فئات الأخبار

تلعب تقنية الاستشعار عن بعد عبر الأقمار الصناعية دورًا هامًا في مراقبة جودة المياه في المسطحات المائية الداخلية.واسع النطاق، سريع نسبياً، منخفض التكلفةمن الممكن عكس معايير جودة المياه الرئيسية. ومع ذلك، فإن رصد جودة المياه الداخلية يتطلب أيضاً تقنيات استشعار عن بُعد عبر الأقمار الصناعية ذات متطلبات عالية: فالمسطحات المائية الصغيرة تحتاج إلى دقة مكانية عالية، وجودة المياه سريعة التغير تتطلب دقة زمنية عالية، والخصائص البصرية المعقدة والمتغيرة للمسطحات المائية تتطلب دقة طيفية عالية. لذلك، فإن بيانات الأقمار الصناعية التي تجمع بين الدقة المكانية والزمنية والطيفية العالية تُعدّ ذات مزايا كبيرة في رصد المياه الداخلية.

لطالما شكلت مواقع البناء، باعتبارها مواقع حيوية للتنمية الحضرية، مصدراً رئيسياً لتلوث الغبار. ومع تزايد مطالب الحكومة بجودة البيئة الحضرية في السنوات الأخيرة، بات التحكم الفعال في تلوث الغبار الناتج عن مواقع البناء محط اهتمام الرأي العام. وفي هذا السياق، تُستخدم شبكات مكافحة الغبار، كأداة فعالة وعملية، على نطاق واسع في مواقع البناء، لتصبح جزءاً لا غنى عنه من جهود مكافحة الغبار. لذا، من خلال استخراج بيانات شبكات مكافحة الغبار وتحليلها إحصائياً، يمكننا تقييم توزيع مواقع البناء وتقدمها بشكل غير مباشر، وتحديد النقاط الساخنة لأنشطة الهندسة المدنية.

من بين أنواع المطيافات العديدة، تتميز المطيافات التداخلية بـ...إنتاجية عالية للضوء، ودقة طيفية عالية، ونسبة إشارة إلى ضوضاء عالية، وتغطية نطاق واسعيتميز هذا الجهاز بمزايا هامة. فعلى عكس أجهزة قياس الطيف التشتتي التقليدية التي تعتمد على الموشورات أو المحززات، يستخدم مبدأ التداخل لتراكب الضوء ذي الأطوال الموجية المختلفة لتكوين أهداب، ثم يستخدم تحويل فورييه لفك تشفير معلومات التداخل وتحويلها إلى طيف. يستطيع هذا الجهاز التمييز بين الأطوال الموجية المتقاربة للغاية، والحفاظ على نسبة إشارة إلى ضوضاء عالية في ظروف الإضاءة الخافتة أو الأشعة تحت الحمراء، وإجراء قياسات واسعة النطاق من الضوء المرئي إلى الأشعة تحت الحمراء المتوسطة والبعيدة. ويُستخدم على نطاق واسع في رصد الغلاف الجوي، والاستشعار عن بُعد البيئي، وتحليل المواد بالأشعة تحت الحمراء.

في مجال مراقبة الملاحة البحرية والممرات المائية الداخلية، لطالما شكّل تحديد هوية السفن تطبيقًا بالغ الأهمية لتقنية الاستشعار عن بُعد. يرتبط توزيع السفن ارتباطًا وثيقًا ليس فقط بإدارة حركة الملاحة البحرية، وإنفاذ القانون البحري، والدفاع الوطني، بل أيضًا بمراقبة موارد الثروة السمكية، ومكافحة الصيد غير القانوني، وحماية البيئة، وعمليات الإنقاذ في حالات الطوارئ. تعتمد أساليب مراقبة السفن التقليدية بشكل أساسي على الرادار وأجهزة الاستشعار البصرية، إلا أنها عرضة للتشويش، وتعاني من نقاط ضعف في ظروف البحر المعقدة، أو في وجود غطاء سحابي، أو في ظروف الليل. وقد أتاح ظهور تقنية الاستشعار عن بُعد فائقة الطيف إمكانيات جديدة لتحديد هوية السفن.

تلعب تقنية الاستشعار عن بُعد بالأقمار الصناعية دورًا محوريًا في رصد جودة المياه الداخلية، إذ تُمكّن من استخلاص مؤشرات جودة المياه الرئيسية على مساحات واسعة، بسرعة وبتكلفة منخفضة. مع ذلك، يفرض رصد جودة المياه الداخلية متطلبات عالية على هذه التقنية: فالمسطحات المائية الصغيرة تتطلب دقة مكانية عالية، وتغير جودة المياه السريع يستلزم دقة زمنية عالية، والخصائص البصرية المعقدة والمتغيرة للمسطحات المائية تتطلب دقة طيفية عالية. لذا، فإن بيانات الأقمار الصناعية التي تجمع بين الدقة المكانية والزمنية والطيفية العالية تُعدّ ذات مزايا كبيرة في رصد جودة المياه الداخلية.

تستطيع تقنية الاستشعار عن بُعد فائقة الطيف رصد الفروقات الدقيقة في المحاصيل عبر نطاقات طيفية مختلفة، وذلك من خلال جمع معلومات انعكاس سطح الأرض بشكل مستمر عبر مئات النطاقات الضيقة. لا تعكس هذه المعلومات الطيفية عالية الأبعاد الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمحاصيل فحسب، بل تكشف أيضًا عن التغيرات التي تطرأ على حالتها في مراحل نموها المختلفة، مما يوفر مزايا فريدة في تحديد المحاصيل وتصنيفها في المجال الزراعي.

تُقاس خصائص الغطاء النباتي عادةً بتحويل أطياف الانعكاس إلى قيمة عددية واحدة أو مؤشر نباتي. تحتوي مؤشرات الغطاء النباتي فائقة الطيف أو ضيقة النطاق على خصائص نباتية ضيقة النطاق ومعلومات عن الطول الموجي لا يمكن الحصول عليها إلا بواسطة أجهزة فائقة الطيف.

في السنوات الأخيرة، حظي تغير المناخ وغيره من القضايا البيئية المرتبطة بالنشاط البشري باهتمام كبير في الأدبيات العلمية. تاريخيًا، كان يتم رصد حرائق الغابات بشكل رئيسي من خلال مراقبة مساحات شاسعة عبر أبراج مراقبة الحرائق وباستخدام أجهزة بسيطة كأجهزة كشف الحرائق. إلا أن هذه الطريقة لم تكن دقيقة للغاية، وقد تتأثر فعاليتها بالإرهاق البشري المتراكم خلال فترات المراقبة الطويلة. من جهة أخرى، تتطلب أجهزة الاستشعار البديلة المستخدمة لرصد الغازات واللهب والدخان وانبعاثات الحرارة عادةً فترات قياس طويلة. علاوة على ذلك، ونظرًا لمحدودية نطاق قياس هذه الأجهزة، فإن عددًا كبيرًا منها فقط هو ما يغطي مساحات واسعة. وقد أتاح لنا التطور السريع لتقنيات التعرف على الأهداف والتعلم العميق والاستشعار عن بُعد أساليب جديدة لاكتشاف حرائق الغابات وتتبعها.

في الزراعة الحديثة، تُحدث تقنيات الاستشعار عن بُعد تغييرًا تدريجيًا في طريقة إدراكنا وإدارتنا للأراضي. ويُشبه الاستشعار الطيفي الفائق، على وجه الخصوص، تزويد الأقمار الصناعية بحاسة شم كيميائية، مما يُمكّنها من تحديد الفروقات الدقيقة بين النباتات. فمقارنةً بالكاميرات التقليدية التي لا تستطيع تسجيل سوى الألوان الأحمر والأخضر والأزرق، تستطيع الكاميرات الطيفية الفائقة تسجيل مئات النطاقات الطيفية المتصلة، ما يسمح لها برؤية الفروقات بين المحاصيل المختلفة والتربة، وحتى الآفات والأمراض، بدقة متناهية.

تستخدم المعايرة المتقاطعة مستشعرًا ذا دقة معايرة أعلى كمرجع لمعايرة المستشعر المراد معايرته. ويعتمد مبدأها على اختيار أزواج صور متزامنة أو شبه متزامنة تُصوّر الهدف نفسه، وبناءً على تحليل تطابق الاستجابات الطيفية للمستشعرين، وهندسة الرصد، والمعايير الجوية، يتم تحديد العلاقة بين قيم العد الرقمي لصور المستشعرين. ثم تُحسب معاملات معايرة المستشعر المراد معايرته باستخدام معاملات المعايرة الإشعاعية المعروفة للمستشعر المرجعي. عادةً، ترتبط قيمة العد الرقمي (DN) لمستشعر عن بُعد فضائي بعلاقة خطية مع إشعاع بؤبؤ الدخول (الإشعاع الظاهري، إشعاع قمة الغلاف الجوي): L = gain·DN + offset، حيث يُمثل gain و offset على التوالي كسب ونقطة تقاطع معاملات المعايرة، وL يُمثل إشعاع بؤبؤ الدخول للمستشعر، وDN يُمثل قيمة العد الرقمي للصورة.