تطبيقات الاستشعار عن بعد Remote Sensing

 

ماهي تطبيقات الاستشعار عن بعد Remote Sensing

تطبيقات الاستشعار عن بعد 

مقدمة:-

تحدثنا في السابق عن مفهوم الاستشعار عن بعد ومكوناته ، وموصفات وخصائص المرئيات الفضائية ، وفي هذه المقالة سوف نتحدث عن بعض التطبيقات الاستشعار عن بُعد ، وطرق الاستفادة من مخراجاته فهناك أمثلة لا تحصي علي نجاح تقنية الاستشعار عن بعد ، فلقد مكنت صور الاستشعار عن بُعد من تصحيح كثير من المعلومات ، وذلك لأن هذه الصور تعطي نظرة شمولية ودقيقة وآنية لمعالم الأرض.

1- التطبيقات الحضرية:-

يحتاج مخططو المناطق الحضرية دوما إلي معلومات مستمرة لصياغة سياسات الحكومات وبرمجتها . ويمكن أن تتراوح هذه السياسات بين المجالات الاجتماعية والاقتصادية والثقافية، ويمتد دور إدارات التخطيط ليشمل أنشطة أخري إضافة الي تعدد المشكلات الحضرية التي تواجه المخططين ، والتي ترجع أسبابها بشكل رئيس الي عدد من العوامل يمكن حصرها في ثلاث مجموعات هي:

• العوامل التاريخية.
•  العوامل التخطيطية.
•  العوامل التنظيمية.

 1- رسم خرائط تفصيلية للمدن:-

تعتبر الصور الفضائية من المصادر الأساسية لرسم الخرائط التفصيلية ، وذلك لتوفر هذه الصور وبدقة تمييزية عالية ( تصل الي 60 سم QuickBird كما ذكرنا في مقالة سابقة ) ولتلفتها المعقولة مقارنة بالمسح الأرضي ، وتتم عملية إنتاج الخرائط بعدة مراحل : أولها التخطيط والتنسيق واختبار نوع الصور المناسبة والدقة المطلوبة ، ثم التصوير أو الشراء مباشرة من الجهات المختصة ، ثم ربط هذه الصور بنقاط التحكم وتصحيح الأخطاء الهندسية وإزالة التشوهات منها ، وتأتي عمليية الترقيم (تحويل الصور الفضائية إلي معلومات رقمية) والتي تتطلب الجهد والوقت الكثير بل هي في الحقيقة أهم عنصر في حساب تكلفة إنتاج الخرائط من الصور الفضائية لأنها تحتاج إلي كوادر بشرية مدربة وبرامج متخصصة وأجهزة حاسب متقدمة والمرحلة الأخيرة من الإنتاج تكون في المخرج النهائي الذي يريد إخراج هذه الخرائط عليه ، فمن الممكن أن تكون المخرجات علي شكل خرائط ورقية أو خرائط رقمية (Digital Maps) أو حتي ممكن أن تكون المخرجات علي شكل طبقات رقمية (Vector Layers) تستخدم في تطبيقات أخري. ويمكن أستخدم مخرجات هذه الصور كخرائط قاعد لنظم المعلومات الجغرافية GIS .

وكذلك يمكن أن تنتج مباشرة من الصور الفضائية خرائط الصور المصححة (Orthoimage Maps)، وهي عبارة عن صور فضائية تم تصحيح إزاحة الميل للمعالم وإزاحة التضاريس فيها، ولإنتاج هذه الخرائط نحتاج إلي صور مجسمة ومعلومات الارتفاعات الأرضية DEM أو مايعرف Digital Terrain Elevation Data = DTED ، وهي بشكل عام خرائط ولكن لا يستعاض عن المعالم الموجودة فيها برموز ، بل تظهر المعالم كما في الحقيقة من المنظر الرأسي (Top View) ويضاف إلي المعلومات المطلوبة (مثل أسماء الطرق ، أسماء بعض المعالم الهامة ، شبكة الإحداثيات المصححة وغيرها).

 2- دراسة حركة المرور ومواقف السيارات:

تعتبر الصور الفضائية وسائل الاستشعار عن الآخري من الوسائل الرئيسية التي تستخدمها معظم هيئات النقل والمواصلات علي اختلاف المستويات المحلية والإقليمية والوطنية عند دراسة الأوضاع الراهنة أو عند إنشاء طرق جديدة أو في دراسة بعض المشكلات الخاصة.

 3- تخطيط وتوزيع المتنزهات والحدائق:

في كثير من المدن الكبيرة أدي الاهتمام في عمل الاحتياطات المبكرة لتوفير الأراضي اللازمة للحدائق والمتنزهات الترفيهية إلي تزايد الضغط السكاني علي استخدام أراضي المدينة بسبب تزايد عدد السكان ومن الأمثلة التقليدية علي اهتمام مخططي المدن بتوفير الأراضي للحدائق من فترة مبكرة من نمو المدينة، الحديقة المركزية في (منهاتن) بمدينة نيويورك.

ومهما يكن من أمر فإن الكثير من المدن الكبيرة كثيفة السكان إما أنها تفتقد إلي المتنزهات والحدائق مثل مدينة عمان ، أو أنها غير كافية لاستيعاب المتنزهين . وفي أي مدينة لا يتم التخطيط للحدائق والمتنزهات في المراحل الأولي من نمو المدينة فقد يصبح ارتعفاع أسعار الأرضي عائقا أمام إقامة حدائق ومتنزهات جديدة (ومثال ذلك متنزه سلام بمدينة الرياض) أو حتي توسيع الحدائق والمتنزهات الموجودة.

 4- دراسة استعمالات الأراضي Land Use : 

تعتبر خرائط استخدامات الأرض من أكثر الخرائط التي يستخدمها المخططون الحضريون وأهم ما تشمله هذه الخرائط ما يلي:

•  طبيعة تقسيم الأراضي بين مختلف الأنشطة.
•  نسبة المساحة المخصصة لكل استخدام.
•  نسبة الأرض المخصصة لطرق المواصلات.
•  العلاقات بين استخدام الأرض وطرق المواصلات.

كما أن استخدام الأرض يعتبر من أكثر المجالات الحضرية استخداما للصور لعدد من العوامل أهمها:

- أن الحصول علي بيانات استخدام الا{ض عملية مكلفة وتستهلك وقتًا وجهدًا كبيرًا ، ويمكن أن تكون وسائل الاستشعار عن بُعد 

أرخص وأسرع لإنتاج خرائط استخدام الأرض.

- مما تتميز به استخدامات الأرض تغيرها المستثمر والسريع في بعض الحالات ، وبدون متابعة هذه التغيرات يجب وضع المخططات أو تعديلها عند الحاجة لمواجهة الظروف الجديدة ، واستخدام العميل الحقلي التقليدي لهذا الغرض يعتبر أيضا عملية مكلفة ومستهلكة للوقت والاستشعار عن بُعد وسيلة ذات كفاءة علية من حيث السرعة في اكتشاف التغير في استخدام الأرض.

وللصور ووسائل الاستشعار الأخرى قدرة محدودة في استخدامها لدراسة استخدام الأرض بحيث يصبح استخدامها لدراسة استخدام الأرض بحيث يصبح استخدامها فيما بعد لا يقل عن العمل الحقلي من حيث التكلفة واستهلاك الوقت.

 5- التمدد الحضري واتجاهه:

ويمكن قياس تمدد المدن ومعرفة اتجاه النمو فيها ،وذلك باستخدام صور الاستشعار عن بعد في فترات زمنية متباعدة، ومثال ذلك صورة القمر الصناعي لاندسات لمدينة (لاس فيجاس – Las Vegas) ، ونستطيع تحديد اتجاه النمو كما هو واضح في الصورة اتجاه الغرب والجنوب الشرقي من المنطقة.

 6- دراسة المجمعات الصناعية:

يعد تصنيف الصناعات، والتعريف إلي المناطق الصناعية والمصانع المختلفة من الأمور الهامة بالنسة لمفسر الصور ، والذي يعمل ضمن هيئات تخطيط المدن ، وضبط نوعية الماء والهواء ، وفي بعض الحالات فإن تفرد المباني الصناعية أو وجود علامات مميزة علي أسطح مباني المصانع يجعل عملية تفسير الصور سهلة نسبيا (مثل المداخن ، سيور الإنتاج وزانات الوقود) ، وفي حالات أخري تتطلب معرفة المنشآت الصناعية خلفية علمية واسعة في الصانعة ، ومهارة كبيرة في استنتاج نوعية المصنع من خلال قرائن ذات علاقة ، وأحيانا يتطلب الأمر توافر دليل أو أكثر من أدلة التفسير ، وبلا شك فإن المفسر الذي يعرف عن عمليات التصنيع يكون قادرا علي تمييز الأنشطة الصناعية بسهولة.

2- التطبيقات الزراعية والريفية:

تعتبر الثروة الزراعية أساسًا استراتيجيًا وتلعب دورا كبيرا في القوي السياسية للدولة شأنها في ذلك شأن الصناعة أو التجارة ، والأرضي المستثمرة في الإنتاج الزراعي تشكل نسبة أكبر من أي استخدام في معظم دول العلم من استخدامات الأراضي ، ونتيجة لذلك نجد أن الاهتمام بالحصول علي معلومات مبكرة وشاملة عن المساحات المزروعة بالمحاصيل المختلفة وكمية الإنتاج المتوقع من كل محصول ، وتأثير الأمراض والحشرات في كمية الإنتاج وتحديد المناطق التي تعاني من جفاف ، تعتبر أساسية في الإدارة الحديثة للقطاع الزراعي وفي تسويق المنتجات الزراعية . ولكن هذه المعلومات لا يمكن الحصول عليها في الوقت المناسب وبالدقة المطلوبة إذا استخدمنا الطرق التقليدية في جميع البيانات وتصنيفها لا لابد من استخدام الوسائل المتقدمة من الاستشعار عن بُعد ، وما يرتبط من وسائل متقدمة للتحليل وإظهار النتائج.

ومن التطبيقات الزراعية للمعلومات المستقاه من بيانات الأقمار الصناعية ما يلي : دراسة أنواع الزراعية والمحاصيل ، ودراسة النباتات الطبيعية ودراسة أمراض النباتات.

 1- دراسة أنواع الزراعة والمحاصيل:

يمكن استخدام صور ومناظر الاستشعار عن بُعد لإعداد خرائط تصنيف الزراعة السائدة في منطقة ما ، وفي الصور ات التحليل المكاني العالي نستطيع أن نحدد نوع الزراعة إما مباشرة من الصور ، أو الاستعانة ببعض العناصر الظاهرة في الصور مثل المباني وطرق الري ، وقد استخدمت صور بمقاييس صغيرة في مثل هذا النوع من الدراسات ووجد أنه بالإمكان تحديد الأنماط الزراعية باستخدام صور الردادر ثم ربطها بظواهر طبيعية وبشرية معروفة يمكن مشاهدتها في الصور. وبالتأكيد لا يساعد المقايس الصغيرة والتحليل المكاني الضعيف لصور الرادار علي استكشاف وتحديد التفاصيل الدقيقة ، وإذا أردنا الحصول علي تفاصيل أكثر يجب الرجوع إلي الصور بمقاييس كبيرة.

وقد نحتاج أحيانًا إلي إجراء تقديرات أولية عن كمية المحصول المتوقع للمزروعات فنلجأ إلي استخدام وسائل الاستشعار عن بعد لما توفره من معلومات شاملة وسريعة ، وذلك بالاعتماد علي الاختلاف في حجم الأشعة التي يعكسها كل محصول. وكما تعلمنا سابقًا في باب تفسير وتحليل الصور أن أهم العناصر التي تساعدنا في اكتشاف نوعية المحاصيل الزراعية هي: درجة اللون ، النسيح ، والأدوات المرتبطة بكل نوع من أنواع الزراعية. وكذلك يجب أن نتذكر أن النسيج واللون يتغيران من فترة الي آخري من فترات نمو المحصول الواحد ، وان وسائل وطرق الزراعة والأدوات والمباني المرتبطة بالزراعة تختلف بين الدول المتقدمة والدول النامية.

 2- دراسة النباتات الطبيعية:

يعتبير النبات الطبيعية في كثير من الدول أحد الموارد الطبيعيةالهامة. وفي البلاد الجافة كالمملكة العربية السعودية لا تقل أهمية معرفة أماكن تكثيف النباتات الطبيعية عما هو موجود في البلاد الأخرى. ويمكن التفريق بين ثلاث طرق في دراسة النباتات الطبيعية 

باستخدام وسائل الاستشعار عن بُعد:

•  التصنيف السابق.
•  التصنيف اللاحق.
•  التصنيف الخاص.

وقد وجدت أن وسائل الاستشعار عن بعد مناسبة في عمليات مسح وإعداد خرائط النباتات الطبيعية ، وخصوصا في المناطق ذات الوعورة الشديدة التي يصعب الوصول إليها. وتعتمد صحة تفسير صور النباتات الطبيعية علي مهارة وخبرة مفسر الصور خصوصا عند تحديد أنواع وأصناع الأشجار وبصورة عامة يمكن الاعتماد علي عدد من العناصر المساعدة مثل النسيج واللون والشكل العام للنبات وقمم الأشجار ، ويلعب الظل دوراًا كبيرًا في حالة توفره للتعرف علي نوع الأشجار حيث نستطيع الحصول علي نظرة جانبية تشبه النظرة التي نقوم بها المسح الأرضي، وكذلك يمكن استخدام الظل في حساب ارتفاع الأشجار بعد معرفة زواية أشعة الشمس ومقاس الصور كما في الصورة التالية أو يمكن قياس ارتفاع الأشجار من الصور المجسمة كذلك.

وتستخدم الصور الحساسة للأشعة دون الحمراء في استكشاف النباتات نظرا للون الأحمر المميز الذي تظهر به في الصور الذي يعتبر ذا أهمية في تحديد النباتات المزروعة والمناطق التي تم حصادها وتعتبر وسائل الاستشعار عن بُعد من أنسب الطرق للتحديد العام للنباتات الطبيعية في المناطق الكبيرة ويمكن لخيص أهم مجالات تطبيق وسائل الاستشعار عن بُعد في دراسة النباتات الطبيعية 

فيما يلي :

•  تحديد أنواع الأشجار والنباتات وإعداد الخرائط لذلك.
•  تقدير كمية الأخشاب وأنواعها.
•  معرفة أطوال الأشجار.

 3- دراسة أمراض النباتات:

تستخدم وسائل الاستشعار عن بُعد في تحديد المناطق الزراعية التي تعاني من أمراض المحاصيل ، وخصوصا الصور الحاسة للأشعة دون الحمراء القريبة. وفي دراسة قام بها كل من ( مانزر Manzer ، وكوبر Cooper) وجد أن الصور الملونة الحساسة للأشعة دون الحمراء أفضل من الصور العادية المللونة أو البانكروماتية في استكشاف أمراض البطاطس، فمن دراسة الصورة البانكروماتية كما في الشكل التالي لا نستطيع إلا الأجزاء التي في مرحلة متأخرة من المرض ، بينما في الصور الحساسة للأشعة دون الحمراء نلاحظ جميع المناطق المتأثرة بل إنه يمكن استكشاف أمراض النباتات قبل ظهور أعراضها باستخدام هذا النوع من الاستشعار. وتظهر النباتات المريضة في الصور الملونة الأبيض والأسود الحساسة للأشعة دون الحمراء بلون أسود .

 أما في الصور الملونة الحساسة للأشعة دون الحمراء فتظهر النباتات بلون وردي إلي بني غامق تبعًا لشدة تأثرها بالمرض ، أما النباتات الميتة أو الضعيفة فتظهر بلون أخضر أو رمادي مائل للزرقة.

3- التطبيقات العسكرية:

لقد ساهم القطاع العسكري في تطور علم الاستشعار عن بُعد من نشأته، بل كان هو أساس تطور ونشأه هذا العلمن، حيث كان الغرض الأساسي من نظم ووسائل الاستشعار عن بُعد هو عمليات التجسس والاستطلاع علي قوات العدو مثل ما تم في الحرب العالمية الألي والتانية .

وتعتبر وسائل الاستشعار عن بُعد مصدرًا منهمًا وأساسيًا في كثير من عمليات العسكرية، وذلك لأن وسائل الاستشعار الحديثة ليس لها حدود سياسية ولا تتطلب إذنًا للتصوير ، كما أنها ذات قدرة هائلة علي تقديم معلومات غزيرة عن الأرض ، والاحتفاظ بهذه المعلومات في أشكال مختلفة من وسائط التخزين (ورقية و رقمية) ومن أهم التطبيقات العسكرية التي تستخدم : عمليات الاستطلاع الجوي ، عمليات التجسس وحصر أهداف العدو ، اختيار طرق حركة القوات العسكرية أثناء المعارك والحروب ، مراقبة قوات العدو ، عمليات التدريب الطيارين. 

 1-الاستخبارات ومراقبة العدو:

ويمكن استخدام الصور في عملية الاستخبارات العسكرية بشكل مباشر وغير مباشر ، مثال الطرق المباشر: حصر الطائرات أو 

المعدات العسكرية كما في الشكل التالي ، أو معرفة مواقع الصورايخ ومصاتها.

والطرق غير المباشرة: مثلا حساب خزانات الوقود في القواعد العسكرية لمعرفة إجمالي ساعات الطيران الممكن تزويدها به .

 2- تدريب الطيارين:

يمكن استخدام الصور الفضائية في تدريب الطيارين أو حتي في التخطيط قبل الطيران. وتستخدم الصور الفضائية مع معلومات الارتفاعات الأرضية لتكون نظام الطيران التشبيهي الي يتدرب عليه الطيارون مما يحفظ تكلفة التدريب وعمليات الحوادث في كليات الطيران ، وهذا النظام معمول به في الخطوط السعودية الآن.

4- التطبيقات الآخري:

وكما ذكرنا سابقا لا يمكن حصر جميع التطبيقات الممكنة من مخرجات نظم الاستشعار عن بُعد ، ولكن نكر أمثلة إضافة إلي ماتم ذكره من تطبيقات ، ممكن استخدام الصور ات التحليل المكاني الجيد في حصر السكان والمساكن أو في دراسات تلوث البيئة المائية أو دراسة وحصر الكوارث الطبيعية {1} دراسات تلوث الهواء، متابعة ظاھرة ذوبان الجليد في المناطق القطبية ، متابعة الظاھرات المناخية مثل حركة و خصائص الرياح والسحب ، البحث عن الموارد الطبيعية مثل البترول و المعادن، البحث عن المياه الجوفية، إعداد الخرائط الكنتورية لبيان تضاريس سطح الأرض، إعداد خرائط رطوبة التربة في الحقول الزراعية، إعداد خرائط التربة، إعداد خرائط المواقع الأثرية، إعداد الخرائط الجيولوجية. {2}

المصادر:-

{1} المملكة العربية السعودية ، (د.ت): المؤسسة العامة للتعليم الفني والتدريب المهني، الإدارة العامة لتصميم وتطوير المناهج ، الاستشعار عن بُعد ، الرياض.

{2} جمعة محمد داود (2013): مُقدمة في الصور الجوية والمرئيات الفضائية ، مكة المكرمة ، المملكة العربية السعودية