资源枯竭使工业重新考虑其战略，并调整其生产和制造技术。随着几种可再生资源在人类进步和可持续发展中发挥着至关重要的作用，利用数字技术优化利用这些资源的势头呈指数级增长。水是人类赖以生存的重要自然资源之一，在水文学中的作用是巨大的。

2022年3月，联合国发布了2022年版《联合国世界水发展报告》，其中指出地球上99%的流动淡水是地下水。尽管它的价值不可估量，但它往往缺乏监督和管理。尽管地下水具有巨大的社会、经济和环境效益潜力，但污染和过度使用对这一宝贵资源构成了重大威胁。含水层或地下水一旦中毒，就会一直受到污染，而且几乎不可能逆转。

在一些国家，地下水是日常用水的主要来源。根据一项研究的国际水文地质学家协会“世界上超过三分之一的人口的饮用水来自地下水，目前全球有7亿人没有足够的水供应，未来大多数人将不得不从地下水中获得饮用水。地下水还满足了40%以上的灌溉用水需求，提供了大约四分之一的工业用水。”

实时数据和分析

随着世界上许多地区面临水资源短缺和地下水资源枯竭，有效的地下水管理变得越来越重要。至关重要的是，要确保可持续地利用地下水，以满足社会需求，同时保护支持地下水的自然系统。地下水管理包括一系列活动，包括监测地下水位，评估地下水质量，调节地下水的使用，以及实施补充枯竭含水层的战略。它确保可持续地利用这一宝贵资源，同时考虑到今世后代的需要。它还涉及各利益相关方之间的协调工作，如用水者、政策制定者、科学家和当地社区。

数字技术可以通过提供实时数据和分析、提高效率、促进利益相关者的透明度和协作，在地下水管理中发挥关键作用。以下是数字技术如何用于地下水管理的一些例子:

•地下水监测系统:数字监测系统可以提供地下水水位、水质和其他参数的实时数据，有助于及早发现潜在问题。这些信息可用于调整地下水开采速率，并确定需要额外监测和管理的地区。

•空间决策支持系统:决策支持系统等数字工具可以通过分析数据并根据具体参数和约束条件提供建议，帮助地下水管理者做出明智的决策。这些系统还可以提供不同管理方案的模拟，帮助评估不同管理策略的潜在影响。

•地球观测:卫星图像等遥感技术可用于监测大面积的地下水资源，有助于确定地下水使用和可得性的趋势和模式。

•地下水建模:数字模型可以模拟地下水资源对不同管理方案的响应，并有助于预测未来发展和气候变化的影响。

让不可见变为可见

地下水水文学是高度跨学科的，涵盖了地貌学、地质学、地球化学和水力学等几个地球和大气科学主题。在高时间和光谱分辨率的地球观测、机器学习算法和计算方面的进展，在水文和水力建模、水文优化、水质建模和含水层制图方面取得了有效的进展。空间机器学习算法有助于精确定位和划定含水层，监测水位，评估水质，识别过度开采区域，以及其他使用各种不同数据集的整理和综合-地质，水文，地貌，地形，地下水位深度-以及几个次要数据源，包括地面真相，并帮助制定更可持续地管理地下水的策略。各种机器学习算法，包括贝叶斯、模糊、登普斯特-谢弗理论、预测建模中的逻辑回归分析和分类模型——逻辑回归、支持向量机、k -近邻、Naïve贝叶斯、支持向量机、随机森林、决策树——已被发现在处理空间数据和针对地下水潜力或污染脆弱地区进行综合分析方面是有效的。

一些地下水模型——一维和二维流动模型——使用井和其他来源的数据来模拟地下水在含水层中的流动。地理空间决策支持系统有助于创建含水层地图，确定补给区，并跟踪地下水随时间的运动。这些信息有助于制定管理地下水资源的策略，例如确定抽水井的最佳位置或确定补给工作最有效的区域。该系统可用于识别地下水被污染的地区。矿山周围的地下水资源通常会受到危险尾矿、矿山排水、污染的液体流出物渗入地下、水质退化等负面影响，影响生态环境和动植物生物多样性。

规划可持续发展

随着世界人口的持续增长和对水的需求的增加，地理空间技术将在管理我们宝贵的地下水资源方面发挥越来越重要的作用。基于gis的地下水勘探、开发和水质评价的空间决策支持系统能够有效、高效地为地下水污染的管理和修复策略提供帮助。

GeoAI具有高分辨率的EO数据，将有效地管理地下水资源——划定含水层、监测水位、评估水质，并制定有效和可持续利用资源的战略。为了制定有效的、可持续的管理策略，了解地下水系统的行为及其与环境的相互作用是至关重要的。

Cyient的大趋势报告涵盖了可持续发展主题，使围绕可持续地下水资源开发的解决方案概念化。它审议现有地下水资源的有效管理，以公平的方式满足目前和长期的需要，保持其质量，而不谈判与破坏含水层物理特征和储存能力有关的风险。

作者简介

Nihar R Sahoo是地球科学博士，专攻GIS，遥感，应用统计学，拥有超过23年的行业经验。他的兴趣领域在于利用地球观测数据构建端到端开发、部署和操作地理空间机器学习解决方案。