Набор данных, представленный сегодня, более чем вдвое увеличивает количество зарегистрированных миль ручьёв в водосборном бассейне Чесапикского залива, доводя общее количество с примерно 150 000 до почти 350 000 миль.
Данные гидрографии высокого разрешения, использованные для создания новых карт ручьёв, являются результатом сотрудничества между Университетом Мэриленда, округ Балтимор (UMBC), Программой по Чесапикскому заливу Агентства по охране окружающей среды (CBP) и организацией Chesapeake Conservancy (CC), включая выпускников UMBC в CBP и CC.
Проект закладывает прочную основу для устойчивого управления одной из наиболее важных экосистем Северной Америки
Проект закладывает прочную основу для устойчивого управления одной из наиболее важных экосистем Северной Америки, которая охватывает шесть штатов и поддерживает миллионы жителей и таких знаковых представителей дикой природы, как синие крабы и мигрирующие shorebirds. Новый набор данных высокого разрешения предлагает наиболее чёткое представление о том, как вода движется как через нетронутые ландшафты, так и через изменённую местность по всему водосборному бассейну.
Новый метод картирования с поддержкой ИИ, используемый исследовательской группой, также значительно сокращает затраты, время и трудозатраты, необходимые для картирования ручьёв, облегчая обновление по мере поступления дополнительных данных или применение в других водосборных бассейнах для усиления воздействия.
«Ландшафт формируется проточной водой. Сети ручьёв являются основным связующим звеном между водосборным бассейном и заливом, и теперь мы можем охарактеризовать эту связь так, как никогда раньше», — говорит Мэттью Бейкер, профессор географии и экологических систем в UMBC и руководитель проекта по картированию.
Помимо определения местоположения ручьёв и трассировки их путей с высокой степенью точности, процесс картирования также позволил команде сообщить оценки ширины и глубины каждого канала по всей его длине.
«Когда вы тратите много времени, изучая карты рельефа в оттенении, вы начинаете осознавать степень человеческого воздействия на местность и то, как мы кардинально изменили характер движения воды по ландшафту», — добавляет Бейкер.
Новые данные позволят отдельным лицам и организациям улучшить усилия по смягчению любого вреда от человеческого вмешательства. Экологические группы и государственные учреждения, включая CC и CBP, могут использовать данные для определения приоритетов проектов по восстановлению, таких как целенаправженные посадки деревьев у ручьёв, которые могут смягчить чрезмерную эрозию, и фильтрацию загрязняющих веществ для улучшения качества воды.
«Эти карты представляют собой результат более чем шести лет напряжённой работы, и мне не терпится увидеть, что люди будут делать с этим долгожданным набором данных», — говорит Дэвид Сааведра, старший технический руководитель геопространственных систем в Chesapeake Conservancy.
Этот проект — первый, в котором для крупномасштабного автоматизированного картирования ручьёв используются данные высокого разрешения LiDAR и искусственный интеллект. LiDAR, лазерная система, развёртываемая с помощью самолётов, фиксирует данные о высоте с точностью до сантиметра, создавая трёхмерный портрет местности. Алгоритмы искусственного интеллекта, используя ресурсы в Центре высокопроизводительных вычислений UMBC (HPCF), затем обрабатывают данные, применяя методы компьютерного зрения для идентификации каналов.
Компьютеры HPCF нанесли на карту весь водосборный бассейн всего за две недели — подвиг, на который традиционным методам могут потребоваться годы. Результаты достигли 94% точности для ручьёв, представленных в существующих данных, и от 67% до 82% точности для ранее не нанесённых на карту ручьёв, что подтверждено Сааведрой на основе двух других наборов данных: аэрофотосъёмки и топографических карт, полученных с помощью LiDAR.