Восстановление путей миграции лосося

Популяции атлантического лосося сокращаются. Это касается Канады, поскольку атлантический лосось является главным экспортным продуктом страны из аквакультуры. В прибрежной провинции Новая Шотландия плотины не позволяют этой рыбе достичь пресноводных нерестилищ. Чтобы решить эту проблему, официальные лица рассматривают возможность оборудования плотин в водосборном бассейне реки Мерси с помощью искусственных водных путей, чтобы атлантический лосось мог подниматься вверх по течению и получить доступ к пресной воде. На этом уроке вы как ГИС-специалист определите лучшие места для строительства этих водных путей сообщения.

Последний раз этот урок тестировался 14 октября 2021 г.

• Роль издателя или администратора в организации ArcGIS (получить бесплатную пробную версию)

План урока

Использование снимков для нахождения дамбы, наиболее пригодной для нового рыбохода.

Вычисление общего количества нерестилищ, которые станут доступными благодаря постройке нового рыбохода.

Нахождение места для строительства рыбохода

Вы изучите каждую дамбу на реке Мерси, чтобы найти наиболее подходящую для нового рыбохода. Вам были предоставлены данные обо всех дамбах в бассейне реки Мерси, но вполне вероятно, что они не обновлялись при модернизации старых дамб. Вы откроете карту, содержащую местоположения дамб и аэроснимки из ArcGIS Online . Во многих местах снимки позволят определить, снабжена ли дамба рыбоходом.

Открытие и сохранение карты

Для начала вы откроете карту бассейна реки Мерси.

1. Перейдите к веб-карте Connect Streams for Salmon Migration.
2. Щелкните на образце, чтобы открыть карту.

На этом уроке используется Map Viewer Classic

Откроется Map Viewer Classic .

Если у вас нет учётной записи организации, можно подписаться на бесплатную пробную версию ArcGIS.

Карта приблизится к канадской провинции Новая Шотландия.

Вы были наняты для поиска потенциального местоположения рыбовода в слое Mersey River Watershed , который обведен желтым (бассейном называется территория, все водные потоки с которой стекают в одно конечное место). Дамбы на главном русле реки обозначены красным и синим (синий обозначает наличие рыбохода, а красный – его отсутствие).

Вы сохраните себе копию карты, чтобы вносить в неё изменения.

В верхней части страницы название карты изменится соответственно. Карта сохранена в Моих ресурсах , которые можно открыть со страницы содержания.

Проверка пригодности дамбы для строительства рыбовода

Теперь при помощи World Imagery Basemap надо будет проверить каждую дамбу на реке Мерси. Вам особенно интересны плотины, обозначенные как не имеющие рыбовода (красные точки), но также надо рассмотреть окрестности всех остальных дамб для точной оценки возможности прохождения рыбы вверх по течению. Вы приблизитесь к исследуемой области для того, чтобы начать анализ.

1. На панели Детали щелкните кнопку Содержание .

Карта приблизится к бассейну реки Мерси.

Вам захочется вернуться к этому виду, так что вы сохраните его как закладку.

При текущем экстенте проходимость реки Мерси вызывает сомнения. Дамбы, расположенные ближе к устью, сильнее влияют на проходимость реки, чем те, что расположены выше по течению. Две дамбы без рыбовохов расположены рядом с местом впадения реки Мерси в Атлантический океан. Эти две дамбы могут перекрыть рыбе проход вверх по всей остальной реке. На снимках видно, снабжены ли эти дамбы рыбоходами.

Карта приблизится, и теперь вы можете увидеть больше деталей на слое со снимками.

При данном масштабе нелегко понять, имеет ли дамба влияние на прохождение рыбы, так что вы еще приблизите карту.

Спутниковые снимки периодически обновляются, поэтому снимок на вашем экране может отличаться.

Несмотря на то, что это дамба на реке Мерси, похоже, что она создана, чтобы удерживать пруд, а не перегородить основное русло. Вас интересуют дамбы, которые перекрывают главное русло и притоки (маленькие ручьи, которые впадают в главную реку).

Далее вы проверите вторую дамбу, чтобы узнать, как визуально идентифицировать рыбоход на снимке.

Вторая дамба обозначена, как имеющая рыбоход. Если вы внимательно посмотрите на снимок, то увидите рыбоход к северо-востоку от точечного объекта.

Третья дамба обозначена, как имеющая рыбоход. При более детальном взгляде на изображение видно, что рыбохода в этом месте не наблюдается. А если его нет, то значит, атлантический лосось не сможет попасть в области выше по течению.

Четвертая дамба обозначена, как имеющая рыбоход. Если вы внимательно посмотрите на снимок, то увидите его к северу от дамбы.

Почему инженеры тратили время, деньги и энергию на постройку рыбохода, не доступного для рыбы с территорий ниже по течению? Вы вернетесь к третьей дамбе, чтобы разобраться.

Вы можете заметить нечто, что могло бы объяснить, почему дамба с рыбоходом была построена выше по течению от дамбы, не проходимой для рыбы.

Как еще рыба может обойти этот барьер?

Вы увидите рукав реки, который отклоняется от основного русла реки. Если проследить за этим рукавом вверх по течению, то он воссоединится с главным руслом к западу от третьей дамбы.

Каждая из трех оставшихся дамб не была модернизирована. Миграция атлантического лосося застопорится на пятой дамбе. По этой причине, среди всех дамб, расположенных в бассейне реки, пятая дамба лучше всего подходит для сооружения рыбохода.

Вы выполнили точную визуальную проверку каждой дамбы в бассейне реки Мерси. Вы определили, какая дамба больше всех влияет на миграцию атлантического лосося. Вы также поняли, сопоставляя ваши данные со спутниковыми снимками, что можно использовать несколько источников данных для понимания проблемы. Без использования базовой карты снимков, вы бы считали, что рыба не может пройти через дамбы номер 1 и 3. Далее вы рассчитаете объем нерестилищ, который станет доступен после постройки рыбохода на пятой дамбе. Затем вы используете результат, чтобы подсчитать общее количество доступных нерестилищ.

Расчёт количества доступных нерестилищ

Создание рыбохода – дорогой процесс, как с точки зрения финансов, так и усилий по проектированию. Прежде чем создание будет вынесено на серьёзное рассмотрение, первостепенным будет определение количества нерестилищ, которые станут доступны благодаря ему. Ранее мы определили, какая дамба является наилучшим кандидатом для сооружения рыбохода. Теперь вы оцените количество нерестилищ лосося, которые стали бы доступны благодаря постройке рыбохода.

Построение водосборных областей выше дамб по течению

Прежде, чем вы сможете рассчитать количество нерестилищ, ставших доступными благодаря рыбоходу на пятой дамбе, вы должны вычислить площадь водосборного бассейна выше по течению.

1. Если необходимо, откройте карту Mersey River Watershed - Candidate Fishway Locations со страницы Мои ресурсы .
2. Удерживая Shift , очертите рамку вокруг пятой дамбы и убедитесь, что в текущем экстенте нет других дамб (вы хотите вычислить бассейн, используя только видимые на карте данные).

Вы также можете открыть панель Выполнить анализ , щелкнув кнопку Анализ на ленте.

Инструмент Создание водоразделов вычисляет площадь водосборных бассейнов точки, основываясь на гидрологических данных ArcGIS Online (курируемые, официальные данные, поддерживаемые и хранимые Esri).

• Убедитесь, что для Укажите объекты для использования в расчете водоразделов установлено Mersey River Dams .
• Для Расстояние поиска до ближайшего водостока наберите 0

Параметр Расстояние поиска определяет расстояние от точки, которую инструмент будет искать, до наибольшей дренажной линии. Дамба расположена на реке, так что расстояние поиска целесообразно указать 0.

Чтобы получить более подробные сведения, щелкните информационные кнопки рядом с инструментом Создание водоразделов и его параметрами.

Новые элементы, созданные в процессе анализа, должны иметь уникальные названия внутри вашей организации ArcGIS Online , иначе произойдет конфликт их URL. Когда слой создан, вы можете переименовать его на карте.

Запуск анализа с отмеченным пунктом выполняется только для желаемой дамбы (той, которую видно в текущем экстенте).

Два новых слоя было добавлено на карту: слой водосборного бассейна и слой согласованных точек. Слой согласованных точек содержит конкретное местоположение, которое было использовано для вычисления водосборного бассейна. Этот слой не нужен для дальнейшего анализа, поэтому вы удалите его.

Обратите внимание, что вычисленная зона водосборного бассейна выше по течению пятой дамбы включает территории выше шестой и седьмой дамб. Рыба, прошедшая пятую дамбу, будет отсечена шестой дамбой и не попадет на эту территорию. Вы рассчитаете территорию водосборного бассейна выше шестой дамбы, чтобы получить разницу – то есть ту территорию, которая станет доступна для рыбы после постройки рыбовода на пятой дамбе.

Повторите шаги с 2 по 13, подставляя шестую дамбу везде, где упомянута пятая.

Ваша карта содержит два слоя, обозначенных голубым цветом. Каждая дамба находится на одной и той же реке, так что все они будут иметь одинаковые водосборные бассейны выше по течению.

Территория, которая станет доступна благодаря рыбоходу, находится на юге экстента, где два слоя водосборных бассейнов не перекрываются.

Наложение слоев для нахождения разности в зонах водосборных бассейнов

В предыдущем разделе вы определили интересующую вас территорию, как разницу между водосборными бассейнами пятой и шестой дамб. Чтобы определить, сколько нерестилищ станет доступно, вы изолируете этот регион с помощью инструмента Наложение слоев .

1. На панели Содержание укажите слой Watershed Dam 5 и щёлкните кнопку Выполнить анализ .

Когда операция выполнится, слой Difference in Watershed Area , представляющий разницу между зонами водосборных бассейнов, будет добавлен на карту.

Теперь, когда вы определили область, где водосборная область для дамб 5 и 6, вам больше не нужны слои Watershed Dam 5 и Watershed Dam 6 для надписей для каждой из дамб.

Добавление слоя с гидрологическими пространственными объектами

Вы изолировали территорию водосборного бассейна выше пятой дамбы по течению, которая станет досягаема для лососевых в случае постройки рыбохода. Однако для сохранения атлантического лосося важна не площадь водосборного бассейна, а количество чистых пресноводных потоков, пригодных для нереста. В этом разделе вы добавите гидрологические данные обо всех пресноводных пространственных объектах в бассейне реки Мерси на вашу карту.

1. На ленте щелкните Добавить и выберите Поиск слоев .

Слой Mersey Hydrology добавляется на карту. Слой содержит гидрологические пространственные объекты, которые расположены внутри границ водосборного бассейна реки Мерси, такие как реки, ручьи и озера.

Обозначения по умолчанию делают трудноотличимыми слои Difference in Watershed Area и Mersey Hydrology .

Символы для слоя Difference in Watershed Area обновлены.

Фильтрация гидрологических данных

В этом случае вы заинтересованы в нахождении пространственных объектов, которые потенциально будут высококачественными нерестилищами. Атлантический лосось предпочитает нереститься в холодных, пресных, богатых кислородом водоемах без иловых отложений и с быстрым течением. Для того, чтобы показать пространственные объекты, наилучшим образом подходящие для нерестилищ, вы отфильтруете слой Mersey Hydrology .

1. На панели Содержание укажите слой Mersey Hydrology и щёлкните кнопку Фильтр .

Фильтр использует логические выражения для поиска пространственных объектов в слое, основываясь на значении атрибутов в его таблице. Интересующие вас пространственные объекты появятся на карте, остальные будут скрыты (но не удалены).

Выражения имеют общий вид <название поля> <условие> <значение поля>.

Это обеспечит список допустимых значений атрибутов для выбранного поля.

Другая строка запроса была добавлена в окно Фильтр.

Для выражения запроса фильтра сейчас задано Показать объекты в слое, которые соответствуют всем следующим выражениям . Так как вы хотите, чтобы фильтр выбирал объекты, у которых WARV50 или WARV55 , вы обновите поле соответствия, чтобы отображались объекты, соответствующие какому-либо одному выражению, а не всем.

Карта сейчас отображает меньше гидрологических пространственных объектов: только маленькие ручьи, которые наиболее пригодны для нереста атлантического лосося.

Суммирование потенциальных нерестилищ

Теперь, после того как вы добавили слой гидрологии и отфильтровали его, чтобы найти наиболее пригодные для нереста места, вы просуммируете нерестилища, которые станут доступными после постройки рыбохода.

1. На панели Содержание укажите слой Difference in Watershed Area и щёлкните кнопку Выполнить анализ .
2. На панели Выполнить анализ щелкните Анализ объектов . Разверните Суммировать данные и щелкните Суммировать в пределах .

Инструмент Суммировать в пределах создает статистику о пространственных объектах, которые попадают в границу полигонного слоя. Вы посчитаете суммарную длину ручьев внутри границ слоя Difference in Watershed Area .

Эта настройка будет подсчитывать суммарную длину линейных объектов внутри границ слоя.

Вам не нужно выбирать поле, по которому будет производиться группировка (потому что уже отфильтровали свои данные так, что они включают только ручьи), так что пропустите Выбрать поле, по которому группировать .

Новый слой с точкой появился на карте.

В атрибутивной таблице этого нового слоя хранится нужная вам итоговая информация, которую вы также можете посмотреть в легенде.

Легенда появилась в панели Содержание .

Более 24 километров ручьев с чистой водой станут доступны, если на пятой дамбе будет создан рыбоход. Теперь вы установите точное количество доступных нерестилищ и обозначите это на вашей карте.

Откроется окно редактора выражения, в котором есть область для скрипта и функции для построения выражения надписи.

Убедитесь, что ввели кавычки.

Появится окно Результаты , подтверждающее корректность введённого выражения.

Надпись добавилась на карту, но она трудно читаема на фоне снимка.

Вы измените стиль надписи так, чтобы ее было проще увидеть во всех экстентах карты.

Вам больше не нужен слой Potentially Accessible Streams , так как вы дописали к карте обобщающую информацию, поэтому удалите его.

Слой Mersey River Dams сейчас не виден, так как водосборные области над ним. Вы измените порядок слоев так, чтобы слой Mersey River Dams стал виден.

Слой Mersey River Dams сейчас виден над слоем Difference in Watershed Area .

На этом уроке вы визуально изучили систему дамб на реке Мерси и научились использовать аэрофотоснимки для поиска подходящего местоположения нового рыбохода. Вы использовали аналитические инструменты, чтобы создать водосборные бассейны от речных преград, найти зоны, в которые лосось сможет попасть с помощью нового рыбохода, и рассчитать количество нерестилищ внутри этой территории. Наконец, вы надписали карту, чтобы четко отобразить ваши изыскания.

Закончив это упражнение, вы научились делать простую оценку доступности нерестилищ. Хотя еще потребуется детальное полевое исследование, оценка местообитаний и локальные анализы, сегодня вы завершили начальную работу, представляющую важный первый шаг в процессе подачи заявки на финансирование.

Еще больше уроков вы найдете в Галерее уроков Learn ArcGIS.

Авторские права третьих лиц

• Данные о гидрологии Новой Шотландии предоставлены GeoNOVA.
• Отдельная благодарность сотрудникам NSLC Adopt A Stream за идею и советы.

Отправьте нам свое мнение

Отправьте нам свой отзыв об этом уроке. Расскажите нам, что вам понравилось, а что нет. Если в уроке что-то не работает, сообщите нам, что именно, а также название раздела и номер шага, на котором вы столкнулись с проблемой. Используйте эту форму, чтобы отправить нам отзыв.