Table of Contents
مقدمة: الجبهة الجديدة لحفظ البيئة
ونظراً لأن علماء البيئة والمحافظين يعتمدون على أساليب تقليدية مثل الصور الساتلية والتصوير الجوي والدراسات الميدانية اليدوية لرصد المناظر الطبيعية، فإن هذه النُهج لا تنطوي على قيمة، بل إنها كثيراً ما تفتقر إلى الدقة أو التردد أو عدم الغزو اللازمين لالتقاط التعقيد الكامل للنظم الإيكولوجية الدينامية، كما أن تكنولوجيا المسح الضوئي للأرض المعروفة أيضاً باسم المسح اللازري للأرض، تؤدي إلى تآكل بصري.
وتكمن قوة المسح ٣ دال في قدرتها على جمع كميات هائلة من البيانات المكانية بسرعة دون إزعاج البيئة، ويمكن أن يولد مسح واحد ملايين من نقاط البيانات، مما يشكل سحابة من نقطة تستنسخ بأمانة الهندسة المتطورة من الوجه المكشوف، ونظام الكهف، ومكنة الأحراج، أو الشعاب المرجانية، وعندما تُكرر عبر الزمن، فإن هذه المسحات تُحدث سلسلة زمنية تكشف عن حدوث تحولات في الأحجار الكريمة.
توثيق أشكال الأراضي الطبيعية التي لم يسبق لها مثيل
إن الجبال الطبيعية، والزبال، والكهوف، والمنحدرات الساحلية، وتشكيلات الصخور تطفو وتهتز باستمرار، ولكن التغيرات التي يتسبب فيها الإنسان مثل التعدين، والمجاري، وبناء السدود، والتوسع الحضري، تعجل هذه العمليات، في كثير من الأحيان، ولا رجعة فيها.
رصد السواحل والمواقع
وقد كانت خطوط السواحل من بين أكثر الطرق دينامية وتهديداً، إذ إن ارتفاع مستويات سطح البحر وزيادة كثافة العواصف تؤدي إلى انخفاض معدلات التآكل التي تهدد الموائل الطبيعية والهياكل الأساسية البشرية على حد سواء. () وقد تبين من الدراسة الاستقصائية الجيولوجية للولايات المتحدة (USGS) حدوث انخفاضات في معدلات التسربات الساحلية لرصد الكتل الساحلية والشوااطئ، ومن خلال مسح نفس الأجزاء التي تتصف سنوياً للتآكلات التي يمكن للباحثين أن يحسب آثارها على نحو أسرع.
وعلاوة على ذلك، يستخدم المسح 3D لرصد استقرار الكهوف البحرية والآثار البحرية، وفي أماكن مثل حديقة جزر القناة الوطنية، تساعد المسح الضوئي على تحديد ما إذا كانت الهياكل المتحركة مثل الجسور الطبيعية معرضة لخطر الانهيار، وهذه المعلومات تتيح لمديري المنتزهات إغلاق مناطق الزوار أو تنفيذ تدابير الاستقرار قبل وقوع الحوادث، فالطبيعة غير المألوفة للمسح تعني أنه حتى أكثر التشكيلات هشاشة يمكن دراستها دون لمسها.
رصد حقول الجليد والثلج
إن المصابين بالزلاجات هم من المؤشرات القوية لتغير المناخ، وتراجعهم هو أحد أبرز علامات الاحترار العالمي، كما أن الأساليب التقليدية لقياس التوازن الكتلي للأنهار الجليدية تنطوي على حفر وتركيب الرهانات، التي هي كثيفة العمالة ومحدودة في التغطية المكانية. تحولت أجهزة الترميز إلى مسح ثلاثي الأبعاد من الطائرات الآلية والطائرات
نظم الحفريات والقوافل
إن مشاهد كارست، التي تتسم بكهوف حجر الجيري، والثقوب المغرقة، والأنهار الجوفية، معرضة بشكل خاص للتلوث والتعدين والتنمية السياحية، وقد أدى المسح ثلاثي الأبعاد إلى ثورة رسم خرائط الكهوف، والاستعاضة عن المسح اليدوي بسحب مثبتة بمساحات دقيقة من المليمتر، تكشف عن كل أثر على التصاميم الأرضية المتجمدة، وسجلات التدفق.
دعم حفظ النظم الإيكولوجية من الغابات إلى الشعاب المرجانية
وبالإضافة إلى التخريبات الثابتة، يُطبق المسح 3Dning بشكل متزايد على النظم الإيكولوجية الحية، حيث يمكن قياس الكتلة الأحيائية، وهيكل البرمجيات، والتنوع البيولوجي، وهذا تقدم كبير لأن الدراسات الاستقصائية الأرضية التقليدية تستغرق وقتا طويلا وتفوت في كثير من الأحيان أنماط واسعة النطاق.
قنابل الغابات وتقدير الكتلة الأحيائية
ويمكن أن تقدر الغابات المدارية والمعتدلة كميات هائلة من الكربون، ولكنها تحدد تحديدا كميا أن الكربون كان تحديا.() ويمكن أن تقدر أجهزة رصد الأرض أو الطائرات بدون طيار ارتفاع حجم الأشجار وكميتها في المناطق الكبيرة.() وتستخدم حفظ الطبيعة 3D التي تمسح () لتقييم مخزونات الكربون في الغابات ورصد فعالية مشاريع النقل غير المشروع.
وعلاوة على ذلك، فإن المسح الضوئي يتيح وضع قوائم جرد رقمية مفصلة للغابات يمكن استخدامها للتنبؤ بسلوك الحرائق، وتقييم نوعية الموائل في الأحياء البرية، وتخطيط ممرات إعادة الغطاء الحرجي، وفي غابات كاليفورنيا، قيست عملية المسح الليزري الأرضية الحجم الدقيق للأشجار الفردية، بما في ذلك أطولها في العالم، وهذه السجلات حاسمة لفهم الصحة الطويلة الأجل للمواقف القديمة.
الأراضي الرطبة والنظم الإيكولوجية الساحلية
إن الأراضي الرطبة - الماشية، والأشجار المانغروفية، وأسرة العضلات البحرية - هي من بين أكثر النظم الإيكولوجية إنتاجية وإن كانت مهددة. كما أن المسح ٣ دالات مثل قياسات الأشعة من الهيكل إلى الأشعة من الطائرات بدون طيار يمكن أن ترسم خريطة لتصاعد هذه المناطق التي كثيرا ما يتعذر الوصول إليها، وفي المسح الضوئي للأعاصير في فلوريدا، تستخدم المسح الضوئي لرصد تدفق المياه ونمو النباتات.
الشعاب المرجانية والتنوع البيولوجي البحري
وفي الشعاب المرجانية، تشهد أحداثاً غير مسبوقة للتنظيف بسبب ارتفاع درجات حرارة البحر. ويُعد المسح 3D من كاميرات المياه الجوفية والمركبات التي تعمل عن بعد أداة قياسية لرصد الشعاب.() ويمكن للباحثين عن طريق المسح الوحيد أن يلتقطوا التعقيدات التوقعية الثلاثة لموقع الشعاب المرجانية - التطهير (السعال) الذي هو أمر حاسم بالنسبة لموائل الأسماك. [النسخة: 3]
مزايا تكنولوجيا المسح 3D على الطرق التقليدية
لماذا يصبح المسح ثلاثي الأبعاد أمرا لا غنى عنه؟ إن التكنولوجيا توفر عدة مزايا متميزة لا يمكن أن تتطابق أساليب الرصد التقليدية.
الدقة والقرار
ويمكن أن تحقق الوحدات الحديثة للتعرف على المقياس الأدنى من 1 سنتيمتر، حتى منصة الطائرات، ويكشف هذا المستوى من التفاصيل عن خصائص مجهرية ذات أهمية حاسمة لفهم عمليات التحات أو نمو النباتات، فعلى سبيل المثال، يمكن للمسح الـ 3D من الكثبان الرملية أن يلتقط علامات طحالب تشير إلى أنماط الرياح، ولا يمكن لأي صور جوية أن تحل.
عدم الانتشار
وفي النظم الإيكولوجية الحساسة، يمكن أن يسبب المشي ضرراً. ولا يتطلب المسح 3D أي اتصال مادي، إذ يمكن للمسح الضوئي الثلاثي أو الطائرة بدون طيار أن يلتقط بيانات من مسافة آمنة، مما يجعل البيئة غير ممسوحة، وهذا أمر مهم بصفة خاصة في الكهوف، حيث يمكن أن يسحق حركة السير على الأقدام تشكيلات، وفي المناطق القطبية، حيث تستمر مسارات الإطارات منذ عقود.
كفاءة التوقيت ودرجة خط الأساس
وما استغرقه الأمر من أسابيع لرسم الخرائط، يمكن الآن إنجازه في ساعات، ويمكن للطائرة بدون طيار أن تغطي مئات الهكتارات في رحلة واحدة، مما يولد سحابة غير عملية لجمع الأدلة يدويا، وهذه السرعة تتيح للحافظين رصد المناطق الأكبر تواترا، والصيد في وقت مبكر.
الرصد والتغيير
وتخلق عمليات المسح المتكررة سلسلة زمنية قابلة للمقارنة من الناحية الحسابية، وباستخدام الخوارزميات لمواءمة الغيوم (عملية تسمى التسجيل)، يمكن للباحثين أن يحسبوا الاختلافات في الحجم أو معدلات التآكل أو نمو النباتات، وهذا أكثر دقة بكثير من مقارنة الصور التي تفتقر إلى معلومات عمقية، وعلى سبيل المثال، في مقياس الرفع عند محفوظات الترميز في ولاية أوتاه، أظهرت معدلات الأشعة المتكررة
دراسات الحالة في العمل
الحفاظ على الموجة، أريزونا
ومن أكثر الطبقات شعبية وهشة في الجنوب الغربي الأمريكي، " الواحة " ، وهي تشكيلة من حجر الرمل في " مجلة " فيرميلون كليفز " الوطنية، حيث تتضرر الطبقات الحساسة التي تقطع عبر الحدود بسهولة من حركة المرور على الأقدام، وقد استخدم مكتب إدارة الأراضي مسحاً ثلاثياً لخلق نموذج عالي الاستبانة من التشكيلات، مما يساعد على تصميم مسارات للتزلج على طول المسافات التي تقلل إلى أدنى حد ممكن.
بحيرة تاهو
وفي بحيرة تاهو، وهي بحيرة ألبين مشهورة، انخفض الوضوح بسبب ارتفاع معدلات الرواسب من التنمية الحضرية، حيث استخدم العلماء ليدار من الطائرات لرسم خرائط لخطوط الشواطئ والثلاثيات في البحيرة، وخلق نماذج رقمية مفصلة للارتقاء تكشف عن وجود بؤر تآكل، وتقترن هذه النماذج ببيانات واضحة عن المياه لتحديد مصادر الرواسب.
إعادة الشعاب المُسلّحة في ملديف
وبعد حدث التنظيف الذي وقع في عام 2016، استخدم معهد ملديف للفحم المرجانية قياساً بالأشعة تحت الماء لخلق 3D خرائط للشعاب المرجانية التي تضررت بشدة، وقد أتاحت هذه الخرائط لها تحديد أي المستعمرات المرجانية نجت من الإجهاد الحراري، وقد تم جمع الناجين ونشرهم في دور الحضانة تحت الماء، كما أن نماذج الـ 3D قد استرشدت بوضع هياكل شعاب اصطناعية تخفف من التعقيد الطبيعي.
التحديات والحدود
وعلى الرغم من مزاياه الكثيرة، فإن المسح 3D ليس حلاً للحلول، فهناك حواجز تقنية ولوجستية ومالية تحد من انتشار اعتماده.
التكلفة والمعدات
ويمكن أن ترتفع تكلفة وحدات اليونيدار الأرضية العالية الارتفاع بمبلغ 000 100 دولار، كما أن النظم القائمة على الطائرات بدون طيار باهظة الثمن، وتتطلب معالجة الغيوم الضخمة حواسيب قوية وبرامجيات متخصصة، وفي حين أن التكاليف ما زالت آخذة في التناقص، فإنها تظل باهظة بالنسبة للعديد من منظمات الحفظ الصغيرة، وتبرز منابر التجهيز القائمة على الكلاود، ولكنها تحتاج إلى وصلات موثوقة على الإنترنت، وهي غالبا ما تفتقر إلى مواقع ميدانية نائية.
إدارة البيانات والخبرة
ومن شأن إجراء مسح وحيد لموقع كبير أن يولد تضاريس البيانات، إذ أن تخزين هذه البيانات وحفظها وتوزيعها يتطلبان بنية أساسية مكرسة لذلك، بالإضافة إلى تفسير البيانات يتطلب خبرة في مجال علم الأرض والبيئة، وهناك حاجة متزايدة إلى برامج تدريبية تُسجّل هذه التخصصات، إذ أن العديد من الجامعات تقدم الآن دورات قصيرة في مجال المسح 3D المطبق للحفظ، ولكن القدرات لا تزال متخلفة عن الطلب.
Weather and Environmental Constraints
ويتأثر المقياس المقياسي للأشعة الليداوية والتصوير الضوئي بالمطر والضباب والضوء المنخفض، ففي الغابات الاستوائية، يمكن للغطاء الكثيف أن يحجب نبضات الليزر الأرضية، مما يتطلب إجراء فحص متعدد من زوايا مختلفة، ويحد من المسح تحت الماء وضوح المياه ويصعب في المناطق المرتفعة حاليا، ويمكن لهذه العوامل أن تعقّد عمليات المسح المكرر وتخفض جودة البيانات.
الشواغل الأخلاقية والمتعلقة بالخصوصية
ومع تزايد شيوع المسح، تثار أسئلة حول الخصوصية في المناطق الطبيعية التي يمكن الوصول إليها علناً، وقد لا يرغب الزائرون في إلقاء صورهم، حتى دون قصد، وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يساء استخدام الطبيعة التفصيلية للمسح بواسطة النهب أو الشواذ إذا وقعت البيانات في أيدي غير صحيحة، ويجب على منظمات الحفظ الآن أن تنظر في سياسات إدارة البيانات التي تقيد الوصول إلى نماذج المواقع الحساسة.
مستقبل مسح 3D في الحفظ
والمسار واضح: سيزداد سعر المسح 3D في أرخص وأسرع وأكثر قابلية للنقل، فالتكنولوجيات الناشئة مثل الهاتف المحمول ليدار (المتاحة في أجهزة إيفونز وأجهزة إيباد جديدة) تضع بالفعل قدرات أساسية في مجال المسح على أيدي العلماء الميدانيين والمتطوعين من المواطنين، وفي حين لا تكون دقيقة مثل النظم المهنية، فإن هذه الأجهزة يمكن أن تخلق نماذج مفيدة من 3D لرصد المناطق الصغيرة أو لأغراض التوعية التعليمية.
وثمة حدود أخرى تتمثل في دمج المسح ٣ دال مع مجاري البيانات الأخرى، حيث أن السحب المختلط بالصور الفائقة الأطياف، وقراءات درجة الحرارة، ومستشعرات رطوبة التربة ستخلق توأم رقمية أغنى تحف ديناميات النظم الإيكولوجية، ويجري تطوير أجهزة استخباراتية وأجهزة للتعلم الآلي للكشف تلقائياً عن التغيرات في المسح الضوئي، مثلاً، وتحديد شقوق جديدة في وجه منحدر أو توسيع نطاق الأراضي الحقيقية.
وعلاوة على ذلك، تعمل التعاونات الدولية، مثل الفريق المعني برصد الأرض، على توحيد بروتوكولات المسح وإنشاء مستودعات عالمية لبيانات الحفظ 3D، مما سيتيح للعلماء من بلدان مختلفة إمكانية المقارنة بين المعالم الطبيعية وتقاسم أفضل الممارسات، وفي المستقبل القريب، قد نرى خرائط شاملة من ثلاثة دالات لكل موقع من مواقع التراث العالمي لليونسكو، توفر خط أساس للأجيال المقبلة.
كما أن المشاركة العامة آخذة في التطور، فالواقع الافتراضي، وتكثيف التجارب التي تم بناؤها من المسح 3D، يتيحان لأي شخص استكشاف العجائب الطبيعية البعيدة من البيت، وهذا يعزز الشعور بالارتباط والرعاية دون التكاليف البيئية للسياحة، وعلى سبيل المثال، فإن مشروع " خليج غوغل " (GFLT:0) " (Gold-LT:1]) لا يقدم أبداً زيارات افتراضية من جانب 3D-can.
الخلاصة: وجود ظاهرة رقمية للطبيعة
وقد تجاوز المسح 3D من حيث الرواية، وهو الآن أداة أساسية لحفظ الترميزات الطبيعية والنظم الإيكولوجية، وقدرتها على استخلاص قياسات مفصلة وقابلة للتكرار وغير متوافرة، مما يعطي الحفظ مستوى جديدا من الفهم ووسيلة قوية للدعوة، ومن تتبع معتكف الجليد لاستعادة الشعاب المرجانية، فإن التكنولوجيا تتيح الإدارة الاستباقية استنادا إلى بيانات دقيقة، وفي حين أن التحديات التي تنطوي عليها سرعة التقلبات، والحواجز التي تُتَبُعَدَدُّتُلُلُلُت، لا تزال قائمة على سرعة إدارة البيانات.
وما يبرز ليس مجرد مجموعة من الملفات الرقمية بل هو تركة دائمة، حيث أن المناظر الطبيعية تواجه ضغوطاً لم يسبق لها مثيل من تغير المناخ والنشاط البشري، فإن المسح ٣ دالات يصبح سجلاً لا يمكن استبداله لما يوجد اليوم، ودليلاً لكيفية حمايته غداً، ويمكن للأخصائيين في حفظ الطبيعة وصانعي السياسات والجمهور أن يستفيدوا جميعاً من هذه التكنولوجيا المتطورة، والهدف النهائي هو أن يكون بسيطاً: ضمان أن يكون التقاط الأنفاس في شكلاً في شكلاً في شكلاً في شكلاً في شكلاً في شكلاً في شكلاً في شكلاً من أشكال الأرض والنظم الإيكولوجية.