تكنولوجيـــا الاستشعار عن بعـــــد Remote Sensing

من أول ظهور له في بداية الستينات من هذا القرن ( استخدم مصطلح الاستشعار عن بعد لاول مرة سنة 1960م ) على أنه علم وفن الحصول على المعلومات عن جسم أومساحة أوظاهرة مطلوب دراستها أو مراقبتها ، وهذه التقنية تعتمد بالأساس على معلومات وبيانات وصور فضائية معالجة ، حيث ترسل التوابع الصناعية أو المعامل الفضائية أو الطائرات هذه الصور والبيانات الى المحطات الأرضية ،التي تستقبل بدورها هذه المعلومات على أفلام أوشرائط ممغنطة ثم تتم المعالجة لهذه البيانات من خلال معالج البيانات أو من خلال معالج أفلام ، وهذا يعتمد في الأساس على نوع المركبة الفضائية وعلى المستقبلات الموجودة عليها .

ثم يأتي بعد ذلك الدورالمهم في تحليل وتقييم البيانات ويتم تفسيرها بواسطة المستخدمين ، ونتائج هذه المعالجة تشمل التطبيقات المختلفة للزراعة والغابات وعلوم الأرض والفضاء وغيرها من العلوم .

الأقمار الصناعية الدوارة : هي أقمار صناعية قريبة من سطح الأرض وعلى ارتفاع 850 كم تقريبا وتدور موازية لخطوط الطول تقريباً أو تميل بزاوية على خطوط الطول .

تصنيــــــــــف الاستشعار عن بعــــــد

1- أنواع الاستشعار عن بعد بحسب مصدر الطاقة :

تحتاج صور الأقمار الاصطناعية مثل بقية الصور إلى موجات تنع** عن الجسم المراد تصويره، لكي تلتقط على اللوح الحساس ، وبالتالي هناك نوعان من الصور:

-صور نشطة : وهي التي يُعتمد فيها على مصدر طاقة، مثبت على القمر نفسه، مثل أقمار الرادار.

-صور غير نشطة : و هي التي تعتمد على مصادر الطاقة الطبيعية، مثل أشعة الشمس أو على الإشعاع الطبيعي للهدف نفسه.

2- أنواع الاستشعار عن بعد بحسب الطول الموجي :

نحن نستخدم أشعة كهرومغناطيسية للتصوير، ولذلك فإن طولها الموجي سيكون عاملاً مؤثراً في تصنيف الصورة و طبيعة المعلومات المستخلصة منها، ومن هنا تقسم الصور طبقاً للطول الموجي إلى ثلاثة أقسام:

-صور مرئية : تتراوح موجاتها بين حدود موجات الضوء، وتتضمن أيضاً الأشعة تحت الحمراء الانعكاسية.

-صور تحت حمراء حرارية.

-صور ذات موجات ميكرووية .

تكون الصور كلها مرئية لنا بالطبع، ولكن المقصود أنها التقطت بموجات ضوء مرئي أو موجات حرارية أو غيرها.

وسائــــــل الاستشعــــــار عن بعد

*وسائل فوتوغرافية

يتركزاستخدامها على الاستشعار في الجزء المرئي من الطيف الكهرومغناطيسي والجزء القريب من الأشعة تحت الحمراء باستخدام الأفلام العادية أو الملونة ، وهذه الوسائل تستخدم في إنتاج الخرائط الطبوغرافية وتحديد التكوينات الجيولوجية ومراقبة حركة الكثبان الرملية ، بالإضافة الى تحديد مناطق التعرية للتربة وتحديد أماكن تواجد المياه الجوفية .

*وسائل غير فوتوغرافية

-وسائل جوية : هذه الوسائل تكون مجدية في دراسة تلوث المياه وإعداد التكوينات الجيولوجية واستكشاف ما تحت القشرة الأرضية .

ويعتبر الرادار والراديو متر واللاقط متعدد الأطياف من أهم الأدوات المستخدمة في هذا النوع.

-وسائل فضائية : وتستخدم هذه الوسائل في تحديد موارد سطح الأرض والأقمار الصناعية أهم أدواتها .

واعتمدت تقنية الاستشعار عن بعد في أول الأمر على الصور الجوية ثم الصور الفضائية ثم صور الأقمار الصناعية.

الميزات العامة للمعطيــــات الفضائيـــــــــة

* الشموليــــــــــــة : الشمولية ميزة المعطيات الفضائية المسجلة بواسطة مستشعرات مختلفة وهي مساعدة جدا في الاستخدامات الزراعية خاصة في تقدير وحساب المساحة المحصولية وذلك لأن المستشعرات السائلية تغكي مساحات واسعة في وقت واحد .

*القدرة على التمييز الطبقـــــــــي : وهي القدرة على تسجيل الإشعاعات المنع**ة من مكونات البيئة في مجالات طبقية متعددة أهمها الأشعة الحمراء والأشعة تحت الحمراءوالأشعة الحرارية وهذه القدرة تجعل تمييز مكونات البيئة والنبات ممكنا ، مثل تمييز المحاصيل الحقلية وذلك نتيجة لاختلاف الاستجابة الطيفية لمكونات المحاصيل الحقلية .

*القدرة على التمييز الزمنـــــــــي : تتميز المعطيات الفضائية بإمكانية الحصول عليها في أي وقت محدد وبطريقة مكررة على مدار العام وهذه التكرارية تختلف من قمر صناعي الى آخر ، وكمثال يمكن الحصول على صور للأندسات كل 16 يوم وعلى صور سبوت كل 26 يوم ، والقمر الصناعي إبرس كل 22 يوم ، وعلى صور نوا كل 1يوم .

*القدرة على التمييزالمكانـــــــــي : يقصد به أصغر بعد يمكن للمستشعر تمييزه ، أي أصغر مساحة على سطح الكرة الأرضية يمكن تمييزها ، وتختلف قدرة التمييز المكاني من مستشعر لآخر فهي بالنسبة للماسح متعدد الأطياف 80 متر مربع.

أهميـــــــة علم الاستشعار عن بعـــــــد

تظهر اهمية الاستشعار عن بعد بجميع انواعه ، الصور الجوية ومناظر الاقمار الصناعية الرادار وغيرها ، على أنها تساعد في عملية المراقبة المستمرة للارض ومواردها، وتقدم معلومات غزيرة عن الارض .

امثلة عن اهمية الاستشعار عن بعد :
*دراسة الموارد الطبيعية .
*انتاج الخرائط .
*مراقبة التوزيع المكاني للظاهرات الارضية في اطار واسع .
*دراسة الظاهرات المتغيرة مثل الفيضانات وحركة المرور .
*التسجيل الدائم للظاهرات بحيث يمكن دراستها في أي وقت فيما بعد.
*تسجيل بيانات لا تستطيع العين المجردة ان تراها فلاعين البشرية حساسة للاشعة المرئية.
*اجراء قياسات سريعة ودقيقة الى حد كبير للمسافات المساحات والارتفاعات.

مكونــــــــات نظام الاستشعار عن بعد
يتكون نظام الاستشعار عن بعد الذي يستخدم الإشعاعات الكهرومغناطيسية من العناصر التالية :
• المصـــــدر : قد يكون مصدر الاشعاع الكهرومغناطيسي هو ضوء الشمس نفسه أو الحرارة.
• التفاعل مع ظاهرات سطح الارض: تعتمد على كمية الاشعاعات المنع**ة او المنقولة.
• التفاعل مع الغلاف الجوي : حيث تتأثر الطاقة المارة في الغلاف الجوي .
اجهزة الاستشعار : تسجيل الاشعاعات بعد تفاعلها عم سطح الارض والغلاف الجوي.
منصــــــــــات نظـــــام الاستشعار عن بعد
• طائرات الاستشعار عن بعد.
• الاستشعار عن بعد في الفضاء.
• الاستشعار عن بعد من محطات فضائية بشرية.
• الاقمار الصناعية الخاصة بدراسة الموارد الارضية والمناخ.
تفسير وتحليل صور المناظر الاستشعار عن بعد واخذ المقاسات منها :والتي تعتمد على المعلومات التي يختزنها الدارس وهذا المعلومات تكون على ثلاث مستويات :
• المستوى العــــــــــام :معرفة بالخصائص العامة عن الظاهرة والعمليات التي تشكلها.
• المستوى المحلـــــــي : معرفة الخصائص الظاهرة في بيئة محلية.
• المستوى التفصيلـــي : معرفة الدقيقة لخصائص الظاهرة التي يدرسها وعمليات تشكيلها.

استخدامـــــــات أنظــمة الاستشعار عن بعد :
لا يمكن حصر استخدامات أي علم كان ، ولتوضيح ذلك نقول أن الاستشعار عن بعد أداة يستطيع الكثير من الاختصاصات المختلفة استخدامها، وما يميز هذا العلم هو ارتباطه بأحدث التقنيات العصرية كتوظيف صور الأقمار الاصطناعية ، واستخدام تقنيات البث ذات التكنولوجيا و الاستطاعات العالية، وكل تلك الأدوات يتم التحكم بها لاسلكيا وبقيم متناهية الصغر للخطأ المسموح ، وبالتالي يتحمل الاختصاصيون مسئولية عالية وبشكل دائم مما يرفع من تكاليف تلك الاستخدامات ، إلا أن تلك التكاليف تتضائل كثيرا أمام حجم العمل الممكن انجازه باستخدام تلك التقنيات .

و المجالات التي يستخدم فيها الاستشعار عن بعد بشكل عام :

1- الجيولوجيــــــــــــا : تقوم اجهزة الاستشعار باستكشاف الخامات المعدنية والبترولية، حيث يستعان بالصور المعالجة في مجالات التعدين، و ذلك بناءً على أن كل نوع من الصخور (أو المعادن) يمتلك درجة امتصاص خاصة به, و هناك محاولات لاستخدام الصور الفضائية في مجال النفط و هي محاولات بحثية، مع العلم أن الصور الفضائية تتعامل مع الظواهر السطحية بينما ترتكز صناعة النفط على التعامل مع الظواهر تحت السطحية, ومن الااستخدامات الجيولوجية مراقبة الحركات الأرضية والزلازل والبراكين وغيره.
2- علـــــوم الميـــــــــاه : يمكننا مراقبة حركة الأنهار, وجفاف الأراضي والبحيرات, والتعامل مع السيول والفيضانات المتوقعة بمقارنة صور مأخوذة على فترات, بل حتى يمكن البحث عن المياه الجوفية تحت رمال الصحراء عن طريق صور الرادار.
3- الزراعــــــــة و الغابــــــــــات : يمكن القيام بحصر المحاصيل الزراعية والكشف عن الامراض النباتية ، و يمكن معرفة حالة الأرض أيضاً، بمقارنة صور فضائية مأخوذة لأرض زراعية أو مناطق خضراء في نفس الفصل لكن في أعوام مختلفة، لمعرفة هل أصابها تملح مثلاً في حالة نقص الإنتاج !, هل المخصبات الجديدة ناجعة في زيادة الإنتاج؟.......... وهكذا.
4- الحد من الكوارث و المخاطر الطبيعية والاصطناعية: مثل الفياضانات والزلازل والسيول ومتابعة المنكوبين والبحث عنهم والتفجيرات النووية و مدى تأثيرها على المناطق المحيطة وحرائق الغابات.
5- في الاعمال الهندسيـــــــــة: استخدام في دراسة المشاريع الانشائية والعمرانية.التخطيط العمراني للمدن والقرى والمنشآت الكبيرة .
6- الأهداف والدراسات العسكرية .
7- أغـــــــراض التجسس ومراقبة منشآت العدو.
8- استخدامات فضائية للأبحاث العلمية ومراقبة الكواكب والنجوم بالأقمار الاصطناعية .
9-استخدام الاستشعار عن بعد في دراسة البيئة الريفيـــــــة:
1 . دراسة انواع المحاصيل الزراعية .
2 . مسح ودراسة بنية الارض الزراعية.
3 . دراسة المياه. دراسة النباتات الطبيعية.
4 . دراسة امراض النباتات.
5 . دراسة التوزع النوعي للاراضي والتربة .
10- استخدام الاستشعار عن بعد في دراسة البيئة الحضرية
تقوم بتزويد المدن بصنفين من المعلومات :
*معلومات الظاهرات الثابتة: حجم المدينة وعددها الطرق واحجامها وظائف مناطقها (السكنية - تجارية صناعية) .
*معلومات الظاهرات المتغيرة : الظاهرات التي لا يمكن رؤيتها بسبب تغير بشكل سريع او انها غير مرئية مثل حركة المرور الخصائص الاجتماعية والاقتصادية واحصاءات السكان.