وقد أعاد التحضر تشكيل المناظر الطبيعية في جميع أنحاء العالم، وحل محل الغابات والأراضي الرطبة بملامح ملموسة ومرنة، ومع توسع المدن، أصبحت الحاجة إلى الحفاظ على الموصولية الإيكولوجية وإعادة استخدامها في البيئات الحضرية أمراً ملحاً، فتقنيات الاستشعار عن بعد التي تتحول من صور ساتلية إلى " ليدار " ، توفر قدرة غير مسبوقة على تحديد مخلفات طبيعية تحافظ على الحياة البرية ورفاه البشر، وذلك عن طريق استخلاص هذه الأدوات.

الحاجة إلى الممرات الخضراء الحضرية وأجهزة التنويع البيولوجي

ونظرا لأن الموائل الطبيعية تفتت بالطرق والمباني والهياكل الأساسية، فإن الأنواع تفقد القدرة على التحرك والتكاثر والوصول إلى الموارد، فالشبكات الحضرية الخضراء للنباتات التي تربط بين رقائق أخضر أكبر وأكبر حجما حلا، وتتيح للأحياء البرية أن تدمر المصفوفة الحضرية، وتحافظ على تدفق الجينات، وتكيف مع التحولات المناخية، وفي الوقت نفسه، تمثل البؤر الساخنة للتنوع البيولوجي داخل المدن، وفي كثير من الأحيان تكون مناطق صغيرة غنية بالأنواع.

تحديد الممرات الخضراء ودورها الإيكولوجي

والممر الأخضر أكثر من خط من الأشجار؛ وهو مسار وظيفي يدعم حركة الكائنات الحية، ويمكن لهذه الممرات أن تتبع مصارف الأنهار، أو خطوط السكك الحديدية المهجورة، أو العوازل المزروعة عمدا على طول الطرق، وهي تتباين في نطاقات العرض، وكثافة النباتات، والاستمرارية، وفي المناطق الحضرية، تقدم الممرات الخضراء خدمات النظم الإيكولوجية: فهي تقلل من آثار الجزر الحرارية، وتوفر الملوثات الجوية الرشية للممرات، وتديرة، وتديرة، وكمية،

بؤر ساخنة للتنوع البيولوجي: ما هي ولماذا هي

وقد أشار مصطلح " بؤرة التنوع البيولوجي " في الأصل إلى المناطق العالمية ذات المستويات العالية من التوطن والتهديد، ولكنه ينطبق أيضاً على النطاقات الحضرية، وفي المدن، يمكن أن تكون البؤر الساخنة جيوب صغيرة من النباتات الأصلية التي تأوي النباتات النادرة، أو الحشرات، أو الطيور، أو الثدييات، وكثيراً ما تُغفل في عمليات التخطيط.

Remote Sensing Technologies for Urban Ecology

ويوفر الاستشعار عن بعد الحديث مجموعة من المنابر والمجسات الملائمة لرسم خرائط المناطق الحضرية الخضراء - البعثات الساتلية مثل الساتل سينتينيل - ٢، ولاندسات، وعالم فيو صورا ذات قرارات مكانية وفضائية وزمنية مختلفة - توفر المركبات الجوية غير المأهولة حلا عاليا للتحليل الدقيق، وتسهم كل تكنولوجيا في قوة فريدة للكشف عن الغطاء النباتي وقياسه.

النظر في الصور والتسوية بواسطة السواتل

الصور الساتلية هي العمود الفقري لرسم الخرائط في المناطق الكبيرة لأنها تلتقط البيانات بشكل منتظم مع مرور الوقت ومع ذلك الخيار الأمثل يعتمد على حجم الممر الأخضر، ولإجراء تحليل واسع النطاق للوصل عبر منطقة متروكبوليتية بأكملها، التصوير المعتدل (10-30 مترا) من نظام سيتينيل-2 أو لانديستا، هو فعال من حيث التكلفة، ويعرض عمليات إعادة نظر متكررة.

مؤشرات التحليل القاطع والنبات

(أ) أجهزة الاستشعار عن بعد التي تلتقط الضوء في مجموعات متعددة، بما في ذلك أجهزة الاستنشاق المرئية شبه الحمراء، وأجهزة الاستنشاق ذات الموجات القصيرة، وتميز النباتات عن العلامات الطيفية العالية: فهي تستوعب بقوة الضوء الأحمر بالنسبة للتصوير النباتي وتظهر ضوءاً من هياكل الخلايا، وهذا الفرق يرتكز على مؤشرات لقياس مدى الغطاء النباتي مثل مؤشر القيم الافتراضي الموحّد.

LiDAR and 3D Structure Mapping

ويستخدم الكشف عن النور ورشه النبضات الليزرية لقياس المسافات، وخلق غيوم مفصلة من ثلاث أبعاد سطح الأرض، ويمكن أن يخترق هذا النوع من البيانات الأساسية عن طريق الجو ثغرات في الغطاء النباتي من أجل الكشف عن البنية التحتية وارتفاع الأرض، وعندما تكون الممرات الخضراء، فإن ليدار لا تقدر بثمن لتقييم طول الكانتوب، والتقسيم الرأسي، ووجود خطوط ضريبية

منهجيات رسم الخرائط الخضراء

ويتجاوز رسم الخرائط الميسرة الخضراء مجرد تصنيف الغطاء النباتي، ويتطلب تحليل الترتيب المكاني للقطع وإمكانية الانتقال بينها، وتغذي بيانات الاستشعار عن بعد في نماذج الاتصال التي تحاكي تدفق البذور الحيوانية أو النباتية، وهناك نهجان مشتركان هما تحليل المسارات الأقل تكلفة ونظرية الدائرة.

تحليل القدرة على الحركة

وتبدأ عملية مسح الانتقائية بخارطة سرية من الغطاء الأرضي مستمدة من الاستشعار عن بعد، وتُصنف البيكسلزات على أنها موئل )مثل الغابات، والأراضي الرطبة، والأراضي الرطبة( أو غير المبيت )البناء، والطرق، والمواصفات( ثم تُخصص قيم المقاومة لكل نوع من أنواع الغطاء الأرضي استنادا إلى مدى صعوبة مقاومة الأنواع المستهدفة للتجاوز، مثلا، فإن الطريق السريع المشغولة يُل يُضِل إلى مقاومة عالية.

تحديد مسارات الممر المحتمل

وعندما تكون الممرات القائمة غير موجودة أو متدهورة، يتعين على المخططين اقتراح وصلات جديدة، ويساعد الاستشعار عن بعد على تحديد مواقع مسارات المرشحين عن طريق الإفراط في وضع خرائط القدرة على الاتصال مع ملكية الأراضي وبيانات الهياكل الأساسية، وعلى سبيل المثال، قد يكون القطاع الضيق من الأراضي الشاغرة أو سهولة التنبؤ باستخدام خط الطاقة غير مستعملة على نحو كاف مثالي لإعادة استخدامها إلى ممرات، وقد استخدم الباحثون نماذج زمنية من طراز Sentinel-2 NDVI لتحديد القطاعات الخضراء المستمرة التي يمكن أن تُصُقَّعَها.

اكتشاف بؤر ساخنة للتنوع البيولوجي من الفضاء

فالتنوع البيولوجي ليس قابلاً للملاحظة مباشرة من الفضاء، ولكن الاستشعار عن بعد يمكن أن يكشف عن روابطه، والمبدأ الأساسي هو التنوع الطيفي: فالمناطق التي تنطوي على مجموعة أكبر من التوقيعات الطيفية تميل إلى دعم أنواع أكثر لأن مختلف المجتمعات المحلية النباتية تتعايش، وبالإضافة إلى ذلك، يمكن للاستشعار عن بعد أن يرسم خرائط لموائل محددة معروفة لاستضافة التنوع البيولوجي العالي، مثل المناطق المشاطئة أو الأراضي الرطبة الموسمية.

التنوع الطفيف كوكالة لثراء الأنواع

ويتضح من افتراضات التباين الطفيف أن التغاير في التقلبات بين الفلزات يشير إلى التغاير البيئي الذي يدفع التنوع الكيميائي، وفي البيئات الحضرية، فإن مجموعة من المخلوطات من الأشجار المتحللة، والملوِّثات، والغطاء الأرضي العشبي، ستكون لها تنوعات أكثر وضوحا من نطاق قانون الحافظة الموحد.

إدماج الاستشعار عن بعد في الدراسات الاستقصائية الأرضية

ولا يمكن للاستشعار عن بعد وحده أن يؤكد وجود أنواع محددة، ولذلك فإن أكبر قوة لها تكمن في توجيه الدراسات الاستقصائية الميدانية، ويستخدم المحللون خرائط لبقع الاطفاء القائمة على الاستشعار عن بعد لتقسيم جهود أخذ العينات وتوفير الوقت والموارد، فعلى سبيل المثال، قد يكون لدى حديقة المدن عدة مناطق مختلفة؛ ويمكن لأخصائيي الأحياء الأرضية أن يزوروا كل منطقة إلى محطات الجرد، والحشرات، والتغطيات عن بعد.

التطبيقات والفوائد

والنتائج العملية لرسم خرائط الممرات الخضراء والأماكن الساخنة للتنوع البيولوجي هي نتائج فورية بعيدة المدى، وتستخدم حكومات المدن والمطورون ومجموعات الحفظ البيانات الناتجة لاتخاذ القرارات التي تنسق التنمية مع الأهداف الإيكولوجية.

التخطيط الحضري والهياكل الأساسية الخضراء

كما أن هذه الهياكل الأساسية الخضراء - شبكة السمات الطبيعية وشبه الطبيعية داخل المدن - تعتمد على خرائط دقيقة - يوفر الاستشعار عن بعد بيانات موضوعية ومكررة لتصميم الطرق الخضراء وشبكات الحدائق ومبادرات زرع الأشجار، وعلى سبيل المثال، تستخدم مدينة برشلونة الاستشعار عن بعد لتحديد الفرص لربط الحدائق الحضرية بشبكة ممر خضراء متماسكة، وقد أبلغت الخرائط المستمدة " مجموعة القرن الواحد من البنية التحتية الخضراء لعام 2020 " و " التنوع البيولوجي " .

تحديد أولويات الحفظ وإعادة الاستعادة

ويسمح هذا الاستشعار بالاستشعار عن بعد بتولي ترتيب المناطق حسب القيمة الإيكولوجية ومستوى التهديد، ويمكن أن تكشف خرائط البقع الساخنة للتنوع البيولوجي عن أهم ما يمكن أن تُخصصه حماية الأنواع المتوطنة أو الحفاظ على القدرة على الاتصال، ويمكن لجهود إعادة البناء أن تركز على الممرات التي ستؤدي، بعد تحسينها، إلى أكبر انخفاض في التجزؤ، ومن الأمثلة البارزة مشروع " ساو باولو غرين بلت " الذي وضعته السلطات في البرازيل.

التحديات والاتجاهات المستقبلية

وفي حين أن الاستشعار عن بعد قوي، فإنه يواجه قيودا في البيئات الحضرية، فالظلال من المباني الطويلة، والخلائط المختلطة (مثلا، شجرة تتخطى الطريق)، والحاجة إلى تدمير الأرض كلها تؤدي إلى عدم اليقين، ومع ذلك، فإن التكنولوجيات الناشئة تتغلب بسرعة على هذه العقبات.

حدود البيانات والاستحقاقات

كما أن المناظر الحضرية غير متجانسة على نطاقات دقيقة، وقد يحتوي جهاز واحد من أجهزة الترميز على أجهزة التصفيق والبناء والتمثيل والتصنيف المعقد، ويمكن أن يؤدي التحليل الفرعي وتقنيات التثبيت الطيفي جزئياً، ويتمثل التحدي الآخر في القرار المؤقت: إذ إن العديد من البعثات الساتلية تعاود النظر فيها كل بضعة أيام إلى أسابيع، ولكن التغطية السحابية في بعض المناطق يمكن أن تقلل من البيانات القابلة للاستعمال.

التكنولوجيات الناشئة والتعلم في مجال الآلات

ويمكن أن تتحول خوارزميات التعلم الماكنة، ولا سيما الشبكات العصبية العميقة، إلى كيفية انتزاع الملامح الخضراء الحضرية من الصور، كما أن الشبكات العصبية الثورية الملتوية يمكن أن تتعلم تحديد الممرات الخضراء حتى عندما تكون ضيقة أو مضمونة جزئياً، أما بالنسبة لرسم خرائط المناطق الحضرية الساخنة، فإن تحليل الصور المستندة إلى الجسم، بالإضافة إلى الغابات العشوائية، قد أظهر قدراً كبيراً من الدقة في تحديد الموائل الحضرية المعقدة.

خاتمة

وقد أصبح الاستشعار عن بعد أمرا لا غنى عنه لتحديد ورسم خرائط الممرات الخضراء الحضرية ومستودعات التنوع البيولوجي الساخنة، فمن الصور الساتلية التي تحل محلها الكاراسي للوصل على نطاق المدينة إلى بنية البرمجيات الدقيقة، فإن هذه التكنولوجيات توفر البيانات التي تشكل أساس إيكولوجي أكثر ذكاء، ومن خلال ربط التنوع الطيفي بالإمكانات المحتملة للتنوع البيولوجي، ومن خلال إدماج الدراسات الاستقصائية الميدانية مع التحليل المكاني، يمكننا أن نعطي الأولوية للحفظ حيثما يكون أكثر أهمية.

For further reading, see the European Environment Agency’s report on ]urban green infrastructure, the USGS guide on Landsat for urban monitoring, and a review of remoteens of urban biodiversity[FL:6