编辑:应用遥感和非侵入性hydrogeophysics水文模型集成gydF4y2Ba
Maciek w . LubczynskigydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
*gydF4y2Ba
马克·勒布朗gydF4y2Ba
2、3gydF4y2Ba
Okke BatelaangydF4y2Ba
4gydF4y2Ba
- 1gydF4y2Ba水资源、学院信息科学与地球观测(ITC),荷兰恩斯赫德特文特大学gydF4y2Ba
- 2gydF4y2Ba阿维尼翁大学UMR EMMAH INRAE,阿维尼翁,法国gydF4y2Ba
- 3gydF4y2Ba地质实验室,解码器,UMR G-EAU,穆罕默德五世大学,摩洛哥拉巴特gydF4y2Ba
- 4gydF4y2Ba国家地下水研究和培训中心(NCGRT),大学的科学和工程,弗林德斯大学、澳大利亚阿德莱德,SAgydF4y2Ba
编辑的研究课题gydF4y2Ba
应用遥感和非侵入性hydrogeophysics水文模型集成gydF4y2Ba
传统上,独立的地下水模型需要高度不确定地下水补给和蒸散输入驱动力。这样的模型,结合地表和非饱和区独立模型,逐步取代综合水文模型(的事实),而动态夫妇在非饱和区地表和地下水通量。遥感(RS)和hydrogeophysics (HG)可以提供大量的事实数据。gydF4y2Ba
顶部边界的事实是在地表,卫星RS有助于定义:(i)动力组件(降水、拦截、潜在蒸散);(2)模型边界和地形斜坡,限制地表径流通过数字高程模型(DEM);(3)参数化空间渗透的土壤类型和结构;(iv)阶段的地表水体应用作为边界条件或观测约束状态变量在模型校准和数据同化;(v)实际蒸发蒸腾和土壤水分观测约束状态变量在模型校准和数据同化;和(vi)陆地水的变化从GRACE卫星数据存储(TWS) (gydF4y2Ba汉弗莱et al ., 2023gydF4y2Ba),应用于验证中尺度模型或限制他们的校准和数据同化。gydF4y2Ba
卫星遥感数据有很多优势,如:(i)随时可用,internet-provided RS产品,它不需要专门的RS知识;(2)时空格式很容易适应的事实;和(3)存档,所以他们的时间序列特别适合瞬态的事实。RS产品的主要缺点是:(i)的不确定性,然而,通过更好的传感器不断减少,系统地提高空间和时间分辨率和通过偏差纠正应用地面测量,如gydF4y2BaGebremedhin et al。(2021)gydF4y2Ba和gydF4y2BaGebremedhin et al。(2022)gydF4y2Ba;(2)仍然有限的空间分辨率;目前,只有一些选定的卫星任务(例如,IKONOS,世界观)可以提供高分辨率的数据(以1米或更好),但大多数都是商业;(3)depth-penetration有限,限制在很浅的地下几厘米;例外是恩典的任务,它提供了一种depth-integrated重力信号从大深度、评估TWS的变化,但是随着名义解决3°×3°,因此它只适合large-mesoscale模型。gydF4y2Ba
非常高的空间分辨率和大深度渗透数据可以来自不同的HG数据采集平台:(i)空中HG,即驾驶飞机;(2)HG导弹击中身亡,即远程控制无人机;和(3)表面HG调查。空中和导弹击中身亡HG可以获得类似传感器用于卫星遥感数据,而且通过应用某些hydrogeophysical技术电磁和探地雷达等。然而,所有的非侵入性的HG方法(gydF4y2Ba鲁宾和哈伯德,2005年gydF4y2Ba)仍然只能从表面HG调查。HG能够识别地下异构性问题,考虑所需输入的事实,HG特别适合:(i)收购表面和浅层地下成像具有相同类型的传感器的车载卫星,但提供更高的分辨率和瞬间;(2)hydro-stratification(所有HG方法);(3)确定骨折和错误(所有电方法和地震反射);(iv)的评估盐度分布(所有电方法,但主要是电磁方法);和(v)液压系统参数化(只有核磁共振测深方法)。空中和导弹击中身亡HG的主要缺点是:(i)高成本的活动;(2)空间效率低,由于相对较小的足迹(但高分辨率);(3)时间效率低由于缺少时间序列档案(如卫星RS);及(iv)要求的专业知识和繁琐的数据处理。 The main disadvantage of surface HG surveys is the lowest spatial efficiency (but the highest resolution) among the presented methods.
在这个研究课题,提出了四种不同的研究gydF4y2Ba地中海等。gydF4y2Ba,gydF4y2BaGelsinari et al。gydF4y2Ba,gydF4y2Ba弗朗西斯和LubczynskigydF4y2Ba,gydF4y2BaVan Riet et al。gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
弗朗西斯和LubczynskigydF4y2Ba提出一种新颖的、双向耦合、分布式、MARMITES-MODFLOW (MM-MF)代码,夫妻地表,土壤和饱和区,提供一个原始的、定量分区和采购的蒸散(ET)。的酸制酵母分区等。,its separation into rainfall interception loss (E我gydF4y2Ba,估计裂缝模型),从地下(E)和蒸发蒸腾(T),旨在整合卫星遥感数据。E和T的MM-MF采购涉及的分离的两个进程进入土壤区(EgydF4y2Ba土壤gydF4y2Ba和TgydF4y2Ba土壤gydF4y2Ba)和地下水(如和Tg)组件。E采购之前gydF4y2Ba沙et al。(2007)gydF4y2Ba,但对于T采购,小说现象学函数提出了基于土壤水分有效性和蒸腾的需求。的来源T的估计不同于其他功能的文学和一个用于MODFLOW。只是受气候条件和间接的地下水位深度。的MM-MF事实La马塔流域测试(4.8公里gydF4y2Ba2gydF4y2Ba西班牙)。使用概念模型的事实成立gydF4y2Ba弗朗西斯et al。(2014)gydF4y2Ba设计,利用RS和HG结合野外数据采集。校准提供流域水动力数值模型和详细的水平衡,包括数值分区和采购等为EgydF4y2Ba我gydF4y2BaEgydF4y2Ba土壤gydF4y2BaTgydF4y2Ba土壤gydF4y2BaEgydF4y2BaggydF4y2Ba,TgydF4y2BaggydF4y2Ba及其与实验数据进行比较。以其独特的功能分区和采购等,MM-MF特别适合映射groundwater-dependent生态系统和分析气候和土地覆盖变化对地下水资源的影响。gydF4y2Ba
Gelsinari et al。gydF4y2Ba事实证明等可以提供一个额外的限制以外的校准通常使用水位波动点数据。他们使用了UnSat(非饱和区和卫星)概念水平衡模型耦合MODFLOW 2005(通过网络充电)调查等是如何依赖地下水的水平。他们校准四个简单,five-cell模型在奥特韦四营林网站和穆雷盆地在澳大利亚,不同深度的水位(WT)。遥感等估计从CMRSET获得数据集(gydF4y2BaGuerschman et al ., 2009gydF4y2Ba基于气候数据插值和MODIS-Terra表面反射率,申请重新Priestley-Taylor潜力等调整到实际等。在三种不同的数据建模的网站配置:(1)只WT校准;(2)WT和ET校准;和(3)等通过集成卡尔曼滤波同化。大错误减少ET配置2中获得,而进一步改善配置3实现了WT时< 6.5米。总的来说,配置3、改进等的集合预报WT,虽然略有恶化的RMSE值WT预测相比,配置1。gydF4y2Ba
地中海等。gydF4y2Ba使用U-net深度学习模型(gydF4y2BaSaraiva et al ., 2020gydF4y2Ba),应用机器学习基于人工神经网络(gydF4y2BaSchmidhuber 2014gydF4y2Ba),定位中心枢轴灌溉系统(cpi)在奥加拉拉蓄水层。他们在无云应用谷歌地球引擎陆地卫星5号及7号拍摄的图像。U-net的优点是它的标签每个像素的模型能够预测可靠cpi(位置。然而,模拟的初步结果很穷所以模型训练的标签和内布拉斯加州的卫星图像在使用谷歌Colab Pro(加拉拉地下含水层的一部分)。验证测试后,cpi在奥加拉拉蓄水层是用来估计在堪萨斯州的地下水,基于详细的研究gydF4y2Ba普费弗和林(2012)gydF4y2Ba。事实的结果进行了比较(1×1公里)gydF4y2Ba康登和麦克斯韦(2019)gydF4y2Ba并表示一个戏剧性的,几乎共产党连续两个估计的区别。后gydF4y2Ba地中海等。gydF4y2Ba,原因是gydF4y2Ba康登和麦克斯韦(2019)gydF4y2Ba他说全球(11公里)使用泵后的估计gydF4y2Ba和田et al。(2010)gydF4y2Ba和蓄水层枯竭后gydF4y2BaKonikow (2015)gydF4y2Ba,这被认为是事实的不确定性。这项研究gydF4y2Ba地中海等。gydF4y2Ba假定提出了深度学习的方法可以用作输入水文模型和经济规划农业过程和不需要超级计算机。gydF4y2Ba
Van Riet et al。gydF4y2Ba研究一个网站在比利时有四个生产钻孔和压强计穿透粉笔含水层骨折。监测液压头显示可能的断裂带,在经费上的分布的影响。六个电阻率(ERT)配置文件的不同长度和不同方向的图像设置为骨折。目标是预测平均下降造成泵四个水井。为了这一目的,一个稳态,9-layer地下水模型(而不是事实)成立不同年度压力时期,泵之前从2001年开始,到2017年。不同的场景的定位区域内的骨折区进行了测试研究了ERT和外部。研究显示,包括骨折被ERT改进模型校准和理解含水层水文地质的行为。gydF4y2Ba
利用RS和HG方法的事实为小说开辟了途径和连接的应用程序在与水相关的研究。地球从太空观察提供了一个系列的产品,非常有利于约束不确定性输入的事实,都是免费在线和非专家能够使用RS。HG提供互补的技术,提供地下数据在更高的分辨率和供给有价值的信息在系统边界,hydro-stratification和关键参数。研究将RS和HG数据采集平台的事实在文献中还是很少见的,但非常有前途的让他说更好、更可靠。gydF4y2Ba
作者的贡献gydF4y2Ba
平均水平面起草和修订后的手稿。毫升和OB修订后的手稿。所有作者的文章和批准提交的版本。gydF4y2Ba
的利益冲突gydF4y2Ba
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。gydF4y2Ba
出版商的注意gydF4y2Ba
本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。gydF4y2Ba
引用gydF4y2Ba
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关键词:gydF4y2Ba综合水文模型、遥感、hydrogeophysics,地下水,地表水gydF4y2Ba
引用:gydF4y2BaLubczynski MW,勒布朗M和Batelaan O(2023)编辑:应用遥感和非侵入性hydrogeophysics水文模型集成。gydF4y2Ba前面。水gydF4y2Ba5:1217946。doi: 10.3389 / frwa.2023.1217946gydF4y2Ba
收到:gydF4y2Ba2023年5月06;gydF4y2Ba接受:gydF4y2Ba2023年5月19日;gydF4y2Ba
发表:gydF4y2Ba2023年6月1日。gydF4y2Ba
编辑和审核:gydF4y2Ba理查德·格拉汉姆泰勒gydF4y2Ba英国伦敦大学学院gydF4y2Ba
版权gydF4y2Ba©2023 Lubczynski,勒布朗和Batelaan。这是一个开放分布式根据文章gydF4y2Ba知识共享归属许可(CC)gydF4y2Ba。使用、分发或复制在其他论坛是允许的,提供了原始作者(年代)和著作权人(s)认为,最初发表在这个期刊引用,按照公认的学术实践。没有使用、分发或复制是不符合这些条件的允许。gydF4y2Ba
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