Environmental Geoinformatics: Extreme Hydro-Climatic and Food Security Challenges: Exploiting the Big Data

این ویرایش دوم شامل فصل‌های به‌روزرسانی شده از نسخه اول و همچنین پنج فصل جدید اضافی (تشخیص و محدوده نور (LiDAR)، محصولات طبقه‌بندی‌شده تاریخی CORONA، وسایل نقلیه هواپیمای بدون سرنشین (پهپاد)، بازتاب‌سنجی GNSS و برنامه‌های کاربردی GNSS است. تغییرپذیری آب و هوا)، تغییر تمرکز اصلی از نظارت و مدیریت به چالش‌های شدید آبی-اقلیمی و امنیت غذایی و بهره‌برداری از داده‌های بزرگ. از زمان انتشار اولین نسخه، تغییرات زیادی از نظر فناوری صورت گرفته است و تقاضا برای داده های مکانی با ظهور عصر داده های بزرگ افزایش یافته است. به عنوان مثال، استفاده از اسکن لیزری آنقدر پیشرفت کرده است که در اکثر وظایف نظارت بر محیط زیست اجتناب ناپذیر است، در حالی که وسایل نقلیه هواپیمای بدون سرنشین (UAVs)/پهپادها به عنوان ابزارهای کارآمدی ظاهر می شوند که به مسائل امنیت غذایی و همچنین بسیاری از چالش های معاصر دیگر رسیدگی می کنند. علاوه بر این، سیستم‌های ماهواره‌ای ناوبری جهانی (GNSS) در حال حاضر به چالش‌های ناشی از تغییرات آب و هوایی با آشکار کردن اثرات اتصال از راه دور (مانند ENSO) و همچنین استفاده از سیگنال‌های بازتاب‌شده (GNSS-reflectometry) برای نظارت، به عنوان مثال، رطوبت خاک پاسخ می‌دهند. تغییرات. در واقع همه اینها به استفاده انفجاری از "داده های بزرگ" در بسیاری از زمینه های تلاش انسانی متکی است.
علاوه بر این، با افزایش روزافزون جمعیت جهان، فشار شدیدی بر منابع زمین وارد می شود که منجر به تغییرات قابل توجهی در سرزمین آن می شود. پوشش (به عنوان مثال، جنگل زدایی)، کاهش تنوع زیستی و زیستگاه های طبیعی، کاهش ذخایر آب شیرین، و تغییر آب و هوا و الگوهای آب و هوایی (به عنوان مثال، گرم شدن کره زمین، تغییر سطح دریا). تکنیک‌های پایش محیطی که اطلاعاتی را در این مورد ارائه می‌کنند، از سوی جامعه‌ای که به طور فزاینده‌ای نسبت به محیط‌زیست آگاه است، مورد بررسی قرار می‌گیرد که خواهان تحویل کارآمد چنین اطلاعاتی با حداقل هزینه است. تغییرات محیطی هم از نظر مکانی و هم از نظر زمانی متفاوت است و در نتیجه بر روش‌های سنتی جمع‌آوری داده‌ها فشار وارد می‌کند، که برخی از آن‌ها بسیار کار فشرده هستند، مانند ردیابی حیوانات برای اهداف حفاظتی. با این چالش ها، تکنیک های پایش مرسوم، به ویژه آنهایی که تغییرات فضایی را ثبت می کنند، نیازمند رویکردهای پیچیده تری هستند که اطلاعات لازم را با هزینه مقرون به صرفه ارائه می دهند. یکی از جهت‌هایی که در توسعه چنین تکنیک‌هایی دنبال می‌شود، شامل ژئوانفورماتیک محیطی است که می‌تواند به عنوان یک روش مستقل یا مکمل روش‌های سنتی عمل کند.

This second edition includes updated chapters from the first edition as well as five additional new chapters (Light detection and ranging (LiDAR), CORONA historical de-classified products, Unmanned Aircraft Vehicles (UAVs), GNSS-reflectometry and GNSS applications to climate variability), shifting the main focus from monitoring and management to extreme hydro-climatic and food security challenges and exploiting big data. Since the publication of first edition, much has changed in terms of technology, and the demand for geospatial data has increased with the advent of the big data era. For instance, the use of laser scanning has advanced so much that it is unavoidable in most environmental monitoring tasks, whereas unmanned aircraft vehicles (UAVs)/drones are emerging as efficient tools that address food security issues as well as many other contemporary challenges. Furthermore, global navigation satellite systems (GNSS) are now responding to challenges posed by climate change by unravelling the impacts of teleconnection (e.g., ENSO) as well as advancing the use of reflected signals (GNSS-reflectometry) to monitor, e.g., soil moisture variations. Indeed all these rely on the explosive use of “big data” in many fields of human endeavour.
Moreover, with the ever-increasing global population, intense pressure is being exerted on the Earth’s resources, leading to significant changes in its land cover (e.g., deforestation), diminishing biodiversity and natural habitats, dwindling fresh water supplies, and changing weather and climatic patterns (e.g., global warming, changing sea level). Environmental monitoring techniques that provide information on these are under scrutiny from an increasingly environmentally conscious society that demands the efficient delivery of such information at a minimal cost. Environmental changes vary both spatially and temporally, thereby putting pressure on traditional methods of data acquisition, some of which are highly labour intensive, such as animal tracking for conservation purposes. With these challenges, conventional monitoring techniques, particularly those that record spatial changes call for more sophisticated approaches that deliver the necessary information at an affordable cost. One direction being pursued in the development of such techniques involves environmental geoinformatics, which can act as a stand-alone method or complement traditional methods.