استخدام الاستشعار عن بعد فى تحديث الخرائط الطبواغرافية

اصبحت الحاجة للخرائط الطبوغرافية في الدول النامية ضرورية جداً وتهتم بها كثير من مراكز البحوث وذلك لأن المختصين والمخططين من أصحاب القرار في قطاع الدولة يحتاجون لتحديث الخرائط الطبوغرافية من أجل التخطيط لإنشاء شبكة المواصلات من طرق سريعةHighways وغيرها وأيضاً لتطوير المصادر الطبيعية وحماية ومراقبة البيئة وكذلك لقطاع السياحة. وتبقى الخرائط الطبوغرافية وسيلة ضرورية ومهمة للدوائر الحكومية والبحوث العلمية والقطاعات الصناعية وايضا مهمة للقطاع العسكري في المهمات السلمية لأغراض التدريب أو في حالة الحروب أوالإرهاب.
المشكلة التي تواجه المختصين هي كيفية تحديث الخرائط الطبوغرافية في الدول الكبيرة من حيث المساحة أو الدول التي تتطور بسرعة لأنها تحتاج إلى الكثير من الوقت والجهد والمال. والمملكة العربية السعودية إحدى هذه الدول لاسيما أن حوالي 85% من الخرائط الطبوغرافية ذات المقاييس 25,000:1 و50,000:1 و100,000:1 غير محدثة وإن وجدت فتكون لمناطق محدودة.
الهدف من تحديث الخرائط هو إضافة التغيُّرات الجديدة في المنطقة لكي تساعد المخططين في أعمالهم. وبالطبع فإن تحديثها باستمرار بالطرق التقليدية يعتبر مهمة مستحيلة وتتطلب مصادر معلومات كبيرة أكثر من العادة وحتى أيضاً في استخدام وسائل التخريط الحديثة في الدول المتقدمة، فالكثير من الدول النامية شُغلها الشاغل هو كيفية تغطية مناطِقها بالخرائط الطبوغرافية. ومع التقدم العلمي أصبح تحديث الخرائط له أولوية ومهماً جداً وبذلك تغيرت الطرق والتقنية في تحديث الخرائط الطبوغرافية وغيرها فقد كانت في السابق تستخدم الطرق التقليدية وكان الوضع يتطلب وقتاً طويلاً وأموالاً طائلة لذلك أتت فكرة الاستعانة بالاستشعار عن بُعد في تحديث الخرائط وفي بعض الأحيان قد يتعدى الى إنتاج هذه الخرائط.
ومنذ أن توافرت صور الأقمار الصناعية فإن هناك دولاً حاولت أن تستخدم هذة التقنية في تحديث الخرائط الطبوغرافية، ومثل هذه الاستخدامات بدأت باستخدام صور الأقمار الصناعية متعددة الأطياف ومتعددة درجات الوضوح خلال العشرين سنة الماضية .
وتوافر مصادر المعلومات من الأقمار الصناعية مثل (لاندسات وسبوت وغيرهما) قد أعطى فوائد كثيرة لتحديث الخرائط الطبوغرافية. فمثلاً استُخدم لاندسات LANDSAT (TM) لتحديث خرائط طبوغرافية بمقياس 1: مليون في أستراليا Payne. et al 1984).) وهناك أيضاً المعهد الجغرافي الوطني الفرنسي الذي استخدم سبوت SPOT في تحديث خرائط ذات مقياس 100,000:1 و250,000:1Planques, 1984) ) وهناك تجربة في دولة السودان استخدم فيها صور فضائية مختلفة مثل Landsat MSS, RBV and TM sensors, (the MOMS Scanner) لتحديث خرائط طبوغرافية ذات مقياس 100,000:1 (Petrie and El Niweiri, 1992). واستخدمت الصور الفضائية للقمر الصناعي ( SPOT XS (20 m في دولة أوغندة لتحديث الخرائط الطبوغرافية ذات المقياس 50,000:1Petrie, 1997). ) أيضا هناك معهد المسح الأرضي القومي في السويد والشركة السويدية للفضاء قاموا بعمل مشترك باستخدام صور القمر الصناعي SPOT في تحديث الخرائط الطبوغرافية ذات المقياس 50,000:1 (Malmstrom and Engbreg,1992). وهناك تجارب أخرى لبلدان كثيرة لايسعنا ذكرها الآن ولكن نتناول فيما يلي إحداها بالتفصيل وهي عن مدينة الدمام في المملكة العربية السعودية.

3- 1 مشروع تحديث الخريطة الطبوغرافية لمدينة الدمام:
في هذا المشروع تم تحديث الخريطة الطبوغرافية لمدينة الدمام 1982 المجتمع وذلك باستخدام تقنية الاستشعار عن بعد (Alshammari, 2000) بإستخدام صور الأقمار الصناعية التالية:
1- صورة القمر الصناعي الفرنسي سبوت 1999م (ابيض واسود) SPOT Panchromatic (PAN) image ودرجة الوضوح 10 أمتار.
2- صورة القمر الصناعي الفرنسي أكسس 1999م (متعدد الأطياف) SPOT XS spectral resolution images ودرجة الوضوح 20 متراً.
قبل أن أبدأ في شرح الطريقة التي استخدمت في هذه الدراسة يجب أن أعطي القارئ معلومات من الواجب معرفتها لفهم بعض الخطوات التي سأوردها. جميع الصور السابقة قد صححت هندسياً ويكون هناك مرجع إحداثي واحد Coordinate Systems ويكون هذا المرجع هو صورة القمر الصناعي سبوت المصحح بواسطة مدينة الملك عبد العزيز التقنية - معهد علوم الفضاء وذلك بأخذ نقاط الضبط الأرضي Ground Control Points (GCPS) وسبب تصحيح هذه الصور يرجع الى أنها تدمج مع بعضها لاستفادة من إضافة الصور ذات الأطياف المتعددة التي درجة وضوحها غير عالية الى الصور الأبيض والأسود ذات درجة الوضوح العالية لكي يستفاد من الوضوح والألوان التي تبرز المعلومات بشكل أوضح وهذا الدمج يسمى Data Fusion Techniques.

الطريقة المستخدمة في تحديث خريطة الدمام

أول هذه الخطوات تحويل الخريطة الطبوغرافية مقياس 50,000:1 من الحالة الورقيةHardcopy الى الحالة الرقمية Digital Form لكي يسهل بعد ذلك التعامل معها وبالطبع يجب أن يأخذ في عين الاعتبار درجة الوضوح التي لاتقل عن 250 نقطة في البوصة. وبعد ذلك تصحح الخريطة هندسيا وتكون بنفس نظام الاحداثيات الجغرافية للصور السابقة.
وبعد ان تكون الصور في نظام إحداثي واحد فإنه من السهل العمل على استخلاص او اضافة معلومات لها. فبعد الخطوة الاولى وهي التصحيح الهندسي بمرجع واحد فإن الخطوة الثانية هي دمج الصور مع بعضها البعض لكي يستفاد من التعدد الطيفي الوضوح، وطبعا هناك عمليات رياضية معقدة لها فهناك طرق كثيرة مثل Brovey HPF, and IHS لايمكن شرحها الآن. ونأتي الى دمج الصور مع بعضها البعض وهو صورة القمر الصناعي سبوت ابيض واسود ودرجة الوضوح 10 أمتار، و صورة القمر الصناعي ايضا سبوت ولكن متعدد الأطياف وبدرجة وضوح 20 متراً، فإن الصورتين قد دمجتا مع بعضهما البعض وبذلك فإن استخلاص المعلومات وإمكانية معرفة الظواهر الطبيعية والبشرية اصبح سهلا و ممكناً. وبعد جاهزية الصور الفضائية تاريخ 1999م تركب الخريطة الطبوغرافية الرقمية 1982م على هذه الصور ومن ثم تصبح اضافة المعلومات الجديدة الى الخريطة اكثر سهولة بالتحليل النظري للصور ويشتمل على الظواهلر الطبوغرافية مثل اليابسة والطرق والمناطق العمرانية والمباني المنفردة والسكك الحديدية وغيرها وسوف نتكلم عنها في القسم القادم.

الظواهر الطبوغرافية

- اليابسة Landform
بما أن مدينة الدمام تعتبر العاصمة البترولية للمملكة العربية السعودية ومركز الثقل الاقتصادي فإن التغيرات تعتبر تغيرات كبيرة على اليابسة وعلى حساب السواحل البحرية في الردم المستمر لها واستخدامها للمشاريع السكنية والتجارية وقد ساعد في ذلك الردم ضحالة المياه خصوصا في الخليج العربي.

- شبكة الطرق:
شبكة الطرق تشمل الطرق المعبدة والسكك الحديدية. وجميع هذه الظواهر استخلصت من صور الأقمار الصناعية مباشرة باستخدام أدوات الطبقات الخطية المتوافرة في برنامج MapInfo في هذا البرنامج يعطيك الفرصة لكي تتبع الطرق والخطوط الأخرى وتحولها الى خريطة مصورة وبعد أن أعطينا بعض التغيرات التي حصلت في أجزاء من المنطقة المراد تحديثها فإن الخطوة الأخيرة هي إنتاج الخريطة النهائية