استخدام بيانات الاستشعار عن بعد لتقييم الأضرار اللاحقة للأراضي والتخطيط للإنعاش

استخدام بيانات الاستشعار عن بعد لتقييم الأضرار اللاحقة للأراضي والتخطيط للإنعاش

وقد حولت تكنولوجيا الاستشعار عن بعد كيف يقوم العلماء والمستجيبون لحالات الطوارئ بتقييم الضرر بعد الانهيارات الأرضية، وبجمع الصور الساتلية والصور الجوية والمسحات الجوية بدون طيار، يمكن للخبراء أن يقي ِّموا بسرعة المناطق المتضررة حتى في المناطق الخطرة أو التي يتعذر الوصول إليها، وتبحث هذه المادة أنواع بيانات الاستشعار عن بعد المستخدمة وتطبيقاتها في تقييم الأضرار والتخطيط للتعافي منها والاتجاهات الناشئة التي تعد بزيادة تحسين الاستجابة للكوارث.

Understanding Remote Sensing and Its Role in Landslide Response

وتشكل الانهيالات الأرضية من بين أكثر الأخطار الجيولوجية تدميرا، وكثيرا ما تضرب دون إنذار وتتسبب في خسائر كبيرة في الأرواح، وفي أضرار في الممتلكات، وفي تعطيل شبكات النقل، بينما تكون الدراسات الاستقصائية الأرضية التقليدية، مع أنها ضرورية للتحقق من البيانات، مستهلكة للوقت، ومكلفة، وخطرة بالنسبة للموظفين العاملين في منحدرات غير مستقرة، ويوفر الاستشعار عن بعد بديلا آمنا وكفؤا يوفر معلومات شاملة ومتعددة زمنيا على الصعيد المحلي والإقليمي والعالمي.

ويشير الاستشعار عن بعد إلى الحصول على معلومات عن جسم أو منطقة لا يوجد فيها اتصال مادي، ويستخدم عادة أجهزة الاستشعار المثبتة على السواتل أو الطائرات أو المركبات الجوية غير المأهولة، وفي سياق الانهيالات الأرضية، تتيح هذه البيانات للمحللين اكتشاف الإخفاقات المتخلفة، ونطاقات الحطام الخرائط، وتحديد كمية التغيرات في التضاريس، ورصد الأخطار الجارية.

أجهزة الاستشعار الرئيسية والمنصات

وتوفر مختلف منابر الاستشعار عن بعد مزايا متميزة تبعا لحجم الحدث وطابعه العاجل:

• Satellites:] Optical and Radio satellites (e.g., Sentinel‐1, Sentinel —2, Landsat, PlanetScope) offer frequent revisit times and wide coverage, enabling beforeand after comparisons over large areas. Radar sensors can penetrate clouds and operate day or night, which is critical during.
• Manned aircraft:] Aerial photography from planes provides very high resolution (sub-meter) imagery that is useful for detailed mapping of infrastructure damage, building collapse, and debris flow paths.
• UAVs (drones): ] Drones offer exceptional flexibility and can capture ultrahigh - -sol orthophotos and digital surface models (DSMs) over specific sites. they are particularly valuable for repeat surveys after a landslide to monitor changes in unstable slopes or to guide searchand-rescue operations.

مساهمة الاستشعار عن بعد في تقييم الأضرار

ويتطلب تقييم الأضرار اللاحقة للأراضي تحديد المناطق المتضررة على نحو سريع ودقيق، والهياكل الأساسية المتأثرة، والتغيرات في الغطاء الأرضي أو الطبوغرافية، وتستفيد بيانات الاستشعار عن بعد مباشرة من هذه التقييمات من خلال عدة أساليب راسخة.

التصوير الضوئي للترجمة الشفوية البصرية

(ه) الصور الساتلية البصرية العالية الاستبانة (مثلاً، WorldView —3, Pleiades) تسمح للمحللين بتحديد الندوب الأرضية ورواسب الحطام والمباني المدمرة والطرق المجمدة، بينما تُقارن تقنيات الكشف قبل وقوعها وبعد وقوعها بصور ثابتة، مثلاً مؤشر الاختلاف الموحّد (NDVI) المناطق التي يُميّز فيها

Synthetic Aperture Radar (SAR) for All — Weather Imaging

وقد تشكل أجهزة الاستشعار التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية، مثل أجهزة الاستشعار على متن الساتل " سينتينيل - 1 " ، وأجهزة الاستنشاق بالمايكرويف وقياس الإشارة المبعثرة، وخلافاً للمستشعرات البصرية، تعمل منطقة البحث والإنقاذ من خلال السحب والدخان والظلام، وهي ميزة رئيسية عند حدوث الانهيالات الأرضية أثناء الطقس الشديد.

LiDAR for High-Resolution Topography

وتولد ليدار (Light Detection and Ranging) نماذج رقمية عالية الدقة عن طريق قياس فترات عودة النبض الليزري، وتلتقط الدراسات الاستقصائية لما بعد أحداث ليدار ثلاثة نماذج مفصلة من حيث الحجم الأرضي، بما في ذلك شحوب الرأس، والهومش الجانبي، ومناطق الترسيب، والفرق بين الخصائص الهندسية المسبقة وما بعد الكارثة (وهو أسلوب مودع اسمه DEMf

مثال: ليدار للتقديرات

وبعد تدفق الحطام في مونتيشيتو في كاليفورنيا في عام 2017، ساعدت الدراسات الاستقصائية التي أجريت عن طريق الجو في ليدار السلطات على قياس حجم الرواسب الحطامية ومسارات التدفق المحتملة في المستقبل، وقد استُخدمت البيانات قنوات الصرف المؤقتة وتصميمات الحطام، مما قلل من المخاطر خلال العواصف اللاحقة، ووثقت تطبيقات مماثلة بواسطة برنامج " ليدر تي:0 " (LT:0) " ، الذي يحتفظ بتقييمات واسعة النطاق.

طلبات في التخطيط للإنعاش

ولا يعد تقييم الأضرار سوى الخطوة الأولى، بل إن بيانات الاستشعار عن بعد تصبح أكثر قيمة عندما تستخدم لتوجيه تخطيط الإنعاش وتخصيص الموارد والرصد الطويل الأجل.

أولويات مجالات التدخل

وتساعد خرائط الأضرار المستمدة من الاستشعار عن بعد مديري الكوارث على تحديد المناطق الأكثر تضررا، والهياكل الأساسية الحرجة )الحدائق، وخطوط الكهرباء، ونظم الإمداد بالمياه(، وطرق الوصول التي تحتاج إلى إزالة فورية، ومن خلال الإفراط في الهبوط الأرضي، والبناء - الدم، وطبقات الكثافة السكانية، يمكن للسلطات أن تخصص أفرقة الطوارئ والمعدات الثقيلة التي تمس الحاجة إليها، وخلال استعراض عام للصور الساتلية في القرى المنعزلة في عام ٢٠٢١.

مشاريع إعادة التأهيل التصميمية

ويفيد التحليل الجيومورفي باستخدام الديموقراطيات والخرائط السطحية - الخشونة بتدابير تثبيت الاستقرار في المنحدرات مثل الاحتفاظ بالحوائط أو مسمار التربة أو شبكات الصرف، فمثلاً يمكن للحركة الاقتصادية الشديدة الاستبانة أن تكشف عن مواقع شق التوتر التي قد تتحول إلى إخفاقات أخرى، ويستخدم مخططو الاسترداد هذه البيانات لاختيار مواقع البناء الآمنة لإعادة بناء المنازل والطرق، وتفادي المناطق غير المستقرة التي يمكن أن تنشط في موسم.

رصد التقدم المحرز والأخطار المتبقية

ويمكن إجراء دراسات استقصائية للاستشعار عن بعد - سواء كانت عمليات إعادة الفرز الأسبوعية للسواتل أو الرحلات الجوية الشهرية بدون طيار أو الرحلات السنوية لمحطة ليدار - أن تتيح الرصد المستمر للتقدم المحرز في مجال الإنعاش.() وقد أمكن اكتشاف التغيرات في نظم النمو النباتي، أو حركة الرسوب في القنوات، أو استمرار تشويه المسطحات في وقت مبكر، وهذا الرصد مهم بصفة خاصة بالنسبة للهيبات الأرضية الكبيرة والبطيئة التي قد تظل نشطة بعد سنوات من الفشل الأولي.()

دمج الاستشعار عن بعد في مصادر البيانات الأخرى

ويتحقق كل إمكانات الاستشعار عن بعد عندما يقترن بالملاحظات الداخلية والبيانات الجيولوجية التقنية والمعلومات المجتمعية التي يُبلغ عنها، وكثيرا ما يتحقق علماء الجيولوجيون والمهندسون من خرائط الأضرار التي تحدث بواسطة السواتل عن طريق الزيارات الميدانية، والتقارير العلمية للمواطن (مثلا عن طريق الأجهزة المحمولة)، والمجسات الأرضية مثل أجهزة الاستنشاق أو قياس الأمطار.

التعلم في مجال الآلات والتحليل الآلي

وقد أدت التطورات الأخيرة في الاستخبارات الاصطناعية والرؤية الحاسوبية إلى التعجيل بتقييم الأضرار، وفي حين أن الشبكات العصبية الثورية التي تم تدريبها على آلاف الصور التي سبقت وقوعها وما بعدها يمكن أن تحدد تلقائياً الحدود البرية، وتصنف مدى خطورة الضرر، بل وتُقدر معدلات تدمير المباني.

استحقاقات وقيود الاستشعار عن بعد لأغراض الانهيارات الأرضية

الاستحقاقات

• Rapid response:] Satellites and drones can be tasked within hours of an event, deliver damage intelligence to responders already in route.
• Safety:] Removes the need for personnel to enter unstable and hazardous zones during the initial assessment phase.
• Wide coverage:] Large landslide complexes that would take weeks to survey on foot can be mapped in a single overpass.
• Multi−temporal capacity:] Frequent revisits allow tracking of both the immediate impact and the evolution of post —landslide hazards.
• Cost — effectiveness:] Although initial sensor investments can be high, the cost per square kilometre is far lower than extensive ground surveys, especially in remote terrain.

القيود

• Weather and illumination dependence:] Optical sensors are blocked by clouds; while SAR solves that issue, its spatial resolution can be coarser.
• Need for pre-event reference data:] Accurate change detection requires baseline imagery and DEMs, which may not be available for every region at the required resolution.
• Interpretation challenges:] Automated algorithms may misclassify shadows, water bodies, or recent construction as landslide damage. Expert validation remains essential.
• Data volume and processing time:] High — resolution imagery and LiDAR point clouds generate terabytes of data that require substantial storage and computational resources.
• ] مسائل تنظيمية وتنسيقية: كثيرا ما تكون الرحلات الجوية بلا طيار مقيدة في مناطق الكوارث، وقد يتأخر العمل بالسواتل بسبب المنافسة بين الأزمات المتعددة.

دراسات الحالات الإفرادية

2014 Oso Landslide, Washington, USA

وفي آذار/مارس 2014، قتل 43 شخصاً من المناطق البرية بالقرب من أوسو، واشنطن، وقد سبق أن حددت بيانات ليدار التي جمعت قبل الحدث المنحدر بأنه غير مستقر، ولكن الصور الساتلية بعد انتهاء الخدمة كانت مفيدة في رسم خرائط لميدان الحطام وتحديد أماكن الضحايا، وقد ساعد التحليل المتعدد المراحل المحققين على فهم آلية الفشل وأسهم في تنقيح مدونات البناء في مناطق مماثلة.

2017 سيراليون

وعقب الفيضانات والانهيارات الأرضية المدمّرة في فريتاون وحولها، سيراليون، أنتجت الشبكة بسرعة خرائط لتقييم الأضرار باستخدام صور ساتلية بصرية عالية الاستبانة، وقد استرشدت هذه الخرائط بنشر أفرقة للبحث والإنقاذ، ثم التخطيط لإعادة التوطين المستنير لآلاف المشردين، وقد أتاح الجمع بين الصور الساتلية والبيانات المفتوحة - الاستطلاعية للسلطات تحديد المستوطنات غير الرسمية الأكثر ضعفا.

2023 Tuban Landslide, Indonesia

وبعد هبوط أرضي كبير في توبان، شرق جافا، نشرت السلطات الإندونيسية طائرات بدون طيار لاستخلاص أوثوفوتوس وأجهزة الإدارة السليمة بيئيا للمنطقة المتضررة، وقد مكّنت هذه البيانات الحكومة المحلية من حساب حجم المواد النازحة وتصميم نظام صرف يصرف المياه السطحية بعيدا عن المنحدر غير المستقر، واستغرقت عملية التقييم والتخطيط بأكملها أقل من أسبوع، مما يدل على سرعة استخدام الأحداث البعيدة عن طريق الطائرات بدون طيار لأغراض الاستشعار المتوسط.

الاتجاهات المستقبلية: التكنولوجيات والاتجاهات الناشئة

وسيستمر توسيع دور الاستشعار عن بعد في إدارة الأراضي مع نضج أجهزة الاستشعار الجديدة والتقنيات التحليلية.

ارتفاع مستوى الاستصلاح وزيادة التغطية الساتلية

أما عمليات برمجة السواتل الصغيرة، مثل السواتل التي تديرها مختبرات الكوكب، فتوفر الآن تغطية عالمية يومية في إطار تسوية من 3 مسافات إلى 5 مترات، وستوفر البعثات المقبلة مثل منطقة رصد الغلاف الجوي الوطنية في ناسا بيانات عالمية وسريعة النطاق الترددي L - الترددي، وستؤدي إلى تحسين الكشف عن الانهيالات الأرضية البطيئة في المناطق النباتية، وسيؤدي الجمع بين القرار الزمني العالي وحل مكاني معتدل إلى زيادة الاستشعار عن بعد.

نظام المعلومات الواقعي والحساب السحابي

وتتيح برامج السحاب مثل محرك غوغل الأرض وحسابات مايكروسوفت الكوكبية للمستعملين تجهيز مجموعات البيانات البصرية وآلية البحث والتطوير دون قيود على المعدات المحلية، ويمكن أن يؤدي الاستغناء الفعلي عن الصور الساتلية وأجهزة البث بدون طيار، مقرونة بأجهزة قياسية متحركة للكشف عن الأضرار الأرضية، إلى القيام قريبا بإعطاء معلومات مستكملة عن الأضرار للأفرقة الميدانية في غضون دقائق من تجاوزها.

دمج أجهزة الاستشعار على شبكة الإنترنت

وتتزايد إدماج بيانات الاستشعار عن بعد في أجهزة الاستشعار الأرضية - مثل أجهزة استشعار رطب التربة، ومدافن الأمطار، وقياسات الأمطار - للتغذي في نظم الإنذار المبكر، ويمكن لنموذج التشهير بواسطة السواتل أن يحفز أجهزة الاستشعار المحلية على جمع بيانات أعلى من التردد، مما ينشئ شبكة رصد مرابطة توازن التغطية مع الدقة.

التقييم المجتمعي من خلال الاستعانة بمصادر خارجية

وتتيح منابر مثل فريق " فستر " الإنساني المفتوح التابع لمؤسسة " أوفستر " (P OpenStreetMap) ومبادرة " فوستر " التي مقرها ناسا للمتطوعين التحقق من خرائط الأضرار التي تنجم عن الاستشعار عن بعد باستخدام الصور الساتلية والصور الميدانية، وتعجل هذه الحقيقة الأرضية التي يحشد لها الموارد بإنتاج منتجات تقييم موثوقة، لا سيما عندما لا تستطيع الأفرقة المهنية الوصول إلى الموقع.

خاتمة

وقد أصبحت بيانات الاستشعار عن بعد من الأصول التي لا غنى عنها لتقييم الأضرار اللاحقة بالأراضي والتخطيط للإنعاش، ومن السواتل البصرية التي ترسم صورة للدمار إلى أجهزة الاستشعار التابعة لوكالة الفضاء العربية التي ترى من خلال الغيوم العاصفة وشركة ليدار التي تكشف عن الطبوغرافيا الخفية للنزلاق، فإن كل تكنولوجيا توفر مواطن قوة فريدة، وعندما تقترن ببيانات أرضية وتحليل آلي، فإن هذه الأدوات تتيح إجراء تقييمات أسرع وأكثر أمنا وأكثر موضوعية للأزمات تدعم المجتمعات المحلية مباشرة

For further reading on remoteens applications in landslide assessment, consult the UNESCO landslide risk reduction resources and the ]USGS Landslide Hazards Program].