GISと水文学

地理情報システム(GIS) は、地球の水資源を研究し管理するための水文学の分野で有用かつ重要なツールとなっています。気候変動と水資源への需要の高まりにより、おそらく私たちにとって最も重要な資源の 1 つである水について、より知識に基づいた処分が求められています。水は水循環を通じて空間的および時間的に出現が変化するため、GIS を使用した研究は特に実用的です。以前の GIS システムは水文学的特徴の地理空間的表現がほとんど静的でしたが、GIS プラットフォームはますます動的になり、過去のデータと現在の水文学的現実とのギャップが狭まっています。

基本的な水循環の入力は、出力に貯水量の変化をプラスまたはマイナスした値です。水文学者は、流域を研究する際にこの水文予算を利用します。水文予算の入力には、降水量、表面流、地下水流が含まれます。出力は、蒸発散量、浸透量、表面流出量、および表面/地下水流で構成されます。これらの量はすべて、環境データに基づいて測定または推定することができ、その特性は GIS を使用してグラフィカルに表示および研究できます。

水文学的モデリングの分野では、分析は通常、既存の水文学的領域のサンプリングと測定から始まります。この段階の研究においては、測定の規模と精度が重要な問題となります。^[1]データは、現場で収集することも、オンライン調査を通じて収集することもできます。米国地質調査所(USGS) は、リモートセンシングによる水文学的データの公開ソースです。過去およびリアルタイムの流量データも、国立気象局(NWS) や米国環境保護庁(EPA) などのソースからインターネット経由で入手できます。水文学的モデリングに GIS ソフトウェアを使用する利点は、データのデジタル視覚化をリアルタイム データにリンクできることです。GIS は、複雑な計算水文学的モデルのキュレーション、操作、入力に革命をもたらしました^{[2] [3]} 地表水モデリングでは、流域の境界を決定するために、デジタル標高モデルが水路データでレイヤー化されることがよくあります^[4]例えば、雪解けが発生した場合、降雪量をGISに入力して下流に流れる水の量を予測できます。^[5]この情報は、地方自治体の資産管理、農業、環境科学に応用されています。GISのもう1つの有用な用途は、洪水リスク評価です。デジタル標高モデルとピーク流量データを組み合わせることで、降雨量に応じて氾濫原のどの領域が水没するかを予測できます。イリノイ川流域の研究では、Rabie (2014) ^{[6] は、DEMと}水位計データのみを使用して、かなり正確な洪水リスクマップを生成できることを発見しました。これら2つのパラメーターのみに基づく分析では、堤防や排水システムなどの人為的な開発が考慮されていないため、包括的な結果とは見なされません。

GIS を用いた地下水分析は水文地質学の分野に属する。地球上の利用可能な淡水の 98% は地下水であるため^{[7] 、これらの資源を効果的にモデル化して管理する必要があることは明らかである。世界の}人口増加に伴い地下水需要は増加し続けているため、これらの資源を適切に管理することが極めて重要である。実際、地下水の使用が十分に監視されていない場合、米国のオガララ帯水層で発生したように、帯水層の損傷や地下水関連の沈下につながる可能性がある。場合によっては、GIS を使用して排水と地下水データを分析することで、地下水涵養に適した場所を選択できる。^[8]

• 環境汚染におけるGIS
• 地理情報システム
• ArcGIS
• GISと水生科学

• Girish Kumar, M., Bali, R. および Agarwal, AK (2009)。GIS 水文学的探査のためのリモートセンシングと電気データの統合 - インドの Bhakar 流域のケーススタディ。Hydrological Sciences Journal 54 (5) pp 949–960。
• ディンマン、S. ローレンス、物理水文学、プレンティス・ホール、第 2 版、2002 年
• フェッター、CW 応用水文地質学、プレンティス・ホール、第 4 版、2001 年
• メイドメント、デビッド・R.編『Arc Hydro: 水資源のための GIS』、ESRI Press、2002 年

• 空間水文学
• GISラウンジ
• アークニュースオンライン
• 米国陸軍地理空間センター — OCONUS の地表水と地下水に関する情報。