摘要
- 近年来，科学家们讨论了跨界含水层的分布通过全球地下水信息系统和编年史联盟等国际组织和国家地质调查局等国家机构建立的地下水数据库，了解地下水资源的环境意义。然而，地下水数据库在 DDE 计划中的应用受到地下水数据的管理、交互和监测方法的限制。
- 建立开放、统一和共享的地下水数据平台的同时，进一步整合分散在研究机构和个人的私有数据的能力，对于加深我们对从浅水到深水的地下水的理解至关重要，这是我们的目标DDE 计划。
研Highlights
- 地下水数据库及相关大数据研究调查。
- 总结了当前地下水数据库与 DDE 计划需求之间的差距。
- 提出了一种用于 DDE 计划的改进的地下水数据库框架。
研究内容
- 现有数据库侧重于地下水的一种或几种性质或特征，如水位数据库、水化学数据库、水资源数据库和流域补给数据库。因此，大数据技术在与其他地球科学密切相关的深层地下水中应用可能存在困难，需要具有相对完整的原始地下水数据。
- 与大数据技术在电子、通信、计算机、人工智能等领域的广泛应用相比（Chen et al., 2014 , Xu et al., 2014 , Al-Fuqaha et al., 2015, Islam et al., 2015 )，大数据技术在地球科学中的应用，包括环境科学、生物学和地质学，还处于起步阶段（Hampton et al., 2013 , Baldocchi, 2014）。
- 机器学习、模糊识别和通用地球科学数据库促进了地球科学在监测、预测、管理和修复方面的研究（Suzuki et al., 2001 , Lary et al., 2016 , Swetha et al., 2017 , Karpatne等人，2019 年，Achu 等人，2020 年，Mengistu 等人，2021 年)，但大数据技术仅作为分析工具应用，并未与全球地球科学研究相结合。
- 数据还可以根据水质、脆弱性、地下水资源、分布、地下水开采压力等不同性质进行分类；
- 时间序列分析是一个由趋势和周期性波动的识别以及自回归曲线的建立组成的预测模型的过程。基于时间序列分析，可以确定最佳监测频率，是地下水监测网络设计的关键参数之一。
- 美国地质调查局（USGS）建立的国家水信息系统（NWIS）是最全面的地下水数据库之一，提供美国所有50个州的地下水数据，以及哥伦比亚特区、波多黎各、维尔京群岛、关岛、美属萨摩亚和北马里亚纳群岛
- 南澳大利亚（SA）地下水数据库提供澳大利亚最大的地下水资源大自流盆地的地下水数据，旨在确定可持续的地下水产量，估计供水风险和管理水质。澳大利亚气象局的国家地下水信息系统 (NGIS) 包含超过 870,000 个钻孔地点，包括相关的岩性、钻孔施工和水文地层记录（图 4），以及地下水位数据、图表、管理区域和含水层边界，在某些地区可以使用 2.5D 和 3D 含水层几何图形（图 5）。
- 凭观测到的地下水位和降水曲线仍不能确定降水阈值，大数据技术的应用势在必行。
- ，Cuthbert 等人使用大数据技术。（2019a）采用cR（累积补给贡献/总补给）和rP（标准化年降水量）来量化补给过程，确定了三种主要的地下水补给过程类型。
- 随着大数据技术的应用，更容易了解地球深处的地下水如何与人类活动和地表生态环境相互作用。
- 传统地下水数据库与其他地球科学数据库的融合可以引入有关可用地下水资源量的知识，并展示跨学科地下水数据库的优势。
- 近年来地下水数据库的应用和意义得到了发展和扩展。然而，地下水数据库的一些基本特征却很少得到纠正，包括结构陈旧繁琐、数据分层存储、更新周期长、授权严格、访问封闭等。
- 其次，现有地下水数据库中其他地质科学相关数据不足，这一直是其在DDE计划中应用的一大难题。跨学科的地下水数据库在 DDE 计划中是必不可少的，因为深部地下水的特征与浅层含水层有很大不同。
- 一般来说，地球物理勘探在地下水表征中的应用仅限于250 m以内，深部地下水勘探开发需要钻孔（ Yang等，2018 ）。
- 虽然地球物理方法，包括电阻法、电磁法和波速法，间接提供了地质结构、孔隙度和含水量的结果，但非接触技术无法收集有关水文地质、水化学和微生物的信息。因此，有必要在 DDE 计划中开发适用于深层地下水的采样和监测方法。
- GGIS 和 GGMN 对地下水元数据进行了出色的设计，可以作为 DDE 计划中地下水元数据设计的基础。
- 在地球深处选择材料和信号传输方法具有挑战性，但经过验证的设计和方法已经过测试并且可用。
研究方法
结论
解决的问题
正文
