استخدام التصوير الساتلي لدليل تطوير الهياكل الأساسية المدنية في المناطق النائية والمصعبة

رصد البناء وضمان الجودة

فعندما يجري التشييد، تقدم الصور الساتلية فحصا مستقلا للتقدم المحرز، ويمكن للصور العالية الاستبانة )٠,٣-٠,٥ متر( أن تبين حجم المخزونات، وتنسيب المعدات، والتقدم المحرز في الألعاب الأرضية، ويستخدم المتعاقدون ووكالات التمويل هذه الصور للتحقق من أن مراحل المشروع قد تحققت، ولا سيما في المناطق التي يكون فيها الإشراف الموقعي محدودا، بل يمكن للمستشعرات ذات الحمراء الحرارية أن تكشف عن تسربات في خطوط الأنابيب أو علامات حرارية من النشاط غير المشروع.

إدارة الأصول والاستجابة للكوارث

وبعد الانتهاء من إعداد الصور الساتلية تدعم الصيانة والاستجابة في حالات الطوارئ، وفي حالة حدوث زلزال طبيعي في حالة الكوارث، يمكن مقارنة الفيضان أو الصور التي تبثها النيران بخط الأساس السابق للأحداث لتقييم الأضرار التي لحقت بالطرق والجسور والمباني على وجه السرعة، وقد ثبتت هذه القدرة بقوة بعد زلزال نيبال في عام 2015، عندما ساعدت الصور الساتلية السلطات على تحديد الطرق الجبلية التي لا تزال صالحة، وحيث كانت الانهيارات الأرضية قد أعاقت طرق الإمداد الحرجة.

دراسات الحالة الحقيقية في العالم

بناء الطرق في الهيمالايا

وتُعرض منطقة هيماكال براديش الجبلية في الهند تضاريساً شديدة الارتفاعات التي تتجاوز 000 4 متر وغطاء سحابي متكرر، وقد استخدم المهندسون من منظمة الطرق الحدودية مزيجاً من الصور التاريخية للاندسات (لكشف الغطاء الجليدي الموسمي والانهيالات الأرضية النشطة) وصور كارتوسات-2 ذات الاستبانة العالية (لرسم خريطة للمواءمة الدقيقة للطرق الجديدة) حيث تم تحديد 150 في المائة من الصور التاريخية التي تم تحديدها.

تخطيط مسارات الأنابيب في الأمازون

وفي الأمازون البيروفي، يتطلب مشروع خط أنابيب رئيسي عبور مئات الكيلومترات من الغابات المطيرة الكثيفة ومنظومات الأنهار المتردية، وقد استحالت أساليب المسح التقليدية بسبب عدم وجود طرق وكثافة، وصور السواتل (الفيضانات ودرجة 2) إلى جانب بيانات خط الأنابيب المميتة من الطائرات (وإن كانت محدودة بالغطاء الغائم) التي تساعد المخططين على إيجاد نموذج ثانوي مسمى " خط العرض " .

تنمية المزارع الفائزة في مناطق الصحراء

وفي الصحراء الكبرى، استخدمت مجموعة من شركات الطاقة المتجددة الصور الساتلية لموقع مزرعة رياح كبيرة، وتم تجهيز صور عالية الاستبانة من موقع WorldView-3 لرسم خرائط أنماط حركة الكثبان الرملية (تستخدم التحليل المتعدد الوسائط)، وتحديد التجاوزات الكبيرة في قاعات الصخور بالنسبة لمؤسسات التربين، وتقييم قرب الطرق القائمة وخطوط الكهرباء، كما استخدمت النطاقات المحسوبة بالأشعة تحت الحمراء لتقييم تفاوتات في سطح الأرض.

الاعتبارات التقنية والحدود المفروضة على البيانات

الغطاء والغلاف الجوي

ومن أكثر التحديات استمراراً في التصوير بالسواتل البصرية الغطاء السحابي، وكثيراً ما تُنقش الغابات المطيرة المدارية والمناطق الجبلية في الغيوم لشهور في وقت واحد، ويجب على المهندسين إما التخطيط لاقتناءات خلال موسم أقل غموضاً نسبياً أو الاعتماد على سواتل رادار ذي فتحة اصطناعية، مثل الساتل " سينتينيل-1 " ، التي يمكن أن تُشاهد من خلال السحب وتُعمل في الوقت المناسب وتتطلّب بيانات مختصرة.

القرار المكاني ضد التكلفة

وفي حين أن الصور من مقياس فرعي (مثلاً 0.3 متر من موقع WorldView-3) مثالية للتصميم المفصل، فإن من ثم باهظ التكلفة شراء مناطق كبيرة، والخيار هو استخدام الصور المتاحة مجاناً من طراز Sentinel-2 لتحليل الممرات الواسعة، ثم شراء صور عالية الاستبانة فقط للمناطق الحرجة مثل المعابر النهرية، أو بوابات الأنفاق، أو المنحدرات المتطاولة، ويجب أيضاً أن ينظر المهندسون في إمكانية تجهيز صور عالية جداً.

التصويبات الفيزيائية والتضاريس

وعادة ما تكون للنظم الرقمية المستمدة من أزواج أجهزة الاستديو الساتلية سلاسل عمودية تبلغ ٢-١٠ متر )معا إلى أجهزة الاستشعار والتجهيز( تكفي للتخطيط في المراحل المبكرة ولكنها قد لا تلبي الاحتياجات من المستوى المركزي للتدرج النهائي أو تصميم الأساس، أما بالنسبة لهذه التطبيقات، فيجب استكمال الصور الساتلية بالاستقصاءات الأرضية أو الأشعة الليدرائية، على الأقل على أساس مستهدف.

ترجمة البيانات: الحاجة إلى محللين ماهرين

والصور الساتلية ذات العجلات هي مجرد صورة؛ ويحتاج استخراج المعلومات الهندسية القابلة للتطبيق إلى خبرة في مجال الاستشعار عن بعد، والتصوير الضوئي، ونظام المعلومات الجغرافية، ويستخدم العديد من الشركات الهندسية حاليا أخصائيين جغرافيين مكانيين مكرسين أو شريكين في مجال الاستشارات في مجال الاستشعار عن بعد، كما أن هناك نظاما إيكولوجيا متزايدا من المنابر القائمة على الغيوم (مثلا، مقياس غوغل الأرض، وميكروسوفت للحواسيب) التي تسمح للمهندسات بكشف عن البرمجيات.

التطورات المستقبلية والاتجاهات التكاملية

بعثات الوصل والبيانات المتعلقة بالتوقيت الحقيقي

وسيشهد العقد القادم انفجارا من المقتنيات الساتلية الصغيرة )مثل أسطول الغطس الكوكبي( الذي يوفر التغطية العالمية اليومية في إطار تسوية ثلاثية - ٥، مع وجود تشكيلات جديدة عالية الاستبانة من المدار الثابت بالنسبة للأرض )مثل الفضاء الكابيلا(، وسيمكن قريبا من رصد موقع للبناء كل يوم أو حتى مرات عديدة في اليوم، بغض النظر عن الطقس، مما سيحول القدرة على تعقب الكوارث في وقت قريب.

التكامل مع الاستخبارات الفنية والتعلم في مجال الآلات

ويمكن لنماذج التعلم الماكنة التي يتم تدريبها على الصور الساتلية أن تكتشف تلقائياً سمات مثل الطرق، أو البصمات المتطورة، أو الانهيالات الأرضية، أو التغييرات في الغطاء النباتي، أما بالنسبة لمخططي البنية التحتية، فإن الأدوات القائمة على " آي " يمكن أن تقلل الوقت المنفق على رقمنة اليدوي وتصنيفها، فعلى سبيل المثال، يمكن أن يفحص نموذج آلاف الكيلومترات المربعة من الصور المربعة والعلامات المحتملة لاستعراض الإنسان.

Fusion with Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) and Ground Sensors

ويمكن للأجهزة المحمولة المجهزة بكاميرات ليدار أو ذات استبانة عالية أن تسد الثغرات التي خلفها الغطاء السحابي وتوفر نماذج دقيقة للمناطق الحرجة الصغيرة، ويمكن للمجسات الأرضية (مثلا، قياسات التحلل المستخرج من السواتل) أن تحقق قياسات التشوهات التي تستخدمها أجهزة قياس الترددات الأرضية ذات التوقيت الترددي، ومستقبل عملية تحديد المواقع على أساس هيكلي، نهج مترابط:

خاتمة

وقد أصبحت الصور الساتلية أداة لا غنى عنها لتنمية الهياكل الأساسية المدنية في المناطق النائية والصعبة، إذ أن مزاياها - الوصول، وفعالية التكلفة، والبيانات المتعددة الأطياف العالية الاستبانة، والقدرة على الاستفادة من المخططين والمهندسين التاريخيين القادرين على حيازة الأرض - لا تتخذ قرارات مستنيرة إلا قبل وصول الجرافة الأولى، وتظهر الدراسات الإفرادية للعالم الحقيقي من الهملايا، والأمازون، والصحراء تخفيضات ملموسة في التكلفة، والزمان، والحدود الزمنية، والمخاطر.