منهجية استكشاف المياه الجوفية باستخدام تقنية الاستشعارعن بعد (RS) ونظم المعلومات الجغرافية (GIS)

منهجية استكشاف المياه الجوفية

باستخدام تقنية الاستشعار عن بعد (RS)

ونظم المعلومات الجغرافية (GIS)

Explore underground water methodology using remote sensing (RS)

And geographic information systems(GIS)

سعد إبراهيم العصفور

معهد بحوث الفضاء 

مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية

 

مقـدمة :

   يعتبر الماء مصدر الحياة على سطح الأرض والعنصر الأساسي لبقاء الكائنات الحية ، حيث قال تعالى (وَجَعَلْنَا مِنَ الْمَاءِ كُلَّ شَيءٍ حَيٍّ) كما يلعب دورا بارزا في كافة الأنشطة الزراعية والاقتصادية والاجتماعية لأي مجتمع .ولإدراك الإنسان بهذه الأهمية للماء دأب ومنذ قديم الزمان على التحري عن أماكن وجود الماء سواء على سطح الأرض أو في باطن الأرض وذلك لإقامة مجتمعاته الحضرية في هذه الأماكن.

   ولأن المياه الجوفية تعتبر المصدر الأساسي للماء وخصوصا في المناطق الصحراوية ومنها المملكة العربية السعودية حيث تعتمد عليها بشكل أساسي في جميع القطاعات المختلفة، لذا فانه من الضروري تنمية وتطوير هذا المصدر الهام، حيث يعتبر استكشاف المياه الجوفية والتحري عنها أهم وسيلة لتطوير وزيادة هذا المصدر.

المياه الجوفية :

   هي كل المياه الموجودة تحت سطح الأرض، سواء تلك الموجودة في المناطق المشبعة Saturated soil(وهي المنطقة المملوءة فراغاتها بالكامل بالماء) أو غير المشبعة Unsaturated soil (وهي المنطقة الواقعة مباشرة تحت سطح الأرض وتحتوي المواد الجيولوجية المكونة لها على كل الماء والماء والهواء في المسافات الفاصلة بين حبيبات التربة ). وتوجد المياه داخل خزانات المياه الجوفية في باطن الأرض، أو في الفراغات والشقوق بين حبيبات التربة والرمل والحصى والصخور. وتتحرك المياه الجوفية ببطء خلال فراغات التربة أو الصخور مقارنة بالتدفق السطحي لمياه الأمطار ، وكمية المياه المتجمعة ومعدل تدفقها يعتمدان على نوعية التربة ومسامية ونفاذية الصخور. ويتحرك الماء بحرية في التربة والصخور ذات النفاذية العالية حيث ينفذ ويمر من خلال المسامات ذات الأحجام الكبيرة، بينما يبقى في الطبقات الطينية لان الطين يعتبر ذو نفاذية منخفضة حيث ينفذ الماء بشكل بطيء جدا. وتدعى المناطق الرئيسية تحت سطح الأرض المملوءة بالمياه الجوفية بـالخزانات الجوفية ( Aquifers ). وهي طبقه صخريه أو رسوبية في باطن الأرض قادرة على احتواء كمية من المياه ، تتكون من مواد غير مدمجة مثل الرمال والحصى ، أو صخور مدمجة مثل الحجر الرملي أو الحجر الجيري المتحصي . 

   وتنقسم المياه الجوفية Aquifers حسب طريقة التخزين إلى :

الخزان الجوفي الحر Unconfined aquifer : تتميز هذه الخزانات بوجود طبقة صخرية عالية النفاذية بين مستوى الماء الجوفي للخزان وسطح الأرض، حيث يمكن لمياه الري أن تتخللها بسهولة، ويحد هذا الخزان طبقة سفلية غير منفذة.

الخزان الجوفي شبه المحصور Semi-confined aquifer : ويتميز بوجود طبقة علوية أو سفلية ذات نفاذية ضئيلة بحيث يسمح وجودها بهذا الشكل بتسرب المياه منها أو إليها .

الخزان الجوفي المحصور Confined aquifer : ويتكون هذا الخزان عندما تقع الطبقة الحاملة للمياه بين طبقتين غير منفذتين بحيث لا يسمح وجودها بهذا الشكل بتسرب المياه اليها من أعلى . وتكون المياه داخل الخزان تحت ضغط شديد ومعزولة عن المياه السطحية وفي العادة يكون مصدرها بعيدا ، وعادة يتكون الخزان الجوفي المحصور من عدة طبقات حاملة للمياه مفصولة عن بعضها بطبقات غير منفذة ولها ضغوط مختلفة نظرا لاختلاف العمق وكذلك أحمال الغطاء العلوي لهذه الطبقات. 

مصادر المياه الجوفية :

- مياه الأمطار وهي المصدر الرئيسي لتلك المياه .

- ماء الصهير وهو الماء الذي يصعد إلى أعلى بعد مراحل تبلور الصهير المختلفة.

- الماء المقرون وهو الماء الذي يصاحب عملية تكوين الرسوبيات في المراحل المبكرة ويحبس بين أجزائها ومسامها .

   وعموماً معرفة الدورة المائية water cycle تعطي انطباعاً عن وضع المياه الجوفية في الطبيعة كما يمكن أن تجيب على بعض التساؤلات من حيث طريق التغذية والحركة والتصريف بمجرد النظر إلى الشكل التوضيحي الذي يمثلها . فدورة الماء تصف وجود وحركة المياه على سطح الأرض وداخلها وفوقها . 

استخدام تقنية الاستشعار عن بعد RS ونظم المعلومات الجغرافية GIS في استكشاف المياه الجوفية :

   تعتبر تقنيات الاستشعار RS ونظم المعلومات الجغرافية GIS من أهم التقنيات العلمية الحديثة التي أفرزتها ثورة المعلومات وعلوم الفضاء والتي وظفت خلال العقود الثلاثة الماضية بكفاءة عالية وذلك في مجال دراسة الموارد الطبيعية والتي من ضمنها الموارد المائية، الأمر الذي يستدعي الاستمرار والمراقبة والتقييم، ولعل المعطيات الفضائية أفضل هذه الوسائل.

   ومع التطور الهائل في الحاسبات الآلية وبرامج أنظمة المعلومات الجغرافية من حيث سعة التخزين وسرعة المعالجة ومرونة الاستخدام، فقد اتسع المجال لاستخدام هذه التقنية الحديثة في تطبيقات كثيرة ومنها استكشاف المياه الجوفية. حيث تتكامل فيها تقنيات الاستشعار عن بعد ونظم المعلومات الجغرافية ومعلومات أخرى مساعدة تدعم استكشاف المياه الجوفية عبر تنظيمها وتحليلها وعرضها.

  وبمقارنة استخدام الطرق التقليدية (الجيولوجية والجيوفيزيائية) مع التقنيات الحديثة (RS&GIS) ، تبين ان التقنيات الحديثة تتميز بقلة التكلفة ، وأعلى دقة وأكثر شمولية واختصارا للوقت ، مع إمكانية المراقبة والتقويم المستمر بذلك أصبح من المهم استخدام هذه التنقية الحديثة كأداة مساعدة للطرق التقليدية أحيانا ، وقد تكون بديلا أحيانا أخرى خصوصا مع التقدم العلمي المستمر لهذه التقنية ووعي الباحثين العلميين المستخدمين بضرورتها ونتائجها المذهلة. 

الاستشعار عن بعد و المياه الجوفية Remote Sensing and ground water : 

   يعرف الاستشعار عن بعد بأنه الوسيلة التي بواسطتها يمكن الحصول على معلومات شاملة عن منطقة أو ظاهرة ما على سطح الأرض دون ملامستها أو الاتصال المباشر معها، وذلك بتسجيل وقياس الأشعة الكهرومغناطيسية المنعكسة أو المنبعثة من هذه الظواهر أو الأجسام الطبيعية أو الاصطناعية.

    ولما كانت المياه الجوفية لا يمكن رصدها مباشرة بواسطة الأشعة الكهرومغناطيسية، و ذلك لعدم وجودها كهدف مباشر وبارز على سطح الأرض أو قريبه منه بشكل يمكن أن تبعث أو تعكس الأشعة الكهرومغناطيسية، لذا فأنه لابد من رصد مؤشرات ودلائل وقرائن تدل على وجود المياه الجوفية في مكان ما وذلك من خلال الصفات و الخصائص والتراكيب الجيولوجية أو الطبيعة الجيومورفولوجية لمنطقة الدراسة وذلك بواسطة بيانات مرئيات الاستشعار عن بعد image .

   لذا فإن الهدف النهائي من أي دراسة لرصد مؤشرات وجود المياه الجوفية باستخدام تقنية الاستشعار عن بعد هو إنتاج تقارير عملية او خرائط أو كليهما معا بحيث تعكس أفضل وأدق الاحتمالات الملائمة لمسارات المياه الجوفية واحتمالات تجمعاتها . وذلك عبر دراسة عناصر وعوامل رئيسية تقرر خصائصها وأفضلية تلك المسارات و التجمعات للمياه الجوفية . 

ومن أهم هذه العناصر :

- مناطق التغذية للمياه الجوفية Recharge area

- مناطق التصريف للمياه الجوفية Discharge area

- المواقع الاستكشافية التي تكون فيه الظروف الهيدرولوجية ملائمة لاحتمال تجمع وخزن المياه الجوفية.

- دراسة حركة أو تدفق المياه الجوفية والــسطحية وتحديـد اتجاهاتها Surface and Ground Water Flow

- تعيـين المناطق ذات الترشيح أو التسرب العالي أو المنخفض Low and High Infiltration Area

- تحري الطبقات الحاملة للمياه الجوفية أو الموعودة بوجود الماء فيها .

  وكما سبق فإن دراسة العناصر السابقة باستخدام تقنية الاستشعار عن بعد تتم عن طريق رصد بعض التراكيب الجيولوجية Geological Structures و المظاهر الجيومورفولوجية Geo-morphological forms ذات الدلالة وغير المباشرة لوجود المياه الجوفية في منطقة الدراسة . 

ومن أهم هذه الدلائل والمؤشرات :

الصدوع أو الفوالق Faults:

  ويعرف الصدع بأنه كسر في صخور القشرة الأرضية مصحوبا بإزاحة للكتل على سطح الكسر حيث تلعب دورا هاما في تحديد اتجاه المياه الجوفية. كما تعمل كحواجز تمنع انتشار المياه الجوفية حيث تعمل على تجمعها بالقرب منها أو على امتدادها . إضافة إلى أنها مناطق ضعف في الصخور مما يسهل عملية حركة المياه الجوفية الرأسية infiltration (الترشيح) أو الأفقية flow (الجريان) من خلالها.

القواطع (Dikes (Dikes)

   والتي تعمل كسدود تحت الأرض وتحجز المياه الجوفية وتعمل على تراكمها .

التراكيب والكسور الخطية Lineaments :

   حيث أن العلاقة بين التراكيب الخطية وتواجد المياه الجوفية يعتمد على مسامية الصخور porosity وكثافة الكسور التي تكسب الصخور النفاذية permeability مما يجعلها ذات كفاءة عالية لتجميع المياه السطحية ، وتسريبها إلى الخزانات الجوفية (المومني 1997) حيث أثبتت الدراسات الهيدرولوجية للاستشعار عن بعد أن زيادة كثافة الشقوق ، والكسور ، ومواقع الضعف في القشرة الأرضية ، والظاهرة على شكل تراكيب خطية ، يمكن الاعتماد عليها لتعيين المواقع التي تتصف بالنفاذية العالية والتي تساعد الصخور على اصطياد وتجميع المياه الجوفية (Isiofho 1985 ، المومني 1997)

شبكة التصريف Drainage system network:

   ترتبط القنوات الرئيسية Main Channels إرتباطا وثيقا مع الفوالق والكسور الرئيسة حيث تتحدد اتجاهاتها بشكل كبير مع اتجاه الفوالق والكسور ، فتكون هذه القنوات دليلا على الفوالق من جهة ومكان تسرب المياه إلى أسفل الأرض من جهة أخرى .

المراوح الفيضية Alluvial fans :

   حيث تكون الأجزاء العلوية من المروحة خشنة الحبيبات تعقبها الرواسب الناعمة في أسفل المروحة ، لذلك فإن رؤوس المراوح الفيضية تمثل مناطق جيدة لإنتاج المياه الجوفية ( Leader 1985 ، المومني 1997) .

الوديان أو المجاري القديمة Palo drainage system :

  والتي تكونت في الماضي في الفترات المطيرة والتي طمرت بالرواسب ذات الأحجام المختلفة من الحبيبات بحيث تتميز بنفاذية ومسامية جيدة تسهل حركة وترشيح المياه الى جوف الأرض .

  وقد تكونت هذه الوديان في مناطق رسوبية مكشوفة أو حتى مطمورة بالرمال Sand Dunes والتي استطاعت الأقمار الصناعية اكتشافها .

رواسب السهول الفيضية Flood plain Deposits:

   والتي تكونت من جراء تجمع الرواسب الطموية ( الطميية ) فوق قيعان الوديان التي قامت الأنهار بتوسيعها والتي تتميز بقلة درجة الانحدار فيها. وتمثل هذه الرواسب مناطق ذات ترشيح عالي High Infiltration بسبب تكون رواسبها من أحجام مختلفة من الحبيبات في أسفل المروحة وبالتالي تكون ذات نفاذية ومسامية جيدة.

الغطاء النباتي Vegetation cover:

   حيث تكون كثافته في مناطق معينة دليل على ارتفاع منسوب الماء تحت الأرض كما أن امتداد الغطاء النباتي وتتابعه بشكل خطي كثيف يدل على وجود الفوالق والصدوع خصوصا في بطون الأودية بشكل أكبر. 

  هذا وتتطلب عملية استكشاف المياه الجوفية باستخدام تقنية الاستشعار عن بعد منهجية معينة تتم على مراحل:

أولا – جمع البيانات اللازمة والمساعدة لبيانات مرئية الاستشعار عن بعد مثل الخرائط الجيولوجية والطبوغرافية والبيانات المناخية وبيانات الأبار في المنطقة.

ثانيا – مراجعة الدراسات والتقارير السابقة في هذا المجال.

ثالثا – اختيار ما يتطلبه البحث من بيانات أو صور الأقمار الصناعية المختلفة Dem Image , Radar Image , Optical Image) معتمدة على خبرة الباحث ومراجعة الدراسات السابقة في هذا المجال.

رابعا - معالجة بيانات مرئيات الاستشعار عن بعد التي تم اختيارها علو النحو التالي:

- معالجة أولية Preprocessing:

- تصحيح راديومتريRadiometric Correction:

  ومن أهمها إزالة الضجيج الناتج عن مؤثرات الغلاف الجوي تصحيح هندسي Geometric correction:

   حيث يحصل تشويه هندسي للمرئية يتطلب تصحيحه ويكون ناتج عن حركة المستشعر ، دوران الأرض وكروية الأرض.

معالجة متقدمة Advanced image Proceeding:

   تحقق الهدف من الدراسة ، وتشمل عمليات التحسين المختلفة للصورة Image Enhancement والفلترة (الترشيح) للصورة Image Filtering باختيار المرشح أو الفلتر المناسب للدراسة ، والصور النسبية Ratio images والتي بواسطتها يمكن إبراز معالم وإخفاء أخرى لظاهرة معنية وتحليل المركبات الرئيسية

Principal Components Analysis (PCA) .

  كما تشمل عملية التصنيف Image Classification سواءاً باستخدام التصنيف المراقب Classification Supervised أو التصنيف غير المراقب Unsupervised classification حسب ما يراه المستخدم أو الباحث العلمي.

  وعموما فإن اختيار طرق المعالجة المتقدمة للصور الفضائية Advanced processing

    يعتمد على خبرة ومعرفة ومهارة الباحث والمحلل من جهة وعلى طبيعة التراكيب الجيولوجية والمظاهر الجيومورفولوجية المدروسة أو المرصودة لمنطقة الدراسة والدالة على المياه الجوفية من جهة أخرى .

خامسا- تحليل وتفسير مرئيات الاستشعار عن بعد Image Analysis and Interpretation ويقصد به استخلاص المعلومات المطلوبة للهدف المدروس من مرئيات الاستشعار عن بعد طريق تعريف وفحص هذه المرئيات وفهم العلاقة الميكانيكية بين الظواهر الطبيعية والبشرية في هذه المرئية وذلك إما بالملاحظة المباشرة من خلال التعرف على الأجسام الموجودة على المرئية أو بطريقة غير مباشرة من خلال التعرف على الأجسام الموجودة في المرئية باستخدام عناصر مساعدة أو قرائن لها (الجعيدي 1997، فرحان 1987) .

   وتتم عملية التفسير عن طريق الكشف العام للمرئية او التعرف الأولي على الظواهر الموجودة في الصورة (المرئية) General Detection ثم التمييز الدقيق والتعرف على الظواهر أو مكونات الصورة Recognition and Identification

  وعموما فإن حجم المعلومات المستخلصة من الصورة ونوعيتها ودقتها تعتمد بشكل مباشر على خلفية وخبرة ومهارة المفسر او المحلل ومدى إلمامه بمجال تخصصه العلمي.

وهناك أسلوبان لتحليل وتفسير ودراسة المرئية (الصورة) .

1- التفسير البصري البحت (بالعين المجردة) Visual Interpretation :

  ويستخدم في حالة الصور الورقية Hard copy بعد معالجتها النهائية وإنتاجها، وقد كان مستخدما في الماضي كمرحلة نهائية للتفسير. أما حاليا ومع تقدم المعلومات وبرامجها المختلفة فقد أصبحت هذه الطريقة مرحلة أولوية تستخدم في الرحلات والدراسات الأولية وما شابهها.

2- التفسير والتحليل الآلي أو الرقمي Digital Image Analysis and Interpretation

  وذلك باستخدام أدوات مساعدة أو عمليات خاصة Special Functions ضمن برنامج المعالجة المستخدم مثل عمليات التكبير للصورة والتحسين، والتحكم في الإضاءة أو درجة الوضوح ، وإمكانية عرض أكثر من صورتين ذات مستوى معالجة مختلفة من اجل المقارنة بينهما ... الخ.

  كما يمكن إجراء التحليل الآلي باستخدام برامج متخصصة تساعد بشكل فعال في عملية تفسير الصورة، وإعطاء مخرجات كمية تساعد على فهم العلاقات المكانية بين الظواهر المختلفة. كما في برامج نظم المعلومات الجغرافية GIS المختلفة والبرامج الخاصة بالدراسات الهيدرولوجية مثل برنامج SWAT & Arc hydro وغيرها.

   وفي حالة استخدام تقنية الاستشعار بعد (موضوع دراستنا) كطريقة لاستكشاف المياه الجوفية فإن تحليل وتفسير مرئية الاستشعار عن بعد يكون من ثلاثة جوانب رئيسية وهي ( الجانب الجيولوجي ، الجانب الهيدروجيومورفولوجي ، الجانب الهيدروجيولوجي) كما يلي : 

أولا – التحليل والتفسير الجيولوجي Geological Analysis and Interpretation :

  ويعني بذلك دراسة التراكيب الجيولوجية Geological structures وعلاقاتها بالمياه الجوفية، مثل دراسة التراكيب الخطية Lineamentsمن حيث كثافتها العددية واتجاهاتها وتقاطعها وتوزيعها وطبيعتها . وذلك يساعد في التوصل إلى الصفات الهيدرولوجية لمنطقة الدراسة وكذلك الفوالق Faults والقواطع Dikes وميل واتجاه الطبقات Dip and Direction والتراكيب الجيولوجية ذات الدلالة المباشرة والغير مباشرة للمياه الجوفية. والصور التالية توضح كيفية استخلاص مثل هذه الصفات والتراكيب الجيولوجية . 

Cartography of structural contours for a given stratigraphical layer (red lines) and altimetric values (blue points) : semi-quantitative analysis of displacements 

Geological products

Dip and direction measurement

Production of contour maps from semi-quantitative of displacement, ... 

Examples of satellite-based products 

Products derived from SPOT imagery 

Perspective view with SPOT DEM 

Use of SPOT 5 

Processing and

Interpretation 

ثانيا - التحليل والتفسير الهيدروجيولوجي Hydrogeoligial Analysis and Interpretation :

  وفي هذا الجانب يتم توضيح اتجاه جريان المياه السطحية Run – off Water وجريان المياه المترشحة Infiltrated water وجريان المياه الجوفية من مواقع التغذية إلى مواقع الخزن بهدف تحديد المواقع المناسبة لوجود المياه الجوفية والمواقع المناسبة لإقامة السدود لتغذية المياه الجوفية Recharge ولحفر الآبار وملاحظة العلاقة بين التراكيب الجيولوجية مثل الفوالق Faults والكسور الرئيسية مع اتجاه المجاري والقنوات الرئيسية من جهة ومع التعرية النهرية من جهة أخرى . والصورة الرادارية التالية توضيح التفسير الهيدروجيولوجي . 

Run-off 

Infiltration 

Faults 

Examples of satellite-based products 

Products derived from Radar imagery 

Hydrological products 

Processing and

Interpretation

ثالثا - التحليل والتفـسير الهيـدروجيومورفولوجي

Hydrogeomorphological Analysis and Interpretation :

   وهنا يتم دراسة الظواهر الجيومورفولوجية المختلفة وعلاقاتها بهيدرولوجيا المياه السطحية والجوفية ومن هذه الظواهر شبكة المجاري المائية Drainage System Network وما تحدثه من أشكال سطحية ذات علاقة بوجود المياه الجوفية مثل المراوح الفيضيةAlluvial Fans ورواسب الأودية Wadi Alluvium واستخلاص خريطة لشبكة التصريف المائي لأحواض منطقة الدراسة Drainage Basins بغرض إجراء الدراسة الهيدرومورفومترية للأحواض من خلال مرئية الاستشعار عن بعد (image) العادية أو DEM image كتحديد الأحواض المائية Basin Boundries وخطوط تقسيم المياه Watershed والميل Slope وأحواض التجميع Catchments وإجراء القياسات المختلفة للمتغيرات المورفومترية للأحواض الرئيسية Main Basins والأحواض التابعة لها مثل مساحة الأحواض ومحيط الحوض وأطوال المجاري الرئيسية والفرعية ونسبة التشعب ونسبة التضرس وكثافة التصريف وتكرارية المجاري ثم معالجتها كميا وذلك لتحليلها هيدرولوجيا وعلاقتها مع التراكيب الجيولوجية الموجودة والمدروسة سابقا لمعرفة وتحديد طرقة تغذية المياه الجوفية.

  والشكل التالي يوضح كيفية استخلاص شبكة التصريف وبعض المتغيرات المورفومترية من القمر الصناعي الفرنسي SPOT-DEM . 

Products derived from SPOT DEM 

Orientation layer 

Watershed limit layer 

Slope layer 

Catchment layer 

Hydrographic network layer 

Digital Elevation Model 

Examples of satellite-based products 

Processing 

Use of SPOT 5 

  وعموما فإن عملية المعالجة والتحليل والتفسير لأي بيانات مرئية استشعار عن بعد تتم في مسار تتابعيا كما يلي : 

دمج بيانات الاستشعار عن بعد في نظـم المعلـومات الجغـرافية Merging RS Data in GIS 

   نظام المعلومات الجغرافية GIS هو نظام حاسوبي يتكون من مجموعة حزم البرامج التي تمتاز بقدرتها على ادخال وتخزين واستعادة ومعالجة وعرض بيانات مكانية لجزء من سطح الأرض (Brurrough 1980 ,الاسلمي 2004) ، وفي نظم الجغرافية يرتبط الهدف المدروس بالمعلومة الوصفية أو الرقمية مكانيا . وتتكامل تقنية نظم المعلومات الجغرافية مع تقنية الاستشعار عن بعد (كمصدر للبيانات) في عمل الدراسات واستخراج نتائج مفيدة في كثير من المجالات المتعلقة بدراسة الموارد البيئية والطبيعية ومنها مجال دراسة المياه الجوفية واستكشافها . وتخزن البيانات بنظم المعلومات الجغرافية في اكثر من طبقة (layer) واحدة . وذلك للتغلب على المشاكل التقنية الناجمة عن معالجة الكميات الكبيرة جدا من المعلومات دفعة واحدة . ويمتلك نظام المعلومات الجغرافية GIS إمكانية خاصة لربط عدة طبقات من البيانات المكانية وتحليلها وإنشاء الخرائط التي تمثل نتائج ذلك التحليل . كما يمكن تركيب طبقتين أو أكثر(overlay) لإنتاج طبقة جديدة من المعلومات.

  ويتطلب فهم نظم المعلومات الجغرافية واستخدامه معرفة البيانات المكانية والبيانات الوصفية التي تؤلف قوام هذا النظام . تتضمن البيانات المكانية (spatial data) المعلومات عن موقع وشكل المعالم الجغرافية وتخزن عادة في إحداثيات، كما يمكن أن تتضمن معلومات أخرى عن علاقات تلك المعالم بعضها ببعض ، مثل علاقة الجوار والاتصال . بينما تتضمن البيانات الوصفية (attributes) الخصائص المرتبطة بتلك المعالم ، وتخزن في جداول منفصلة ، كما في بيانات الآبار المكانية وما يتبعها من أعماق الآبار ومستوى الملوحة، والتركيب الجيولوجي لمقطع الآبار الطولي وغيرها . 

  وتمثل البيانات المكانية (spatial data) في نظم المعلومات الجغرافية في هيئتين:

(أ) - بيانات متجهة (Vector data) : وتتألف من النقاط ( Points) والخطوط (Lines) والمضلعات (Polygons) .

(ب) - البيانات الشبكية أو النقطية (Raster data) : وهي الصور الجوية وصور مرئيات الاستشعار عن بعد (Images) .

  وعموما فإنه في مجال استكشاف المياه الجوفية باستخدام تكامل تقنيتي الاستشعار عن بعد ونظم المعلومات الجغرافية ، فإن قاعدة بيانات GIS تبنى على أساس صور أو منتجات الأقمار الاصطناعية المختلفة والمرجعة ( Georeferencing images) والمعلومات الجغرافية المستخرجة من الصور الفضائية كاستخدامات الأراضي Land use كبيانات شبكية Raster data أو الشبكة الهيدرولوجية Hydrological Network كبيانات متجهة Vector data من الخرائط الجيولوجية أو من القياسات الحقلية كبيانات الآبار .

   ومن قاعدة البيانات لنظم المعلومات الجغرافية (GIS data base) فإن التعامل مع البيانات السابقة على النحو التالي:

1- إدخال البيانات Data input

2- تخزين واسترجاع البيانات Data storage and Retrieval 

3- تعديل وتحليل البيانات Data Manipulation and Analysis 

5- عرض وتقديم البيانات Data Display and Reporting 

   وتمتاز نظم المعلومات الجغرافية بأنها تجمع بين عمليات الاستفسار والاستعلام (Query) الخاصة بقواعد البيانات، مع إمكانية المشاهدة والتحليل والمعالجة البصرية لبيانات جغرافية (مكانية) من الخرائط وصور الأقمار الاصطناعية ، والصور الجوية، وهي الميزة التي تميزها عن نظم المعلومات الأخرى ، وتجعلها متاحة لكثير من التطبيقات العامة والخاصة لتفسير الاحداث ، وحساب المؤشرات ، والاحتمالات ووضع الاستراتيجيات ، إضافة إلى مقدرته وقوته في عمليات النمذجةModeling وهي محاكاة الواقع ببناء نموذج له ( Model) يمكن الباحث من فهم المشكلة أو التنبؤ المستقبلي بمشكلة ما .

   وعلى أية حال فالشكل التالي يوضح التكامل ( Integration) بين تقنيتي الاستشعار عن بعد ( RS ) ونظم المعلومات الجغرافية (GIS) من الناحية العملية ، كما يوضح مسار البيانات (Data flow) وطرق تحليلها ومعالجتها ومخرجات هذا التكامل. 

   وبمعرفة مسار (Workflow) وخطوات طريقة تحليل البيانات المتكاملة كما في الشكل السابق يمكن تصور عملية دمج بيانات الاستشعار عن بعد في نظم المعلومات بشكل تكاملي ( integrated) ويظهر مدى القدرة التحليلية وإخراج الصور النهائية للتوزيع الجغرافي لمختلف الوحدات ذات الاحتمالات لوجود مياه جوفية وإعطاء التوصية لعملية المسح الجيوفيزيائي Geophysical Survey لتقرير مواقع حفر الآبار ( Well Drilling) .

الخلاصة Conclusion:

   ومما سبق نستنتج عدة فوائد Benefits ومزايا باستخدام تقنية الاستشعار عن بعد RS ونظم المعلومات الجغرافية بشكل تكاملي في استكشاف المياه الجوفية :

- الاختصار في العمل الحقلي الأولي .

- الاختصار في المسح الجيوفيزيائي والحفر.

- تقليل التكاليف بشكل عام من حيث الجهد والوقت والتكاليف.

- إمكانية استخدام الاستشعار عن بعدRS وال GIS في إدارة وحماية مصادر المياه بشكل مستمر .

المراجع العربية:

- الأسلمي، فهد بن ضاحي ،2004، استكشاف المياه الجوفية باستخدام قاعدة معلومات هيدرو- جيو- فضائية لمنطقتي أنبوان والخفجي، منطقة حائل، المملكة العربية السعودية، رسالة ماجستير، كلية الدراسات العليا جامعة البحرين ، مملكة البحرين .

- الجعيدي ، فرحان بن حسين بن صالح ، 1997، دور مرئيات الاستشعار عن بعد غي إعداد الخريطة الجيومورفولوجية لحوض وادي الحرملية، رسالة ماجستير، قسم الجغرافيا، كلية الآداب جامعة الملك سعود ،الرياض، المملكة العربية السعودية .

- خليل ، محمد احمد السيد ، 2003 ، المياه الجوفية والآبار ، دار الكتب العلمية للنشر والتوزيع ، القاهرة ، جمهورية مصر العربية .

- درادكة ،خليفة 1988، هيدرولوجية المياه الجوفية ، دار البشير ، عمان ، الأردن.

- الطحلاوي، محمد رجائي، 1979 ، الجيولوجيا التصويرية، مكتبة الفلاح، الكويت .

- عبدالعزيز محمود حسان،1982، أساسيات الهيدرولوجيا، عمادة شؤون المكتبات - جامعة الملك سعود ،الرياض، المملكة العربية السعودية .

- عبداللاه، عبد الفتاح صديق، 2005، أسس الصور الجوية والاستشعار عن بعد ، مكتبة الرشد، الرياض، المملكة العربية السعودية .

- عبدالهادي، عبد رب النبي محمد، 1992، المدخل في علم الاستشعار عن بعد - معالجة بيانات الأقمار الصناعية ورسم الخرائط، الدار العربية للنشر والتوزيع، مصر .

- عزيز، محمد الخزامي، 1998، نظم المعلومات الجغرافية أساسيات وتطبيقات للجغرافية، جامعة الملك سعود، الرياض، المملكة العربية السعودية.

- الغرباوي، رسمي إسماعيل ،2001، أسس الجيولوجيا العامة والتطبيقية، دار المفردات للنشر والتوزيع، الرياض، المملكة العربية السعودية .

- فرحان، يحيى عيسى، 1987، الاستشعار عن بعد وتطبيقاته، الجزء الأول، الصور الجوية دار مجدلاوي للنشر والتوزيع، عمان.

- فريدة، إسماعيل، 1982، الصور الجوية تفسيرها وتطبيقاتها ، مكتبة الفلاح، الكويت.

- ليسلساند، توماس وكيفر، رالف، والاستشعار عن بعد وتفسير المرئيات. ترجمة خاروف، حسن حلمي، المنظمة العربية للثقافة والعلوم، المركز العربي للتعريب والترجمة والتأليف والنشر، دمشق.

- المومني، لطفي، 1997، الاستشعار عن بعد في الهيدرولوجي ، وزارة الثقافة والفنون، عمان، الأردن.

المراجع الأجنبية:

- Akhir , J.M and Abdullah ,I. , 1999 , Geological applications of lands at Thematic Mapper Imagery : Mapping and Analysis of Lineaments in NW Peninsula Malaysia , University Kebangsan Malaysia , 4p .

- Chorowicz , Jean 2003 , Training on processing and Interpretation , Training Course , By KACST and SPOT IMAGE , Space Research Institute , KACST , Riyadh ,SA.

- Leader , M.R , 1985 , Seddimentology, process and products , George Allen & Unwin ,London .

- Minor , T. , B. , Carter m J. A. , Chesley , Mathew M., and Knowles . Robert B, 1994 , An integrated Approach to Groundwater Exploration in Developing Countries Using GIS and Remote Sensing , ASPRS-ACSM ,18P.

- Panigrahi , B. Nayak , A.K. and Sharama , S.D 1995 Application of remote Sensing Technology for Groundwater Potential Evaluation , Water Resource , Management , vol.9 , pp.161-173 . 

مراجع الانترنت:

-https://www.esri.com/

-https://www.sgs.org.sa/

- https://www.cadmagazine.net/

- https://water.usgs.gov/

حمله 

من هنا