Date of Award

10-2025

Document Type

Dissertation

Degree Name

Doctor of Philosophy in Geographic Information Science

Department

Geography and Urban Sustainability

First Advisor

Khaula Alkaabi

Second Advisor

Khalid Hussein

Abstract

This dissertation investigates the potential impact of future sea level rise (SLR) scenarios on the city of Abu Dhabi. With climate change, many coastal towns are at risk of experiencing this type of natural hazard. Currently, no precise scenario simulations have been developed, mainly due to the use of low spatial resolution elevation data. Additionally, the difficulty in understanding the real impacts persists when analyses rely solely on traditional cartography and GIS methods. This dissertation aims to advance the field by offering a new approach, which involves creating a comprehensive dynamic 3D simulation with dynamic flowing water. This model, defined as a “digital twin”, is applied to specific areas to extract statistics related to four custom sea level rise scenarios: 1 m, 2 m, 3 m, and 4 m. These statistics focus on three aspects commonly analyzed separately: buildings, the road network, and vegetation. The Unity game engine—software initially used for video game creation—is integrated with Geographic Information Systems (GIS) to create a virtual replica of the city and perform simulations. The main results reveal a generally moderate sea level rise along the shoreline at 1 m. Unexpected initial water intrusions appear at 2 m in the eastern part of the Corniche area. The 3 m rise represents a significant global flood with some regions still accessible. However, the final scenario shows nearly complete inundation, except for a few high-elevation zones. The conclusions highlight the high vulnerability of most regions, especially at 3 m, and offer a comprehensive explanation of sea level rise impacts on each aspect studied. This simulation automatically and constantly measures the effect of each scenario on the number of buildings, road distances, and tree species. The sea level is dynamically updated in the interface, and a compass facilitates orientation. This allows the user to move freely within the area, either walking or flying. This novel and innovative 3D simulation provides one of the most comprehensive and up-to-date assessments of Abu Dhabi’s vulnerability to sea level rise. It delivers detailed, dynamic statistics, a 3D virtual city environment, and in-game freedom of movement with both first-person and third-person view modes implemented.

Arabic Abstract


تحليل تأثير سيناريوهات ارتفاع مستوى سطح البحر على التنقّل والبنية التحتية والبيئة في أبوظبي وتحديد الحلول من خلال إنشاء توأم رقمي باستخدام نظم المعلومات الجغرافية ومحرك الألعاب

تتناول هذه الأطروحة التأثير المحتمل لسيناريوهات ارتفاع مستوى سطح البحر المستقبلية على مدينة أبوظبي. فمع تغيّر المناخ، تتعرض العديد من المدن الساحلية لخطر التعرض لهذا النوع من المخاطر الطبيعية. ولم تُطوَّر حتى الآن أي محاكاة دقيقة لهذه السيناريوهات، ويعود ذلك أساسًا إلى استخدام بيانات مكانية ذات ارتفاعات منخفضة الدقة. كما أن صعوبة فهم التأثيرات الحقيقية لا تزال قائمة عند الاعتماد حصريًا على أساليب رسم الخرائط التقليدية ونظم المعلومات الجغرافية . وتهدف هذه الأطروحة بشكل رئيسي إلى المضي قدمًا من خلال تقديم نهج جديد يتضمن إنشاء محاكاة ثلاثية الأبعاد شاملة مع تدفق المياه الديناميكي. ويُعرَّف هذا النموذج بأنه " توأم رقمي"، ويتم تطبيقه على مناطق محددة من المدينة لاستخراج إحصاءات تتعلق بأربعة سيناريوهات مخصصة: متر واحد، متران، ثلاثة أمتار، وأربعة أمتار. وتركز هذه الإحصاءات على ثلاثة جوانب تُحلَّل عادةً بشكل منفصل: المباني، وشبكة الطرق، والغطاء النباتي . وقد دُمِج محرك الألعاب Unity، وهو برنامج استُخدم في البداية لإنشاء ألعاب الفيديو، مع نظم المعلومات الجغرافية لإنشاء نسخة طبق الأصل افتراضية من المدينة وإجراء عمليات المحاكا ة . تكشف النتائج الرئيسية عن ارتفاع عام ومعتدل لمستوى سطح البحر بمقدار متر واحد على الشريط الساحلي. وتظهر تسربات مائية أولية وغير متوقعة من ارتفاع مترين في الجزء الشرقي من منطقة الكورنيش. ويمثل الارتفاع البالغ 3 أمتار فيضانات واسعة النطاق مع بقاء بعض المناطق قابلة للوصول. ومع ذلك، يكشف السيناريو الأخير عن مناطق غارقة بالكامل تقريبًا، باستثناء بعض مناطق الارتفاع العالي . وتسلّط الاستنتاجات الضوء على قابلية معظم المناطق للتأثّر، ولا سيّما ابتداءً من ارتفاع 3 أمتار، وتقدّم شرحًا شاملًا لتأثير ارتفاع مستوى سطح البحر على كل جانب من الجوانب المدروسة. وتقيس هذه المحاكاة تلقائيًا وبشكل مستمر أثر كل سيناريو على عدد المباني، وطول شبكة الطرق، وأنواع الأشجار. ويتم تحديث مستوى سطح البحر ديناميكيًا في الواجهة، وتسهّل البوصلة تحديد الاتجاه. وهذا يتيح للمستخدم الحركة بحرية داخل المنطقة مشيًا أو بالطيران . و تُقدم هذه المحاكاة ثلاثية الأبعاد المبتكرة والجديدة أحد أكثر التقييمات شمولاً وحداثةً لمدى تأثر أبوظبي بارتفاع مستوى سطح البحر. وتقدم إحصاءات ديناميكية مفصلة، وبيئة مدينة افتراضية ثلاثية الأبعاد، وحرية حركة كاملة داخل التطبيق، مع تنفيذ وضعي العرض من منظور الشخص الأول والثالث.

Download

Share

COinS