إن تغير المناخ يؤدي إلى زيادة مقلقة في تردد الأراضي وشدتها في جميع أنحاء العالم، مما يهدد المجتمعات والهياكل الأساسية والنظم الإيكولوجية، وفي الاستجابة للتكنولوجيات الذكية التي تتحول من شبكات الاستشعار المنخفضة التكلفة إلى شبكات متقدمة للاستخبارات الصناعية - وهي آخذة في الظهور كأدوات حاسمة للتنبؤ بهذه الأخطار الطبيعية ومنعها وإدارتها، وتبحث هذه المادة كيف أن الابتكارات في مجال الاستشعار، وتحليل البيانات، والنظم المستقلة تعيد تشكيل إدارة المخاطر الناجمة عن الكوارث على الأراضي وما هي التي يمكن أن تُبقيها مستقبلا.

التحديات الراهنة في إدارة الأراضي

فالإدارة التقليدية ]التدفقات الأرضية تعتمد اعتماداً كبيراً على عمليات التفتيش البصري، والسجلات التاريخية، والدراسات الجيولوجية الأساسية، وهي تشكل أساساً، وتعاني من عدة قيود، وعمليات التفتيش اليدوية كثيفة العمالة، ولا يمكن أن تلتقط تغيرات في الوقت الحقيقي عبر التضاريس الشاسعة النطاق وغير الميسرة، وكثيراً ما لا تُحسب البيانات التاريخية لأنماط مناخية متغيرة وظواهر جوية غير مسبوقة، علاوة على أن نظم الإنذار المبكر تعتمد على ظروف ثابتة لا تتكيف مع تطورها.

دور التكنولوجيات الذكية في منع التصحر

وتدمج التكنولوجيات الذكية أجهزة الاستشعار المادية وشبكات الاتصالات وتجهيز البيانات والتعلم الآلي من أجل إيجاد صورة شاملة عن استقرار المنحدرات، ومن خلال الرصد المستمر للبارامترات البيئية مثل طرطوبة التربة، والتشريد البري، وكثافة هطول الأمطار، يمكن لهذه النظم أن تكشف عن علامات مبكرة لعدم الاستقرار وتصدر تحذيرات قبل حدوث الفشل الكارث، وتكمن الميزة الرئيسية في قدرتها على العمل على مدار الساعة، ونقل المعلومات عن طريق الاتصال اللاسلكي، وتجهيز المعلومات في الوقت الحقيقي.

شبكات الاستشعار وشبكة المعلومات على شبكة الإنترنت

(أ) أن تكون شبكات أجهزة الاستشعار التي تستخدم فيها الطاقة الكهربائية والإلكترونية في المناطق المعرضة للأراضي حجر الزاوية في الرصد الحديث، وتشمل هذه الأجهزة أجهزة استشعار للحركة الأرضية (مثلاً، أجهزة الاستنشاق بالسواتل، أجهزة الاستنشاق، أجهزة الاستنشاق بالثدام، أجهزة القياس ذات الترددات المنخفضة، والمترات)

تحليل البيانات والاستخبارات الفنية

ويستلزم الحجم الهائل للبيانات التي تنتجها شبكات الاستشعار تحليلاً متطوراً. نماذج التعلم المتطورة - وبخاصة الغابات العشوائية، وآلات دعم النواقل، والشبكات العصبية العميقة التي يتم تدريبها على الأحداث التاريخية المتعلقة بالأراضي، وأجهزة الاستشعار ذات الوقت الحقيقي للاعتراف بأنماط تؤدي إلى إخفاق التربة.

النماذج الافتراضية ونظم الإنذار المبكر

ويمكن أن تصدر نظم الإنذار المبكر، عن طريق الجمع بين المعلومات المتعلقة بالوقوف الحقيقي، إنذارات ذكية تكون على وعي بالسياق، فعلى سبيل المثال، يمكن للخوارزميات أن تفرق بين هبط مؤقت وهطول الأمطار المستمر الذي يشبع الأرض، ويشعل تنبيهاً فقط عندما يتجاوز الخطر عتبة دينامية، بل إن بعض النظم تدمج [اللوحة: صفر] إخطارات هاتفية([FLT):

الابتكارات بشأن الأفق

وفي حين أن نظم الاستشعار والاستشعار الحالية توفر بالفعل أرواحا، فإن الموجة التالية من الابتكارات تعد بأن تجعل إدارة الأراضي إدارة أكثر شمولا وأسعارا وسهلة المنال، وتشمل التكنولوجيات الناشئة الطائرات الآلية المستقلة ذاتيا، والتصوير الساتلي العالي الاستبانة، والواقع المعزز، والمحاكاة الرقمية المزدوجة.

المراقبة الجوية والتفتيش المستقل

ويمكن للمركبات الجوية غير المأهولة المجهزة بكاميرات عالية الاستبانة، وجهاز الليدار، وأجهزة الاستشعار الحرارية أن تقيّم بسرعة ظروف المنحدر بعد الأمطار الغزيرة أو الزلازل أو غيرها من المحركات، كما أن خطوط الأنابيب المتحركة، والأرض الخطرة التي تشكل خطرا على الجيولوجيين البشريين، وتستوعب نماذج الارتفاع في المسافات الوسطى، وستدير النظم المستقبلية بشكل مستقل مسارات الإجهاد قبل البرامج وتعود إلى مواقعها.

ساتل الرصد وتداخل الأشعة الاصطناعية

ويمكن للاستشعار عن بعد بواسطة السواتل، ولا سيما في منطقة البحث العلمي، أن يكشف عن التشوهات الأرضية لعدد قليل من المليمترات على المناطق الواسعة - أي لتحديد الانهيارات الأرضية البطيئة الحركة قبل أن تتسارع، كما أن الوصلات مثل COpernicus Sentinel-1 تقدم الصور المتكررة (كل ستة - 12 يوما) دون تكلفة، مما يتيح للبعثات العليا في العقد القادم.

Augmented Reality and Digital Twins for Planning

ويمكن أن يساعد ارتفاع معدلات التخلف في الواقع المهندسين على تصور ظروف تحت سطح مخفي أو موقع شبكات الاستشعار أثناء عمليات التفتيش الميدانية، وأكثر قوة، فإن التكنولوجيا التي تعتمد نظام النقل المزدوج (FLT:0) هي بمثابة نموذج افتراضي للانتقال، وتستحدث نموذجاً افتراضياً لجهاز النقل، ويدمج بيانات الاستشعار في الوقت الحقيقي، والنماذج التاريخية، والتنبؤات الجوية.

إدماج التكنولوجيات الذكية في السياسة العامة والعمل المجتمعي

ولا تكفي أوجه التقدم التقني وحدها دون اعتماد المؤسسات وإشراك المجتمعات المحلية، إذ يجب على الحكومات الوطنية والمحلية أن تستثمر في شبكات الرصد، وتوحيد تبادل البيانات، وإدماج النظم البيئية الذكية في رموز تخطيط استخدام الأراضي والبناء، وعلى سبيل المثال، يدمج نظام الإنذار المبكر في اليابان أجهزة الاستشعار عن طريق الساتل، والبيانات الساتلية، والتعلم الآلي، ويرتبط ببروتوكول الإجلاء الإلزامي - إعادة الاستنفار في انخفاض هائل في الإصابات الناجمة عن التلوث البري.

كما أن التدريب المجتمعي يتسم بنفس القدر من الأهمية، إذ يجب على المقيمين أن يفهموا ما يعنيه التنبيهات، وكيفية تجنب السلوك المحفوف بالمخاطر مثل البناء على المنحدرات ذات القطع الحاد، كما يمكن للتكنولوجيا الذكية أن تمكن المواطنين من: مجموعات أجهزة الاستشعار المنخفضة التكلفة والأجهزة المتنقلة (مثلاً، Landslide Reporter) أن يسمح للأفراد بالإسهام في عمليات تقييم المخاطر الشخصية.

الاستنتاج: نحو مستقبل أكثر أمانا

إن إدماج التكنولوجيات الذكية في الوقاية من التلوث الأرضي وإدارتها لم يعد ممكنا في المستقبل، بل هو ضرورة ملحة، فالشبكات الحساسة، والشبكة الدولية للطاقة، والطائرات الآلية، والنظم الساتلية، تتجمع لإيجاد دفاع متعدد المستويات ضد تهديد متزايد، وفي حين أن التحديات لا تزال قائمة، بما في ذلك التكلفة، وخصوصية البيانات، والصيانة في المناطق النائية، فإن الابتكارات الاستباقية والحقيقية والتنبؤات الذكية ستتحول إلى معيار.