الانعكاس البصري للغطاء النباتي: نظرة عن بعد على رئتي الأرض

تلعب النباتات دورًا حيويًا في نظام الأرض، فهي تُعدّ موردًا متجددًا هامًا على سطحها. وباعتبارها أحد أكثر العوامل المؤثرة والمؤشرات فعاليةً وقيمةً للتغير المناخي العالمي، فإنها تؤثر في الوقت نفسه على توازن الطاقة في نظام الأرض والغلاف الجوي، وتلعب دورًا حاسمًا في المناخ، ودورة المياه، والدورات البيوكيميائية.

لذا، لطالما شكّل الغطاء النباتي للأرض وتغيراته محور اهتمام العلماء والحكومات في جميع أنحاء العالم، وقد ترسّخ مفهوم الحضارة البيئية القائل بأن "المياه الصافية والجبال الخضراء ثروة لا تُقدّر بثمن" في أذهان الناس. وتحظى معايير الغطاء النباتي، باعتبارها أحد المؤشرات المهمة لتقييم صحة النظام البيئي، باهتمام متزايد.

الاستشعار البصري عن بعد لمعايير الغطاء النباتي

اليوم، يوفر تطوير تكنولوجيا الاستشعار عن بعد وسيلة تقنية مهمة لرصد حالة نمو وديناميكيات الغطاء النباتي.من خلال الحصول على بيانات الاستشعار عن بعد البصرية لمعلمات الغطاء النباتي، يمكن إجراء تحليل كمي لهيكل ووظيفة النظم البيئية.بخلاف أساليب القياس الأرضية التقليدية،يُوسّع الاستشعار عن بُعد نطاق المعلومات التمثيلية المحدودة المُستقاة من القياسات التقليدية "النقطية" ليشمل معلومات "مساحية" (أي معلومات إقليمية) أكثر اتساقًا مع الواقع، دون إلحاق الضرر بالنظام البيئي. كما يُمكنه تقدير معايير الغطاء النباتي على المدى الطويل، وبشكل ديناميكي ومستمر.يتمتع بمزايا لا غنى عنها في تقدير معايير الغطاء النباتي على المستويين الإقليمي والعالمي.

عكس معلمات الغطاء النباتي عن طريق الاستشعار عن بعد

يشير مصطلح "الاستدلال الكمي عن بعد عبر الأقمار الصناعية" إلى عملية تحويل بيانات رصد الاستشعار عن بعد إلى خصائص أرضية كمية أو معلمات سطحية من خلال النماذج والخوارزميات الرياضية.تُستخدم هذه الطريقة غالبًا للحصول على الخصائص الفيزيائية والكيميائية الحيوية للسطح، مثل الغطاء النباتي ودرجة حرارة سطح الأرض والكتلة الحيوية للنباتات وتركيز المياه.

عادة ما تكون النباتات الموجودة على سطح الأرض هي الطبقة الأولى للمراقبة والتسجيل عن بعد، وهي المعلومات الأكثر انعكاسًا بشكل مباشر في صور الاستشعار عن بعد.من خلال استخراج وعكس معلمات الغطاء النباتي المختلفة باستخدام معلومات الغطاء النباتي وتغيراته التي يوفرها الاستشعار عن بعد، يمكننا مراقبة عملية وأنماط التغيير.  

تصنيف الغطاء الأرضي بواسطة قمر الاستشعار عن بعد شيغوانغ التابع للأكاديمية الصينية للعلوم

يمكن استخدام المعلومات الطيفية والمكانية الغنية التي توفرها البيانات الطيفية الفائقة للقمر الصناعي شيامن للعلوم والتكنولوجيا رقم 1 03 لتحسين الميزات من خلال تقليل الأبعاد في فضاء الميزات عالي الأبعاد، وهو أمر ذو أهمية كبيرة لتحسين دقة التصنيف.

استنادًا إلى الصور الطيفية الفائقة لمدينة شيآن والمناطق المحيطة بها، يمكن استخدام إطار عمل نموذج الغابة العشوائية لتحديد وتصنيف الغطاء الأرضي ذي الخصائص المختلفة. 

قمر شيغوانغ للاستشعار عن بعد التابع للأكاديمية الصينية للعلوم - تغير مؤشر الغطاء النباتي

باستخدام النماذج والخوارزميات الرياضية، يمكن تحويل بيانات الاستشعار عن بُعد التي يجمعها قمر شيامن للعلوم والتكنولوجيا رقم 103 إلى مؤشرات نباتية. يزداد مؤشر الغطاء النباتي مع ازدياد كثافته، مما يعكس حالة نمو النباتات. ويمكن استخدام التغيرات في هذا المؤشر للكشف عن حالة نمو النباتات وكثافتها، بالإضافة إلى تصحيح بعض أخطاء الإشعاع.

تُستخدم تقنيات الاستشعار عن بُعد للغطاء النباتي حاليًا بشكل أساسي للحصول على معلومات زراعية، مما يُرسي أساسًا متينًا للزراعة الذكية. ومن خلال تحليل صور الأقمار الصناعية البصرية المتنوعة، يُمكن تحديد أنواع الغطاء الأرضي والمحاصيل ومراقبة نموها. ومع تطور العلوم والتكنولوجيا، وتزايد الحاجة إلى بناء حضارة بيئية مستدامة، يُمكن أن يُوفر استخدام بيانات الاستشعار عن بُعد لاستخلاص معايير الغطاء النباتي دعمًا بالغ الأهمية لتقييم صحة النظام البيئي، وبالتالي يُقدم توجيهًا فعالًا للبشرية لحماية البيئة الإيكولوجية للأرض.