Table of Contents
وقد تطور الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل من أداة علمية متخصصة الى دعامة أساسية للإدارة الحديثة للغابات، ومن خلال تقديم بيانات متسقة ومتبادلة ومفصلة بصورة متزايدة عن النظم الإيكولوجية الحرجية، فإن أجهزة الاستشعار الفضائية تتيح الآن لمديري الأراضي وواضعي السياسات والباحثين رصد المناطق الحرجية الواسعة النطاق وغير الميسرة في كثير من الأحيان بدقة غير مسبوقة، كما أن القفزات التكنولوجية الحديثة - التي تشمل الاستشعار عن بعد، والممارسات الافتتاحية في مجال تجهيز البيانات، والهيكل الساتلي الناشئ
السلف في منابر السواتل وأجهزة الاستشعار
التصوير الفوتوغرافي العالي جداً
:: الصور المستقاة من مقياس فرعي، بمجرد أن يكون المجال الحصري للتصوير الجوي، متاحا بصورة روتينية من السواتل التجارية مثل الساتل العالمي فيو، والبلاياد، والتصوير فوق سطح الأرض، حيث تلتقط هذه النظم سمات أرضية أصغر من 50 سم، مما يتيح للناشطين تحديد تاج شجر كل على حدة، وتحديد الثغرات في الكتف، والتمييز بين الأنواع الشجرية المهيمنة القائمة على مورفولوجيا التاجية.
أجهزة الاستشعار المتعددة الأطياف والقابلية للاحتياطات
وتمتد الأعراض الحديثة إلى أبعد من النطاقات الحمراء - المشابهة - وتسمح أدوات متعددة الأطياف مثل هذه اللوحات - - SMECTI-2 - - بـ 13 نطاقاً من الأطياف، بما في ذلك تحديد الطرف الأحمر وكشفه عن الأشعة المميتة، وهي عوامل حساسة للغاية
Synthetic Aperture Radar and Spaceborne LiDAR
ويظل الغطاء الخفيف تحدياً دائماً للاستشعار البصري عن بعد في الغابات المدارية والغابات المزروعة، أما عمليات الرادار الاصطناعي، بما في ذلك Sentinel —، فتقوم [المقياس الجامح] برسم خرائط المكانية ذات الغطاء النباتي، وتعطيل جميع الصور الجامدة التي تستخدمها الشبكة.
CubeSat Constellations for High Temporal Revisit
إن انتشار الكوكبيات الصغيرة المنخفضة التكلفة يزيد بشكل كبير من التسوية الزمنية للبيانات الساتلية، إذ أن الشركات مثل الكوكبية تعمل لأساطيل لمئات من الكواتس (مثلا، دوف وسكايسات) التي تصور سطح الأرض بأكمله يوميا، وبالنسبة للحراجة، فإن هذا يعني تحديثا شبه يومي على نشاط قطع الأشجار، وتطور الحرائق، وتغيرات مكانية طفيفة (ثلاثة).
تجهيز البيانات والابتكارات التحليلية
تعليم الآلات للتصنيف الآلي
وتفسح طرق التصنيف التقليدية القائمة على أساس الكيس طريقها إلى هياكل التعلم العميق - خاصة الشبكات العصبية المولدة للثورة والمتحولات التي يمكن أن تتعلم تلقائياً السمات الهرمية من الصور الساتلية، وتحقق هذه النماذج درجة عالية من الدقة في مهام مثل رسم خرائط الأنواع الشجرية وتصنيفها حسب نوع الغابات وكشف فجوة الكانتونات، وتشمل مصادر البيانات التدريبية قطع أرضية ذات قدرة عالية على الاستبانة، والنماذج الجغرافية لـة " " PDAR " (Le85).
تغيير كشف البيانات وكشف الشذوذ
تحليل البيانات الساتلية - مثل مؤشر الغطاء النباتي المُعادل (NDVI) أو معدل حرارة مُعادل - معيار لرصد ديناميات الغابات - تستخدم التقنيات الناشئة شبكات الاضطرابات المؤقتة أو الشبكات العصبية المتكررة لكشف حالات التنبيه الفرعية التي قد تشير إلى وجود أنماط غير قانونية لقطع الأشجار أو الحرق الحشري أو الإجهاد الناجم عن الجفاف.
التكامل مع نظام المعلومات الجغرافية ومنابر السحاب
وتصبح البيانات الساتلية أكثر فعالية عندما تُدمج مع طبقات جغرافية مكانية أخرى - خرائط التربة، الحدود الكهرمائية، وشبكات البنية التحتية.() وتُقدِّم الآن برامج نظام المعلومات الجغرافية المتشابكة دعماً للتكامل السلكي دون هوادة، مما يمكِّن مديري الغابات من تجاوز تنبيهات التغيير المتعلقة بقطع الملكية أو إعطاء الأولوية لطرق الدوريات.()
AI —Powered Predictive Modeling
وبالإضافة إلى الرصد بأثر رجعي، تستخدم نماذج التعلم الآلات للتنبؤ بالأوضاع الحرجية في المستقبل، ومن خلال التدريب على البيانات الساتلية التاريخية إلى جانب المتغيرات البيئية (الريف، ودرجة الحرارة، ومؤشرات طقس النار)، يمكن للخوار أن يُتوقع أن تكون المناطق المعرضة لخطر كبير من الحرائق أو تفشي الآفات أو الغزو من جانب الأنواع الأجنبية، وهذه الطبقات التنبؤية تساعد الوكالات التي تُعنى بالموارد على تخصيص موارد الوقاية والتخفيف من آثارها على سبيل المثال:
تطبيقات حديثة العهد في مجال الحراجة
تحديد الأنواع وتقدير الكتلة الأحيائية
وتُعدُّ هذه الخرائط ذات المستوى العالي أمراً حاسماً لحفظ التنوع البيولوجي وجنيه الأخشاب المستدامة، وتُظهر الدراسات الأخيرة أن الجمع بين البيانات المتعددة زمنياً والملموسة في الميدان يمكن أن يميز بين الأنواع ذات المظهر البصري المماثل، مثل الأورام من الخلايا في الغابات المختلطة، بينما يُستفاد من تقديرات كمية الكربون الأحيائية الناتجة عن تكاثر البيانات البصرية، والقائمة على النتائج، والنماذج الافتراضية لمقياس المرجعي للكميات.
رصد الصحة وكشف الإجهاد
ويمكن تقييم صحة الغابات من خلال مؤشرات على الطيف تلتقط التغيرات في تركيبة الخنازير، ومحتويات الورق، وهيكل الصبغة، ويمكن أن تكون البيانات المصممة على أساس الاختلاف في الغطاء النباتي (RENDVI) ومؤشر محتوى الماء السائل (LWCI) حساسة بشكل خاص للإجهاد المبكر.
غير المشروع لتقييم التلوث والمخاطر الناجمة عن الحرائق
(أ) أن الكشف عن التغير في الوقت القريب من التصوير اليومي لأشعة كويبسات أصبح حجر الزاوية في الجهود الرامية إلى مكافحة إزالة الغابات بصورة غير مشروعة في الأمازون وجنوب شرق آسيا، وقد تتيح الإنذارات التي تولد في غضون 24 ساعة 48 فرق إنفاذ لاعتراض عمليات قطع الأشجار أثناء وجودها، وتتكامل بيانات البحث والتطوير في المشاهد البصرية بكشف الاضطرابات الحرجية خلال موسم الأمطار، وتؤثر تقييمات مخاطر الحرائق على محتوى الوقود المستخرج من بيانات سواتل أو بيانات مقترنة.
محاسبة المخزون الكربوني
ومع توسع أسواق الكربون والإبلاغ عن الدول بموجب اتفاق باريس، يوفر الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل طريقة موضوعية وشفافة لرصد مخزونات الكربون، وتجمع النهج المتعددة أجهزة الاستشعار بين مستويات الكانتوب المزودة بمقياس ليدار والمزودة بصور بصرية لتقدير الكتلة الأحيائية الأرضية، وتستخدم قطع العينات من قوائم الجرد الميدانية أو المقياس الهابط لليورانيوم في تدريب نماذج تنبئ بالكتلة الأحيائية عبر المعالم المكملة بالكامل، مع تحسين القدرة على استكمال هذه الأدلة الحيزية والمؤقترضية سنويا.
الاتجاهات المستقبلية والنهج المتعددة النطاق
ألف - إدخال بيانات السواتل والطائرات العمودية
وتوفر السواتل تغطية واسعة النطاق ولكن تفاصيل مكانية محدودة، بينما توفر الطائرات بدون طيار حلاً على مستوى سنتيمتر على المناطق الصغيرة، وتدمج تدفقات العمل الناشئة بين الاثنين: تستخدم الصور الساتلية لتحديد المناطق ذات الاهتمام (مثلاً، البقع الساخنة من الأمراض أو الاضطرابات)، ثم يتم نشر الطائرات بدون طيار لجمع بيانات مفصَّلة عن طريق الفائقة لأغراض التشخيص أو التحقق.
الرصد الفعلي للنظم الجوية والإنذارات القريبة من الضواحي
وتتجه أوجه التقدم في شبكة الإنترنت الساتلية (مثلا، ستارلينك، وشبكة واحدة على الشبكة العالمية) والتجهيز على متنها نحو الرصد الفعلي في الوقت الحقيقي، وقد تكون السواتل المقبلة مجهزة بأجهزة معلومات متطورة لرصد إزالة الغابات أو الحرائق في المدار، ولا تنقل سوى تنبيهات التغيير ذات الصلة إلى المحطات الأرضية، مما يقلل بدرجة كبيرة من سرعة التأهب من ساعات إلى دقائق، وفي الوقت نفسه، يمكن إدماج أجهزة الاستشعار الأرضية (الأجهزة اللاصقة، والكاميرات) التي تخلق نماذج الاتصالات الساتلية.
التكامل مع الملاحظات الأرضية والتوقيت
وتجمع أكثر شبكات الرصد قوة بين البيانات الساتلية والملاحظات الداخلية - إذ يمكن لمستشعرات رطوبة التربة والكشافات الصوتية ومقاييس الديدروم أن تقارن تقديرات السواتل المزودة بمواصفات وتوفر المصادقة عليها - إن نماذج الغابات " التوائم الرقمية " الناشئة التي تحفز بيانات الساتل والشبكة الدولية لتحفيز النمو وتدفق الكربون وديناميات الاضطرابات - تسمح هذه التوائم للمديرين بإجراء اختبارات - (ز).
الآثار المترتبة على الإدارة المستدامة للغابات
ويحول تقارب أجهزة الاستشعار العالية الاستبانة، وإعادة الفرز المتكررة، والمحللين المتقدمين، إدارة الغابات من الرد الفعل إلى الاستباقي، والكشف المبكر عن التهديدات - سواء كانت حرائق أو آفات أو تدخلات غير مشروعة في الوقت المناسب لإنقاذ الموارد والحد من الأضرار الإيكولوجية، وبالنسبة للعمليات الحرجية المعتمدة، يمكن للبيانات الساتلية أن تبسط الإبلاغ عن التنوع البيولوجي، ونوعية المياه، وآثار المحاصيل، وتخفيض تكاليف مراجعة الحسابات، وتحسين الشفافية.
وعلاوة على ذلك، فإن توافر البيانات العالمية والمتسقة يدعم أهداف السياسات الدولية، إذ أن خطة الأمم المتحدة الاستراتيجية للغابات لعام 2030 وإطار اتفاقية التنوع البيولوجي لما بعد عام 20 يتطلبان تحسين رصد مدى الغابات وحالتها، ويوفر الاستشعار عن بعد باستخدام السواتل الطريقة الوحيدة الممكنة لتتبع التقدم المحرز في جميع البلدان، ولا سيما البلدان ذات القدرة المحدودة على الرصد الأرضي، ومع توسع نطاق جمعيات كبسات كيوبسات وأصبحت نماذج المعلومات ذات الصلة أكثر قوة، فإن تكلفة وحدة المعلومات المتاحة لا تزال في حالة من الانخفاض.
ومع ذلك، لا تزال هناك تحديات: قابلية استخدام البيانات، وقابلية استخدام الخوارزميات عبر النظم الإيكولوجية، وبناء القدرات في البلدان النامية، تحتاج إلى استثمارات مستمرة، ولكن المسار هو أن الاستشعار عن بعد عن بعد عن بعد عن بعد عن بعد أصبح عنصراً متكاملاً في الوقت الحقيقي للإدارة المستدامة للغابات.
خاتمة
ويدخل الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل لأغراض الحراجة الدقيقة عهدا جديدا يحدده قرار مكاني وشفائي أعلى، وزمن إعادة النظر بسرعة، وتحليل البيانات الذكية، ومن رسم خرائط التاج دون المتر إلى تنبيهات الطبخ اليومية، فإن الأدوات المتاحة الآن تسمح لمديري الغابات بالكشف عن التغيرات التي تحدث قبل ذلك بأسبوع أو أشهر، وعندما يقترن ذلك بدراسات الطائرات بدون طيار، وأجهزة الاستشعار الأرضية، ونماذج التعلم الآلات التنبؤ، تؤدي إلى إيجاد أهداف شاملة في مجال حفظ النظام الإيكولوجي.