انتشار استخدام تقنية الاستشعار عن بعد فائقة الطيف في بلدي

 دعم الاستراتيجيات الوطنية لـ "الحد من انبعاثات الكربون" و"الحياد الكربوني"  

في السنوات الأخيرة، أصبح مصطلحا "ذروة انبعاثات الكربون" و"الحياد الكربوني" من المصطلحات الرائجة فيما يتعلق بالرفاهية الوطنية ومعيشة الشعب. ستسعى بلادي جاهدةً للوصول إلى ذروة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون قبل عام 2030، والسعي لتحقيق الحياد الكربوني قبل عام 2060. ويُعدّ "خفض الانبعاثات وزيادة امتصاص الكربون" جوهر تحقيق أهداف "ذروة انبعاثات الكربون" و"الحياد الكربوني"، ويجب تنفيذهما بالتوازي، مما يُعزز جهود بلادي في حساب انبعاثات الكربون وامتصاصه استنادًا إلى بيانات رصد الكربون. لذلك، أصبح استخدام الأقمار الصناعية فائقة الطيف لرصد ثاني أكسيد الكربون العالمي وسيلة مهمة ومقياسًا معترفًا به يمكنه الحصول على معلومات كمية ودقيقة للغاية عن تدفق الكربون على المستويات القارية والإقليمية والمحلية.

△أطلقت بلادي بنجاح قمرها الصناعي الكربوني TanSat في عام 2016.

سيصبح هذا القمر الصناعي ثالث قمر صناعي في العالم مخصص لرصد تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي العالمي.

يُمكن لتطوير صناعة الأقمار الصناعية لرصد الكربون أن يُوفر بيانات رصد الكربون بدقة مكانية أعلى، مما يُتيح رصدًا محليًا أكثر استمرارية وتحديدًا مكانيًا أدق للرصد الإقليمي، وهو ما يُفيد في توضيح مصادر ومصارف الكربون في المناطق الحيوية. وبالتزامن مع ذلك، وبالاقتران مع صور الاستشعار عن بُعد عالية الدقة، يُمكن استخدامها لإجراء تقييمات إقليمية لقدرة الغابات والمباني الحضرية وأسطح الطرق على تحقيق الحياد الكربوني.

علاوة على ذلك، فإن تطوير القدرات الإقليمية المتعلقة بالأقمار الصناعية الكربونية يمكن أن يعزز بشكل كبير السمعة العلمية والتكنولوجية للمنطقة، ويساعد في إنشاء علامة تجارية تكنولوجية مبتكرة، ويوفر زخماً لتطوير التكنولوجيا المتقدمة في المنطقة.

المسح الجيولوجي  

تتميز صور الاستشعار عن بعد بالأقمار الصناعية فائقة الطيف بدقة طيفية عالية، وتكامل طيفي، ومزايا مثل حجم المعلومات الشامل الكبير، وتردد الرصد العالي، والتغطية الواسعة. يمكنها أن تعكس بدقة وتفصيل خصائص نسيج الجيولوجيا والموارد المعدنية، ويمكن أن توفر أساسًا مهمًا ودلائل لمسوح الموارد المعدنية.

يمكن استخدام بيانات الاستشعار عن بُعد عالية الدقة المكانية لإنشاء خريطة موحدة للموارد المعدنية في جميع أنحاء البلاد. ولا يقتصر استخدام هذه الخريطة على إجراء مسوحات حول الوضع الراهن لتطوير الموارد المعدنية واستغلالها، ومراقبة البيئة في المناجم، وتخطيط الموارد المعدنية فحسب، بل يشمل أيضًا تحليل البيانات الموضوعية المتعلقة بتطوير الموارد المعدنية والحصول عليها. وهذا يوفر دعمًا فنيًا هامًا وأساسًا لاتخاذ القرارات لإدارات التعدين في تخطيط الموارد المعدنية، وتصحيح نظام تطويرها، وإدارة البيئة الجيولوجية للمناجم.

علاوة على ذلك، واستنادًا إلى تحديد المعادن وتحديد المعادن الدقيقة، ووفقًا لقوانين الارتباط التكافلي للمعادن والدور الدال للأهمية الجيولوجية للمعادن نفسها، يمكن عكس العلاقة الجوهرية بين مختلف العوامل الجيولوجية بشكل بديهي، مما يمكن أن يحسن كفاءة التحليل الطيفي الفائق وحل المشكلات في التطبيقات الجيولوجية.

 مراقبة صحة الغابات  

△ خريطة الغطاء الحرجي المستخرجة من بيانات طيفية فائقة الوضوح وأشعة تحت الحمراء القريبة من القمر الصناعي تيانغونغ-1

يشمل رصد صحة الغابات بشكل أساسي مراقبة ظروف نمو الأشجار ورصد الآفات والأمراض. تتضمن الطرق التقليدية لرصد صحة الأشجار إجراء مسوحات يدوية ميدانية، مما يتطلب جهداً بشرياً ووقتاً كبيرين، وغالباً ما يقتصر على جمع البيانات بشكل جزئي، مما يصعب معه تغطية الصحة العامة للغابة بأكملها. ومع ذلك... تتميز مراقبة صحة الغابات باستخدام الاستشعار عن بعد بالأقمار الصناعية فائقة الطيف بمزايا هامة، كالدورية العالية والتغطية الواسعة. وبفضل خاصية "دمج الخريطة والطيف"، يمكن تحديد معلومات آفات وأمراض الغابات بكفاءة من خلال مقارنة الانعكاس الطيفي.

△ تشير المنطقة الحمراء إلى الأشجار التي تم تحديدها على أنها مصابة بالآفات والأمراض.

تُظهر الأشجار المصابة بالآفات والأمراض تشوهات في الانعكاس الطيفي ودرجة الحرارة، مما يُسبب تغيرات في خصائص امتصاص وانعكاس أوراقها في نطاقي الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء القريبة. ولذلك، واستنادًا إلى البيانات التي تجمعها أقمار الاستشعار عن بُعد فائقة الطيف، يُمكن تحديد الاختلافات في الانعكاس الطيفي والتشوهات الهيكلية من خلال تقنيات تحسين الصور واستخلاص المعلومات، مما يُتيح رصد الحالة الصحية للأشجار.

رصد الكوارث في حالات الطوارئ  

△ صورة مُفسَّرة من صور الاستشعار عن بُعد عبر الأقمار الصناعية لحريق الغابات في مقاطعة مولي، محافظة ليانغشان، مقاطعة سيتشوان، 1 أبريل 2020

في السنوات الأخيرة، تكررت الحرائق والانفجارات في المناطق الحضرية والغابات، مما تسبب في خسائر فادحة، مثل انفجار ميناء تيانجين، وانفجار الغاز الطبيعي في شنيانغ، وحريق الغابات في مقاطعة ليانغشان يي ذاتية الحكم في سيتشوان. وفيما يتعلق برصد الحرائق... يمكن للاستشعار عن بعد عبر الأقمار الصناعية التغلب على صعوبات الجدولة في الزمان والمكان، مما يوفر بيانات صنع القرار للإغاثة في حالات الطوارئ والكوارث.على سبيل المثال، في عام 2020، استغل المركز الوطني لتطبيقات الاستشعار عن بعد بالأقمار الصناعية التابع لوزارة الموارد الطبيعية إمكانيات شبكة الأقمار الصناعية البصرية ثلاثية النجوم (2 متر/8 أمتار) لتتبع تطور حرائق الغابات في مقاطعة مولي، بمحافظة ليانغشان، بمقاطعة سيتشوان، بشكل مستمر، وذلك في الفترة من 30 مارس إلى 1 أبريل، حيث تم إنشاء خريطة تفسيرية لصور الاستشعار عن بعد للحرائق. وقد تم تقديم نتائج الرصد إلى قيادة الطوارئ في الخطوط الأمامية.

△ صورة طيفية فائقة من القمر الصناعي "Environment-1"

استجابةً للظروف الجوية، بإمكان مجموعات الأقمار الصناعية الصغيرة جمع صور الاستشعار عن بعد للتروبوسفير.يستطيع هذا النظام رصد وتوقع الظواهر الجوية القاسية كالأعاصير والأمطار الغزيرة وتجمعات السحب، بالإضافة إلى إجراء تقييمات فورية وإنذارات مبكرة بشأن معلومات أمواج المحيط. كما يمكنه الحصول على معلومات عن الفيضانات خلال موسم الأمطار عبر الأقمار الصناعية، مما يوفر بيانات داعمة للسياسات المتعلقة بإمدادات المياه وإدارتها ومكافحة الفيضانات والصرف الصحي.

  الاستشعار عن بعد للمحيطات  

△ خريطة موضوعية لتركيز الكلوروفيل أ في رصد جودة المياه في مدينة تشوهاي

يُعدّ الاستشعار عن بُعد للمحيطات من أهم التقنيات التي ساهمت في تحقيق تقدم كبير في علوم البحار في أواخر القرن العشرين. ويتمثل هدفه الرئيسي في فهم ودراسة وتطوير واستخدام وحماية الموارد البحرية، مما يجعله ذا أهمية استراتيجية بالغة. ومع تطور العلوم والتكنولوجيا، أصبح الاستشعار عن بُعد فائق الطيف مجالًا رائدًا في مجال الاستشعار عن بُعد للمحيطات.

أصبحت أجهزة قياس الطيف التصويرية متوسطة الدقة أداة فعالة للكشف عن لون المحيط ودرجة حرارته نظرًا لمزاياها العديدة، مثل التغطية الطيفية الواسعة والدقة العالية والنطاقات الطيفية المتعددة. يمكن استخدامه ليس فقط للكشف عن تركيز الكلوروفيل، ومحتوى الرواسب العالقة، وبعض الملوثات، ودرجة حرارة المياه السطحية في مياه البحر، ولكن أيضًا للكشف عن الجليد البحري والمناطق الساحلية وغيرها من الظواهر المماثلة.

من بين هذه العوامل، تُعدّ درجة حرارة سطح البحر وتركيز الكلوروفيل عنصرين أساسيين في البيئة البحرية. ويعكس توزيعهما مساحة تجمع العوالق النباتية البحرية وبيئتها المعيشية. كما يمكن استخدامهما بشكل غير مباشر لرصد أو التنبؤ بالتوزيع المكاني والزماني للموارد، مثل مناطق صيد الأسماك في المحيطات وجودة مياهها. تستطيع أقمار الاستشعار عن بعد فائقة الطيف التقاط صور لسطح البحر على مساحة واسعة وفي جميع الظروف الجوية. ومن خلال تفسير هذه الصور وتحليلها، يمكن الحصول بكفاءة على بيانات دقيقة حول درجة حرارة سطح البحر ولون المحيط، مما يوفر دعماً بياناتياً للجهات المعنية مثل مراقبة البيئة البحرية ومصائد الأسماك البحرية.وهذا الأمر ذو أهمية كبيرة للتنبؤ بدرجة حرارة سطح البحر والرصد البيئي لمناطق الصيد البحرية.

الاستشعار عن بعد الزراعي  

△ تصنيف دقيق للمحاصيل بناءً على بيانات الاستشعار عن بعد عبر الأقمار الصناعية فائقة الطيف

شهدت تقنية الاستشعار عن بُعد الطيفي الفائق الحديثة تطورًا سريعًا، مما مكّنها من توفير بيانات متنوعة لرصد الأرض بشكل ديناميكي وسريع ودقيق وفوري. تتطلب الزراعة الدقيقة دقة في الإنتاج واستخدام الموارد، ودقة في الإدارة والتطوير. وقد طُبقت تقنية الاستشعار عن بُعد الطيفي الفائق في البحوث والتكنولوجيا الزراعية بالطرق التالية:

1. دراسة حول العلاقة بين نمو المحاصيل الفردية وأطياف أوراق المحاصيل؛

2. استخدام بيانات طيفية فائقة متعددة الأوقات لاستخراج السمات الطيفية لتحديد وتصنيف أنواع مختلفة من النباتات والمحاصيل؛

3. تقدير المعايير الفيزيائية الحيوية للنباتات، مثل مؤشر مساحة الأوراق، والكتلة الحيوية، والنيتروجين الكلي، والفوسفور الكلي.

4. البحث في نماذج معلومات الاستشعار عن بعد؛

5. استخدام مؤشرات الغطاء النباتي لتحليل الغطاء الأرضي أو الرصد الديناميكي لنمو المحاصيل؛

6. مراقبة نمو المحاصيل.

△الإجهاد الناتج عن المرض: كلما كان لون الجلد أصفر، كان المرض أكثر حدة؛ وكلما كان لون الجلد أخضر، كان المرض أقل حدة.

يشهد تطوير الاستشعار عن بعد فائق الطيف في الزراعة الدقيقة اتجاهات متعددة. ولا تزال تقنيات الاستشعار عن بعد الحديثة للزراعة الدقيقة محورًا رئيسيًا للبحث. ويتطلب ذلك أيضًا تصميم وإنشاء نظم معلومات زراعية أساسية، ونظم استخلاص أعراض المحاصيل وتشخيصها باستخدام نظم المعلومات الجغرافية، ونماذج نظم دعم القرار المدعومة بنظم المعلومات الإدارية.

الرصد الحضري  

يُتيح الجمع بين بيانات الاستشعار عن بُعد فائقة الطيف وعالية الدقة المكانية التمييز الدقيق بين المعالم الحضرية والأهداف التي صنعها الإنسان. تستطيع أقمار الاستشعار عن بُعد رصد مصادر الإشعاع على سطح الأرض ليلاً، كالأضواء الليلية والحرائق، ومراقبة سطوع سطح الأرض ليلاً. ينشأ هذا السطوع في المقام الأول من الأنشطة البشرية، كالمناطق السكنية والصناعية، وحتى إضاءة قوارب الصيد، بالإضافة إلى الحرائق. يُمكن قياس هذا السطوع لتحديد مستوى النشاط البشري، ويُستخدم على نطاق واسع في المجالات الاقتصادية والأمنية الوطنية.

إضافةً إلى ذلك، تتميز صور الاستشعار عن بُعد عبر الأقمار الصناعية بموضوعيتها ودقتها وسرعة التقاطها، مما يوفر وسيلة تقنية متطورة ومنهجية وفعالة للتخطيط العمراني والبناء وإنفاذ القانون. ويمكنها أن تلعب دورًا هامًا في التخطيط العمراني والبناء والإدارة، وأن تحقق نتائج جيدة في رصد البناء غير القانوني.استنادًا إلى صور الاستشعار عن بُعد عبر الأقمار الصناعية، يمكن استخلاص مناطق التغيير في مواقع محددة لتمكين الكشف المبكر عن استخدام الأراضي والبناء غير القانونيين، والوقاية منهما، والتعامل معهما، لا سيما على أسطح المباني القائمة وفي شوارع المدن والريف. كما يُمكّن ذلك من تطبيق القوانين باستخدام الخرائط، مما يُسهم في تحسين كفاءة تطبيقها وخفض تكاليفها. من جهة أخرى، يمكن استخدام صور الأقمار الصناعية عالية الدقة للمراقبة الشهرية المستمرة لمشاريع الأراضي بعد الموافقة عليها، ومتابعة حالة بنائها طوال مراحلها.

التجارة الدولية وتمويل البيانات  

تُعدّ المناطق الصناعية والموانئ والمطارات الرئيسية حول العالم منصاتٍ وناقلاتٍ مهمة للتجارة الحرة العالمية. ويمكن لرصد نموّها من منظور البيانات الضخمة للاستشعار عن بُعد عبر الأقمار الصناعية أن يكشف عن المشهد الحيوي للتجارة العالمية. يمكن لصور الأقمار الصناعية والبيانات الضخمة أن تكشف معلومات جديدة عن التجارة العالمية في مختلف السلع (بما في ذلك المعادن والطاقة والكهرباء وانبعاثات الكربون وما إلى ذلك)، مما يكشف المعلومات المخفية تحت طبقة صور الأقمار الصناعية لدعم أنشطة تجارية واستثمارية معينة.

التطبيقات العسكرية  

بفضل ما توفره من معلومات أرضية غنية، استُخدمت تقنية التصوير الطيفي الفائق في المجال العسكري منذ بداياتها. وقد أثبتت التطبيقات العملية القيمة العسكرية العالية لهذه التقنية، ولذا يتزايد استخدام هذا المستشعر عن بُعد على الأقمار الصناعية العسكرية بوتيرة متسارعة.في مجال الاستطلاع العسكري وتحديد التمويه، يمكن لهذا النظام الكشف التلقائي عن الأهداف المموهة باستخدام مطياف تصويري يعتمد على الخصائص الطيفية المختلفة للهدف ومادة التمويه. وفي مجال التحقيق في عمليات إنتاج الأسلحة، لا يقتصر دور جهاز التصوير الطيفي الفائق على رصد الخصائص الطيفية للأهداف والكشف عن وجودها فحسب، بل يشمل أيضاً تحليل تركيبها المادي. فهو قادر على جمع الدخان المتصاعد من المصانع، وتحديد تركيبه المادي مباشرةً، وتحديد الأسلحة المنتجة فيها، ولا سيما الأسلحة الهجومية.

تتزايد حالياً عمليات تشغيل وتسويق وحدات وبرامج معالجة البيانات الطيفية الفائقة. وباعتبارها تقنية ناشئة تعتمد على دمج التحليل الطيفي والاستشعار عن بعد، تُظهر تقنية الاستشعار عن بعد الطيفية الفائقة إمكانيات هائلة وحيوية كبيرة في تطوير الاقتصاد الرقمي.يُعتقد أنه مع استمرار تطوير تقنيات المعالجة المسبقة لتقنيات التصوير الطيفي الفائق واستخراج المعلومات، ستتمتع تقنية التصوير الطيفي الفائق المستقبلية بأنماط تطبيق أكثر تنوعًا، مما يوفر للمستخدمين بشكل مباشر مجموعة واسعة من منتجات المعلومات ويلبي احتياجات المستخدمين على مستويات أكثر.

(بعض محتوى هذه المقالة مأخوذ من الإنترنت. في حال وجود أي انتهاك، يرجى الاتصال بنا لحذفه.)