Med en ständigt växande mänsklig befolkning och dess inneboende efterfrågan på vatten, det finns ett kritiskt behov av att övervaka vattenresurserna. Ny teknik kan göra det mer genomförbart än någonsin att mäta förändringar i vattenflödet i floder.

Tyler King och Bethany Neilson, forskare vid Utah State University, har utvecklat en ny metod för att uppskatta flodutsläpp med hjälp av flygbilder insamlade från helikoptrar och drönare. Deras nya studie, publicerad 7 februari in Vattenresursforskning , fann att flygbilder kan vara lika exakta som äldre, dyrare fältmetoder i vissa fall.

Dessa alternativa metoder för att övervaka vattenresurserna är nödvändiga för att fortsätta möta globala vattenbehov samtidigt som de mildrar effekterna av översvämningar och torka.

"Vi är på väg in i okänt territorium när klimatförändringarna förändrar vattenförsörjningen och befolkningstillväxten ökar efterfrågan, sa Tyler King, en doktorand och medförfattare till studien. "Inför dessa utmaningar, vetenskapsmän, ingenjörer och chefer runt om i världen uppmanas att utföra den allt svårare uppgiften att hantera vattenresurser med mindre och mindre information. "

Det finns ett begränsat och minskande antal platser där älvavloppet mäts direkt vid mätstationer. Att etablera och underhålla dessa stationer är dyrt och tidskrävande. Som ett resultat, företräde ges ofta till stora floder av betydande ekonomisk och social betydelse. Dessutom, andra fjärranalysmetoder har utvecklats, men lita på relativt grova data som samlats in av satelliter och, som sådan, också fokusera på de större floderna i världen. Som ett resultat, forskare saknar en fullständig bild av vad som händer i mindre flodområden, lämnar begränsad förståelse för de processer som styr flodvattnets kvantitet och kvalitet.

King och Neilsons tillvägagångssätt syftar till att fylla denna datalucka genom att använda högupplösta flygbilder för att uppskatta flöden på många platser längs mindre floder och bäckar. Detta kompletterar både traditionella mätstationsnätverk som är knutna till ett begränsat antal specifika platser längs flodnäten och satellitbaserade fjärranalysmetoder som används för att uppskatta flöden i större floder.

Deras grundläggande tillvägagångssätt använder en unik kombination av bildbehandlingstekniker och hydraulisk modellering som begränsar mängden data som krävs för att uppskatta flodutsläpp. Deras metod överlappar flygbilder för att producera tredimensionella digitala höjdmodeller av flodkanalerna. Denna information används sedan inom en hydraulisk modell för att approximera förhållandet mellan flodutsläpp och flodbredd. När dessa modeller väl är byggda, alla följande observationer av flodbredd - inklusive satellitbilder, flygbilder eller markobservationer – kan användas för att uppskatta flodutsläpp.

"Fjärranalysmetoder som dessa kan avsevärt förbättra vår förmåga att förstå hydrologiska svar på ett förändrat klimat i små, ojämna vattendelar runt om i världen, sa Neilson, docent vid USU och medförfattare till studien.