استخدام المُبلَّغين الواقعية من أجل التصور البيانات البيئية وتقييمات الأثر

The Use of Augmented Reality for Visualizing Environmental Data and Impact Assessments

ويعيد تشكيل الواقع المبشر، ويبحث الخبراء والجمهور عن المعلومات البيئية، ويجمعون الصور المصورة التي ترتكز عليها الحواسيب مع العالم المادي، ويحولون مجموعات البيانات المستقاة إلى تجارب غير ملائمة وواعية بالمواقع، ويشهدون هذا التحول بشكل خاص على تصور البيانات البيئية وتقييمات الأثر، حيث يتعين على أصحاب المصلحة أن يستوعبوا الأنماط المكانية والزمنية المعقدة، حيث ينمو التواصل مع البيانات البيئية على نحو أكثر إلحاحاحا.

فهم الواقع المبشر: رئيس

والواقع المحزن يُبالغ في المحتوى الرقمي مثل الصور أو النصوص أو نماذج الـ 3D أو الصور التي يُشاهدها المستخدم عن البيئة الحقيقية، عادة من خلال عرض مسموع أو مُقرّب أو مُعدّل رأساً، خلافاً للواقع الافتراضي الذي يحل محل العالم المادي بصور محاكاة، فإنَّ هذا التمييز يُناسب بشكل خاص العمل البيئي الميداني الذي يتسم بأهمية حاسمة.

وتعتمد التكنولوجيا الأساسية على رؤية الحاسوب، والمجسات (مثل النظام العالمي لتحديد المواقع، ومطياف التسارع، وجهاز الليدار)، وترسيخ الأجسام الافتراضية في إحداثيات العالم الحقيقي، ويعني ذلك بالنسبة للبيانات البيئية أن عالما يمكن أن يوجه جهازا في نهر ما، ويشاهد قراءات نوعية المياه فوق سطح الأرض، أو يمكن للمخطط أن يقف في موقع إنمائي مقترح، ويصبح جزءا متصورا من البيانات المصورة وأنماط التلوث الجوي الأساسية.

تطبيقات في تصور البيانات البيئية

ويعطي اتساع نطاق البيانات البيئية - من التكوين الجوي إلى رطوبة التربة إلى مؤشرات التنوع البيولوجي - نُهجاً مبتكرة للتصوير البصري، ويوفر التقرير السنوي عدة مزايا متميزة على الخرائط والرسوم البيانية التقليدية التي تبلغ ٢ دال.

Air Quality and Pollution Mapping

ومن بين أكثر الاستخدامات مباشرة للآبار التحللية تلوث الهواء في الوقت الحقيقي، وبسحب البيانات من أجهزة الاستشعار الأرضية، والصور الساتلية، ونماذج التشت، يمكن أن تظهر التطبيقات التي تستخدم في الأشعة فوق البنفسجية تركيزات المواد، أو مستويات الأوزون، أو أعمدة ثاني أكسيد النيتروجين كإفراط في التركيز باللون على محيطات المستخدم، وعلى سبيل المثال، يمكن أن تظهر مقياساً حرارياً متنامياً من مستويات PM2.5 من الهواء.

نوعية المياه والنظم الإيكولوجية المائية

وكثيرا ما تتضمن عمليات رصد المياه جمع العينات، ثم تحليلها في المختبرات، وخلق فارق بين اقتناء البيانات والعمل، ويمكن أن يسد هذه الفجوة باستخدام شبكات الاستشعار المنتشرة في الأنهار أو البحيرات أو المناطق الساحلية، والبيانات الفورية عن الهيدروجين أو الاضطرابات أو الأكسجين المذاب أو الملوثات التي يمكن نقلها إلى لوحة بيانات عن الكائنات الحية في المناطق الساحلية.

رصد صحة الغابات وإزالة الغابات

(ج) يجري نشر أدوات البحث والتطوير لتقييم النظم الإيكولوجية الحرجية على نطاق واسع، وتوفر الصور الساتلية والدراسات الاستقصائية للطائرات بدون طيار خرائط مسببة للزراعة، ولكن البحث والتطوير يتيح التحقق على المستوى الأرضي مع السياق، ويمكن لجهاز الحرجي الذي يرتدي نظارات آر أن يرى علامات افتراضية تشير إلى أنواع الأشجار، ومقياس للجاذبية، وغطاء النسيج، وعلامات الإصابة بالمرض أو الآفات، ويمكن أن تبرز نماذج كشف التغيير مناطق إزالة الغابات أو قطع الأشجار غير القانونية التي ظهرت في الآونة الأخيرة.

استقصاءات تتبع الحياة البرية والتنوع البيولوجي

رصد التنوع البيولوجي يعتمد عادة على الأدلة الميدانية، والمذكرات، والجميع لاحقاً للبيانات عرضة للخطأ والتأخير، يمكن لخبراء الطبيعة أن يُظهروا فقط من خلال المناظير أو الأجهزة المحمولة

التخطيط الحضري والهياكل الأساسية الخضراء

قبل أن تصطدم مجرفة واحدة بالأرض، يمكن لشركاء البحث أن يساعدوا المخططين على تصور الأثر البيئي للتنمية الحضرية، ومرتفعات البناء المقترحة، والأسطح الخضراء، وخطط زراعة الأشجار، ونظم إدارة مياه العواصف، يمكن أن تصبح نماذج ثلاثية الأبعاد في الموقع الفعلي، ويمكن لأصحاب المصلحة أن يتجولوا حول تصميم افتراضي للمتنزهات، وأن يروا أنماط الظل في أوقات مختلفة من اليوم، وأن يقيّموا كيف يمكن أن تؤثر على البلديات المحلية ذات المقاييس.

Enhancing Environmental Impact Assessments (EIA) with AR

وعمليات تقييم الأثر البيئي هي عمليات منهجية للتنبؤ بعواقب المشاريع المقترحة - سواء كانت طريقاً جديداً أو عملية تعدين أو مزرعة رياح - وتتوقف نوعية تقييم الأثر البيئي إلى حد كبير على مدى جودة البيانات التي يتم إبلاغها إلى المنظمين والمطورين والجمهور.

تصور سيناريوهات ما قبل المشروع وما بعده

ومن أكثر السمات قوة في تقييم الأثر البيئي القدرة على مقارنة ظروف خط الأساس بالنتائج المتوقعة، وباستخدام التوأم الرقمي في منطقة المشروع، يمكن أن تظهر طبقات البحث والتطوير التغيرات المتوقعة في الغطاء النباتي، والهيدرولوجيا، والضوضاء، والمظهر البصري، ويمكن للمنظمين أن يمشيوا الموقع مادياً بينما ينظروا إلى مواقد الضوضاء المتوقعة أو تغيرات تدفق المياه، مما يجعل من الأسهل فهم الآثار التراكمية.

مشاركة أصحاب المصلحة التفاعليين

وكثيراً ما لا تنقل جلسات الاستماع العلنية وفترات التعليق البيانات التقنية بشروط ميسرة، وتحوّل هذه الجلسات إلى تجارب تفاعلية، ويمكن لأعضاء الجماعة استخدام أقراص أو سماعات ذكية لمعرفة ما سيبدو عليه مرفق صناعي جديد من منازلهم، بما في ذلك سباك الانبعاثات أو الإضاءة الليلية، وهذه الشفافية تبنى الثقة وتسمح لغير الخبراء بتقديم تعليقات مستنيرة، وفي دراسة أجريت في عام 2022، كان السكان الذين يستخدمون الصور المصورة للتوسع في عرض الصور المصورة.

تكامل البيانات في الوقت الحقيقي لأغراض الرصد

بعد موافقة المشروع، يمكن لـ(آر) دعم الرصد البيئي المستمر، أجهزة الاستشعار التي توضع على موقع الوصلات البينية التي يستخدمها المفتشون، إذا تم تجاوز عتبات نوعية الهواء، يظهر تحذير افتراضي في مجال رؤية المفتش، يحدد المصدر، وهذا يخلق حلقة مغلقة بين النماذج والمراقبة، ويحسن دقة التنبؤات بالأثر عبر الزمن.

الامتثال والتوثيق التنظيميان

ويمكن أيضاً أن تساعد عملية التقييم على الامتثال لشروط الترخيص في الموقع الجغرافي، فعلى سبيل المثال، يمكن أن تبين التكرارات التي تُجرى في منطقة استبعاد البناء أو النكسة المطلوبة من مجرى المياه، مما يقلل من خطر وقوع انتهاكات عرضية ويبسط عمليات المراجعة التنظيمية، ويمكن للعمال الميدانيين المجهزين برؤوسيات البحث والتطوير أن يسجلوا أدلة مرئية على الامتثال، يمكن استخدامها في التقارير.

الاعتبارات التقنية والتشغيلية

وفي حين أن إمكانات البحث والتطوير واضحة، فإن نشرها في التطبيقات البيئية يتطلب اهتماماً دقيقاً بالتفاصيل التقنية والقيود العملية.

جمع البيانات ودراسة البيانات المكانية

وتتوقف فائدة البحث والتطوير على المواءمة الدقيقة بين الأجسام الافتراضية والعالم المادي، وكثيرا ما تكون الشبكة العالمية لتحديد المواقع وحدها غير كافية للدقة دون المتر اللازمة لوصف الأشجار الفردية أو خريجي التلوث الصغير، كما أن الأجهزة الجديدة التي تبنى في ليدار، مقرونة بتصويب RTK (الواقعية) يمكن أن تحقق وضعاً على مستوى المقاس المركزي، وبالنسبة للآبار البيئية، يجب على المطورين أن يحسبوا أيضاً لظر الدينامية المائية، والضوءة، والضوءة.

دال - مدة الخدمة الميدانية وإمكانية استخدامها

ويعمل العلماء والمفتشون البيئيون في ظروف مبسطة: الأمطار والغبار ودرجات الحرارة القصوى والدايم أو الضوء المشرق، ولا تصل أجهزة منع الحمل مثل الهواتف الذكية دائما إلى مستوى المهمة، كما أن الأقراص المجهزة أو الرؤوس ذات المواصفات العالية (مثلا، البطاريات الميكروفة هولنس أو تريمبل إكس آر 10) هي أكثر ملاءمة.

قدرات فصول البيانات

وهناك مواقع عديدة في الميدان البيئي تفتقر إلى القدرة على الاتصال الخلوي أو اللاسلكي - فاي، ولذلك يجب أن تدعم تطبيقات البحث والتطوير في مجال البحث عن البيانات خارج الشبكة وتجهيزها محليا، إذ أن التدقيق في البيانات بواسطة السواتل ذات الاستبانة العالية، ونماذج الارتفاع الرقمي، وبيانات الاستشعار على الجهاز يتيح لتجربة البحث والتطوير أن تعمل دون وجود اتصال مباشر بالشبكة، ويمكن أن يحدث فيما بعد عندما يعود المستخدم إلى منطقة متصلة، وهذا التصميم حاسم بالنسبة لمناطق الحفظة عن بعد والبلدان النامية التي توجد فيها بنية تحتية.

توحيد المعايير وإمكانية التشغيل المتبادل

وتأتي البيانات البيئية في أشكال عديدة (القابلات، وشبكة تنمية الموارد البشرية، وشبكة المعلومات الجغرافية، وما إلى ذلك) وبالنسبة إلى قطاع البحوث، يحتاج القطاع إلى طرق موحدة لاستنباط البيانات المكانية وإصدارها، وتضع مبادرات مثل الاتحاد الجغرافي المكاني المفتوح معايير قابلة للمقارنة فيما يتعلق بالأشياء ذات الصلة بالمشروعات الرقمية وبيانات السلسلة الزمنية، وإلى أن يحدث اعتماد واسع النطاق، سيحتاج المطورون إلى زيادة في التعقيدات التي يمكن أن يُستخدم فيها.

التحديات والحدود

ولا توجد تكنولوجيا هي رصاصة فضية، فالآثار التي تُستخدم في مجال التصوير البيئي تواجه عدة عقبات يجب معالجتها من أجل التبني على نحو عام.

اعتماد وتدريب المستعملين

وكثيرا ما يعتاد العلماء والمنظمون الميدانيون على الخرائط والتقارير التقليدية، ويحتاج التحول إلى البحث والتطوير إلى التدريب وتغيير سير العمل، علاوة على ذلك، فإن ارتداء غطاء للرأس لفترات طويلة يمكن أن يسبب عدم الارتياح أو اضطراب الحركة في بعض المستعملين، ويفيد المعتمدون المبكرون بأن منحنى التعلم شديد الحساسية، ولا سيما بالنسبة للمهنيين المسنين، كما أن الوصلات الوسيطة للمستعملين المبسطة والعملية الخالية من الأيدي (مثلين في النظام الإيكولوجي للصوتين).

خصوصية البيانات والأمن

وقد تظهر تطبيقات البحث البيئي معلومات حساسة عن مواقع الأنواع المهددة بالانقراض، وبيانات تعدين الملكية، أو حدود الأراضي الخاصة، وإذا فقدت هذه الأداة أو تعرضت الشبكة للخطر، يمكن إساءة استخدام هذه البيانات.

تكلفة الهياكل الأساسية

وفي حين أن نظام " آر " القائم على الهواتف الذكية متاح على نطاق واسع، فإن الرؤوس التي لها القدرة على تحمل الصوت الميداني والدقة اللازمة كثيرا ما تكلف آلاف الدولارات لكل وحدة، وبالنسبة للعديد من الوكالات البيئية في البلدان النامية، فإن هذه التكاليف باهظة، ويمكن أن تقلل من الحاجز الخدمات القائمة على السحب التي توفر محتوى الارتجاعي في الهواتف الذكية الموحدة، ولكن بالنسبة للمهام العالية الدقة، لا تزال المعدات المتخصصة ضرورية.

Validation and Trust in AR Visualizations

ويتعين على صناع القرار أن يثقوا بأن الإفراط في البحث والتطوير دقيق وغير مضلل، وإذا ظهر عمود التلوث في التقرير السنوي، ولكن القياسات تبين أنه غير موجود في الموقع المحدد، فإن الثقة تتراجع، والتوازن الشديد، والتثبت من بيانات الحقيقة الأرضية، والتسميات الواضحة للغموض (مثل فترات الثقة التي تظهر على أنها عوازل شبه شفافة) ضرورية لبناء المصداقية.

الآفاق المستقبلية: رأس الطريق لـ " آر " في العلوم البيئية

ويتسارع إدماج التقرير السنوي عن البيئة في الإدارة البيئية، ويعود ذلك إلى التقدم المحرز في مجال المعدات، والاستخبارات الاصطناعية، ومبادرات البيانات المفتوحة، وسيشكل العقد القادم عدة اتجاهات.

تحليل الوقت الحقيقي

وسيتيح الجمع بين نظام " آر " والتعلم الآلي في المستقبل تحديد الملامح البيئية على الفور، ويمكن للطائرة المسيرة التي تحلق فوق حقل أن تبث كاميراته إلى جهاز لصيد الرؤوس الذي يرتديه باحث، يرى علامات الأنواع النباتية تظهر على أنها تمرير طائرة بدون طيار، كما يمكن للخطوط الجوية أن تنبأ الدول في المستقبل، على سبيل المثال، كيف ستهتم الغابات بعملية تسجيل انتقائية معتزمة تستند إلى نماذج للتنبؤات.

"الآهات المُتذبة" "و"الآفاق و البيئة

ومع أن نظارات البحث والتطوير تصبح أخف وأكثر قبولاً اجتماعياً (مثل النظارات الذكية)، يمكن أن تصبح البيانات البيئية طبقة مستمرة في الحياة اليومية، ويمكن للمواطنين المشي عبر حديقة أن يروا معدلات عزل الكربون الشجري، أو نشاط الطيور، أو الرقم القياسي الحالي للأشعة فوق البنفسجية، ويمكن أن يعزز هذا المستوى من المعلومات العامة الأعمق للقضايا البيئية ويشجع السلوك المؤيد للبيئة.

بيانات المواطنين في مجال العلوم والحشد

ويمكن أن تؤدي برامج البحث والتطوير إلى خفض الحاجز الذي يواجه الناس العاديين في المساهمة ببيانات بيئية، ويمكن أن يرشد المستخدمون إلى تسجيل الاضطرابات في التيار، أو تحديد الأنواع الغازية، أو تصوير الميكروبات على الشاطئ كله، بينما يبين الجهاز الإفراط المواضيعي ويجمع الملاحظات الجغرافية، ويمكن لهذه المعلومات التي يتم تجميعها، إذا ثبتت صحتها، أن تكمل شبكات الرصد الرسمية.

التكامل مع التوائم الرقمية والمدن الذكية

ويمكن أن تكون التوائم الرقمية - الارتدادات البيطرية للنظم المادية مشتركة في التخطيط الحضري والعمليات الصناعية، ويمكن أن تكون بمثابة واجهة بين هذين التوأمين، مما يتيح للموظفين الميدانيين رؤية البيانات التي ترتفع إلى اللحظة التي تُستخدم فيها الأصول المادية، وبالنسبة للإدارة البيئية، فإن هذا يعني أن البنية التحتية الخضراء للمدينة بأكملها، من الرواسب البيولوجية إلى الغابات الحضرية، يمكن رصدها وإدارتها من خلال أجهزة الركام الفوري.

خاتمة

فالواقع المبشر ليس مفهوما بعيد المنال بالنسبة لتصور البيانات البيئية وتقييمات الأثر - بل يجري اختباره ونشره بالفعل في مجال رصد التلوث، والدراسات الاستقصائية للتنوع البيولوجي، والتخطيط الحضري، والامتثال التنظيمي، إذ أن وضع البيانات في سياق العالم الحقيقي سيزيل في نهاية المطاف الحواجز بين الأعداد المجردة والخبرة الحية، وسيمكِّن العلماء وصانعي السياسات والمجتمعات المحلية من رؤية التهديدات البيئية والفرص التي تنطوي على وضوح غير مسبوق، وتقترح التحديات التي ينطوي عليها نمو المعلومات التكنولوجية، ولكن لا تزال قائمة على تقدم.