تعمل تقنية الاستشعار عن بعد عبر الأقمار الصناعية على تعزيز خط الدفاع عن سلامة جودة المياه في بحيرة تاي هو.

مع تطور الصناعة والتجارة، وكثافة السكان، والتوسع الحضري السريع، يتزايد العبء البيئي على موارد المياه في بلادي عامًا بعد عام. وباعتبارها وسيلة فعالة وواسعة النطاق لرصد الأرض، يمكن لتقنية الاستشعار عن بُعد عبر الأقمار الصناعية أن تلعب دورًا هامًا في مراقبة جودة المياه، مما يتيح الحصول على نتائج أكثر دقة وشمولية.

مفهوم مراقبة جودة المياه عن بعد

يشير رصد جودة المياه عن بعد إلى تقنية الحصول على معلومات جودة المياه على مساحة واسعة باستخدام العلاقة بين الخصائص الطيفية وتركيزات الملوثات في المسطحات المائية، من خلال الخبرة أو عكس النموذج.من خلال دراسة العلاقة بين بيانات الاستشعار عن بُعد عبر الأقمار الصناعية وبيانات جودة المياه المقاسة، يمكن بناء نموذج عكسي لمعايير جودة المياه. يُتيح رصد الاستشعار عن بُعد الحصول على معلومات حول معايير جودة المياه التي تتجاوز الحدود المسموح بها، مما يوفر مزايا مقارنةً بالرصد الأرضي التقليدي، مثل التغطية الأوسع، وتوفير الوقت والجهد، وسهولة الرصد الديناميكي طويل الأمد.

مبدأ الرصد عن بعد لجودة المياه

يعتمد مبدأ مراقبة جودة المياه عن بعد على تحليل امتصاص وتشتت الضوء بأطوال موجية محددة بواسطة معايير جودة المياه في المسطح المائي بناءً على الخصائص الطيفية المختلفة للمياه النقية والمسطحات المائية الملوثة، ثم عكس تركيز كل معيار من معايير جودة المياه في المسطح المائي.إلى جانب الماء النقي نفسه، توجد ثلاثة أنواع رئيسية من المواد التي تؤثر على الخصائص الطيفية للماء: المواد الصفراء، والعوالق النباتية (الكلوروفيل أ)، والمواد الصلبة العالقة الكلية. يحتوي إشعاع الماء على معلومات لون الماء، ويُستخدم بشكل أساسي في عملية الاستشعار عن بُعد لجودة المياه، والتي تُنتج معايير رصد جودة المياه عن بُعد، مثل تركيز الكلوروفيل أ، وتركيز المواد الصلبة العالقة، والشفافية. ومن خلال تحليل هذه النتائج، يُمكن رصد تغيرات جودة المياه عن بُعد.

تساعد تقنية الاستشعار عن بعد عبر الأقمار الصناعية في مراقبة جودة المياه في بحيرة تاي هو.

في مايو/أيار 2007، شهدت بحيرة تاي هو ازدهارًا واسع النطاق للبكتيريا الزرقاء، مما تسبب في تلوث شديد للبحيرة وأدى إلى أزمة مياه حادة لنحو مليوني نسمة في مدينة ووشي. وقد أولت الحكومات الوطنية والمحلية اهتمامًا بالغًا لمسألة مكافحة تلوث مياه بحيرة تاي هو، وبحلول عام 2020، تم تنفيذ ما يقرب من 1800 مشروع لمكافحة التلوث.

تتمتع تقنية الاستشعار عن بعد عبر الأقمار الصناعية بمزايا التغطية الواسعة والتوقيت العالي، ويمكنها توفير وسيلة تقنية موثوقة لمراقبة تغيرات المياه على مساحات واسعة.يمكن استخدام تقنية الاستشعار عن بعد عبر الأقمار الصناعية لمراقبة ازدهار الطحالب في بحيرة تاي هو على مدى فترة طويلة من الزمن، وتوفير إنذار مبكر فعال بالكوارث، وتوفير دعم البيانات للحوكمة البيئية اللاحقة. 

تغيرات في مؤشر جودة المياه في بحيرة تاي هو، من إعداد شركة تشونغكه شيغوانغ للفضاء الجوي

في الآونة الأخيرة، واستناداً إلى الأبحاث الموجودة، قامت شركة CAS Xi'an Optics & Aerospace Technology Co., Ltd. باستخلاص التوزيع المكاني والزماني لتكاثر الطحالب الزرقاء في بحيرة تاي هو من صور السماء الصافية الملتقطة في تواريخ مماثلة (26 أغسطس، 6 سبتمبر، و24 أغسطس) بين عامي 2021 و2023. تم استخدام مؤشر الحيوانات (FAI) لاستخلاص تكاثر الطحالب الزرقاء في بحيرة تاي هو، وذلك بالاستفادة من الامتصاص القوي للماء في نطاقات الأشعة الحمراء، والأشعة تحت الحمراء القريبة، والأشعة تحت الحمراء ذات الموجة القصيرة، وذلك لبناء نموذج استخلاص مؤشر الحيوانات (FAI) في نهاية المطاف.

تُظهر نتائج الاستخلاص أنه بعد فترة طويلة من المعالجة، تحول ازدهار البكتيريا الزرقاء في بحيرة تاي هو من تفشٍ واسع النطاق في عام 2021 إلى ظاهرة صغيرة النطاق في عام 2023، مع انخفاض مساحتها وتناقص ضررها تدريجياً. 

بفضل التغطية الواسعة وقدرات جمع المعلومات المستقرة التي توفرها تقنية الاستشعار عن بُعد عبر الأقمار الصناعية، يُمكن رصد جميع مراحل تغير جودة المياه في بحيرة تاي هو. وهذا يتيح فهمًا شاملًا وموضوعيًا لجودة المياه الفعلية وحالة التخثث قبل وبعد مكافحة التلوث في البحيرة، مما يوفر وسائل تقنية للكشف المبكر عن المشكلات واتخاذ التدابير الوقائية. ولا يقتصر الأمر على توفير موارد بشرية ومادية ومالية كبيرة فحسب، بل يُساعد أيضًا إدارات حماية البيئة على فهم ومراقبة حالة البيئة المائية في الوقت الفعلي بكفاءة عالية.