التركيز الإعلامي للرؤية العالمية
ظهرت الشركة على شاشة التلفزيون المركزي 15 مرة، ووصلت تغطيتها عبر وسائل الإعلام الحزبية والإعلام المركزي ووسائل الإعلام الرسمية المحلية إلى ما مجموعه 50 مليون شخص.
مقارنة طرق استخراج المياه بناءً على صور الأقمار الصناعية فائقة الطيف
مقدمة معلومات أساسية
تُعدّ موارد المياه من أثمن الموارد الطبيعية للبشرية. ورغم أن بلدي يحتل المرتبة الرابعة عالميًا في إجمالي موارد المياه العذبة، فإن نصيب الفرد فيه لا يتجاوز ربع المتوسط العالمي. ويُعدّ استخدام تقنية الاستشعار عن بُعد للحصول على معلومات دقيقة وسريعة حول المسطحات المائية البرية وسيلة تقنية فعّالة لإجراء مسوحات موارد المياه ومراقبة المناطق.
يوجد حاليًا كمٌّ كبير من الأبحاث حول استخلاص معلومات المسطحات المائية، حيث تعتمد معظم مصادر البيانات على البيانات متعددة الأطياف. وتوجد طرقٌ متنوعة لاستخلاص معلومات المسطحات المائية من مختلف الأنواع والمناطق، ولكلٍّ منها مزاياها الخاصة؛ إلا أن الأبحاث المتعلقة بتطبيقها على بيانات الأقمار الصناعية فائقة الطيف لا تزال محدودة نسبيًا. لذا، تُقارن هذه الورقة البحثية وتحلل طرق استخلاص معلومات المسطحات المائية المختلفة باستخدام بيانات القمر الصناعي Xi'an Optics-1 05 (المعروف أيضًا باسم قمر Tianxianpei الصناعي).
الأساليب والمبادئ
استخدمت دراسة الحالة هذه صورًا طيفية فائقة لمدينة ويفانغ التقطها القمر الصناعي Xiguang-1 05 (Tianxianpei) في 21 مايو 2025، لاستخراج المسطحات المائية، وقامت بمقارنة وتحليل طرق مختلفة بناءً على نتائج الاستخراج.
الجدول 1. مقدمة البيانات
في هذه الحالة، تستخدم عملية حساب المؤشر بيانات انعكاس مستوى L2C المصححة جويًا. وتكون إجراءات التشغيل المحددة كما يلي:
1. معالجة البيانات المسبقة
(1) المعايرة الإشعاعية: تُشعّع بيانات قيمة DN الأصلية باستخدام معاملات المعايرة الإشعاعية المُستمدة من الإشعاع للحصول على بيانات الإشعاع الظاهري. ويمكن القيام بذلك باستخدام أداة المعايرة الإشعاعية في برنامج ENVI.
(2) التصحيح الجوي: يتم إجراء التصحيح الجوي باستخدام أدوات التصحيح الجوي القائمة على نماذج 6S أو MODTRAN للحصول على بيانات انعكاس السطح، مثل أداة التصحيح الجوي FLAASH في ENVI.
(3) التنعيم الطيفي: في برنامج ENVI، تُستخدم خوارزمية سافيتزكي-غولاي (SG) لتنعيم بيانات انعكاس السطح، مما يقلل من التشويش الطيفي ويُحسّن موثوقية التصنيف اللاحق. يمكنك استخدام أداة Savitzky-Golay Filter الإضافية من متجر تطبيقات ENVI أو أداة THOR Spectral Smoothing المدمجة. عند استخدام Savitzky-Golay Filter، يتم ضبط المعلمات كما يلي:
(4) تسجيل الصور (اختياري): يتم إجراء التسجيل الجغرافي على البيانات المُعالجة بناءً على الخريطة الأساسية. يمكن إجراء التسجيل في برامج ENVI أو QGIS أو ArcGIS. يُوصى باستخدام صور جوجل كخريطة مرجعية.
2. استخلاص الماء
(1) طريقة تحديد العتبة أحادية النطاق
تعتمد طريقة تحديد العتبة أحادية النطاق على اختيار نطاق محدد واستخراج عينات المياه من خلال تحديد عتبة مناسبة. وتُعرَّف العتبة كما يلي:
في الصيغة، يُمثل RNIR قيمة انعكاس الأشعة تحت الحمراء القريبة، بينما يُمثل δ العتبة. عندما تكون قيمة الانعكاس ≥ δ، يُعتبر الجسم غير مائي؛ وعندما تكون
(2) مؤشر الماء التفاضلي المعياري (NDWI)
تم استخلاص نطاق المسطحات المائية باستخدام طريقة المؤشر الطيفي. تحديدًا، حُسب مؤشر الفرق المعياري للمياه (NDWI) بناءً على صورة انعكاس السطح المعالجة بواسطة برنامج FLASH. ثم، استنادًا إلى المدرج التكراري لصورة NDWI، تم تحديد عتبة لإتمام استخلاص المسطحات المائية. صيغة الحساب كالتالي:
(3) تحسين مؤشر المياه المظللة (MSWI)
مؤشر الظل المائي المعدل (MSWI) هو نموذج نسبي يعتمد على مؤشر الظل المائي، ويعمل على تحسين الفصل بين الظلال والمسطحات المائية. صيغة الحساب كالتالي:
تم ضبط العتبة على 0؛ تشير القيم الأكبر من 0 إلى المسطحات المائية، بينما تعتبر القيم الأخرى خلفية.
(4) مؤشر المياه المرجح الشامل (CWWI)
يستخدم مؤشر الوزن المائي الشامل (CWWI) ثلاثة أطوال موجية - الأزرق والأخضر والأشعة تحت الحمراء القريبة - ويُخصص أوزاناً مختلفة لكل نطاق لإنشاء توليفة نطاقية. تُساعد هذه الطريقة في التمييز بين المسطحات المائية وغير المائية من خلال إبراز الاختلافات في انعكاس الماء وامتصاصه. التعريف كالتالي:
(5) مؤشر المباني الظلية (SBI)
يُستخدم مؤشر المباني المظللة (SBI) لاستخراج المسطحات المائية بضرب قيم مؤشر NDWI في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة، ثم تحديد عتبة معينة. قد يؤدي استخدام مؤشر NDWI وحده إلى الخلط بين الظلال والمسطحات المائية، مما ينتج عنه تشويش وشوائب كبيرة. في منطقة الدراسة، تتفاوت قيم مؤشر NDWI للمعالم الأرضية النموذجية، من الأعلى إلى الأدنى، كالتالي: المسطحات المائية، المباني، ظلال الجبال، والغطاء النباتي، مع انخفاض السطوع بهذا الترتيب. تتشابه المسطحات المائية والمباني في السطوع، مما يُظهر تداخلًا كبيرًا في القيم. تُظهر المسطحات المائية اختلافات ملحوظة عن المعالم الأرضية الأخرى في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة، حيث يكون الانعكاس، من الأعلى إلى الأدنى، كالتالي: الغطاء النباتي، ظلال الجبال، المباني، والمسطحات المائية. لذا، فإن صيغة مؤشر المباني المظللة هي:
في هذه الصيغة، يُمثل NDWI مؤشر الفرق المعياري للمياه، بينما يُمثل RNIR انعكاس الأشعة تحت الحمراء القريبة. يؤدي ضرب NDWI في مربع نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة إلى زيادة الفرق العددي بين المسطحات المائية والمعالم الأرضية الأخرى، مع تسهيل تحديد قيم التدرج الرمادي واستخراج المسطحات المائية بكفاءة، وخاصةً إزالة التداخل بين قيم التدرج الرمادي للمسطحات المائية والمباني.
عرض النتائج
الشكل 1. صورة مركبة بالألوان الحقيقية للقمر الصناعي Xiguang-1 05 (تيانشيانبي)، 20250521
مقارنة المنحنيات الطيفية لخصائص أرضية مختلفة قبل وبعد ترشيح SG (زيادة الانعكاس بمقدار 10000 مرة، القمر الصناعي Xiguang-1 05 (Tianxianpei)، 20250521)
الشكل 2. منحنيات طيفية لخصائص أرضية مختلفة بعد ترشيح SG
تم استخراج بيانات المسطح المائي المذكور أعلاه باستخدام القمر الصناعي Xiguang-1 05 (تيانشيانبي). ولتقليل تأثير عتبات التدخل البشري، تم ضبط عتبات جميع الطرق، باستثناء طريقة النطاق الواحد، على الصفر، مما أسفر عن النتائج التالية:
الشكل 3. خريطة توزيع المياه المستخرجة بواسطة القمر الصناعي أحادي النطاق، Xiguang-1 05 (Tianxianpei)، 20250521
الشكل 4. خريطة توزيع المياه NDWI، القمر الصناعي Xiguang-1 05 (Tianxianpei)، 20250521
الشكل 5. خريطة توزيع المياه MSWI، القمر الصناعي Xiguang-1 05 (Tianxianpei)، 20250521
الشكل 6. خريطة توزيع المياه الصادرة عن CWWI، القمر الصناعي Xiguang-1 05 (Tianxianpei)، 20250521
الشكل 7. خريطة توزيع المياه من SBI، القمر الصناعي Xiguang-1 05 (Tianxianpei)، 20250521
كما هو موضح في نتائج توزيع استخلاص المسطحات المائية أعلاه والجدول 2، فإن استخلاص العتبة أحادية النطاق أكثر تفصيلاً ويغطي مساحة أكبر من الطرق الأخرى، لا سيما في الجزء الجنوبي من نهر كوهي في خزان شياشان، حيث يكون المسطح المائي متصلاً نسبيًا ويمكن رؤية التقاء النهر بالمنطقة الحضرية بوضوح. مع ذلك، تُظهر الطرق الأخرى انقطاعات في المجرى الأدنى لنهر كوهي. علاوة على ذلك، يُعد استخلاص العتبة أحادية النطاق فعالاً في استخلاص المسطحات المائية الصغيرة، ولكنه يعتمد بشكل كبير على إعدادات العتبة، مما يتطلب تدخلاً يدويًا. من بين طرق استخلاص المسطحات المائية الأربع الأخرى، تُعطي طريقتَا NDWI وSBI نتائج متقاربة جدًا، بينما تُحقق طريقتَا MSWI وCWWI أداءً أفضل على المسطحات المائية الكبيرة، ولكنهما قد تُغفلان المسطحات المائية الصغيرة.
الجدول 2. جدول إحصائي لمساحة المياه المستخرجة بطرق مختلفة