تطور الاستشعار عن بعد واستخداماته

عزيزي الدارس، إن علم الاستشعار عن بعد قد ظهر بصورة واضحة مع بداية القرن ب العشرين، ففي عام 1902 تم اختراع الطائرة على يد الأخوين رايت، مما أسهم بشكل حاسم في دفع عملية التصوير الجوي والمساحة التصويرية خطوات مهمة إلى الأمام. أما أول صورة أخذت لأغراض المساحة الطبوغرافية فكانت عام 1913، وفي بداية 1914 نشبت الحرب العالمية الأولى، واستخدمت الطائرات في رصد مواقع العدو، فالألمان كانوا يلتقطون حوالي 4 آلاف صورة في اليوم الواحد في المدة الأخيرة للحرب . والجيش الأمريكي أنتج أكثر من مليون صورة جوية في الأشهر الأربعة الأخيرة للحرب (وكالة الفضاء الأمريكية)، وفي الحرب العالمية الثانية 1939-1945، استخدمت الطائرات بكثافة، وأصبحت أكثر تطوراً وكفاءة، والصور التي تلتقطها أكثر دقة. واستمرت دول الحرب بإجراء تجاربها بعد الحرب العالمية الثانية إلى أن تمكنت من إطلاق القمر الصناعي وغزو الفضاء في أواخر الخمسينيات. وقد تولدت لدى دول الحلفاء فكرة الإطلاق من خلال تحليل ستيريوسكوبي لصور جوية أخذت لمواقع ألمانية، حيث أظهرت الصورة الستيريوسكوبية وجود صاروخ محمول على قاعدة إطلاق في أحد المواقع .

في عام 1962، كانت هناك تقارير غير مؤكدة تفيد بأن السوفييت نصبوا صواريخ نووية متوسطة المدى في كوبا، وقد أكدت بيانات الاستشعار عن بعد الملتقطة بالقمر الصناعي تلك التقارير. أدت المواجهة بين رئيس الوزراء السوفييتي خروتشوف والرئيس الأمريكي جون كيندي سنة 1962 إلى سباق تسلح كبير في الفضاء بين الدولتين، وتسابقت الدولتان في تطوير قدراتهما في موضوع الاستشعار عن بعد والتقاط الصور الفضائية، وقبل بدء الرحلة إلى القمر، التقطت مجموعة من الصور الفضائية لدراستها وتحديد المكان الذي ستهبط فيه المركبة الفضائية الأمريكية Apollo. ومن الجدير بالذكر أن العالم المصري البروفيسور

فاروق الباز قد ساهم بشكل فاعل في تحديد مكان هبوط المركبة، وفي عام 1968 عادت أبولو 8 من الفضاء ومعها صورة للأرض مأخوذة من الفضاء. كما أن الصور الملتقطة بوساطة 9 Apollo استخدمت لتطوير تقنيات لمعالجة الصورة التي سيتم التقاطها بوساطة لاندسات LANDSAT، حيث كانت الولايات المتحدة تعد منذ أواخر الستينيات لإطلاق مجموعة من الأقمار الصناعية لرصد الأرض ومواردها، واستخدام صورها للأغراض المدنية والسلمية.

وفي تموز 1972، أطلقت وكالة ناسا (وكالة الفضاء الأمريكية NASA ) أول قمر صناعي لرصد موارد الأرض، وأخذ اسم  ERTS وهو اختصار لEarth Resources Technology Satellite. وقد ساعد استخدام أجهزة استشعارية متعددة الأطياف Multispectral على تحسين القدرة على فهم المحاصيل الزراعية، والمعادن، والترب والتطوير الحضري، والكثير من المعالم والظواهر الأرضية، بعد ذلك قامت الوكالة بتغيير اسم القمر الصناعي ERTS 1، والأقمار التي أطلقت لاحقاً ليصبح LANDSAT. فأصبح هناك  LANDSAT، حيث أضيفت لها إمكانيات أخرى لتزودنا بمعلومات وبيانات أكثر عن الأرض. إن برنامج LANDSAT يعد ناجحاً ولا يزال يتطور حتى الآن.

عزيزي الدارس، في عام 1985 تمكن العلماء من ملاحظة تآكل طبقة الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية، وأكدت الصور الفضائية الملتقطة بوساطة المركبة الفضائية 7 Nimbus هذا التآكل (الشكل 22 -أ). وهذه المركبة تحمل معها نظاماً استشعارياً يعرف باسم (Toms (Total Ozone Mapping Spectrometer، مهمته قياس التآكل في طبقة الأوزون ودراستها، ولا يزال هذا النظام الاستشعاري يستخدم حتى الآن، حيث يعمل على إعداد خرائط لطبقة الأوزون. وكان لهذه المعلومات التي تزودنا بها المركبات الفضائية أهمية كبرى في اتخاذ قرار دولي بدعم بروتوكول مونتريال الداعي إلى تقليل استخدام مادة الكلوروفلوروكربون إلى النصف بحلول عام 1999، ومن الجدير بالذكر أن هذه المادة الكيماوية تعد المسبب الأساسي لتآكل طبقة الأوزون، ومن ثم السماح بمرور الأشعة الضارة (الأشعة فوق البنفسجية) ووصولها إلى الأرض.

في نيسان 1986 انفجر أحد المفاعلات النووية في تشرنوبل في أكرانيا، مطلقاً كميات هائلة من المواد المشعة في الجو، واستطاعت الصور الفضائية الروسية والأمريكية والأوروبية رصد هذه الإشعاعات فوق الموقع، كما استطاعت الأجهزة الاستشعارية تحت الحمراء استشعار الحرارة حتى بعد إطفاء الحريق. وبذلك فإن استخدام الاستشعار عن بعد في رصد الأوضاع الطارئة، أصبح جزءاً مهما في إدارة حالات الطوارئ. والاستشعار عن بعد يستخدم بكثافة في استنباط التغيرات على سطح الأرض عبر الزمن، وتبين الصورتان (الشكل 22ب)

الملتقطتان بوساطة لاندسات عام 1975 (الصورة اليسرى) وعام 1986 (الصورة اليمنى) المساحات التي اجتثت أشجارها من إحدى الغابات لتحويلها إلى أراض زراعية. وهنا في فلسطين، يمكن استخدام الصور الفضائية في مراقبة الاستيطان الإسرائيلي والإجراءات الإسرائيلية على الأرض لتغيير الواقع الجغرافي مثل: إقامة الجدار العازل (جدار الفصل العنصري)، وتردي الأوضاع البيئية في منطقة البحر الميت، نتيجة تحويل إسرائيل مياه نهر الأردن.

ومن أهم استخدامات الاستشعار عن بعد مراقبة حقول النفط الذي يعد من أهم مصادر الطاقة، ففي عام 1991 وبعد حرب الخليج استطاعت الأقمار الصناعية رصد الحرائق التي شبت في حوالي 700 بئر في الكويت، ومن ثم العمل على إطفائها (الشكل 22 -ج).

أما في البحار فالاستشعار عن بعد يستخدم في رصد الأمواج العاتية والأعاصير، ومواقع تجمع الثروة السمكية والطحالب، فقبالة السواحل الشرقية والجنوبية الشرقية للولايات المتحدة يتشكل إعصار أندرو المدمر، والذي يسبب أهم كارثة طبيعية كبيرة للولايات المتحدة. ففي عام 1992 اقترب الإعصار من سواحل فلوريدا المكتظة بالسكان، ورصد القمر الصناعي موقعه وتحركه وتقدمه نحو الساحل، ومن ثم تم تحذير سكان تلك المناطق قبل وصول الإعصار، مما قلل كثيراً من الخسائر في الأرواح على الرغم من الخسائر المادية الجسيمة التي أحدثها( الشكل 22 -د). وهناك استخدام آخر للاستشعار عن بعد هو رصد الفيضانات، كما حصل عام 1993 في الولايات المتحدة حيث تمكن لاندسات من رصد فيضان نهر المسيسبي (الشكل 22 – هـ ) كما هو ظاهر في الصورة اليمنى، ومن ثم تقييم الأضرار التي سببها وإصلاحها .

نلاحظ مما سبق أن الاستشعار عن بعد ليس علماً أو تقنية جديدة، ولكنها تطورت بشكل كبير منذ اختراع الطائرة عام 1902 حتى وقتنا الحالي، حيث تستخدم المركبات الفضائية والمحطات الفضائية الدولية، فأصبحت عملية جمع المعلومات المرئية والمخفية للأغراض المدنية والعسكرية بوساطة تقنية الاستشعار عن بعد أكثر فاعلية.

يقسم العلماء الاستشعار عن بعد وفق أسلوب تحليل بياناته إلى قسمين رئيسين هما: الاستشعار عن بعد التصويري Pictorial Remote Sensing: ويقوم هذا النوع من الاستشعار على استخدام الوسائل والأجهزة غير الرقمية في تحليل الصور الجوية والفضائية. وتعتمد عملية التحليل على أسس التحليل المرئي للظواهر المختلفة من تلك الصور، مثل: حجم الظاهرة، ودرجة لونها، وموقعها وموضعها، وشكلها، وغير ذلك من أسس التحليل المرئي. . أما القسم الثاني من الاستشعار عن بعد فيعرف بالاستشعار عن بعد الكهرومغناطيسي (موجات كهربائية + موجات مغناطيسية).

Electromagnetic Remote Sensing. ويقوم هذا النوع من الاستشعار على تفسير الإشارات الرقمية الناتجة عن تفاعل أجزاء من الطاقة الكهرومغناطيسية مع المواد والظواهر التي تم تصويرها بوساطة الأجهزة الاستشعارية المحمولة في الأقمار الصناعية والطائرات، حيث إن تلك الأجهزة تسجل الطاقة المنعكسة أو المنبعثة (المشعة) من المواد المختلفة والظواهر الواقعة في مجال الرؤية لتلك الأجهزة على شكل أرقام. وسيتم التركيز هنا على هذا النوع من الاستشعار عن بعد.