بخشی از مقاله
چکیده
چنانچه محدودیت منابع آب را از یک دیدگاه و مصرف حدود % 90 منابع آب موجود در بخش کشاورزی برای تامین آب مزارع، افزایش جمعیت و نیاز آن ها به محصولات و مواد غذایی را از دیدگاه دیگر در نظر بگیریم، به این ترتیب آب را به عنوان یک کالای اقتصادی موثر و با ارزش می توان مطرح نمود. مدیریت منابع آب با روش های سنتی بسیار مشکل بوده و نیاز به استفاده از سیستم های جدید نظیر سیستم اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور می باشد.
این مقاله اهمیت سیستم اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور و ادغام آن با ابزار و سیستم مدیریت آبیاری برای بهبود مدیریت آبیاری را بررسی می کند. پایگاه داده GIS ترکیبی از اطلاعاتی است که از لایه های مختلف موضوعی بدست آمده است که شامل داده های خاک، آب و هوا، توپوگرافی و استفاده از زمین و غیره می باشد. باتوجه به تحقیقات گذشته که مورد مطالعه قرارگرفته است به این نتیجه می توان رسید که ادغام داده های فناوری سنجش از دور با GIS به منظور مدیریت آبیاری مفید است. سنجش از دور قادر به ارائه اطلاعات قابل اعتماد و دقیق است که در تجزیه و تحلیل های مبتنی بر GIS کاربردهای فراوانی دارند.
مقدمه
چنانچه بخواهیم محدودیت منابع آب را از یک دیدگاه و مصرف حدود % 90 منابع آب موجود در بخش کشاورزی برای تامین آب مزارع، افزایش جمعیت و نیاز آن ها به محصولات و مواد غذایی را از دیدگاه دیگر در نظر گرفت، به این ترتیب آب را به عنوان یک کالای اقتصادی موثر و با ارزش می توان مطرح نمود. به همین علت مدیریت بهینه مصرف آب در دهه های اخیر بحث بسیار مهمی بوده است و تاکید بر پایش و ارزیابی این مسئله کلید موفقیت آن را دانسته اند.
بسیاری از شبکه های آبیاری و زهکشی اکثرا بر اساس مدیریت عرضه و تقاضا عمل کردند و میزان آب واقعی را در نظر نگرفته اند و آب را بر همین اساس تحویل می نمایند. در شبکه های آبیاری و زهکشی به دلیل پراکندگی مزارع، وسعت اراضی، تنوع کشت و مسافت بین محل استحصال تا نقطه تحویل آب، مدیریت بهره برداری و نگهداری بدون در نظر گرفتن تاثیر متقابل عوامل امکان پذیر نمی باشد. علاوه بر این داده های توصیفی در شبکه های آبیاری هر روز تولید میشوند که نیاز به ساماندهی، تجزیه و تحلیل و تصمیم گیری دارند. امروزه انجام این مسائل با روش های سنتی بسیار سخت و دشوار میباشد و نیاز به استفاده از تکنولوژی های جدید نظیر سیستم اطلاعات جغرافیایی - Geographic Information System, - GIS و سنجش از دور می باشد
اطلاعات نقش مهمی در مدیریت و بهره برداری موثر منابع دارد. بنابرین لازم است که یک سیستم اطلاعاتی برای توسعه پایدار ایجاد شود. یک سیستم اطلاعاتی جامع و کامل باعث بهبود قابل ملاحظه در کارایی بخش کشاورزی خواهد شد و همچنین به برنامه ریزی بهتر کمک میکند. یک سیستم اطلاعات تعاملی، عملیات و مدیریت منابع آب را به طور موثر تسهیل میکند. GIS با قابلیت ادغام و تجزیه و تحلیل اطلاعات مکانی و لایه هایی که در فرمت های متنوعی به دست آمده است، یک ابزار موثر در برنامه ریزی و مدیریت فعالیت های کشاورزی در منطقه مورد نظر است
مفاهیم اولیه
سیستم اطلاعات جغرافیایی - GIS -
GIS مجموعه ای سازمان یافته از پایگاه داده، برنامه ها، سخت افزار، نرم افزار و نیروی انسانی آموزش دیده است که می تواند با انجام تغییرات، سازماندهی و تجزیه و تحلیل پایگاه داده مکانی، تولید خروجی های مختلف به صورت جدول و نقشه داشته باشد
اطلاعات و داده مربوط به هر لایه و زیر ساخت در GIS دارای پایگاه داده ای متصل به شیء در نقشه است. این سیستم پیشرفته قادر به ایجاد انواع مختلف گزارشگیری بر روی نقشه یا در جداول مربوطه می باشد
GIS قادر به وارد کردن رایج ترین فرمت های داده برای هر دو نوع نقشه های رستری و برداری است. توابع اساسی GIS، عملیات جمع آوری و گرفتن اطلاعات، ذخیره داده ها، تجزیه و تحلیل داده ها، تولید داده ها و نمایش اطلاعات را به عهده دارند
GIS پایگاه داده ای است که چهار قابلیت اساسی را در رابطه با داده های زمینی دارد: - 1 ورودی داده ها، - 2 مدیریت داده ها، - 3 پردازش داده ها، - 4 ارائه خروجی. این سامانه با داشتن ویژگی هایی مانند قابلیت اخذ و تبادل از منابع مختلف، سازماندهی، دریافت و نمایش به هنگام اطلاعات، تجزیه و تحلیل داده های مختلف، امکان ارائه خدمات گوناگون را فراهم میکند
سنجش از دور RS
سنجش از دور علم، هنر و فناوری جمع آوری و ثبت اطلاعات از اشیاء سطح زمین به کمک موج الکترومغناطیس و بدون تماس فیزیکی با آنها و سپس پردازش و تجزیه و تحلیل این داده ها و استخراج اطلاعات از آنها است
سنجش از دور روشی است مبتنی بر داده های بدست آمده از انعکاس طیفی پدیده های زمینی، پوشش گیاهی، خاک، آب و غیره. این داده ها بطور مستقیم قابلیت تشخیص و استفاده های نظارتی و ارزیابی را ندارند بلکه پس از طی مراحل مختلف تبدیل به اطلاعات با ارزش می گردند. این فرایند تبدیل داده به اطلاعات توسط روش های مبتنی بر منطق های ریاضی و آمار و احتمالات صورت می گیرد
داده های سنجش از دور دارای قابلیت بی نظیری برای استخراج کاربری های اراضی و کشف تغییرات هستند.
GIS در مدیریت آب آبیاری
GIS با استفاده از مدل سازی تقاضای آب در ایجاد نقشه تقاضای آب آبیاری با توجه به تنوع در محصولات، خاک و آب و هوا کمک می کند. برآورد آب آبیاری منطقه ای نیاز به پایگاه داده زمین مرجع و نقشه آب و هوا، محصول، خاک، شبکه کانال و منطقه مورد بررسی آن دارد. الگوریتم محاسبه برای بارش باران موثر، تبخیر و تعرق، ضریب محصول، بازده انتقال آب، توزیع الگوی کشت با کمک پایگاه داده محاسبه می شود که در نهایت کمک به محاسبه نیاز به آب محصول و در نهایت نیاز آب آبیاری است. GIS در تهیه برنامه موثر بر اساس آب موجود برای آبیاری تاثیر به سزایی دارد
ارتباط تصاویر ماهواره ای و GIS
با به کارگیری تصاویر ماهواره ای با قدرت تفکیک بالا در سیستم اطلاعات جغرافیایی، GIS در راستای مدیریت منابع طبیعی و کشاورزی در تلفیق با سنجش از دور می تواند در زمینه های زیر مورد استفاده قرار گیرد:
آنالیز حوادث طبیعی شامل فرسایش خاک، سیلاب، خشکسالی و سایر حوادث طبیعی دیگر مدیریت آبخیزداری مطالعه کاربردی زمین در توسعه کشاورزی
پیش بینی میزان محصولات نسبت به وسعت زمین
مروری بر کارهای گذشته
در سال 2014 در تحقیقی که توسط Acharya انجام شد ابزار و سیستم های مدیریت آبیاری توسعه یافته مورد بررسی قرار 30 mm گرفته و اهمیت سیستم اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور و ادغام آنها با سیستم مدیریت آبیاری برای بهبود مدیریت آبیاری بیان گردید. همچنین در این مقاله در مورد سفارشی سازی GIS مطابق با نیاز و پتانسیل توسعه ابزار مبتنی بر GIS برای مدیریت بهتر آبیاری مورد بحث قرار گرفته است. وی در نهایت پیش بینی کردکه افزایش شدید در برداشت آب در مقیاس جهانی با افزایش تقاضای آب در آینده برای بخش های شهری، صنعتی، کشاورزی و محیط زیست همراه خواهد بودافزایش خواهد یافت
- 2013 - Al-Safi، در تحقیق خود برای ساخت فایل ها و طراحی سیستم آبیاری، سیستم زهکشی، شبکه جاده ها و غیره از GIS استفاده کرد. وی همچنین برای وارد کردن داده ها، تجزیه و تحلیل و پردازش داده های ورودی و خروجی نتایج و گزارشات، از نرم افزارهای مربوط به GIS استفاده کرده است. هدف از این برنامه ها، اهمیت استفاده از نرم افزار های گوناگون در محیط GIS در بسیاری از اهداف مدیریت آبیاری است.
Gundogdu و همکاران در سال 2002 به منظور افزایش عملکرد پروژه های آبیاری در ترکیه از سیستم اطلاعات جغرافیایی استفاده نمودند. در این تحقیق یک سیستم اطلاعات جغرافیایی به منظور مدیریت موثر و کارآمد با استفاده از نرم افزار ARC/INFO تهیه شده است. داده های ورودی شامل مالکیت اراضی، توپوگرافی، خاک، شبکه راهها، سیستم آبیاری، سیستم زهکشی، کاربری اراضی، تراز سطح ایستابی، داده های هواشناسی، و داده های گیاهی می باشد. همچنین برای تعیین نیاز آبی در زمان آبیاری نرم افزار CROPWAT را به کار بردند
