ساما-باجائو، زیرگروهی از خانواده زبان‌های استرالیایی
شناخته شده برای: غواصان آزاد استثنایی بودن، تسلط بر هنر غواصی آزاد تا اعماق بیش از 20 متر در حالی که نفس خود را برای چند دقیقه حبس می کنند. آنها همچنین در ماهیگیری و غواصی عالی هستند و اغلب در ساخت خانه های انبوه و قایق هایی به نام لپا مهارت دارند.

باجائو لاوت که به عنوان استادان واقعی دریا شناخته می شود، برای نسل های زیادی در آب های مثلث مرجانی بین مالزی، فیلیپین و اندونزی پرسه می زند. بسیاری از آنها در قایق های چوبی از کلبه های چوبی ساخته شده در بالای صخره های مرجانی زندگی می کنند. در مالزی، آنها را می توان عمدتا در Mabul، Bohey Dulang، Sibuan، Maiga، Mantabuan، Selakan و Omadal یافت. اعتقاد بر این است که بسیاری از آنها زمان زیادی را در بیرون از آب می گذرانند که اگر روزی پا به خشکی بگذارند، بسیاری از آنها احساس “بیماری زمین” می کنند.

اندونزی

ساکنان جزیره لومبوک – قبیله ساساک جمعیت: 3.6 میلیون نفر تخمین زده می شود
مذهب: عمدتاً مسلمان
زبان: بالی، یک زبان مالایی-پلینزیایی
شناخته شده برای: برای لباس های بافته شده سنتی. زنان قبیله ساساک از سنین پایین بافتنی را آموخته اند و اعتقاد بر این است که اگر دختری نداند، نمی تواند ازدواج کند.

اعتقاد بر این است که مردم ساساک از جاوه و سامباوا مهاجرت کرده‌اند و گفته می‌شود که بالیایی‌ها از بستگان نزدیک هستند، و با وجود اینکه قومیت و زبان مشترکی دارند، مردم ساسااک به جای هندوئیسم، اسلام را پذیرفته‌اند. این روستا متشکل از حدود 150 خانوار است که در خانه‌های کاهگلی با دیوارهای سرگین گاو زندگی می‌کنند که هر ماه برای دفع پشه‌ها و خنک نگه داشتن خانه تازه به خانه زده می‌شود. ساساک ها از طریق بافندگی و کشاورزی امرار معاش می کنند.

کامبوج

ساکنان جزیره کو رونگ
جمعیت جزیره: 1396 نفر تخمین زده می شود
زبان: خمر
روستاها: روستای Koh Tuich (جنوب شرقی)، Prek Svay (شمال شرقی)، Daem Thkov (شرق)، و Sok San Village (غرب)
روستاهای کوه رونگ عمدتاً دهکده‌های ماهیگیری کوچکی هستند که خانه‌های خود را بر روی خانه‌های چوبی بالای دریا می‌سازند. بسیاری از ساکنان محلی از ماهیگیری و کشت محصولات در مقیاس کوچک زندگی می کنند، اگرچه تعداد فزاینده ای شروع به یافتن شغل در بخش گردشگری جزیره کرده اند که به سرعت در حال رشد است.

این امر به ویژه در مورد روستای Koh Tuich صادق است زیرا نوک جنوب شرقی جزیره محل ورود بسیاری از گردشگران است – این باعث شده است که این منطقه در حال حاضر بیش از منازل مسکونی خانه مشاغل توریستی باشد.

هندوستان

ساکنان جزایر آندامان
جمعیت جزیره: 343125 نفر تخمین زده شده (شامل جزایر نیکوبار)
مذهب: بیشتر آنیمیسم توحیدی (مردم قبیله بر این باورند که پالوگا تنها خداست و مسئول همه اتفاقات روی زمین است). افراد این دین به حضور روح، ارواح و ارواح اعتقاد دارند و بر رویاها تأکید زیادی دارند – به رویاهای خود اجازه می دهند تا در مسیرهای مختلف زندگی خود تصمیم بگیرند. آداب دینی اضافی شامل هندوئیسم، مسیحیت، اسلام، سیک، بودیسم، جینیسم و دیانت بهائی است.

قبایل: قبیله جاراوا، قبیله سنتینلس، جانگیل (در سال 1921 منقرض شد)، اونگه، آندامان بزرگ

فیلیپین

ساکنان جزیره بوراکای – آتی و توماندوک
جمعیت: تخمینی 40,363 (در سراسر فیلیپین)
زبان: Ati، Aklanon، Hiligaynon، فیلیپینی
موقعیت جغرافیایی: عمدتاً در جزایر بوراکای، پانای و نگروس متمرکز شده است.
دین: شکلی از آنیمیسم که شامل ارواح خوب و بد است. اعتقاد بر این است که این ارواح ارواح طبیعت هستند که اغلب از رودخانه ها، دریا، آسمان و همچنین کوه ها محافظت می کنند. این ارواح همچنین ممکن است باعث بیماری یا آرامش شوند. مسیحیت همچنین در مناطقی پذیرفته شده است که بیشتر با “بیگانگان” در تماس بوده است.

لباس: ساده با زنانی که دامن‌های پیچیده می‌پوشند که گاهی از پارچه پوست ساخته شده است، و مردانی که لباس‌های کمری می‌پوشند، اما به دلیل مدرن‌سازی، بسیاری از آنها تی‌شرت، شلوار و صندل لاستیکی می‌پوشند.
فرهنگ: مردم آتی در پانای به عنوان پزشکان گیاهان دارویی شناخته می شوند و بسیاری از مردم محلی برای حذف زالو از بدن افراد از آنها کمک می گیرند.

یکی از معدود قبایل ویسایاس، قبایل آتی و توماندوک جزیره پانای اولین کسانی هستند که این منطقه را خانه خود نامیده اند. از نظر ژنتیکی، گفته می شود که آنها به سایر گروه های بومی در کشور – به ویژه، Aetas (یا Negritos) مرتبط هستند زیرا ویژگی های فیزیکی مشابهی دارند.

غنای گونه ای و ویژگی های آب های جاری در سراسر جهان چگونه به هم مرتبط هستند؟ این سوال توسط تیمی به سرپرستی سامی دومیش در موسسه Leibniz-Für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) در آلمان مطرح شده است.

برای کمک به پاسخ به این سوال، محققان نقشه‌ای با بالاترین وضوح از سیستم‌های رودخانه‌ای جهان که تاکنون تولید شده است، تهیه کرده‌اند. این نقشه مبنایی را برای تجزیه و تحلیل دقیق از ویژگی‌های زیستگاه‌های رودخانه‌ای و نحوه ارتباط آنها فراهم می‌کند.

رودخانه‌ها راه نجات تمام خشکی‌های روی زمین هستند. این همچنین در نقشه ای که سامی دومیش با همکاری سایر محققان از IGB و دانشگاه ییل تهیه کرده است قابل مشاهده است: شبکه ای با شاخه های ظریف از بخش های بالقوه رودخانه در تمام قاره ها امتداد دارد. این نقشه بر اساس مجموعه داده های “Hydrography90m” است که محققان دو سال و نیم صرف ساخت آن بر روی یک ابر رایانه در دانشگاه ایالات متحده کردند.

نقشه برداری دقیق

البته این نقشه در نوع خود اولین نیست. رودخانه ها و توزیع آنها در سراسر جهان در حال حاضر در مدل های متعدد نشان داده شده است. همه این نقشه ها بر اساس داده های ماهواره ای از نقش برجسته های توپوگرافی است: هر جا شکاف هایی در چشم انداز با ویژگی های خاص وجود داشته باشد، به طور بالقوه یک جریان آب نیز وجود خواهد داشت. و با این حال، هیچ مجموعه داده دیگری به اندازه Hydrography90m دقیق نیست.

سامی دومیش گفت: “ما یک مدل ارتفاعی با وضوح بالا از زمین گرفتیم و از نرم افزار منبع باز برای استخراج شبکه رودخانه از آن استفاده کردیم. برخلاف سایر مجموعه های داده قبلی، Hydrography90m همچنین بازوهای کوتاه و بسیار کوتاه آب های جاری را نقشه برداری می کند.” سطح دقت در نام است: کوتاه ترین واحد 90 متر طول دارد. از آنجایی که رودخانه های کوچک بیشترین سهم شبکه رودخانه های جهانی را به خود اختصاص می دهند (حدود 70%)، نقش مهمی در تنوع زیستی رودخانه ایفا می کنند.

مدل سازی دبی رودخانه ها

مجموعه داده ها در مجموع 726 میلیون بخش رودخانه بالقوه را شامل می شود. اصطلاح «پتانسیل» در این زمینه بسیار مهم است: سامی دومیش گفت: «در ابتدا، ما نمی‌دانیم رودخانه‌ها واقعاً کجا جریان دارند. دانشمند و تیمش در حال حاضر در حال مدل‌سازی دبی‌ها برای شناسایی رودخانه‌هایی هستند که در واقع آب را حمل می‌کنند – چه در طول سال یا به صورت متناوب.

برای انجام این کار، آنها از داده‌های 30000 ایستگاه سنجش در سراسر جهان استفاده می‌کنند که در آن‌ها مقادیری آب در بخش‌های تعریف‌شده رودخانه برای سال‌ها جمع‌آوری شده است. علاوه بر این، محققان به داده های جامع در مورد طیف گسترده ای از پارامترهای محیطی مانند بارش، دما، کاربری زمین، ویژگی های خاک و شیب دسترسی دارند. در مدل، این پارامترها مربوط به مقادیر آب اندازه گیری شده در هر مورد است.

جوزپه آماتولی، نویسنده اصلی این مطالعه، گفت: “در این رابطه، ما با یادگیری ماشین کار می کنیم. این بدان معناست که با هر مجموعه داده جدید، مدل ما در تشخیص اینکه کدام متغیرهای پارامتر مربوط به حجم آب است، بهتر و بهتر می شود.” اگر مدل کار کند، می‌توان آن را در تمام بخش‌های رودخانه در سراسر جهان اعمال کرد، حتی اگر ایستگاه سنجش نداشته باشند: در این حالت، مدل دبی احتمالی، یعنی مقدار آب رودخانه برای کل منطقه را از روی پارامترهای محیطی موجود محاسبه می‌کند.

اعتبارسنجی مدل

برای اعتبارسنجی مدل، محققان ابتدا آن را با 70 درصد از مجموعه داده‌های کمیت آب موجود تغذیه می‌کنند. پس از آموزش به این روش، مدل وظیفه تعیین مقادیر مناسب آب از پارامترهای محیطی 30 درصد باقیمانده را دارد. اگر این مقادیر به اندازه کافی با مقادیر اندازه گیری شده واقعی مطابقت داشته باشند، مدل به درستی عمل می کند – در غیر این صورت، مدل می تواند بهبود یابد.

با این حال، انحرافات سیستماتیک مدل همچنین می تواند به این معنی باشد که پارامترهای خاصی وجود دارد – که محققان هیچ داده ای برای آنها ندارند – که نقش مهمی دارند، یکی برداشت آب توسط انسان است. سپس مدل تطبیقی ​​می‌تواند برای تعیین دبی تمام بخش‌های رودخانه در سراسر جهان استفاده شود.

سامی دومیش گفت: «به‌ویژه در مناطق خشک، این احتمال وجود دارد که رودخانه‌های حاوی آب به میزان قابل توجهی کمتر از آنچه مجموعه داده‌های ما نشان می‌دهد وجود داشته باشد. این فرض همچنین توسط یک مطالعه انجام شده توسط نویسندگانی که از مجموعه داده‌های HydroRIVERS با جزئیات کمتر استفاده کردند، پشتیبانی می‌شود. آنها تخمین زدند که تنها حدود 60 درصد از رودخانه های جهان به طور متناوب یا در طول سال آب را حمل می کنند.

این مدل به سوالات کلیدی پاسخ می دهد: رودخانه هایی که به طور دائم یا موقت آب را حمل می کنند چقدر طول می کشند؟ کجا تراکم جریان زیاد یا کم وجود دارد؟ و این چه تاثیری بر تنوع زیستی دارد؟ همچنین می توان در مورد سؤالاتی از این قبیل اظهارات مفصل داد زیرا Hydrography90m حوضه های آبریز بخش های رودخانه را در مقیاس بسیار کوچک ثبت می کند.

از آنجایی که داده های زیست محیطی در حال حاضر برای هر یک از این حوضه های 5 هکتاری موجود است، این داده ها می توانند برای توصیف وجود جوامع گونه ای استفاده شوند، به عنوان مثال، کدام داده های آب و هوایی یا شیب ها با آن جوامع مرتبط است. به عنوان مثال، مناطق مختلف جهان دارای آب و هوای مدیترانه ای هستند – نه تنها حوزه مدیترانه، بلکه برخی از بخش های ساحل غربی ایالات متحده نیز.

فقط شروع

تجزیه و تحلیل ترکیب گونه‌ها در آنجا محققان را قادر می‌سازد تا در مورد جغرافیای زیستی این زیستگاه‌ها نتیجه‌گیری کنند، یعنی اینکه کدام یک از اثرات زیست‌محیطی به وجود گونه‌های خاص کمک می‌کند. و این تازه شروع آن است:

سامی دومیش می‌گوید: «وقتی بدانیم چقدر آب در کجا جریان دارد، می‌توانیم تجزیه و تحلیل دقیقی از زیستگاه‌های رودخانه‌ای در سراسر جهان انجام دهیم، تا کوچک‌ترین بازوی رودخانه». حتی در نقاطی از جهان که عملاً برای انسان غیرقابل دسترس است.

تحقیقات خلاصه شده در اینجا در Earth System Science Data منتشر شده است