الاستشعار عن بعد ...

الاستشعار عن بعد

• الصور الجوية والاستشعار عن بعد
• عرف الاستشعار عن بعد أول مرة عام 1960 ، وقبل ذلك كان هذا العلم يعرف بمصطلح تحليل ودراسة الصور الجوية ، يقصد بذلك الصور الفوتوغرافية التي تؤخذ بواسطة طائرة باستخدام الأفلام التقليدية
• وانقسمت دراسة الصور الجوية إلى قسمين هما :

• تحليل الصور الجوية : ويهتم بتحليل الظاهرات الأرضية.

• المساحة الفوتوجرامترية : وتهتم بالقياس من الصور الجوية وإعداد الخرائط .

• ما هو المقصود بالاستشعار عن بعد ؟

• يقصد بالاستشعار عن بعد تصوير الظاهرات الأرضية أو القريبة من سطح الأرض كالغيوم دون الاحتكاك المباشر بها
• والاستشعار عن بعد هو قياس بعض الظاهرات أو الحصول على معلومات لبعض خصائصها من خلال جهاز تسجيل لا يحتك مباشرة بالظاهرة ، فهو عبارة عن عملية جمع البيانات في الموجات ما بين فوق البنفسجية إلى موجات الراديو
• فالاستشعار عن بعد فنياً هو الحصول على معلومات لخصائص ظاهرة (الإشعاع الكهرومغناطيسي)  معينة  عن طريق جهاز تصوير لا يلامس تلك الظاهرة ، وتستخدم في ذلك
• أجهزة التصوير ، وأنظمة الرادار ، وأجهزة الراديو ، والليزر ، واستخدام أجهزة حساسة للأشعة الكهرومغناطيسية لتسجيل صور للبيئة ، والتي يمكن بعد تحليلها أن تعطي معلومات مفيدة . 
  ما هو الفرق بين مفهوم الاستشعار عن بعد ، والتصوير الجوي ؟  
  يختلف الاستشعار عن بعد عن التصوير الجوي فيما يلي :
• الصور الجوية
• تلتقط لظاهرات ما باستخدام الطائرة المتحركة أو المنطاد .
• تستخدم طرق التصوير التقليدية في النطاق المرئي من الأشعة الكهرومغناطيسية .

الاستشعار عن بعد:

• أعم وأشمل فيقصد به كل طرق الاستشعار عن بعد بما في ذلك الصور الجوية ، والمناظر الفضائية بواسطة الاستشعار غير الفوتوغرافي مثل   صور الأقمار الصناعية ، وسفن الفضاء ، والرادار .

. 2 يعتمد على الاستشعار بأشعة

       كهر ومغناطيسية منبعثة Emitted أو منعكسة Reflected من جسم أو مجموعة أجسام مختلفة .

3.  يمكن تشبيه الاستشعار عن بعد بحواس الإنسان

• ما هي أهمية الاستشعار عن بعد؟ مع ذكر بعض الأمثلة
• الاستشعار عن بعد ذو قدرة هائلة في تقديم معلومات غزيرة عن الأرض ، والاحتفاظ بهذه المعلومات في أشكال مختلفة (صور وسجلات رقمية) للرجوع إليها .
• يساعد الاستشعار عن بعد على المراقبة المستمرة للأرض ، ومواردها وإجراء المقارنات بين فترات زمنية مختلفة .
• ومن أمثلة أهمية الاستشعار عن بعد ما يلي :
• دراسة الموارد الطبيعية : هناك اختلال في التوازن الطبيعي للبيئة ، حيث أن هناك كميات محدودة من الموارد الطبيعية ، و أعداد متزايدة من البشر ، موزعة بشكل غير متوازن، مما تطلب إجراء مسح تفصيلي للموارد الطبيعية والذي لا تستطيع وسائل المسح الأرضي التقليدية عمله  ، وذلك  لاكتشاف موارد جديدة للمعادن والموارد المائية ، والأراضي الزراعية ، وتنظيم عملية استغلال البيئة الطبيعية .

2. انتاج الخرائط :   تعد الخريطة من أهم وسائل تخزين المعلومات ، سهلة الحمل والاستخدام ،   ولكنها سرعان ما تصبح معلوماتها قديمة ولا تعكس الواقع بعد فترة قصيرة من إعدادها .

والصور الجوية تعطي صورة واقعية لما هو موجود على سطح الأرض من ظاهرات ولكن تظهر تلك الظاهرات تشويه  لا يمكن تجاهله ، ولمعالجة ذلك ظهر علم المساحة الجوية الذي يهتم أساساً بإنتاج الخرائط من الصور الجوية.

• إنتاج الخرائط من الصور الجوية له دور في حل بعض المشكلات

نذكر منها بعض الأمثلة :

• صعوبة استخدام المساحة الأرضية في أخذ قياسات بعض الظاهرات مثل مجري نهري ، أو طريق بري ، أو حدود مناطق نباتية ،   فباستخدام المساحة الجوية Photogrammetryتم توفير الوقت والجهد والمال .
• إنتاج خرائط لمناطق ذات ظروف طبيعية صعبة مثل: المستنقعات ، والغابات ، والمناطق الجبلية الوعرة التي لا يمكن الوصول إليها.

كما أنه يمكن استخدام  الاستشعار عن بعد في :

• تقدير الإنتاج المتوقع للمزارع  بأخذ عينات منها .
• معرفة الأمراض التي قد تصيب المحاصيل الزراعية حتى يمكن معالجتها قبل انتشارها وإفساد المحصول .

• مراحل تطور واستخدام الاستشعار عن بعد :

• المرحلة الأولى:  (1860 ـــ 1930م) 

• المرحلة الثانية (1931 ــ 1944م) 

• المرحلة الثالثة : ( 1945ــ 1960م) 

• المرحلة الرابعة : ( 1961ــ حتى الوقت الحاضر )  

• المرحلة الأولى (1860ــ 1930م)

• تميزت هذه المرحلة ببطئها ، وطولها الزمني ، وهي فترة تأسيس لهذا العلم ، حيث اخترعت آلة التصوير وهي البداية الحقيقية للاستشعار عن بعد  
• أول من التقط صورة جوية هو G.F. Tournachon عام 1858 لقريةPetit Bicetre بالقرب من باريس على ارتفاع 80 متر .
• أول من استخدم صورة جوية: هو ايمي لوسيدا Aime Laussedat الذي عرف بأبي المساحة الجوية وكان قد استخدم صورة جوية مأخوذة من منطاد لإنتاج خريطة ورقية عام  1898م .
• وأقدم صورة جوية متوفرة في الوقت الحاضر أخذها جيمس بلاك James Blackعام 1860م لمدينة بوسطن الأمريكية وقد أخذت بواسطة منطاد على ارتفاع 630متراً .
• واستخدم في بداية هذه المرحلة بالإضافة للمنطاد وسائل أخرى  مثل :    الحمام الزاجل ، والطائرات الورقية .
• أول من استخدم الحمام الزاجل جوليوس نيبرونر   Julius  Neabronner الذي صمم جهاز صغير الحجم خفيف الوزن بحيث يمكن تثبيته على صدر الحمام الزاجل بدون صعوبة وهذا الجهاز مزود بطريقة خاصة لتحديد الوقت بين كل صورة والتي تليها .
• أول من استخدمها الطائرات الورقية هو عالم الطقس أرشيبالد E.D. Archibald  عام 1882م وكان التصوير من خلالها يعتمد على حالة الطقس .
• في عام 1906م أخذت صورة لمدينة سان فرانسيسكو بعد زلزال وحريق هائل فيها ، وأخذت الصورة على ارتفاع 600متر ، باستخدام جهاز تصوير ضخم يعطي سالباً (فيلم)  أبعاده (1.4×2.4) .
• أول صورة جوية من طائرة التقطت عام 1909م لمدينة سونتوسيلليCento celli   في إيطاليا  خلال رحلات الأخوين رايت Wright التدريبية لضباط البحرية الإيطالية .
• صميم الضابط البريطاني مور برابازون More Brabazoجهاز تصوير خاص بالطائرات عام 1915م ، كما ظهرت في نفس العام أجهزة الرؤيا المجسمة(الاستريوسكوب)  التي ساعدت على تفسير الصور الجوية .
• وأصبح في نهاية هذه المرحلة من الممكن الحصول على صور جوية بمقاييس صغيرة نتيجة التطوير الذي حدث للعدسات فقد أتنجت الشركات عدسات ذات زوايا واسعة ، وقد أدى هذا التطور إلى التوسع في استخدام الصور الجوية في فترة ما بين الحربين ، وتركز هذا الاستخدام على نوعين من الصور هي :
• صور كبيرة المقياس : تتدرج من الصورة الرأسية إلى المائلة وعادة تلتقط والكاميرا محمولة في اليد
• صور صغيرة المقياس : تغطي مساحة واسعة وظهرت هذه الصور في العشرينيات  فعلى سبيل المثال كانت معظم الولايات المتحدة مغطاة بصورة واحدة مأخوذة بكاميرات ثلاثية العدسات بمقياس رسم 1: 35000

                    كما استخدمت الصور الجوية في:

• التنقيب عن النفط لأول مرة عام 1920 م .
• دراسة الآثار والصخور والمستنقعات .

• المرحلة الثانية (1931 ــ 1944م)

• في بداية هذه المرحلة استمر استخدام الصور الجوية لإعداد خرائط محلية أو شاملة بمقياس رسم 1: 20000   مع 60% تداخل طولي ، 40% تداخل جانبي ، ولكن كان هذا المقياس غير مناسب للخرائط الشاملة مما أدى إلى تصغير المقياس ، وكذلك تم تكبير مقياس الخرائط المحلية .
• وفي فترة الحرب العالمية الثانية كان التركيز في استخدام الصور الجوية على الأهداف العسكرية والتجسس مما كان له دور في كشف خطط ألمانيا العسكرية ضد بريطانيا وشل قوة الألمان والانتصار عليهم عام 1940 .
• أما بالنسبة لليابانيين أدركوا مؤخراً فداحة خطأ  إهمالهم لهذا العلم حيث استخدمت الصور الجوية في الحرب العالمية الثانية ولكن على نطاق محدود .
• اكتشفت أمريكا أنها ليس لديها إمكانيات في مجال تفسير الصور الجوية فقامت سنة 1942م بإنشاء مدرسة تابعة لسلاح البحرية الأمريكية وأصبح لديها آلاف المحللين ، وأصبح من السهل الحصول على معلومات عن عمق المياه حول الجزر .
• كما استخدم الروس والأمريكان التصوير الجوي الليلي عن طريق الإضاءة الاصطناعية التي تلقي مظلات جوية فتعطي الإضاءة الكافية المطلوبة للتصوير .
• وتميزت الصور الجوية في هذه المرحلة بما يلي:

   1. كان لها دور فعال في الحرب العالمية الثانية ، حيث تم تصوير العديد من المناطق قبل القيام بأي عملية عسكرية .

2    . إنشاء العديد من معاهد ومراكز تفسير الصور الجوية . .3تطور وسائل الحصول على الصور الجوية .

• المرحلة الثالثة : ( 1945ــ 1960م)
• تميزت فترة ما بعد الحرب العالمية الثانية بالانتشار الأكاديمي للاستشعار عن بعد حتى بلغ عدد المعاهد والجامعات التي تدرس موضوع الصور الجوية  في أمريكا عام 1946م حوالي 13 معهداً وجامعة بالإضافة إلى عدد قليل خارجها ، وفي عام 1954م كان هناك حوالي 174مقرراً دراسيا في جامعات ومعاهد أمريكا لتدريس موضوع الصور الجوية .

• في بداية هذه المرحلة كانت دراسة الصور الجوية تعتمد على الوصف فقط وليس التحليل .

في السنوات الأخيرة من تلك المرحلة تحولت من الوصف إلى التحليل الكمي للمعلومات المأخوذة من الصورة الجوية .

• في نهاية تلك المرحلة تركز استخدام الصور الجوية على دراسة المشكلات الناتجة عن علاقة الإنسان بالأرض وكانت مجالات التطبيق متنوعة مثل :

المدن ، والمرور،  والصناعة ، واستخدام الأرض ، والتخطيط ، والمحاصيل الزراعية ، والثروة   الحيوانية ، والمراعي .

• كما استخدمت في دراسة الظاهرات الطبيعية وتركزت على ما يلي :

  النبات ، الطبيعي ، الصخور ، التصريف المائي ، التربة ، والطقس ، والجيمورفولوجيا.

• المرحلة الرابعة : ( 1961ــ حتى الوقت الحاضر )

• في الستينات :

• انتشر التحليل البصري المباشر الفوتوغرافية (أبيض وأسود) مع ظهور الأبحاث التي اعتمدت على البيانات .
• ظهور أجهزة جديدة تستخدم أجهزة الاستشعار الحراري في الأشعة دون الحمراء وفي الموجات القصيرة جداً المحمولة على طائرات وأجهزة استشعار محمولة في الأقمار الصناعية .
• في السبعينيات :
• شهدت هذه الفترة تطوراً في مجال الاستشعار غير الفوتوغرافي خاصة مع بداية سلسلة برنامج لاندسات ، وقد تميزت هذه المرحلة بالتطور الكبير في وسائل الاستشعار عن بعد كما تبعها تطور في الحاسب الآلي والأجهزة الإلكترونية الحديثة .
• بدأ الاستشعار عن بعد بواسطة المركبات الفضائية في برنامج  جيمني Gemini عام 1965م ، واستمر التصوير الفضائي في سلسلة رحلات برنامج أبولوApollo والتي بدأت عام 1968م . ومعظم أعمال التصوير قام بها رواد الفضاء في هذين البرنامجين ، وكانت المناظر عن أحوال الطقس والتضاريس، وبعض الظاهرات الحضارية .

• ولكن كانت هناك بعض السلبيات في تلك الصور وهي :

• أن هذه الصور لا تعتبر رأسية تماماً.
• تأثير السحب ظهر فيها وكأنها بحيرات على سطح الأرض .
• مقياسها صغير جداً .
• تبع برنامجي جيمني  Geminiو أبولوApollo برنامج سكاي لابSkylab   الذي استمر لمدة ثمانية أشهر ما بين 1973م ــ 1974م ،وقد استفاد من تجارب المعمل الفضائي :

    الزراعة ، استخدام الأرض ، الغابات ، و الجغرافيا ، دراسة مياه البحار والمحيطات ، التلوث ، الطقس والمناخ .

• ظهر في هذه الفترة الصور غير الفوتوغرافية والتي ساعدت على رؤية أشياء على سطح الأرض في نطاق الموجات القصيرة ( عن طريق الرؤيا في نطاق الأشعة فوق البنفسجية ) و في نطاق الموجات الطويلة ( يتم الاستشعار بواسطة مشاط "Scanner”أو راديوميتر في نطاق الأشعة دون الحمراء القريبة والمتوسطة والبعيدة ، وبواسطة الرادار في نطاق الأشعة الطويلة جداً.

• هناك خمس أقمار صناعية باسم لاندسات

• أرسلتهم وكالة الفضاء الأمريكية ناسا ، ويدور القمر الصناعي حول الأرض في حوالي 103 دقيقة (ساعة واحدة و 43 دقيقة) أي حوالي 14مرة في اليوم .
• وأجهزة الاستشعار عن بعد في الأقمار الصناعية عبارة عن آلة تصوير تلفزيونية ، وأجهزة استشعار متعددة الأطياف
• وتقوم هذه الأجهزة باستشعار نفس المشهد في عدة نقاط من الأشعة الكهرومغناطيسية وهي :
• الخضراء ، والحمراء ، ونطاقين من الأشعة دون الحمراء .
• وأهم  مقاييس مناظر اللاندسات هي :
• 1: 3369000  & 1: 1000.000 & 1: 500.000  & 1: 250.000
• وتستخدم هذه المقاييس في دراسة ما يلي :
• الأشكال الطبوغرافية وتركيب الصخور مما يساعد في عمليات اكتشاف الثروة المعدنية .
• مناطق تركز الجليد مما يساعد على معرفة مناطق المياه المحتملة .
• مسح مناطق الغابات والمراعي
• دراسة تغيرات مورفولوجية السواحل
• دراسة تغيرات استخدام الأرض في المدن
• التخطيط الإقليمي
• دراسة المحاصيل الزراعية .

• في الثمانينيات :  بدأت وكالة الفضاء الأمريكية ناسا برنامج المكوك الفضائي المأهول الذي يقوم برحلات منظمة إلى الفضاء، ويقوم بمهمتين رئيسيتين هما :

• إطلاق الأقمار الصناعية ووضعها في مدارها.
• القيام بأبحاث في العلوم المختلفة .

• أهمية الاستشعار عن بعد في الجغرافيا  :

• مراقبة التوزيع المكاني للظاهرات الأرضية بمستوى عال لا يتحقق بنفس الوضوح من خلال المشاهدة الأرضية .
• دراسة الظاهرات المتغيرة مثل الفيضانات ، وحركة المرور.
• التسجيل الدائم للظاهرات مما يتيح دراستها في أي وقت وملاحظة ما يطرأ عليها من تغيرات.
• تسجيل بيانات لا تستطيع العين المجردة ملاحظتها .
• عمل القياسات السريعة  الدقيقة مهما كانت المسافات والمساحات والارتفاعات والانحدارات .
• الدراسات التطبيقية في فروع الجغرافيا المختلفة مثل : المدن والزراعة والجيومورفولوجيا والمناخ وغيرها .
• إنتاج الخرائط وتحديثها بدقة وسرعة بالغة .
• سجلات الاستشعار عن بعد تبقى وثائق تستخدم بعد عدة سنوات وفي حالات أخرى تستخدم  في الدراسات المقارنة ، أو تتبع تطور الظاهرات .
• صور ومناظر الاستشعار عن بعد تسجيلاً موضوعياً لما هو موجود على سطح الأرض .
• يمكن التغلب على الحدود السياسية والتي يلغيها الاستشعار عن بعد ويعطي فرصة للمقارنة نتيجة لتوفر بيانات المسح .

• الاستشعار عن بعد في البلاد العربية :

• ينتشر التصوير الجوي في البلاد العربية لللأسباب التالية :
• إنتاج خرائط الطقس
• إنتاج الخرائط الجغرافية والجيولوجية .
• في عمليات تخطيط المدن .
• في تحديد الحيازات وتقدير المحاصيل .
• واستخدام الصور الجوية في مجال الأبحاث في الوطن العربي يواجه كثير من الصعوبات أهمها :
• صعوبة الحصول على الصور الجوية نظراً للسرية
• التكاليف العالية لطباعتها .
• عدم وجود نظام معروف للحصول عليها ، ووجود هيئات مختلفة تصدرها كما تتعدد سنوات التصوير.
• من الأسباب التي ساعدت على استفادة المنطقة العربية بكمية هائلة من المعلومات ما يلي :
• معظم المنطقة مكشوفة معظم أيام السنة والسماء خالية من الغيوم والسحب
• معظم المنطقة خالية من الغابات أو النباتات الكثيفة .
• التغلب على المعاناة من نقص الكفاءات في حصر الموارد .
• مجالات الاستفادة من الاستشعار عن بعد :
• المياه ، المعادن ، الزراعة ،الأعمال الهندسية ، التخطيط .

• أهم الجهات المهتمة بموضوع الاستشعار عن بعد في الوطن العربي :

• مركز الاستشعار عن بعد في مدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية
• المركز الوطني للاستشعار عن بعد في سوريا.
• مركز الاستشعار عن بعد التابع لأكاديمية البحث العلمي في مصر .
• قسم الاستشعار عن بعد بمركز بحوث الفلك والفضاء في العراق .
• مركز معالجة الصور الفضائية بجامعة البترول والمعادن في الظهران .
• مركز الاستشعار عن بعد في جامعة عين شمس بالقاهرة .
• مركز الاستشعار عن بعد بجامعة الموصل .
• وحدة الاستشعار عن بعد بجامعة قطر بالدوحة .

• الاستشعار عن بعد في المملكة العربية السعودية

• استخدمت الصور الجوية في المملكة منذ الخمسينات
• أحدث الخرائط أنتجت في المملكة باستخدام الصور الجوية المصححة Ortho photo maps بمقاييس مختلفة لاستخدام الأرض ، وتخطيط المدن ، وتخطيط وسائل المواصلات ، والتي لازالت تصدرها الجهات التالية :
• وزارة الشؤون البلدية والقروية
• وزارة البترول والثروة المعدنية

      أُنشئ مركز استقبال معلومات الأقمار الصناعية في مدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية عام 1986م ، وبالتالي أصبح استخدام الاستشعار عن بعد في مختلف المجالات .  

أهم الجهات المهتمة بموضوع الاستشعار عن بعد في المملكة هي :

• أولاً : إدارة علوم الفضاء في مدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية .

• يعتبر من أهم مراكز الاستشعار عن بعد في منطقة الشرق الأوسط ، نظراً لوجود محطة استقبال للمعلومات من الأقمار الصناعية تغطي مساحة

• 10 مليون كم2 (تشمل منطقة الخليج العربي ، والعراق وسوريا والأردن ولبنان واليمن والسودان وتركيا وإيران وباكستان والصومال وجيبوتي وأثيوبيا ) .

• يقوم المركز بثلاث عمليات رئيسية هي :

• الحصول على المعلومات من مصادرها المختلفة وتشمل ما يلي :

• القمر الصناعي الأمريكي لاندسات  LAND SAT  

• القمر الصناعي الفرنسي سبوت SPOT  
• القمر الصناعي للطقس نوا NOAA

• ويتم الحصول على المعلومات في أشرطة ممغنطة .

• معالجة البيانات عن طريق دمج المعلومات في الأشرطة الممغنطة .
• معمل المعالجة الفوتوغرافي للحصول على المخرجات وهي عبارة عن مناظر ملونة أو أبيض وأسود وبأحجام مختلفة  
  ثانياً : مركز معالجة الصور الفضائية بجامعة البترول والمعادن
• أنشئ عام 1978م (1398هـ )  لتحقيق عدد من الأهداف :
• تقديم تقنية الاستشعار عن بعد في المملكة العربية السعودية .
• الحصول على أشرطة البيانات الفضائية .

• القيام بالبحوث التطبيقية في عدد من المجالات مثل ( الجيولوجيا ، التعدين والبترول ، التربة ، المياه ، الزراعة ، التخطيط البيئة)

• من أهم الدراسات التي تمت في المركز :
• دراسة جيولوجية لمنطقة شمال مكة وكانت لصالح وزارة البترول والثروة المعدنية
• دراسة عن تحرك الرمال في منطقة الجبيل الصناعية وكانت لصالح الهيئة الملكية للجبيل وينبع .
• دراسة ومتابعة تلوث الخليج العربي بالزيت .
• معالجة وتحليل وطباعة مناظر الأقمار الصناعية عن المملكة .
• دراسة موقع مطار الملك فهد الدولي باستخدام الصور الجوية ومناظر الأقمار الصناعية .
• دراسة لمعالجة وتحليل مناظر القمر الصناعي (نوا) لمراقبة تحرك بقعة الزيت من بئر فيروز وكانت الدراسة لصالح إدارة حماية البيئة بمصلحة الأرصاد الجوية .
• دراسة لمناطق القمح في المملكة العربية السعودية لصالح وزارة الزراعة والمياه.
• دراسة للطرق الثانوية (الطرق الزراعية) في المملكة العربية السعودية لصالح وزارة المواصلات.

• الإشعاع الكهرومغناطيسي ووسائل الاستشعار عن بعد

• يعد استشعار الطاقة الكهرومغناطيسية وتسجيلها وتحليلها هو أساس علم  الاستشعار عن بعد .
• ويحدث ذلك نتيجة لسلسلة من التفاعلات المعقدة بين :
• الطاقة   ، والمادة  ، والبيئة .
• حيث تعمل تلك العناصر الثلاث مشتركة على إظهار الاختلافات بين ظاهرة ما والظاهرات المحيطة بها .
• وحتى يتم تفسير ظاهرات الاستشعار وفهم كيفية عمل أجهزة الاستشعارعن بعد لابد من فهم الطريقة التي تتفاعل بها تلك العناصر الثلاث .
• سوف نتناول في دراسة هذا الجزء ما يلي :
• المفاهيم الرئيسية للأشعة الكهرومغناطيسية.
• النطاقات الرئيسية للطيف الكهرومغناطيسي وأهمية كل منها في دراسة وتحليل وتفسير صور ومناظر الاستشعار عن بعد .
• دراسة وسائل الاستشعار عن بعد وربط كل منها بنطاقات الطيف الكهرومغناطيسي.
• مكونات نظام الاستشعار عن بعد
• يتكون نظام الاستشعار عن بعد الذي يستخدم الإشعاع الكهرومغناطيسي من أربعة أقسام هي :

أولاً : المصدر Source : وهو مصدر الطاقة أي مصدر الإشعاع  فقد يكون إما :

• طبيعياً Natural  (مثل ضوء الشمس المنعكس أو حرارة الأرض المنقولة)
• أو بشرياً من صنع الإنسان Manـ Made(الأشعة التي يستخدمها بعض أنواع الرادار)

ثانياً : التفاعل مع ظاهرات سطح الأرض :

حيث تعتمد كمية الإشعاعات المنعكسة من ضوء الشمس أو المنقولة من حرارة  سطح الأرض على خصائص الظاهرات الموجودة على سطح الأرض .

ثالثاً : التفاعل مع الغلاف الجوي :

تتأثر الطاقة المارة في الغلاف الجوي بمكونات هذا الغلاف  فعلى سبيل المثال قد تتعرض للتشتت .

رابعاً : أجهزة الاستشعار :

وهي التي تسجل الإشعاعات بعد تفاعلها مع سطح الأرض والغلاف الجوي بواسطة أجهزة استشعار خاصة مثل آلة التصوير أو الراديوميتر .

• الطاقة الكهرومغناطيسية

هي الرابط بين مكونات الاستشعار الأربع السابق ذكرها .

ويقصد بالطاقة الكهرومغناطيسية :

الطاقة التي تسير بسرعة الضوء وتتباعد وتتكرر بشكل منتظم ، ولها مجالين قوة Force Fields أحدهما كهربائي والآخر مغناطيسي ، ويتعامد أحدهما على الآخر

• الموجات الكهرومغناطيسية

يحدث الإشعاع الكهرومغناطيسي بموجات يمكن وصفها طبقاً

• لسرعتها velocity
• أو لطولها wavelength
• أو ترددها frequency
• السرعة : جميع الموجات الكهرومغناطيسية تسير بسرعة واحدة هي سرعة الضوء علماً بأن الضوء جزء صغيرمن الطاقة  الكهرومغناطيسية .
• طول الموجة : ويقصد به المسافة بين رأسي موجتين متجاورتين   متتاليتين ، ويستخدم لقياس طولالموجة في نطاق الأشعة  المرئية ودون الحمراء وحدة يطلق عليها الميكروميتر ، كما تستخدم وحدة النانو في نطاق الأشعة المرئية لتجنب الكسور .

وتنقسم الأشعة الكهرومغناطيسية إلى نطاقات Bandsيمكن حساب طول موجاتها

3. التردد frequency : ويقصد بها عدد الموجات التي تمر على نقطة معينة خلال فترة زمنية محددة ويقاس التردد بالهيرتز Hertz(سايكل /ثانية) .

• ولقياس طول الموجات الكهرومغناطيسية في الاستشعار عن بعد يمكن قياس طول الموجة .

توزيع الطاقة :

جميع الأجسام تشع طاقة كهرومغناطيسية

كلما ارتفعت درجة حرارة الأجسام (النار أو الشمس) كانت الإشعاعات سريعة ، بترددات عالية ، وموجات قصيرة ، وتعد هذه الموجات ذات طاقة عالية من السهل استشعارها عن بعد .

وعلى العكس ، إذا كانت الأجسام باردة كالأرض فإنها تشع الطاقة ببطء وبموجات طويلة ، وترددات منخفضة ، وهى موجات ذات طاقة ضعيفة يصعب استشعارها عن بعد .

• الطيف الكهرومغناطيسي

هو نطاق متصل من الموجات الكهربائية والمغناطيسية ذات الأطوال المختلفة التي تبدأ من موجات قصيرة وترددات عالية في جانب ، إلى موجات طويلة جداً وترددات منخفضة في الجانب الآخر ، ويمتد الطيف الكهرومغناطيسي إلى ما لانهاية .

ويختلف توقيع الظاهرات المستشعرة تبعاً لكمية الطاقة المنعكسة منها والواصلة إليها ، وكذلك تبعاً لطبيعة جهازالاستشعار من حيث طول الموجة التي يستطيع استشعارها .

• أجهزة الاستشعار التي تستشعر نطاق واسع لاتعطي توقيعاً مميزاً يبين فرقاً كبيراً وبشكل جيد بين الجسم المُستشعروالأجسام المحيطة به
• لذلك إذا أردنا استشعاراً دقيقاً تقل مساحة الاستشعارليكون استخدام الطاقة في نطاق ضيق ومحدود من الطيف الكهرومغناطيسي ، مما يساعد على إظهار الفوارق بين الجسم المُستشعر والأجسام المحيطة به لذلك ظهر الاستشعار متعدد الأطياف Multi

 – spectral - scanning

أقسام الطيف الكهرومغناطيسي :

• التفاعل بين الطاقة الكهرومغناطيسية والبيئة

     عندما تحتك الطاقة الكهرومغناطيسية بالمادة سواء كانت صلبة أو سائلة  أو غازية تحدث عدة تفاعلات قد تكون داخل المادة أو على سطحها ، فتحدث تغيرات في طبيعة الإشعاعات بحيث تشمل حجم الطاقة ، وطول الموجة ، والاستقطاب ، والمظهر ، وأهم التفاعلات ما يلي :

• الانتقال : وهو مرور الإشعاع خلال المادة
• الامتصاص : كاستخدام الحرارة في تسخين الماء
• الانبعاث : المواد التي تزيد درجة حرارتها عن الصفر تبعث الطاقة
• التشتت : تبعثر الطاقة في مختلف الاتحاهات .
• الانعكاس : وهو عودة الإشعاع دون أن يتأثر بالمادة
• تأثير الغلاف الجوي
• تقوم غازات الغلاف الجوي بتشتيت الضوء في موجات مختلفة
• تقوم الغازات بامتصاص الطاقة الكهرومغناطيسية في نطاقات يطلق عليها نطاقات الامتصاص ِAbsorption Band
• انتقال الطاقة في نطاقات يطلق عليها النقل الجوي .
• تقوم طبقة الأوذون في الغلاف الجوي الأعلى بامتصاص الموجات الأقصر مما يؤدي إلى حياة الكائنات الحية على سطح الأرض حيث أن التعرض لتلك الأشعة يؤدي إلى تلف الخلايا الحية .
• تمتص السحب الأشعة القصيرة ولكن موحات الميكرويف تخترقها.
• الطاقة الكهرومغناطيسية غير الطبيعية
• وهي الصادرة من أجهزة موجودة على سطح الأرض ، وتستخدم لاستشعار أشعة الميكرويف ، ويستخد لاستشعارها جهاز الرادارحيث يقوم بإرسال نبضات الطاقة لسطح الأرض ثم يسجل الوقت الذي تستغرقه النبضات حتى تصل إلى الظاهرة الموجودة على سطح الأرض ثم تعود مرة أخرى ، فتحديد قوة الإشعاع العائد تعطي صورة عن الأجسام التي استشعرها الرادار
• بعض الخصائص العامة للصور الجوية

أنواع الصور الجوية :

• يمكن تصنيف الصور الجوية بعدة طرق تختلف تبعاً للهدف والموضوع ، ومن أشهرها هذه التصنيفات هو :

          تصنيف الصور الجوية  تبعاً لما يلي :

أولاً : ا لعلاقة بين محور الصورة وبين الأرض ( باعتبار وضع الطائرة لحظة التصوير)

     تجدر الإشارة إلى أن الطائرة لا تستطيع الاحتفاظ بوضعها الأفقي تماماً  أثناء التقاط الصور الجوية وذلك لتأثير الظروف الجوية التي تواجهها أثناء الطيران لذلك فإن الصور الجوية الناتجة تنقسم إلى ما يلي :

• الصورة الجوية الرأسية                                    2. الصورة الجوية المائلة .

          أ .   الصور الجوية الرأسية :

• ويكون فيها محور الصورة متعامد على سطح الأرض (وفيها تكون أجهزة التصوير والعدسات في وضع رأسي) وهذا أمر مستحيل بسبب الأحوال الجوية ومشكلات الطيران ، ويمكن اعتبار الصورة رأسية عندما لا يزيد ميل محور الصورة عن 3درجات

             عن درجة التعامد (90درجة) . 

• تعتبر الصور الجوية الرأسية أكثر استخداماً في مختلف التطبيقات.

ما هي مميزات الصور الجوية الرأسية؟

• تتميز الصور الرأسية بما يلي :
• المقياس الثابت في كل أنحاء الصورة مما يجعله أفضل في أخذ القياسات .
• يمكن استخدامها كبديل للخرائط ، خاصة بعد إضافة نظام إحداثيات وبعض  البيانات عليها .
• لا تحجب الظاهرات المرتفعة مثل المباني أو التلال أجزاء من الصورة كما هو الحال في الصور المائلة.
• يظهر فيها التجسيم بشكل أوضح من الصور المائلة .
• أفضل الصور على الإطلاق لذلك تستخدم في أغراض المساحة الجوية ، وإنشاء الخرائط التي تتطلب دقة فائقة .

        ب. الصور الجوية المائلة

1. الصور الجوية المائلة ميلاً قليلاً : ويكون فيها محور الصورة( المحور البصري لآلة التصوير )  مائلاً بدرجة تزيد  عن 3 درجات عن التعامد (90درجة) ، ولا يظهر فيها خط الأفق .

2. الصور الجوية المائلة ميلاً شديداً :

تؤخذ الصورة والعدسات في وضع شديد الميل ، ويظهر الأفق في الصورة .

• ما هي مميزات الصور الجوية المائلة؟

تتميز الصور المائلة بنوعيها بما يلي :

• تغطي مساحة أكبر من الصور الرأسية من نفس الارتفاع وبنفس البعد البؤري ، وفي هذه الحالة تحتوي الصورة على معلومات مكانية كثيرة قد تكون غير مرغوب فيها .
• تعطي أشكالاً مألوفة للعين ، وخاصة الصور المائلة ميلاً شديداً فهي تشبه النظر على سطح الأرض  من فوق تل مرتفع .
• تظهر فيها بعض الظاهرات التي لا تظهرها الصور الرأسية مثل المرتفعات  والكهوف وأطراف الغابات .

      ويفضل استخدام الصور الجوية المائلة إذا أردنا دراسة ظاهرة محددة ، أو كمكمل للصور الرأسية

     هناك أجهزة تصوير تحتوي على 3عدسات ، واحدة رأسية واثنتان مائلتان .

     كما أن هناك بعض الأجهزة تحتوي على  5أو 9 عدسات ، واحدة رأسية ومحاطة بعدسات مائلة وبعض هذه الأجهزة تحول الصور من مائلة إلى رأسية قبل الطبع (تعديل التشوهات) وظهور أجهزة تصوير ذات زوايا واسعة أدى إلى قلة استخدام هذا النوع من أجهزة التصوير واقتصر استخدامها على الأغراض العسكرية .

• ثانياً : تصنيف الصور الجوية تبعاً لاتساع زاوية عدسة آلة التصوير

• كلما كبرت زاوية عدسة آلة التصوير كلما زاد مجال الرؤيا ، فضلاً عن تناقص البعد البؤري لها ، مع ثبات أبعاد الفيلم الحساس ( الصورة السالبة).

         ما هو البعد البؤري ؟

• البعد البؤري هو المسافة بين الفيلم (اللوح السالب ) ومركز عدسة آلة التصوير عند وضعها في مستوى اللا نهاية.
• وتستخدم في آلة التصوير عدسات ذات اتساع يتراوح بين 60ْ ـــ 120ْ .
• وكلما كبرت زاوية عدسة التصوير كلما

صغر مقياس رسم الصورة ،

كما هو موضح فيما يلي

• البعد البؤري للعدسة الواسعة صغير 
• ا لبعد البؤرى للعدسة العادية كبير

• وفيما يلي أنواع الصور الناتجة من كل نوع من هذه العدسات

أولاً : العدسات ذات الزوايا العادية : وتتراوح فيها زاوية العدسة بين:

                                          60 ْـ  80 ْوبعدها البؤري 21 سم

                          (إذا كانت أبعاد فيلمها الحساس 18 x18سم ) .

• ويستخدم هذا النوع من العدسات في إنتاج صور ذات مقياس كبير ، ليرسم منها خرائط تفصيلية على درجة عالية من التفصيل والدقة

ثانياً : العدسات ذات الزوايا الواسعة: وتتراوح فيها زوايا العدسة بين:   80 ْ ــ 100 ْ ، ويكون بعدها البؤري حوالي 11 سم

                          (إذا كانت أبعاد فيلمها الحساس 18 x18سم ) .

• ويستخدم هذا النوع من العدسات في إنتاج صور ذات مقياس رسم صغير نسبياً ، ليرسم منها خرائط طبوغرافية متوسطة المقياس .

   ثالثاً : العدسات ذات الزوايا الواسعة جداً : ويزيد مجال رؤيتها عن  120 ْ وقد تصل في بعض الكاميرات الحديثة إلى 140 ْ ، ويكون بعدها البؤري حوالي 7 سم

                                 (إذا كانت أبعاد فيلمها الحساس 18 x18سم ) .

• ويستخدم هذا النوع من العدسات في إنتاج صور ذات مقياس رسم صغير ، ليرسم منها خرائط عامة صغيرة المقياس قليلة التفاصيل .

• أحجام ومقاييس الصور الجوية

• أ. أحجام الصور الجوية :
• يتوقف الحجم المناسب للصورة على الغرض منها وغالباً تستخدم الأحجام التالية :
• 14×14 سم  ، وهي قليلة الاستخدام .
• 18 ×18سم ، أكثر الأفلام شيوعاً في كل أنحاء العالم .
• 23×23 سم وتعتمد عليها معظم أنواع آلات التصوير .
• 18× 23 سم
• 30 × 30 سم تستخدم في بعض الأغراض الخاصة .

• ب. مقاييس رسم الصور الجوية  : 
• ويعتمد مقياس رسم الصورة وأبعاد المساحة التي تغطيها الصورة على ما يلي : 

• البعد البؤري لآلة التصوير

• الارتفاع الذي أخذت منه الصورة (أي ارتفاع الطائرة عن متوسط مستوى سطح الأرض )

• فكلما زاد الارتفاع زادت المساحة وصغر البعد البؤري لآلة التصوير.(علاقة عكسية بين ارثفاع الطيران والبعد البؤري)

• ويبين المقياس عادة إما على شكل نسبة مثل ف /ع   أو  ف : ع
• حيث أن:  ف  : هي  البعد البؤري لآلة التصوير
•            ، ع  : هي  ارتفاع آلة التصوير أي ارتفاع الطيران  
  مثال : إذا كان البعد البؤري = 12بوصة ، وارتفاع الطائرة عند التصوير 20.000 قدم فوق مستوى سطح الأرض فما هو مقياس رسم الصورة ؟  

الإجابة :     مقياس رسم الصورة = ف    =         12                         (القدم = 12بوصة)

                                          ع         20.000 × 12

                                        =      1   .

                                                                     20.000

      ويتناسب مقياس رسم الصور الجوية مع مقياس رسم الخرائط الطبوغرافية ، والكدسترالية تناسباً طردياً ،

   أي أن هناك اختلاف بين مقياس رسم الخريطة ، ومقياس رسم الصورة المنشأة منها

والمعادلة التالية توضح العلاقة بين مقياس رسم الصورة ، ومقياس رسم الخريطة .

                                    م=    ث  مَ

حيث أن :

  م  = مقام مقياس الرسم النسبي للصورة الجوية .

  ث = يتغير حسب ظروف التصوير ويتراوح بين 250 في ظروف التصوير العادية ، 200 في ظروف

          التصوير غير المناسبة.

م َ  = مقام الكسر النسبي للخريطة المنشأة من الصورة .

لذلك تصنف الصور الجوية تبعاً لمقياس رسمها ، ومقياس رسم الخريطة المنشأة منها .

• ثالثاً : تصنف الصور الجوية تبعاً لمقياس رسمها

1. صور جوية صغيرة المقياس :

• مقياس رسمها أصغر من 1: 50.000 ، وتستخدم في إنتاج الخرائط الطبوغرافية التي يقل مقياس رسمها عن 1: 25.000 وحتى مقياس رسم 1: 50.000 ، كما تستخدم في الدراسات الاستكشافية السريعة .

2. صور جوية متوسطة  المقياس :

• ويتراوح مقياس رسمها بين( 1: 25.000  و 1: 50.000 ) ، وتستخدم في إنشاء الخرائط الطبوغرافية فيما بين مقياس( 1: 25.000 وحتى الخرائط الكدسترالية مقياس 1 :10.000) كما تستخدم في دراسات تخطيط المدن والطرق والسكك الحديدية ، وتعتبر الصورة مقياس

    1: 20.000 من أنسب الصور للدراسات الجيومورفولوجية واستخدام الأرض.

3. صور جوية كبيرة المقياس

• ومقياس رسمها 1 :25.000 وحتى 1 :5000 ، وتستخدم في إنتاج الخرائط التفصيلية (الكدسترالية )  مقياس (1: 10.000  و 1: 5000 ) وتستخدم في الدراسات التفصيلية للمشروعات الهندسية والصناعية ، وحركة المرور في الطرق وتحديد الأهداف المطلوب دراستها بدقة .
• ولما كانت مقاييس الصور تختلف باختلاف : الغرض منها ، والتكاليف ، وطبيعة المنطقة

                                 فإن المقاييس الشائعة هي :

                  1  : 10.000            &   1: 20.000           &  1: 40.000

وفي بعض الحالات الخاصة يصل المقياس إلى :

1. : 1000               &    1 : 3000
2.  
   * تضاف على معظم الصور الجوية علامات ومعلومات وبيانات تكون ذات فائدة كبيرة في الحصول على كثير من القياسات والبيانات

يطلق على هذه المعلومات اسم  التبيين وهي مثل :

• مقياس الصورة                                                               
• علامة المركز
• الوقت و التاريخ الذي أخذت فيه الصورة
• ارتفاع الطيران
• الرقم المتسلسل لخط الطيران
• ورقم الصورة ضمن خط الطيران

• مراحل المسح الجوي

• هناك عدة طرق لإعداد الصور الجوية تختلف باختلاف الغرض أو الهدف من المسح ، فقد يكون الغرض هو: 

• إنشاء خرائط بمقاييس رسم مختلفة .

• أو التقاط الصور بهدف الاستكشاف أو حصر وتصنيف الأراضي .
• وفي كل حالة من تلك الحالات يستخدم نوع خاص من آلات التصوير ، والأفلام ، كما يختلف ارتفاع الطائرة ، وسرعة فتحة عدسة التصوير ، وغيرها من النواحي الفنية الأخرى التي تختلف تبعاً للغرض المطلوب من المسح الجوي .

• المرحلة الأولى : إعداد خطة الطيران :

• يبدأ مشروع المسح بدراسة الخرائط التي تظهر فيها المنطقة المطلوب تصويرها جوياً  .
• يتم توقيع حدود المشروع عليها ، ودراسة مناسيب سطح الأرض ، ودراسة الظواهر الرئيسية فيها سواء الطبيعية أو البشرية .
• يتم حساب ما يلي :
• 1.ارتفاع الطيران .                 2.المسافة بين كل صورة والتي تليها .
• 3-.عرض شرائح الطيران تبعاً لمقياس الرسم المطلوب .
• 4-. نوع آلة التصوير
• 5.مقدار  التداخل الطولي والجانبي المطلوب .
• من هذه الدراسة يتم تعيين خطوط الطيران على الخريطة على شكل شرائح متوازية  ، وبناء على ذلك
•     يتم تحديد إحدى طريقتين للطيران  
    إما الطيران في اتجاه واحد    أو   الطيران ذهاباً وإياباً كما يلي : 
  أ ) الطيران في اتجاه واحد :  
  تفضل هذه الطريقة بالرغم من أنها تستغرق وقتاً أطول  ، وذلك للحصول على تتابع ثابت للصور ، وتسير الطائرة في اتجاه واحد أثناء الطيران وبالتالي تخضع لظروف واحدة من ناحية حركة التيارات الهوائية التي تؤثر عليها وخاصة إذا كانت الطائرة على ارتفاع أقل من 10.000 قدم ، وكذلك زاوية ميل الشمس وانعكاس أشعتها . 
  ب) الطيران ذهاباً وإياباً : 
  هذه الطريقة أقل تكلفة ، وأقصر وقتاً ، وتستخدم في حالة استقرار الظروف الجوية خاصة إذا كانت الطائرة على ارتفاع يزيد عن 10.000قدم . 
  وعند التصوير الجوي يجب على قائد الطائرة أن يحتفظ بها أفقية ، مع ثبات سرعتها ، وارتفاعها أثناء الطيران والتصوير . 
  وآلات التصوير الحديثة مزودة بأجهزة للتحكم والتوجيه ، وبها بوصلة جيروسكوبية ، وهذه الأجهزة تعدل أوتوماتيكيا وضع آلة التصوير وتتحكم في سرعة فتح العدسة والضوء للحصول على أفضل الصور.
• ترتيب الصور الجوية

تسير الطائرة بشكل مستقيم من أول المنطقة المراد تصويرها إلى آخرها ثم تعود مرة أخرى في

 خط موازي للخط السابق ويسمى هذا الخط المستقيم الذي تقطعه الطائرة من أول المنطقة إلى

آخرها  بخط الطيران ، وتترتب الصور الجوية حسب خطوط الطيران .

التداخل Overlap

يقصد به المساحة الظاهرة من صورتين متلاحقتين على خط طيران واحد (نداخل طولي) أو في صورتين متجاورتين على خطي طيران متوازيين (تداخل جاني) .

تتعرض الطائرة لتأثيرات جوية مختلفة تؤدى إلى انحرافها عن خط الطيران ، ولضمان تصوير جميع أجزاء المنطقة دون ترك أي ثغرات خالية من التصوير لابد من مراعاة ما يلي :

• التداخل الطولي بنسبة 60% ، والتداخل الجانبي بنسبة 25% إلى 40%
• التأكد من أن التغير في مقياس الرسم يكون في حدود المسموح به
• التأكد من أن الميل في الصورة يكون مسموحاً به

• المرحلة الثانية : إعداد الصور الجوية

• أ ) وتبدأ بتحميض الفيلم الحساس ويراعى ما يلي :
• التأكد من عدم وجود عيوب فيه مثل البقع أو النقط التي تتسبب في عدم ظهور بعض المعالم .

• وهناك العديد من أفلام التصوير لكل منها خصائص ومميزات نذكر منها ما يلي : 

• أفلام بانوكروم Panochromatic

• رخيصة الثمن ويكن تخزينها لمدة 3 ـ 4 سنوات في ظروف عادية
• تظهر فيها المجاري المائية بلون فاتح .
• من عيوبها :  
  أنها لا يصلح استخدامها في تصوير المناطق الصحراوية أو الجبسية أو الملحية أو التي تظهر فيها بحيرات ومستنقعات ، وذلك لتأثرها بالانعكاسات الضوئية فتظهر هذه المناطق بيضاء على الصورة .

• أفلام انفرا رد In fra red (أفلام الأشعة دون الحمراء)

• لا تتأثر بالانعكاسات الضوئية ، لذا تستخدم في تصوير جميع  المناطق السابق ذكرها فتظهر فيها المجاري المائية بلون داكن .
• من عيوبها :
• غالية الثمن ، تخزينها مكلف حيث تحتاج إلى غرف مكيفة ، ذات حرارة ورطوبة نسبية معينة   ـــ الأفلام الملونة coloured
• أفضل الأفلام ، ولكنها لا تستخدم بكثرة لارتفاع ثمنها وتكاليف تحميضها وطباعتها الباهظة  
  ب )  طبع الصور الإيجابية  

ويراعى عند طباعتها ما يلي :

• مقياس الرسم المطلوب حيث أنه قد يتغير تبعاً لتغير ارتفاع الطائرة أثناء العمل
• تعديل الصور حتى تصبح رأسية تماماً ، خاصة إذا كانت السلبيات بها ميل ناتج عن ميل الطائرة أثناء العمل ، وذلك باستخدام جهاز تعديل الصور .

                              

             ج ) عمل فهرس للصور :

• وهذا بوضع الصور الإيجابية بعد تعديلها مرتبة في مواضيعها الصحيحة على شكل أشرطة متداخلة طولياً وجانبياً كما سبق ذكره بحيث تظهر المظاهر الطبوغرافية وكأنها متصلة على كل الصور ، كما يظهر على حافة كل صورة رقمها المسلسل في شريحة الطيران ، ورقم الشريحة ، كما سبق ذكره
• يتم تجميع الصور على لوحة واحدة كبيرة ويعاد تصوير المجموعة كلها لتكون بمثابة فهرس للصور Index .

 

 

 

 

أجهزة التصوير الجوي الفوتوغرافي 

يتكون جهاز التصوير الجوي الفوتوغرافي العادي من أربعة أجزاء رئيسية هي :

1.  صندوق أو مخزن الفيلم Magazine

وهو صندوق محكم الإغلاق يمنع  دخول الضوء للفيلم ، ويبلغ طول الفيلم 60 متر ، وعرضه 24سم ، ويعطي هذا الفيلم حوالي 250صورة أبعاد كل منها 23×23سم .

2.     عجلات الدفع Drive Mechanism (التموين والاستلام)

وهما عبارة عن عجلتين موجودتان بداخل مخزن الفيلم ، تحتوي الأولى على الفيلم قبل التصوير

وتسمى عجلة التموين ، أما الثانية فتحتوي على الفيلم بعد التصوير وتسمى عجلة الاستلام ،

وخلال حركة الفيلم بين العجلتين يتعرض للضوء الداخل من العدستين ، ويتم تثبيت الفيلم في هذه

المنطقة على لوحة لجذبه بواسطة التفريغ الهوائي عند أخذ الصورة .

والفترة الفاصلة بين كل صورة والأخرى تضبط بإجراءات مسبقة ، وهذه الفترة تعتمد على أربعة عوامل رئيسية هي:

أ ) ارتفاع الطائرة عن سطح البحر                               ب)   سرعة الطائرة

ج ) حجم الفيلم                                                       د)   البعد البؤري

3.   مخروط العدسة Lens Cone

                 وهو النتوء الموجود في جميع أجهزة التصوير ، ويقوم بمهمتين رئيسيتين هما :

• منع دخول ضوء من العدسة أكثر من القدر المسموح به .
• احتواء نظام العدسات وأدوات ترشيح الضوء .

4. العدسات Lenses

تحتوي أجهزة التصوير على عدسات ترتبط بالغالق الذي يقوم بالفتح والقفل تبعاً للفترة المطلوبة ، وهو المصدر الوحيد الذي يسمح بدخول الضوء إلى الفيلم .

• التجسيم

• عندما ننظر إلى الأشياء نراها بأبعادها الثلاثة ( الطول والعرض والارتفاع) وهذا ينشأ عن أن:

     العينين تبعد كل منهما عن الأخرى مسافة 6.5سم فترسل كل منهما صورة المشهد الذي تراه  للمخ من موقع مختلف ومن هذا الاختلاف يبني المخ البعد الثالث .

• واستخدام المنظار المجسم Stereoscope يساعد في الحصول على الرؤيا المجسمة ، ويتم ذلك عن طريق وضع صورتين لنفس الظاهرة مأخوذتين من نقطتين مختلفتين تحت منظار جهاز التجسيم ، ويتم النظر اليهما بالعينين فتركز العين اليمنى على المنظر في الصورة اليمنى وتركز العين اليسرى على المنظر في الصورة اليسرى وترسل للمخ فتدمج الصورتين ويظهر البعد الثالث .

وتتنوع أجهزة التجسيم ، ومن أهمها :

• 1ـ مجسم الجيب Pocket Stereoscope :

     وهو عبارة عن عدستين مركبتين على أربعة سيقان يمكن التحكم في وضعهما بالشكل الذي يلائم النظر، فيوضع فوق الصورتين المراد رؤية التجسيم عليهما بعد الأخذ في الاعتبار تداخل الصورتين .

• 2ـ المجسم ذو المرايا  Mirror Stereoscope :

وهو يتكون من نفس الأجزاء التي يتكون منها مجسم الجيب ، ولكن يزيد عليه بمرايا عند الساقين تساعد على توزيع الرؤية المجسمة . 

وفيما يلي نلخص الفرق بين هذين النوعين من المجسمات :

• الربط الأرضي 

• يقصد به : تحديد نقط ثابتة على سطح الأرض معلومة المنسوب ولها إحداثيات معلومة ،

                  وموضحة على خرائط مثل نقط المثلثات و الروبير ، وبعض المنشآت الهامة .                                                                                    

• ويتم تمييزها لتظهر الصور الجوية بوضوح ولضبط مقياس رسم الصورة الجوية ومقارنة المناسيب على الصورة بالمناسيب على سطح الأرض
• إنشاء  الموزيك (الخرائط المصورة)
• الموزيك Mosaic:

                   هو مجموعة من الصور الجوية الفوتوغرافية المتتابعة،المأخوذة في شريط واحد أو عدةأشرطة متتابعة ، وتلتصق يبعضها بحيث تكون     مع بعضها صورة واحدة لمساحة واسعة من الأرض .

  ويستعمل في :

أعمال الاستكشاف العامة ، وتخطيط المدن ، وتحديد مواضع المشروعات ، وفي الدراسات التي لا تحتاج إلى إبصار مجسم .

من مميزات الموزيك :

يظهر مساحة كبيرة من الأرض لأنه نتاج تجميع عدد كبير من الصور ، يمتاز عن الخرائط المرسومة بطرق المساحة الأرضية بكثرة لتفاصيل والسرعة وقلة التكاليف .

عيوبه :  لا يمكن استخدامه كخريطة يمكن إيجاد فروق المناسيب منها .

وتتوقف دقة الموزيك على دقة الربط الأرضي

وينقسم الموزيك إلى نوعين هما : 

1.الموزيك غير المربوط  :

• وهو عبارة عن تجميع الصور بعد ترتيبها بجوار بعضها البعض بعد قص أجزاء منها (في الأطراف) و مقارنة الأجزاء المتشابهة في كل صورة مع الصور التي تجاورها بحيث تنطبق المعالم الطبوغرافية على بعضها وتبدو كأنها متصلة .
• وهذا النوع من الموزيك يكون مقياسه غير مضبوط خاصة إذا كان هناك اختلاف في مناسيب سطح الأرض .

2.الموزيك المربوط  :

• وهو عبارة عن تجميع للصور بعد تصحيحها ، والمقصود بالتصحيح هنا تكبير وتصغير السلبيات ــ فبل الطبع ــ حتى تصبح نقط التحكم الأرضي التي جرى تعيينها من قبل بالمساحة الأرضية والموقعة على اللوحة بطريقة الإحداثيات ، تنطبق على نظيرتها في الصورة .
• وهو أدق من النوع السابق ، ويمكن استخدامه بمثابة خرائط مصورة دقيقة المقياس ، ويفضل استخدامه في بعض الدراسات على استخدام الخرائط العادية ، ولكن لا يمكن استخدامه في إنشاء الخرائط أو في تعيين المناسيب .

• التشويه في الصور الجوية

التشويه هو :   أي تغيير في وضع ظاهرة ما على الصور الجوية بحيث يغير خصائص الظاهرة .

وهناك عدة أنواع من التشويه أهمها :

1.التشويه الناتج عن انكماش وتقلص السالب أو الموجب المستخدم في جهاز التصوير.

2. التشويه الناتج عن تأثير الجو على الأشعة الضوئية المنعكسة .

3. التشويه الناتج عن تحرك الأجسام عند التصوير .

4.الإزاحة الناتجة عن طبيعة شكل الأرض المتقوس ، وهذا التشوه يمكن تجاهله إلا في حالة رسم خرائط  دقيقة .

5.التشويه  الناتج عن تأثير العدسات ، والذي يحدث كلما زادت المسافة بين الظاهرة والنقطة الأساسية .

(المقصود بالنقطة الأساسية هي النقطة الناتجة عن تقاطع المحورين السيني والصادي على الصورة)

          فتبدو الظاهرة وكأنها أقرب إلى أو أبعد عن الواقع ، ويزداد هذا النوع من التشويه عند حافة الصورة ويكاد ينعدم في مركزها . وفي حالة استخدام كاميرات مزودة بعدسات ذات نوعية خاصة تستطيع التغلب على هذا التشويه .

  ويظهر هذا التشويه نتيجة الإسقاط المركزي للصور الجوية  حيث يكون التشابه أو التساوي في مركز الصورة أو حول النقطةالأساسية فقط ، فهي تختلف عن الخريطة التي يكون فيها الإسقاط متساوي في جميع أجزائها بحيث تتطابق الخريطة تماماً مع المناطق التي تمثلها. 

* الابتعاد Parallax 

الابتعاد هو : تغيير موقع الظاهرة نتيجة لتغيير موقع المشاهدة . أي أنه تغيير موقع ظاهرة ما على صورتين جويتين متتابعتين نتيجة لتغير مكان التقاط الصورة لهذه الظاهرة .

مثال : إذا وضعت أمام عينيك قلماً طوله 30سم ثم فتحت عينك اليمنى وأغلقت عينك اليسرى ، ثم فعلت العكس ، وكررت هذه العملية عدة مرات ، فسوف تلاحظ تغيير موقع القلم بالنسبة للعين نتيجة تغيير موقع المشاهدة أو مكان التقاط الصورة .

  الابتعاد المطلق Absolute Parallax  ويطلق عليه الابتعاد السيني X - Parallax

وهو مجموع المسافات بين موقع الظاهرة ونقطة النظير في صورتين جويتين رأسيتين متجاورتين ، ويتم القياس بشكل موازي لخط الطيران .

مثال : إذا التقط صورتين جويتين رأسيتين بجهاز تصوير واحد لموقع ما على سطح الأرض ، فإن موقع الظاهرة سيختلف في الصورة الأولى عن الصورة الثانية .

ويوضح الشكل التالي النقطة م1 مركز الصورة الأولى ، والنقطة م2 مركز الصورة الثانية ، والخط  الواصل بين م1 ، م2 هو خط قاعدة الطيران Air Base فهو الخط الذي يوضح حركة جهاز التصوير في الطائرة المتحركة بين محطتي التصوير ويقابل هذا الخط في الصورة الفوتوغرافية الخط ق1 ق2، فالنقطة ق1 على الصورة تقابلها النقطة م1 على الطبيعة ، والنقطة ق2 على الصورة تقابلها النقطة م2 على الطبيعة ، ويسمى الخط الواصل بين ق1 و ق2 بخط القاعدة Base Line كما يعرف "بالمحور السيني "

الابتعاد المطلق :

محطة التصوير الثانية                                               محطة التصوير الأولى

ويمكن تمثيل ذلك بالمعادلة التالية:

ابتعاد النقطة أ في الصورة اليسرى :

أ1 أ2 = أ1ق1 + أ2 ق2  (وهذا لأن كان الهدف يقع في الجهة اليمنى من النقطة

                                   الأساسية)

ابتعاد النقطة أ في الصورة اليمنى:

أ1أ2 = أ1ق1 ـــ أ2 ق2.( وهذا لأن الهدف يقع في الجهة اليسرى من النقطة   الأساسية)

ويمكن إيجاد ابتعاد النقطة ( ب ) بنفس الطريقة  

ويمكن قياس فرق الابتعاد بين قمة الشكل وقاعدته باستخدام وسائل قياس الابتعاد التالية وهي :  

1. المسطرة العادية Engineers scale(يستخدم في حالة سهولة تحديد قمة الشكل وقاعدته على الصورتين المتداخلتين )

2. ذراع الابتعاد  Parallax Bar : من أشهر المقاييس المعروفة ال(ستيريوميترStereometer)

بعض العلاقات الأساسية

أولاً : ارتفاع الطيران

كلما ارتفعت الطائرة كلما كانت المساحة المصورة أكبر ، كلما صغر مقياس الرسم .

لذلك هناك علاقة طردية بين البعد البؤري ومقياس الرسم (كلما صغر البعد البؤري لعدسة آلة التصوير

كلما صغر مقياس الصورة الجوية )

لذلك يتم تحديد ارتفاع الطائرة أثناء التصوير تبعاً لمقياس الرسم المطلوب للصورة مع الأخذ في الاعتبار ما يلي :

البعد البؤري .

متوسط منسوب سطح الأرض ( عادة ينسب ارتفاع الطيران لمستوى سطح البحر وهذا يحدده جهاز الألتيميتر المثبت في الطائرة)

ويمكن إيجاد ارتفاع الطيران بالعلاقة التالية :

               م = ع - هـ              أو ع = (م× ف) + هـ

                       ف

حيث أن :

       ع = ارتفاع الطائرة عن مستوى سطح البحر

        م = مقام مقياس الرسم

       ف = البعد البؤري

      هـ = متوسط منسوب سطح الأرض

مثال : إذا كان مقياس الرسم المطلوب للصورة الجوية هو 1: 20.000 ، وكانت مناسيب سطح الأرض تتراوح بين 200 – 800 متر ، والبعد البؤري لعدسة آلة التصوير المستخدمة هو 20 سنتيمتر فما هو ارتفاع الطائرة ؟

الإجابة :

ارتفاع الطائرة = (مقام مقياس الرسم x البعد البؤري) + متوسط منسوب سطح الأرض

         ع = (م × ف ) + هـ

         ع = ( 20.000 × 20 ) + (200+800)

                                                 2  

          ع = 400.000 سم + 500متر

          ع = 4000 + 500

         ع = 4500 متر فوق مستوى سطح البحر

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

واجب : أخذت صورة جوية وكان المقياس المطلوب لها هو  1: 15.000 ، وكانت مناسيب سطح الأرض تتراوح بين 100 ــ 1000متر ، علما بأن البعد البؤري لعدسة آلة التصوير 12سم ، فما هو ارتفاع الطائرة ؟

الإجابة :

ع =( م × ف )+هـ

ع = ( 15000 × 12 ) + 100 + 1000

                                       2

ع= 180.000سم +550 متر

ع = 1800+ 550

ع = 2350متر فوق مستوى سطح البحر

 

ثانياً : طول خط القاعدة

خط القاعدة هو:   المسافة التي تقطعها الطائرة بين موقعي نقطتين التقاط صورتين متتاليتين

يعتمد حساب طول خط القاعدة على ما يلي :

• نسبة التداخل الطولي ( الأمامي) في اتجاه الطيران .
• عرض اللوح السالب .

لابد من تلافي الميل ، والإزاحة بسبب اختلاف مناسيب سطح الأرض في الأجزاء الهامشية من الصور .

ويمكن إيجاد طول خط القاعدة بالعلاقة التالية :

ق = م× و1 (1 – ت )

حيث أن :

ق = طول خط القاعدة

م = مقام مقياس الرسم

و1 = عرض اللوح السالب (في اتجاه الطيران)

ت = نسبة التداخل الطولي . 
مثال  :  
إذا كان مقياس رسم الصورة الجوية هو 1: 20.000 ، وأبعاد اللوح السالب 25×25سم ، والتداخل الطولي هو 60% ، وسرعة الطائرة 180كم/ساعة فما هو طول خط القاعدة ؟ مع حساب الفترة الزمنية بين التقاط الصور .  

الإجابة :

طول خط القاعدة = مقام مقياس الصورة ×عرض اللوح السالب (1ـــ نسبة التداخل الطولي)

                ق = م × و1 (1 – ت )

                ق = 20.000 × 25 (1 - 0.60)

                ق = 20.000 × 10

                ق =  200.000 سنتيمتر = 2000 متر = 2كيلومتر

لحساب الفترة الزمنية بين التقاط الصور :

          الزمن = طول خط القاعدة ÷ سرعة الطائرة

               ن = ق ÷ س

               ن = ( 2 ÷ 180 ) 60 × 60 = 40 ثانية

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

واجب  : صورة مقياسها 1: 15.000 ، وأبعاد اللوح السالب 23×23سم ، والتداخل الطولي هو 60% ، وسرعة الطائرة 160كم/ساعة ، فما هو طول خط القاعدة ؟ مع حساب الفترة الزمنية بين التقاط الصور .

 

ثالثاً: عدد خطوط الطيران (الشرائح) 

لتحديد عدد خطوط الطيران لابد من معرفة ما يلي :

• أبعاد المنطقة المراد تصويرها
• نسبة التداخل المطلوبة
• مقياس الرسم المقرر للصورة

المعادلة التالية توضح :

المسافة بين كل خط طيران وآخر ، ومنه يمكن حساب عدد خطوط الطيران أو الشرائح .

                                 ط = م × و2(1- ت2)

    حيث أن :

ط = المسافة بين كل خط طيران وآخر(طول المسافة الصافية في الاتجاه العمودي على خط الطيران)

م = مقام مقياس الرسم

و2 = طول اللوح السالب (عمودي على اتجاه الطيران)

ت2 = نسبة التداخل الجانبي

وبالتالي يكون :

عدد خطوط الطيران ( الشرائح)  = عرض المنطقة المراد تغطيتها بالصور الجوية     +1

    المسافة بين كل خط طيران وآخر(ط)

وعادة يضاف خط طيران على الناتج المحسوب حتى تظهر المنطقة والجوانب المحيطة بها .

ويكون اتجاه الطيران في الاتجاه الطولي للمنطقة حتى نحصل على أقل عدد من خطوط الطيران .

 

مثال :  

إذا كان المطلوب تغطية منطقة أبعادها 30×20كم بالصور الجوية  ، بمقياس رسم 1 : 20.000  

وكانت أبعاد اللوح السالب 25×25سم ونسبة التداخل الجانبي 30% ، فما هو عدد خطوط الطيران(الشرائح) المطلوبة ؟

الإجابة :

عرض الشريحة = مقام مقياس الرسم × طول اللوح السالب (1ــــ نسبة التداخل الجانبي )

ط = م× و2 (1 – ت2)

ط = 20.000 × 25 (1- 0.30)

ط = 20.000 ×17.5

ط = 350000سنتيمتر = 3500متر = 3.5كم

عدد الشرائح = عرض المنطقة  + 1

                  عرض الشريحة

               = (20 ÷ 3.5) + 1 = 6.7 = 7شرائح تقريباً

واجب : 

إذا كان المطلوب تغطية منطقة أبعادها 40×20كم بالصور الجوية  ، بمقياس رسم 1 : 15.000  

وكانت أبعاد اللوح السالب 30× 30 سم ونسبة التداخل الجانبي 40% ، فما هو عدد خطوط الطيران(الشرائح) المطلوبة ؟  

رابعاً : عدد الصور اللازمة لمنطقة ما

عند وضع خطة للتصوير الجوي يجب التأكد من أن الصور سوف تكفي لتغطية المنطقة كلها ، مع الأخذ في الاعتبار

التداخلات الطولية والجانبية ، وهذا حتى تقلع الطائرة ومعها العدد الكافي من أفلام التصوير ، بالإضافة إلى احتياطي

يقدر بحوالي 10% من عدد الصور الكلي .

وعادة يعمل تقدير مبدئي لعدد الصور اللازمة بقسمة المساحة المراد تصويرها على المساحة الصافية التي يمكن أن

تغطيها صورة واحدة باستخدام العلاقة التالية :

المساحة الصافية للصورة  = طول خط القاعدة  × المسافة بين كل خط طيران وآخر

                                =         ق          ×        ط

عدد الصور اللازمة للمنطقة =  مساحة المنطقة

                                    مساحة الصورة

أي أن :    عدد الصور اللازمة للمنطقة = مساحة المنطقة

                                                     ق ×  ط

لإيجاد عدد الصور في كل شريحة طيران :

نجد أن عدد الصور هو عدد المسافات بين كل صورتين متتاليتين أو هو طول خط القاعدة (ق) .

عدد الصور في كل شريحة  = طول المنطقة    + 4

                                            ق

ويضاف أربعة صور في كل شريحة ، صورتان في بداية خط الطيران، وصورتان في نهايته ، وهذا لضمان الإبصار

المجسم عند بداية ونهاية الشريحة بدقة  .

وفي بعض الحالات مثل الموزيك يمكن إضافة صورتين فقط في بداية ونهاية خط الطيران .

وبذلك يكون العدد الكلي للصور في منطقة التصوير هو عدد الصور في كل شريحة مضروباً في عدد شرائح الطيران

أو خطوط الطيران .

مثال1 :

مطلوب تغطية منطقة أبعادها 30 ×50 كم بالصور الجوية بمقياس 1: 15,000  علماً بأن  أبعاد اللوح السالب 20×25 سم ، والتداخل الأمامي 50%   ، والجانبي 20% ــ فما هي عدد الصور المطلوبة بالتقريب ، وعدد الصور المطلوبة بالتفصيل ؟

الإجابة :

                                  ق  = م ×  و1 (1ـــ ت)

                                  ط = م ×  و2 (1ـــ ت2)

عدد الصور التقريبي = مساحة المنطقة ÷ مساحة الصورة

                         = 1500  ÷   4,5   = 333 صورة

مساحة المنطقة = الطول × العرض

                    = 30   ×   50   = 1500

مساحة الصورة = ق × ط

                   = 1,5 × 3 =   4,5 كم2

طول خط القاعدة (ق) = مقام مقياس الرسم × عرض اللوح السالب (1 ــ نسبة التداخل الطولي)

                      ق  = م ×  و1 (1ـــ ت)

                       ق = 15000 ×20  (1 ــ 0.50)

                       ق = 15000 × 10 

                        ق = 150.000سنتيمتر = 1500متر = 1.5كيلومتر

عرض شريحة الطيران (ط)  = م × و2 (1ــ ت2)

                              ط = 15000 × 25 (1 ــ 0.2)

                              ط = 15000 × 20

                              ط = 00.000 3سنتيمتر = 3000متر = 3كم

واجب : 

مطلوب تغطية منطقة أبعادها 20 ×40 كم بالصور الجوية بمقياس 1: 15,000  علماً بأن  أبعاد اللوح السالب 23×25 سم ، والتداخل الأمامي 60%   ، والجانبي 40% ــ فما هي عدد الصور المطلوبة بالتقريب ، وعدد الصور المطلوبة بالتفصيل ؟  

خامساً : تحديد مقياس رسم الصورة الجوية :

هناك عوامل تؤثر على مقياس رسم الصورة الجوية تم التعرف عليها مسبقاً وهى العلاقة بين

 ارتفاع الطائرة والبعد البؤري لعدسة آلة التصوير، وبالإضافة لهذه العوامل توجد عوامل أخرى

غير ثابتة تؤثرعلى مقياس الرسم أهمها :

تغير مناسيب سطح الأرض ، وميل الطائرة ، ولهذا فإن مقياس الرسم المدون عليها يكون تقريبيا وليس دقيقاً .

ويمكن تحديد مقياس رسم الصورة بطريقة أدق عن طريق ما يلي :

قياس بعد ما على الصورة الجوية ، وقياس نفس البعد إما على الطبيعة أو على خريطة دقيقة

 لنفس المنطقة ، ولابد أن تكون نقط القياس سواء على الخريطة أو على الطبيعة محددة تحديداً

دقيقاً ، ويراعى في اختيار تلك النقط ما يلي :

أن تكون المسافة بطول كاف ، ويكون موقعها بحيث تمثل المقياس المتوسط للصورة .

                      البعد المقاس يجب أن يمر بمركز الصورة أو قريباً منه (لأن الميل الذي يحدث في الصور المائلة يسبب انحراف المسقط الرأسي لعدسة آلة التصوير عن المركز القطري للصورة).

لابد أن يكون منسوب النقطتان المحددتان للبعد المقاس بنفس المنسوب حتى نتلافى تأثير اختلاف  المنسوب .

وفي هذه الحالة يكون مقياس الرسم الدقيق للصورة هو النسبة بين المسافة المقاسة على الصورة

والمسافة المناظرة لها على الطبيعة .

مقياس رسم الصورة = المسافة على الصورة      أو                المسافة على الصورة            

                               المسافة على الطبيعة       المسافة على الخريطة × مقام مقياس الرسم

 
سادساً : تحديد أقصى مدة لسرعة فتح عدسة آلة التصوير : 

للحصول على صورة واضحة يجب تحديد أقصى مدة لفتح العدسة ، وهى المدة التي يتعرض

فيها الفيلم أو اللوح الحساس للضوء ، فإذا كان الجو مشمس فلابد أن تقل مدة فتح العدسة ،

فتزاد سرعة فتح العدسة لتصل إلى 1/500 من الثانية ، وإذا كان الجو ملبد بالسحب والغيوم

التي تعيق الرؤيا يمكن فتح العدسة لمدة أطول .

وعلى أي حال يجب أن يكون هناك حد معين لفتح العدسة حتى لا يزيد قطر دائرة التشويه عن 0.05ملليمتر.

 فعلى سبيل المثال :

إذا كانت هناك نقطة (أ) على سطح الأرض، فإن الطائرة أي عدسة آلة التصوير(ب1) تلتقط الصورة

( أ1 ) على اللوح الحساس ، ومدة فتح العدسة (ن1) من الثانية فإن الطائرة تنتقل خلال هذه المدة

لتكون عدسة آلة التصوير في الوضع ( ب2) ، وتصبح صورة الهدف على اللوح الحساس عبارة عن

الخط ( أ1 أ2 ) ، فيجب أن لا يزيد طول هذا الخط عن 0.05ملليمتر . كما هو موضح في الشكل التالي:

واجب : 

إذا كان ارتفاع الطائرة 3000 متر ، وسرعتها 160كم/ساعة  ، والبعد البؤري لعدسة آلة التصوير 15سم ، فما هي أقصى فترة لفتح عدسة آلة التصوير المستخدمة ؟

سابعاً : قياس الإزاحة الناتجة بسبب اختلاف المناسيب : 

في حالة أن الأرض أفقية تماماً وآلة التصوير محورها رأسي تظهر الأهداف مضبوطة كما يجب أن

تكون على الخريطة ، ولما كانت أفقية الأرض حالة نادرة ومناسيب سطح الأرض تختلف بين

الارتفاع والانخفاض عن المتوسط العام  فإنه تحدث الإزاحة القطرية .

مثال :

إذا كانت هناك مئذنة فهي تظهر على الخريطة على شكل نقطة لأن موقع أعلى نقطة فيها ينطبق على

محورها حيث أن مسقط الخريطة عمودي .

وفي الصور الجوية تظهر المئذنة على شكل خط محوره شعاع يبدأ من مركز الصورة فتظهر قمة المئذنة

مزاحة عن قاعدتها بمقدار طول هذا الخط حيث أن مسقط الصورة الجوية مركزي كما هو موضح في الشكل التالي .

ملاحظة :

النقط المرتفعة عن المتوسط العام لمنسوب سطح المنطقة تظهر مزاحة قطرياً نحو الخارج

(أطراف الصورة) لذلك يجب تصحيح موقعها نحو الداخل (مركز الصورة) .

النقط المنخفضة عن المتوسط العام لمنسوب سطح المنطقة تظهر مزاحة قطرياً نحو الداخل

(مركز الصورة) لذلك يجب تصحيح موقعها نحو الخارج (أطراف الصورة) . 
واجب : 
أخذت صورة جوية من ارتفاع 2000متر فوق متوسط سطح الأرض ، ظهر فيها الهدف ( أ ) (ومنسوبه يرتفع عن مستوى المقارنة بمقدار 75 متر) على بعد 15سم من مركز الصورة فما مقدار واتجاه الإزاحة لهذا الهدف ؟

• تفسير وتحليل صور ومناظر الاستشعار عن بعد وأخذ القياسات منها
• يتحكم في تحليل وتفسير صور ومنظر الاستشعار عن بعد عدة عوامل على رأسها كمية المعلومات التي يلم بها المفسر ، وهذه المعلومات تكون في ثلاث مستويات هي:
• المستوى العام : وهو معرفة الخصائص العامة للظاهرات التي يدرسها والعمليات التي تؤثر في تشكيلها .
• المستوى المحلي : وهو معرفة  خصائص الظاهرة والظاهرات المحيطة بها في البيئة المحلية
• المستوى التفصيلي : وهو المعرفة التفصيلية لخصائص الظاهرة والعمليات التي تؤثر في تشكيلها .
• ويمكن أن نميز بين مرحلتين في التفسير :
• المرحلة الأولى : تحديد أنواع الظاهرات في الصور ، وهنا تستخدم بعض الخصائص مثل (الحجم والشكل والظل والنمط والنسيج ........... وغيرها)
• المرحلة الثانية : تفسير خصائص الظاهرة ، ويتم ذلك إما عن طريق التحليل والاستقراء أو عن طريق التوصل إلى النظريات أو استخدام نظرية قائمة.
• التعرف على الظاهرات في الصور الجوية :
• من السهل التعرف على الظاهرات في الصور الجوية المائلة لأنها تبدو وكأنها طبيعية ، أما في الصور الجوية الرأسية فهي تبدو غريبة خاصة للشخص الذي لم يسبق له ركوب الطائرة ، وهناك عدة عوامل أخرى تسبب صعوبة في قراءة الصور الجوية الرأسية منها:
• 1. الارتفاع الكبير الذي تؤخذ منه الصورة مما يؤدي إلى صغر المقياس .
• 2. تأثير بعض العوامل المناخية مثل الأمطار والضباب وغيرها .
• 3. تأثير بعض العوامل الأخرى مثل :  الظلال ، إزالة الغابات ، الحرائق .

• ومن أهم خصائص الظاهرات التي تساعد في التعرف عليها في الصور الجوية ما يلي: 
  1.  الحجم والشكل : 

حجم الظاهرة وشكلها وارتباطها بالمساحات المكشوفة المحيطة بها كالحدائق والملاعب ومواقف السيارات  له دور كبير في التعرف عليها مثل :

مبنى البنتاجون (وزارة الدفاع الأمريكية ) ذو الشكل الثماني .

المطارات (ذات الأشكال الهندسية المنتظمة).

يمكن التفريق بين الظاهرات البشرية المنتظمة (الحقول والطرق والمباني)والظاهرات الطبيعية الأقل انتظاماً (الغابات والمناطق الجبلية)

كما يلعب الوقت من السنة أو اليوم أو النهار  دوراً هاماً في القدرة على تحديد نوع الظاهرة ، فعلى سبيل المثال :

يختلف شكل الأراضي الزراعية في بداية زراعتها عن شكلها في فترة النمو وشكلها في فترة الحصاد .

• 2 . درجة اللون :

هناك اختلاف بين ألوان الظاهرات على الصور الجوية ، وألوانها الحقيقية ،ولما كان مدى الاستفادة من الصور الملونة أقل بكثير من تكلفتها ، فأصبح من الأفضل استخدام الصور الأبيض والأسود حيث يستبدل اللون الحقيقي درجة من درجات اللون الرمادي الذي يندرج من الأبيض في النمط الفاتح إلى الرمادي الفاتح إلى الرمادي الداكن إلى الأسود ، حيث أن الظاهرات تختلف في قدرتها على عكس الطاقة .

وتتأثر درجة اللون في أي صورة جوية بعامل رئيسي هو :

قدرة الجسم على عكس الطاقة في  وقت الرؤية  ، ومن أهم العوامل التي تتحكم في ذلك ما يلي :

نسيج السطح العاكس حيث يظهر السطح الأملس (الناعم) بلون فاتح ويرجع ذلك لقدرته الكبيرة على عكس الضوء ، أما السطح الخشن فيظهر بلون داكن وذلك لأنه يبعثر الأشعة الضوئية مما يقلل من كمية الضوء الواصلة لجهاز التصوير .

فعلى سبيل المثال :

الحشائش المقصوصة تظهر بلون فاتح لكونها ذات سطح أملس نسبياً ، والحشائش غير المقصوصة تظهر بلون داكن .

يختلف نسيج التربة تبعاً لكمية الرطوبة فالتربة الرطبة تظهر بلون داكن بينما التربة الجافة تظهر بلون فاتح .

• كيف تبدو بعض الظاهرات على الصور الجوية

كل ظاهرة طبيعية أو بشرية لها صفة تميزها على الطبيعة وبالتالي على الصورة الجوية ويطلق على  Signature هذه الصفة اسم

وفيما يلي شرحاً موجزاً لأهم الصفات الخاصة والمميزة  لبعض ، الظاهرات الطبيعية والبشرية

1.التضاريس : تظهر بصورتها الطبيعية تحت الاستريوسكوب . 

2.الصخور والتربة : تظهر بلون فاتح إذا كانت جافة ، ويزيد دكنة اللون إلى الرمادي كلما زادت نسبة الرطوبة ، أما التربة المحروثة للزراعة فتظهر بلون فاتح وكذلك الشواطئ والرمال . 

3.النباتات الطبيعية :يظهر بلون داكن ويكون الاختلاف في درجة اللون نتيجة للاختلاف في عمر الأشجار وأنواعها

أما الحشائش فكلما تحسنت أنواعها ظهرت بلون داكن وثابت ،أما الحشائش التي تنمو بشكل سيئ فتظهر على شكل قطع متناثرة ، وبدرجات لونية  متباينة . 

4.المحاصيل الزراعية : من أصعب المشكلات تحديد نوعية المحاصيل الزراعية ، ولمعرفة نوع المحصول لابد من التعرف على طرق وأدوات الزراعة والمواعيد المقررة لزراعة ونمو وحصاد المحاصيل ، ومن أحسن الصور الجوية التي تعطي أفضل النتائج هي التي تؤخذ في وقت الحصاد ، وهذا رغم صعوبة التفريق بين حقول بعض المحاصيل مثل القمح والشعير 

5.المواصلات : تظهر الطرق البرية بلون فاتح يتدرج تبعاً لكونها مرصوفة أو غير مرصوفة ، أما السكك الحديدية فتحديدها على الصور الجوية أسهل من تحديد الطرق البرية ولكن  يصعب تحديد عدد خطوطها ، وغالباً تعرف بوجود الجسور أو الأنفاق أو محطات القطارات أو المنحنيات الخفيفة التي تتخذها قضبان السكك الحديدية .

• 6.المدن والمناطق المبنية : يصعب تحديد استخدامات بعض المباني خصوصاً المباني أو المجمعات الصناعية التي يمكن التعرف على استخدامها العام ، ولا يمكن تحديد أنواع العمليات داخل المباني ، ولكن يمكن أن نميز الصناعة التحويلية ويصعب تحديد أي صناعة تحويلية هي ، ولكن الخبرة بأنواع الصناعات واحتياجاتها من الأفران وطريقة توزيع المباني يسهل معرفة نوع الصناعة التحويلية ، ومن السهل التمييز بين أنواع المباني ( مساجد ، مدارس ، مساكن ، مصانع ......وغيرها ) . 
   
  7.المواقع الأثرية : قدمت الصور الجوية نتائج عظيمة في مجال الآثار ، فمن السهل تمييز المباني والمناطق الأثرية على سطح الأرض ، وهذا لأنها تظهر بشكل مميز وغريب عن كل ما يحيط بها ، كما أنه وجود بقايا أثرية تحت السطح يؤثر على لون التربة التي تقع فوقها .
• قياس المساحات

 

يمكن قياس المساحات مباشرة من الصور الجوية ، ولكن احتمال الخطأ قائم بسبب اختلاف المقياس ، والأفضل هو إيجاد المساحات من خرائط معدة من الصور الجوية .

ويمكن قياس المساحات بعدة وسائل :

1.البلانيميتر Planimeter:

  ويتم تحريك ذراع حول المنطقة المراد قياس مساحتها .

2.شبكة النقط Dot Count:

تقسيم المساحة إلى مربعات متساوية ، أو تثبيت ورقة رسم بياني عليها ، نضع في كل مربع مجموعة من النقاط ، وكل نقطة تمثل مساحة تبلغ    ______1_____

                                                             عدد النقط في المربع

ويطلق على هذه القيمة المعامل Factor وتحسب المساحة بتطبيق المعادلة التالية :

              المساحة = عدد النقط × المعامل

لو فرض أن عدد النقط لكل سنتيمتر مريع يبلغ ( 4نقط ) فيكون المعامل ¼ أو 0.25

وإذا كان عدد النقط في المنطقة كلها 40 نقطة فتحسب مساحة المنطقة كما يلي :

المساحة = 0.25× 40 = 10.00 سم2

وإذا كان مقياس الصورة 1: 10.000  فتكون مساحة المنطقة :

المساحة الحقيقية = 10 ×10,000×  10,000

                                100 × 100

                      = 100,000 م2

•  
  3. طريقة الخطوط Transects : 

تشبه الطريقة السابقة ولكن بدلاً من استخدام النقط تقسم المنطقة

باستخدام الخطوط المتوازية إلى  مسافات متساوية ونطبق

 العلاقة التالية :

المساحة = عرض الشريحة ( المساحة المحصورة بين الخطين )  × مجموع أطوال الخطوط

مثال :

منطقة المراد إيجاد مساحتها من صورة جوية مقياس رسمها 1 :10.000 باستخدام طريقة الخطوط علماً بأن المسافة الفاصلة بين الخطوط 0.5 سم، ويبلغ إجمالي أطوال الخطوط  50 سم

الإجابة :

المساحة على الصورة  = 0.5 × 50 = 25سم2

  
المساحة الحقيقية = 25 × 10.000× 10.000  =  250.000 م2  
                                100 × 100

• قياس الارتفاعات

يقصد به قياس ارتفاعات المباني ، والخزانات والأعمدة والأشكال الطبيعية ..........الخ            

   هناك ثلاث طرق لقياس الارتفاعات هي : 

 

 

 

الطريقة الأولى :

 

ارتفاع الظاهرة  = ارتفاع الطائرة فوق سطح الأرض  ×  المسافة بين قمة الشكل وقاعدته في الصورة 

                                                                       المسافة بين قمة الشكل ونقطة النظير 

               ر= ع ×  ف/ 

                            م/

مثال :

      أخذت صورة جوية من ارتفاع 5000متر ، وكانت المسافة بين قمة خزان مياه وقاعدته في الصورة  تبلغ 0.1سنتيمتر ، والمسافة بين قمة الشكل ونقطة النظير تبلغ 10 سم فما هو ارتفاع خزان المياه ؟ 

الإجابة :    ر= ع× ف/  

                           م/ 

              ر = 5000.00 × 0.1  = 5000 سم =50 متر .  

                                       10 

نقطة النظير تمثل بالنقطة الأساسية .

• دراسة البيئة الريفية
• من أهم المشكلات التي تواجه العالم  الآن  وخاصة الدول النامية التزايد المستمر في عدد السكان ، ومشكلة توفير الغذاء ، هذا بالإضافة لمشكلة قلة الإمكانيات المادية ، والتكنولوجية .
• ولكن الهدف الأساسي من دراسة البيئة الريفية ليس هو سد حاجة الإنسان من الغذاء ، بل هناك عوامل أخرى زادت من أهمية الثروة الزراعية وأهمها :

• الزراعة تعتبر مورداً استراتيجياً يلعب دوراً  سياسياً هاما ً في تدعيم قوة الدول .

• هناك الكثير من الصناعات التي تعتمد على الزراعة .
• الأراضي المستثمرة في مجال الزراعة تشكل أكبر نسبة استخدام في معظم دول العالم.
• تعد الزراعة مصدر رزق أعداد كبيرة من سكان العالم ، لذلك تسعي الدول إلى توسيع الرقعة الزراعية  وزيادة كمية الإنتاج ، وتقليص تكاليفه .
• توزيع المساحات المزروعة ، والإنتاج الزراعي على مستوي العالم غيرمتوازن مع توزيع السكان لذلك ظهرت مشكلات غذائية خطيرة على رأسها المجاعات ، ويمكن التغلب على تلك المشكلات عن طريق مراقبة أسبابها مثل الجفاف ، والتصحر ، وزحف الرمال .
• نسبة كبيرة من  سكان العالم يعانون من نقص الغذاء وخاصة في الدول النامية ، ورغم زيادة الغذاء في الدول المتقدمة إلا أن هذه الزيادة لا تغطي النقص .

• اتبع تصنيف استخدام الأرض من قبل الجغرافيين ثلاثة مسالك رئيسية هي : 
  أولاً:  التصنيف الشكلي المورفولوجي  
  ثانياً : التصنيف الوظيفي 
  ثالثاً : التصنيف المختلط

أولاً:  التصنيف الشكلي المورفولوجي

وهو الذي يهتم بالغطاء الأرضي Land cover .

فتستخدم فيه مصطلحات مثل :

مناطق بور ، مناطق أعشاب ، مناطق مستنقعات ، أراضي مبنية ...............الخ  
ويمكن تصنيف مقاييس الرسم التي تستخدم في دراسة البيئة الريفية إلى ثلاث أنواع من المقاييس هي : 

المقياس الصغير : وهي المقاييس التي تزيد عن 1: 120,000 ، وتؤخذ فيها الصور على ارتفاع شاهق بواسطة المركبات الفضائية والأقمار الصناعية .

ويتميز هذا المقياس بأنه يعطي فكرة عامة عن مساحة واسعة من الأرض .

  ولكن يعيبه عدم إعطاء المعلومات التفصيلية الدقيقة عن المنطقة ، فلا يمكن معرفة نوع المحصول ولا الأدوات المستخدمة ولا عدد الأشجار .

المقياس المتوسط : وهو الذي يتراوح بين 1 : 120.000 و 1: 40.000 ، وهي مقاييس الصور الجوية التي تلتقط بواسطة الطائرات وعلى ارتفاعات عالية.

ويتميز هذا المقياس بأن هناك نوعاً من التوازن بين المساحة التي تغطيها الصورة ، والمعلومات التي يمكن استخلاصها منها .

ولكن يعيبه صغر المساحة التي تغطيها الصورة ، خاصة وأن الأراضي الريفية تتسم باتساعها ، لذلك نحتاج إلى عدد كبير من الصور المتتابعة لتغطية المساحة المطلوبة.

المقياس الكبير : ويشمل المقاييس ما بين 1: 2000 و 1: 20.000  .

ويتميز هذا المقياس بإمكانية الحصول على تحليل مكاني جيد للمنطقة .

ولكن يعيبه صغر المنطقة المصورة ، لذلك يستخدم للدراسات التطبيقية على مساحة صغيرة من الأرض

• مناهج دراسة البيئة الريفية باستخدام الاستشعار عن بعد

هناك منهجين رئيسيين عند استخدام وسائل الاستشعار عن بعد في دراسة استخدام الأرض هما :

أولاً : منهج المجموعات العامة

وهي التي يستخدم فيها الصور والمناظر ذات المقياس الصغير ، واحتمال الخطأ كبير نظراً لصغر المقياس فليس هناك دقة عالية في تحديد نوع الاستخدام ، لذلك لابد من إجراء اختبار ميداني عن طريق أخذ عينات ثم نعمم نتائج استخدام الأرض على بقية المناطق .

ثانياً : منهج التقسيمات التفصيلية

وهي التي تستخدم فيها الصور والمناظر ذات المقياس الكبير ، ومن المفروض أن لا يصغر مقياس الرسم عن 1: 10.000 حتى  نحصل على تقسيمات تفصيلية،وكلما كبر عن ذلك تزيد دقة النتائج .

وتعد الوسائل الفوتوغرافية من أكثر الوسائل التي انتشر استخدامها في مجال دراسة البيئة الريفية .

كما أثبتت الدراسات أنه من الصعب وضع تصنيف موحد لاستخدام الأرض على مختلف المستويات حيث توجد اختلافات محلية كثيرة

ولما كانت المناطق الريفية تغطي مساحة كبيرة ، ويقل التباين في استخدام الأرض فيها مقارنة بالمناطق الحضرية ، وجد أنه من الأفضل من الناحية الاقتصادية استخدام وسائل الاستشعار الفضائية ذات المقاييس الصغيرة لنحصل في النهاية على نتائج مشابهة لنتائج الوسائل الفوتوغرافية .

• تصنيف استخدام الأرض تبعاً لدراسة ثراورThrower ، وسنجرsinger
• ومن دراسات تصنيف استخدام الأرض دراسة ثراورThrower ، وسنجرsinger اللذان قاما بإنشاء خريطة لاستخدام الأرض في جنوب غرب الولايات المتحدة الأمريكية مستخدمين أسلوباً للتصنيف لقراءة صور المركبات الفضائية جيمني ، وأبولو 
• فقد أخذت البيانات مباشرة من على الصور الفضائية ووضعت على خريطة شفافة بمقياس 1: 250.000 ، وهذا تمهيداً لنقل معلومات استخدام الأرض لخريطة المساحة الجيولوجية بنفس المقياس .
• قام الباحثان بإعداد تصنيف لأنواع استخدام الأرض مناسب لمناظر وصور المركبات الفضائية والأقمار الصناعية ، ويتكون هذا النظام من 9 أقسام رئيسية ، و10 أقسام فرعية كما هو موضح  في الجدول رقم (2) :

• مجالات استخدام الاستشعار عن بعد في دراسة البيئة الريف

• أولاً : دراسة أنواع المحاصيل :
• يمكن استخدام صور ومناظر الاستشعار عن بعد في إعداد خرائط تصنيف الزراعة السائدة في منطقة ما .
• في الصور والمناظر ذات التحلل المكاني العالي (ذات المقياس الكبير) يمكن تحديد أنواع الزراعة إما مباشرة من الصور أو بالاستعانة ببعض العناصر الظاهرة في الصورة مثل المباني ، وطرق الري .
• بالإمكان تحديد الأنماط الزراعية باستخدام مناظر الاستشعار عن بعد مثل مناظر الرادار والصور الفوتوغرافية ذات المقياس الصغير(التحلل النوعي الضعيف) ، ولكن هذا لا يساعد على الحصول على تفاصيل دقيقة .

 ولعمل تقديرات أولية لكمية المحصول المتوقع  تتبع إحدى الطريقتين الآتيتين:

 
الطريقة الأولى :  
وهي الطريقة التقليدية أو اليدوية البسيطة التي تستخدم فيها بعض الأدوات البسيطة أو شبكة المربعات ، ويستخدم فيها خرائط بمقياس رسم 1: 10.000 أو أكبر .

• ومن أهم العناصر التي تساعد على اكتشاف نوعية المحاصيل هي :
• درجة اللون ، والنسيج ، والأدوات المرتبطة بكل نوع من أنواع الزراعة
• ويجب أن نتذكر ما يلي : أن النسيج واللون يتغيران من فترة إلى أخرى من فترات نمو المحصول الواحد، لذلك يجب أن يكون مستخدم صور ومناظر الاستشعار عن بعد لديه خبرة في في طبيعة اللون والنسيج الذي يتخذه المحصول في كل فترة من فترات النمو عن طريق ما يعرف بتقويم المحاصيل .
• تختلف الوسائل والأدوات الزراعية والمباني والطرق المستخدمة في كل زراعة عن الأخرى حيث تختلف من الدول المتقدمة عن الدول النامية لذلك نتائج دراسة كل منطقة تحتاج إلى تعديل قبل استخدامها في دراسة منطقة أخرى . 
  وتتلخص الخطوات التي يمكن إتباعها لدراسة أنواع المحاصيل 
  باستخدام الطريقة اليدوية فيما يلي : 

 

 

 

 

أولاً: نقوم بعمل تقسيم عام  للأرض تبعاً لأقاليم العالم الست الرئيسية وهي :

• المحاصيل الفصلية
• المحاصيل الدائمة
• المراعي المستصلحة
• الحقول المهجورة أو المراحة
• البساتين
• حقول الكروم 

ثانياً : تعمل قائمة للمحاصيل في منطقة الدراسة :

ويتم ذلك بالاستعانة بالمختصين الزراعيين في المنطقة .

ثالثاً : على الباحث التعرف على محصول على الطبيعة ، أو الحصول على صور جوية مائلة ، أو صور أرضية للمحاصيل الزراعية خلال فترات متفرقة في الفصل الزراعي.

رابعاً : يتم إعداد مفتاح لخصائص كل محصول من خلال العمل الميداني والصور الجوية المائلة والرأسية .  

• الطريقة الثانية : استخدام الطرق الآلية

• وهذا بالاعتماد على اختلاف حجم الأشعة التي يعكسها كل محصول وتستخدم في هذه الطريقة الوسائل الجوية والفضائية . 
• وفي دراسة قام بها جونسون Jonson وآخرون لوادي امبريال في ولاية كاليفورنيا الأمريكية عام 1969م لتأكيد إمكانية استخدام المناظر الفضائية ذات المقياس الصغير لدراسة استخدام الأرض الزراعي والتي تمكنوا فيها من دراسة مناطق صغيرة لا تزيد مساحتها عن 10 أيكر acre(الأيكر =4000متر مربع) ، إلا أنهم لاحظوا أن التفسير يعتمد بشكل كبير على :

• المعرفة المسبقة للمنطقة .

• معرفة بعض الظاهرات الأخرى غير نوع المحصول.
• الاختيار الدقيق لتاريخ التصوير.

• وجد أن العامل الرئيسي الذي يساعد على تحديد أنواع المحاصيل في المناظر الفضائية ذات المقياس الصغير هي الاختلافات في الألوان بين أنواع المحاصيل ، إلا أن هذه الاختلافات عادة تكون فصلية .

• وجود بعض المشكلات الفنية الناتجة عن التحكم في  نوعية الفيلم .
• التباين في توقيت التقاط الصور.
• تخزين الفيلم قبل المعالجة الكيماوية (التحميض) ، وعملية المعالجة نفسها .
• لذلك وجد الباحثون أنه من الصعب الاعتماد على الطرق الآلية بشكل كلي في التصنيف ، ولكن من خلال استخدام طرق شبه آلية يمكن التخلص من التباين في ألوان المحاصيل على المناظر .
• ومن الوسائل الآلية التي تستخدم للحصول على أفضل توقيع لتحديد أنواع المحاصيل استخدام طريقة الاستشعار متعدد الأطياف .
• وعند استخدام الطرق الآلية في تحديد أنواع المحاصيل نقوم بإجراء الخطوات الثلاثة التالية :
• معالجة البيانات : يتم اختيار عينات لتحديد التصنيفات الرئيسية والفرعية ، ويمكن جمع هذه البيانات في أشكال بيانية أو جداول ارتباطيه 
• تحديد الحقول:يتم تحديد الحقول الزراعية التي تتوفر  عنها بيانات طبقاً لمحاورها الرأسية والأفقية (س، ص)  بحيث يمكن إدخال هذه البيانات مع البيانات الطيفية في الحاسب الآلي ، ثم تتم بعد ذلك إجراءات المعالجة الإحصائية (توضع بيانات كل محصول في أشكال بيانية توضح الخصائص الطيفية لها
• تحديد الأنماط :يمكن استخدام إحدى طريقتين لتصنيف المنظر متعدد الأطياف :
• الطريقة الأولى : تصنيف كل نقطة على المنظر تبعاً لتشابهها مع مع أحد التصنيفات الرئيسية أو الفرعية التي سبق تحديدها .
• الطريقة الثانية : يتم تعيين حقل زراعي بالكامل لأحد التصنيفات علماً بأن هذا الحقل يحتوي على عدد كبير من النقاط ، علماً بأنه لابد من تحديد حدود كل حقل زراعي قبل البدء في أي عملية تصنيف .
• وبعد الانتهاء يجب التأكد من صحة تصنيف الحاسب عن طريق اختيار عينة من الحقول وعمل مسح ميداني لها وتحديدها في التصنيف ومقارنتها بما هو موجود فعلاً على الطبيعة .
• من الأمثلة على استخدام هذا المنهج من الطرق الآلية في دراسة استخدام الأرض الريفي مشروع ليسي  Lacie عام 1974م وكان هدفها تقدير إنتاج المحاصيل في العالم وكانت أهداف هذا المشروع هي :
• تقدير مدى إمكانية الوسائل الفضائية لاستشعار عن بعد في مراقبة المحاصيل
• تقدير مدى دقة هذه الوسائل في تقدير الإنتاج الزراعي.
• ركزت الدراسة على مراقبة إنتاج القمح في مناطق مختارة من العالم (الهند ، الصين ، استراليا، الأرجنتين، البرازيل ، والولايات المتحدة الأمريكية ) .
• تم تحديد نوع المحصول ، كمية إنتاج القمح في مناطق زراعة القمح في والولايات المتحدة الأمريكية عن طريق :
• اختيار عينات عشوائية تتكون كل عينة من 196خلية استشعار Pixel ×117خط استشعار في كل من قنوات اللاقط متعدد الأطياف الأربعة .
• حددت هذه المناطق على مناظر اللاندسات وأمكن الحصول على أربعة مناظر لكل منطقة ، كل منظر منها يمثل مرحلة من مراحل نمو القمح ، وهذا حتى يتم تحديد مناطق المزروعات الأخرى .
• تم دمج المناظر الأربعة في منظر واحد وعلى أساسه تم التصنيف .
• أثبت هذا المشروع نجاحه في تقدير أنواع وكميات الإنتاج ، ولكن كانت المشكلة هي صعوبة تقدير كميات إنتاج المحصول في الحقول الصغيرة نظراً لصغر مقياس المرئيات مما أدي إلى انخفاض تقدير الإنتاج عن الواقع .
• ويعداستخدام وسائل الاستشعار الفضائية من أهم الوسائل التي تعتمد عليها أمريكا في تقدير المحاصيل الزراعية والتي يكون بينها وبين تقديرات الحكومة التي تعتمد على الطرق التقليدية اختلافات طفيفة لا تتعدى 2ـــ 3% فقط .

• ثانياً :المسح ودراسة استخدام الأرض 

• في القسم الأول من هذا الفصل تناولنا موضوع استخدام الأرض في البيئة الريفية ، الذي يعتبر الأساس في استخدام الأرض ، وفي هذا القسم سنتناول بعض الأمثلة التطبيقية علي استخدام الأرض الريفية بواسطة وسائل الاستشعار عن بعد المختلفة.

• يعد الاستشعار الفوتوغرافي من أقدم الوسائل المستخدمة لهذا الغرض ، إلا أنه يتصف بتكاليفه الباهظة ، والوقت الكبير الذي تستغرقه دراسة بعض المناطق خاصة إذا كانت كبيرة المساحة .
• وجد أن الصور الجوية الرأسية أو المائلة المأخوذة بآلات تصوير ذات مقياس صغير (35ملم أو 70ملم) وأنواع مختلفة من الأفلام تعطي معلومات سريعة وغير مكلفة لعدد من الموارد فيمكن استخدام هذا النوع من آلات التصوير في مجال الزراعة لجمع بيانات عن :

            أنواع المحاصيل ، ومساحتها ، والإعداد لعمليات الزراعة الموسمية ، وإدارة استخدام الأراضي ، وخصائص الغطاء النباتي ، وتحديد المناطق المهملة والمناطق التي تعاني من تعرية التربة أو من أمراض النبات وغيرها من الاستخدامات .

وقد قام كلمايرKillmayer وإب Eppعام 1983م بدراسة هذا النوع من الكاميرات لإعداد اخرائط استخدام الأرض في كينيا التي تتميز بصغر المزارع وتعدد المحاصيل فيها ، فوجد أن الصور الملونة (35ملم) بزاوية عريضة تعطي كل المعلومات المطلوبة لهذا الغرض مع توفير كبير في التكلفة .

من أهم الدراسات التي عالجت استخدام الأرض الريفي دراسة هندرسون Henderson عام 1979م التي استخدم فيها مناظر الرادار بهدف إعداد خرائط استخدام الأرض في منطقة تقع شمال شرق الولايات المتحدة الأمريكية .ويمكن تطبيق هذا المنهج على كثير من وسائل الاستشعار عن بعد الأخرى.

استخدم هندرسون مناظر الرادار لمنطقة تبلغ مساحتها حوالي 27,840 كم2 بمقيــــاس (1: 225,000) ، وتغطي أجزاء من ولايات بنسلفانيا ونيويورك ونيوانجلند .

وتمكن من تمييز خمس تصنيفات في المستوى الأول هي :

الأراضي الزراعية ، الغابات ،  الأراضي الرطبة ، المياه ، المناطق المبنية ( المدن والقرى)

وقد كانت نتائج تحليل كل هذه الأقسام كما يلي :

1. الأراضي الزراعية :   وتنقسم تبعاً للمستوى الثاني إلى ما يلي :

• أراضي المحاصيل الزراعية والمراعي
• البساتين وحقول الكروم والمشاتل
• أراضي مخصصة لزراعة الأعلاف
• أراضي زراعية أخرى

2. الغابات : وتنقسم إلى :

النباتات دائمة الخضرة   ،    الغابات النفضية         ،     الغابات المختلطة

ولكن التعرف على هذه التقسيمات لم يكن دقيقاً لأنها ترتبط بمناطق تضاريسية وعرة ، وتظهر بشكل مميز من حيث اللون والنسيج على الصور ، وهناك فوارق وعدم ثبات على مستوى التفاصيل .

3. الأراضي الرطبة Wetland: وتنقسم إلى

• الأراضي الرطبة الغابية
• الأراضي الرطبة غير الغابية

 

وقد أمكن التعرف على المناطق الرطبة الغابية ، أما الأراضي الرطبة غير الغابية فهي موجودة في مساحات صغيرة يصعب ملاحظتها على منظر الرادار ذات المقياس الصغير .

4. المياه :

ظهور مساحات المياه الواسعة ( البحار والمحيطات) بلون داكن قريب من الأسود سهل التعرف عليها خصوصاً على المستوى الأول ، كما أمكن التعرف على فئات المستوى الثاني كالبحيرات والقنوات والأنهار والخلجان ومصبات الأنهار كان التعرف عليها سهل جداً .

5. الأراضي المبنية :

كان من السهل التعرف على التجمعات الحضرية من خلال شكل مبانيها وشوارعها على مناظر الرادار ولكن كان من الصعب تحديد حدود المناطق المبنية نظراً لوجود أشجار تتسبب في صعوبة الرؤيا في الأطراف أما التجمعات السكنية الريفية كان من الصعب التعرف عليها بشكل واضح وثابت  نتيجة لصغر مقياس الرسم .

وكانت هذه الأشجار هي العامل الأساسي المؤثر على الدقة قي تحديد استخدامات الأرض في تلك المنطقة حيث أخفت معالم شبكات الري والصرف وحدود الحقول وخطوط النقل ، وأنماط الاستيطان الريفي والحضري .

وقد استنتج هندرسون من دراسته أنه يجب :

الانتباه إلى طبيعة البيئة التي ندرسها ، خاصة عند اختيار مقياس الصورة التي يراد استخدامها ، وفئات استخدام الأرض التي نختارها والمساحة الملائمة التي يمثلها كل مربع لتسجيل المعلومات  

ثالثاً : دراسة النباتات الطبيعية  

تعتبر الصور الجوية الفوتوغرافية من أنسب الوسائل التي يعتمد عليها في عمليات مسح وإعداد خرائط للنبات الطبيعي ، خصوصاً في المناطق ذات الوعورة الشديدة التي يصعب الوصول إليها ، وتستخدم بمقياس يتراوح ما بين :

      (1: 5000) و حتى مقياس     (1: 70.000) .

و يعتمد تحديد المقياس على نوع الدراسة والدقة المطلوبة في النتائج.

ويعتقد كثير من الباحثين في مجال النبات أن أفضل المقاييس هي 1: 10.000 .

وتعتمد صحة قراءة وتفسير صور النبات الطبيعي على خبرة ومهارة القارئ ،ويمكن الاعتماد على عدد من الوسائل المساعدة مثل :

النسيج ، واللون ، والظل ، والشكل العام للنبات ، وقمم الأشجار .

وتستخدم الصور الجوية الملونة الحساسة للأشعة دون الحمراء لاكتشاف النبات نظراً للون الأحمر المميز له على الصور دوناً عن الظاهرات الطبيعية والبشرية المحيطة به ، كما يميز المناطق المزرعة باللون الأحمر ، وغير المزروعة باللون الأخضر .

• وتستخدم الوسائل غير الفوتوغرافية مثل وسائل الاستشعار الحراري في اكتشاف حرائق الغابات في فصول الصيف الجافة .
• وتستخدم الوسائل الفضائية في دراسة النبات بالطريقة اليدوية والآلية ، وهي من أنسب الطرق في التحديد العام لتوزيع النبات الطبيعي .

ويمكن تلخيص أهم مجالات تطبيق وسائل الاستشعار عن بعد في دراسة النبات الطبيعي فيما يلي :

• تحديد أنواع الأشجار وتستخدم في ذلك الصور الفوتوغرافية بمقياس كبير .
• إعداد خرائط أنواع النبات والأشجار ، وتستخدم في ذلك الصور الفوتوغرافية وغير الفوتوغرافية بمقياس متوسط وصغير وكذلك الوسائل الفضائية .
• تقدير كمية الأخشاب .
• مراقبة واكتشاف الحرائق ، وتقدير الخسائر
• تحديد مناطق النباتات الميتة ، أو التي تعاني من بعض المشكلات الحيوية .

• رابعاً : دراسة أمراض النباتات

• تستخدم في ذلك الصور والمناظر الحساسة للأشعة دون الحمراء القريبة .
• ومن أهم الدراسات في هذا المجال دراسة قام بها  مانزر Manzer، وكوبر Cooperعام 1967م ، حيث وجدا أن الصور الملونة الحساسة للأشعة دون الحمراء أفضل من الصور العادية الملونة أو البانكروماتية في اكتشاف أمراض البطاطس  .
• ففي حالة استخدام أفلام البانوكروم ظهرت النباتات في المراحل المتأخرة من المرض
• أما في حالة استخدام الأفلام الحساسة للأشعة دون الحمراء ظهرت جميع المناطق المتأثرة بالمرض .
• وتظهر النباتات في الصور والمناظر الملونة الحساسة للأشعة دون الحمراء بلون وردي إلى بني داكن تبعاً لشدة التأثر بالمرض ، أما النباتات الميتة والضعيفة فتظهر بلون أخضر أو رمادي مائل للزرقة .

• خامساً : الاستخدام التأريخي

• الصور الجوية وغيرها من وسائل الاستشعار عن بعد سجلاً مرئياً للخصائص المكانية في الفترة الزمنية التي التقطت فيها الصورة ، وقد استغل هذا التأريخ في العديد من الدراسات فعلى سبيل المثال:
• تأريخ زراعة الأرز ، والقطن في جنوب شرق الولايات المتحدة الأمريكية .
• دراسة مناطق تقهقر زراعة النخيل في المملكة العربية السعودية .
• دراسة مناطق زراعة القمح في المملكة العربية السعودية . 
  * استخدام الاستشعار عن بعد في دراسة البيئة الحضرية 

• المدينة هي بيئة صنعها الإنسان بنفسه في فترة زمنية معينة ، حيث استبدل معظم مكونات الطبيعة بعناصر تعكس حضارته وثقافته ، وتختلف المدن من مكان إلى آخر على سطح الأرض .

ولقد تعددت المشكلات الحضرية التي ترجع أسبابها للعوامل التالية :

   العوامل التاريخية :

• معظم مدن العالم أنشأت لتقوم بوظائف تختلف عن وظائفها الحالية .
• معظم المدن تخصصت في وظيفة واحدة من ضمن عدد من الوظائف التي تقوم بها.
• نمت المدن وامتدت واتسعت بشكل كبير يفوق قدرتها على تأمين احتياجاتها من الموارد

  العوامل التخطيطية:

• تتميز المدينة بالتطور والتغير المستمر الذي لا يتوقف عند مستوى معين ، ومهما وضع من استراتيجيات للنمو ومراقبتها لا يمكن أن تخلو من الأخطاء وسوء التقدير،  مما أدى إلى  تراكم المشكلات وتعقدها بسبب سوء التنظيم .

  العوامل التنظيمية :

• تختلف المدن من حيث الحجم ، ونوع الأنشطة التي تقوم بها ، وكلما كان النظام الحضري غير متوازن من حيث الحجم وتوزيع الأنشطة ، كلما زادت المشكلات الحضرية .
• لماذا تعتبر وسائل الاستشعار عن بعد هي أفضل وسائل جمع البيانات في البيئة الحضرية ؟

يرجع ذلك إلى سببين هما :

• الحاجة المستمرة إلى بيانات سريعة وحديثة عن الظاهرات الحضرية المختلفة .
•   التكاليف الباهظة لجمع المعلومات بالطرق التقليدية .

       كانت الدراسات الحضرية تعتمد على الصور الجوية الفوتوغرافية ، ولكن زاد الاعتماد على الاستشعار الفضائي باستخدام مناظر الأقمار الصناعية نظراً لجودة التحليل المكاني النوعي .

ولعل أهم العوامل التي تجعل الاستشعار الفضائي من أهم الوسائل المستخدمة في التخطيط هو : 

استمرارية وسهولة الحصول على البيانات الخاصة بالمدن باستخدام الأقمار الصناعية مرة كل 16 يوم ، وتطور وسائل معالجة تلك البيانات .

 
وتنقسم دراسة المدن إلى قسمين رئيسيين هما :  

أولاً:  دراسة التركيب الخارجي للمدينة :

• ويقصد به دراسة المدينة وعلاقتها بالمنطقة المحيطة بها ،أي بالمحلات العمرانية الأخرى المجاورة لها.

ثانياً :  دراسة التركيب الداخلي للمدينة :

• ويقصد به التكوين الداخلي للمدينة والمتمثل في عنصري المباني والطرق وغيرها .

أولاً:  دراسة التركيب الخارجي للمدينة :

ويقصد به دراسة التنظيم المكاني لمراكز العمران ، باعتبار المدينة وحدة ضمن مجموعة من المحلات العمرانية الأخرى ، ويستخدم في ذلك المناظر ذات المقياس الصغير لتعطي فكرة عن الصورة التوزيعية العامة لتلك المراكز العمرانية .

وتساعد وسائل الاستشعار الجوية والفضائية على :

• فهم الصورة التوزيعية العامة للمدن وعلاقتها بمراكز الاستقرار البشري الأخرى المجاورة لها.
• تحليل توزيع مراكز العمران في مستويات هرمية (هيراركية) تبعاً لـــ :

  ـــ  المسافات (التباعد بين مراكز العمران)

  ـــ العلاقات المكانية المتبادلة بين مراكز العمران (اقتصادية ، صحية ، تعليمية ، ثقافية )

• س :ما هي أهم المتغيرات التي يمكن الحصول على معلوماتها باستخدام وسائل الاستشعار عن بعد ؟ 

ومن أهم المتغيرات التي يمكن الحصول على معلوماتها باستخدام وسائل الاستشعار عن بعد هي : 

• تحديد مساحة المراكز الحضرية وعدد سكانها.
• تحديد عدد الطرق التي تربط المراكز الحضرية بالمناطق المجاورة لها .
• تحديد المسافات بين مراكز العمران . 
   
   
•  
  ثانياً :  التركيب الداخلي للمدينة  

ويمكن التمييز بين ثمانية مجالات حضرية تستخدم وسائل الاستشعار عن بعد هي:

   أولاً : دراسة الوضع العام للمدينة :

• ويقصد به دراسة الوضع العام من حيث عدد الشوارع ، وأحجامها ، وأنواع المباني وخصائص الأحياء السكنية ، والمناطق ذات الوظائف الأخرى (صناعية ، تجارية، إلخ ..........)
• والأراضي الحضرية هي التي تستغل استغلالاً حضرياً بحيث لا يدخل النشاط الزراعي من ضمن أنشطة استخدام الأرض في المدينة ، ويمكن تحديدها على الصورة الجوية برسم خط يحدد نهاية النشاط الحضري ، وبداية النشاط الريفي ، ولكن في حالة شدة تشابك الاستخدامات يصعب رسم هذا الخط .
• ثانياً : دراسة استخدام الأرض :
• تعد خرائط استخدام الأرض هي أكثر الخرائط التي يستخدمها المخططون الحضريون .
• وأهم ما تشمله هذه الخرائط ما يلي :
• طبيعة تقسيم الأراضي بين الأنشطة المختلفة .
• نسبة المساحة المخصصة لكل استخدام.
• نسبة الأراضي المخصصة للطرق في داخل المدينة.
• العلاقة بين استخدام الأرض وطرق المواصلات .

ويستخدم الاستشعار عن بعد في خدمة استخدام الأرض للأسباب التالية :

• أرخص وأسرع
• الكفاءة العالية والسرعة في اكتشاف التغير المستمر 
  وقد قام  سمبسون وآخرون بدراسة لاستخدام الأرض الحضري في مدينة بوسطن من صور جوية بمقياس 1: 120.000 . 
  رسمت الخريطة مباشرة من الصور الجوية واستخدم 24 قسماً مساحة كل مربع منها 10 أيكر (40.000متر مربع ) وهذا حتى تتساوى مع مساحة التحليل المكاني للقمر الصناعي لاندسات 1 
  وقد أثبتت الدراسة إمكانية استخدام الصور الجوية في هذا المقياس لإنشاء خرائط استخدام الأرض . 
  وقد كان من أهداف الدراسة تحضير بيانات عن طريق استخدام الحاسب الآلي ، وذلك بعمل مربعات (أبعادها2كم) وضعت هذه المربعات على خريطة استخدام الأرض ، وحدد نوع كل استخدام في كل مربع من الـ 90.000 مربع التي تضمنتها خريطة استخدام الأرض . 
  برمجت المعلومات في الحاسب الآلي وأمكن الحصول على خرائط آلية تشرح استخدام الأرض في مدينة بوسطن . 
  وقد أثبتت العديد من الدراسات أن الصور الجوية الملونة ، والملونة الحساسة للأشعة دون الحمراء تعتبر من أفضل وسائل الاستشعار عن بعد لدراسة استخدام الأرض الحضري  والحصول على نتائج ذات دقة عالية .
• خطوات دراسة استخدام الأرض 
  ما هي خطوات دراسة استخدام الأرض الحضري؟

أولاً : يتم تحديد الظاهرات مثل  المباني الرئيسية التي لها نمط ونسيج ومظهر مميز وتتمثل المناطق الرئيسية فيما يلي :

• المنطقة التجارية القديمة ( مميزة بشكلها كمباني منخفضة مغلقة عن حركة السيارات )
• المنطقة التجارية الحديثة (مباني عالية وشوارع مكتظة)
• المناطق السكنية الداخلية (حول المنطقة المركزية ، وبها عدد كبير من الوحدات السكنية والعمارات)
• المناطق السكنية في الضواحي (بالقرب من المناطق الريفية)
• المراكز التجارية الداخلية (داخل المنطقة السكنية)
• المراكز التجارية في الضواحي (مراكز تنشأ على أطراف المدن مثل مركز الراشد )

   المناطق الصناعية (لها أشكال مميزة على الصور الجوية )

                     ا لمنطقة التجارية القديمة

• وتبدو بشكل واضح في معظم المدن العربية والإسلامية فتتميز بأنها :
• غير منتظمة التكوين
• مبانيها ذات ارتفاعات قليلة
• معظمها من النوع المغلق عن حركة السيارات.

 

2-. المنطقة التجارية الحديثة

من أهم ما يميزها المراكز التجارية الحديثة :

• المباني العالية والشوارع المكتظة
• الموقع المميز المرتبط بجميع أنحاء المدينة

 

3. المناطق السكنية الداخلية 

• هي التي تقع في المنطقة المركزية للمدينة وتمتد في عدة اتجاهات
• تتميز بوجود عدد كبير من العمارات والمباني السكنية الصغيرة المساحة المنفصلة خاصة في المناطق ذات الدخل المتوسط والمرتفع
• أما في المناطق ذات الدخل المنخفض فتكون تلك المباني السكنية متصلة وبدون مساحات مكشوفة

4. . المناطق السكنية في الضواحي

• هى أحدث أجزاء المدينة وتقع .
• تقع في أطرافها بالقرب من المناطق الريفية .
• المساكن تكون غالباً من النوع المنفصل .
• يتميز بوجود مساحات مكشوفة داخل حدود أراضي المسكن نفسه . 
  5. المراكز التجارية الداخلية  
• وتشمل المراكز التجارية داخل الأحياء السكنية .
• المناطق التجارية التي تنمو على امتداد طرق النقل الرئيسية.
• المراكز التجارية التي تنشأ عند تقاطعات الطرق الرئيسية .
• المنشآت التجارية المتفرقة .ويمكن أن نميز بينها عن طريق :

حجمها  ، المناطق التي تحيط بها ، نوع حركة المرور المتصلة بها ، مواقف السيارات المجاورة لها . 
6. المراكز التجارية في الضواحي  

• وهي مراكز تجارية كبيرة تنتشر في الضواحي نتيجة لبعدها عن المراكز التجارية في وسط المدينة .
• من الأمثلة على ذلك :

              ــ المراكز التجارية في العليا بالرياض .

              ــ  مركز الراشد على أطراف الخبر .

• 7. المناطق الصناعية
• يمكن ملاحظة المناطق الصناعية نتيجة للأشكال المميزة التي تتخذها على الصور الجوية .
• تتميز المناطق الصناعية بأعداد المباني وبأحجامها وأشكالها المميزة ومساحاتها وارتفاعاتها ، وكذلك شوارعها، وأسلوب استخدام الأرض فيها .
• من الدراسات العديد في لاستخدام الأرض الحضري وجد أن :
• أنسب وسيلة لدراسة استخدام الأرض في المدن وللحصول على نتائج دقيقة في وقت قصير هي الصور الجوية الفوتوغرافية الملونة ، والملونة الحساسة للأشعة دون الحمراء
• ثانياً: تصنف الظاهرات المتشابهة من حيث المظهر أو النمط

   ويمكن تصنيف الاستخدامات الحضرية باستخدام أسلوب التصنيف بالألوان أو الأرقام أو خليط منهما معاً فعلى سبيل المثال :

• الاستخدام السكني لون بني فاتح أو يأخذ رمز H أو يأخذ تظليل مميز .
• الاستخدام التجاري لون أحمر أو يأخذ رمزT أو يأخذ تظليل مميز .

 

ثالثاً : نحسب أو نقيس الظاهرات الثابتة للمناطق مثل :

•        أعداد المباني ،  حجم المبنى ، ومساحته وارتفاعه .
•        أعداد الطرق ، أطوالها ، اتساعها ، أهميتها ....................إلخ

 

رابعاً : دراسة الظاهرات غير المرئية : 

• هناك بعض الظاهرات المرئية التي تحتاج إلى جمع معلومات عنها من الصور الجوية لرسم خرائط استخدام الأرض فعلى سبيل المثال :
• إذا كان المراد الحصول على معلومات عن الخصائص الاقتصادية لمنطقة سكنية معينة ( هل المنطقة ذات خصائص اقتصادية منخفضة أم مرتفعة)  ، فلا يمكن في هذه الحالة الحصول على هذه المعلومة من خلال مشاهدة الصورة الجوية مباشرة ، ولكن يمكن الحصول على تلك المعلومة عن طريق دراسة مساحة الوحدات السكنية ، وارتفاعها ، وعرض الشوارع ووضعها العام  في المنطقة السكنية ، وسوف يتم تناول ذلك بالتفصيل فيما يلي .
• خامساً : رسم الخرائط : 
• وفيها نضع المعلومات التي حصلنا عليها على خرائط أساس ثم نضعها في شكلها النهائي حتى يم تداولها لتحديد من المشكلات الحضرية ، واقتراح الحلول .
• ولقد نجح استخدام الرادار واللاقط المتعدد الأطياف ، والراسم الثيماتيكي في دراسة استخدام الأرض الحضري .
• أثبتت العديد من الدراسات أن الصور الجوية الملونة ، والملونة الحساسة للأشعة دون الحمراء تعتبر من أفضل وسائل الاستشعار عن بعد لدراسة استخدام الأرض الحضري  والحصول على نتائج ذات دقة عالية .
• والدليل على ذلك دراسة كل من :
• حنا Hanna 1967 عام 1967م لمدينة آشفيل ِAshville   في نورث كارولينا
• بيترسون     Peterson عام 1969 م لمدينة لورنس بولاية كانساس الأمريكية.

• ثالثاً: دراسة الخصائص السكنية

      يشكل الاستخدام السكني أكبر نسبة استخدام للأرض في المدينة ، ويمكن التعرف على المناطق السكنية وتحديدها بسهولة من الصور الجوية من خلال التعرف على بعض الظاهرات التي تنقسم إلى قسمين هما :

• ظاهرات مباشرة : وهي التي يمكن تمييزها وقياسها مباشرة من الصور مثل (استخدامات الأرض ، وخصائص الشوارع ، وأنواع المباني .إلخ)
• ظاهرات غير مباشرة : يمكن بواسطتها الحصول على معلومات لبعض الخصائص العمرانية التي لا تظهر في الصورة مباشرة ، ويطلق على هذه الظاهرات اسم المتغيرات البديلة surrogate variables وهي مرتبطة بالتكوين المادي المحسوس للمدينة  مثل (الدخل والتعليم وعدد أفراد الأسرة وعدد غرف المنزل........إلخ)
• من أمثلة الصور الجوية لدراسة الخصائص السكنية ــ دراسة عالم الاجتماع جرين  Green

      يرى أن كل تنظيم مادي (فيزيقي) لابد أن يكون له ارتباط اجتماعي ، فقد قام بدراسة التكوين السكني في المدينة من حيث الخصائص الاقتصادية والاجتماعية باستخدام التقسيمات الإحصائية للمدن الأمريكية مستعيناً بالأنواع التالية من المعلومات من الصور الجوية :

1.  دراسة ثلاث أنماط سكنية حول المنطقة التجارية المركزية ، ويعتمد التمييز بين الثلاث أنماط على مدى الاختلاف في استخدام الأرض وفي أنواع المساكن في كل منهم .

2. وصف استخدام الأرض داخل المنطقة السكنية وفي المناطق المجاورة لها ، ومن هنا تم استخراج مقياس ترتيبي لقياس (الرغبة السكنية) كالتالي : وهي ( مرغوب فيه ، عادي ،غير مرغوب فيه)

• 3. مدى وجود وحدات سكنية غير متصلة (منعزلة) وبهذا نحصل على مقياس ترتيبي آخر وهو :(عدد كبير ، متوسط ، قليل).
• 4. كثافة المساكن والتي تحسب بعدد المساكن في البلوك الواحد مقسوماً على مساحة البلوك، وهنا حصل على مقياس ثالث وهو : (كثافة عالية ، ومتوسطة ، وقليلة).
• 5.  إجراء مسح ميدانى للمقارنة بين نتائج البيانات المأخوذة من الصور الجوية ونتائج المسح ، وقد أثبت جرين أن النتائج التى حصل عليها من الصور الجوية كانت مرضية تماماً .
• 6. عمل مقارنات بين إحصاءات المناطق السكنية المأخوذة من الصور الجوية والأخرى المأخوذة من العمل الحقلي وخاصة في متغيرين هما
•      أ. مدى وجود مساكن منفصلة
•     ب. كثافة المساكن في البلوك الواحد
• 7. استخدام تحليل المتغيرات المتعددة حيث استخدم مقياس جوتمان Guttman Scale والذي يمكن بواسطته معرفة عدد من المتغيرات النوعية وتكوين مقياس واحد يحدد ترتيب كل منطقة سكنية بالنسبة للمجموعة .
• ويؤخذ على جرين ارتباط فكرته البحثية بفكرة نظرية برجس Burgess (التي تؤكد وجود نطاقات متشابهة حول مركز المدينة) ولم يأخذ في الاعتبار التطور الذي طر أعلى المدينة أثناء عملية نموها .

ومن الدراسات الأخرى في هذا المجال دراسة ولار Wellar عام 1968م والذي استنتج أهمية استخدام الصور الجوية ذات مقياس 1: 10.000

للحصول على معلومات جيدة عن درجة الفقر في المنطقة من خلال : دراسة عدد من المتغيرات هي :

• واجهة المبنى
• المساحة المكشوفة
• وجود ممرات مرصوفة أو معبدة لوقوف السيارات في الفناء
• نسبة المساكن المنفصلة ، والمباني متعددة الوحدات
• عدد المواقف في الشارع
• تنسيق الشوارع وحدائق المنزل
• النمط المعماري المستخدم
• حالة الزراعة في الفناء
• وجود رصيف حول المسكن
• وجود قمائم داخل أو خارج الفناء

ومن الدراسات التي قام بها بعض الباحثين لدراسة المناطق الفقيرة دراسة :

مامبور Mumbower وداناهيو Danahue  عام 1961م ، فقد استخدما المتغيرات التالية :

• قدم البناء
• نقص الغطاء النباتي
• وجود الأنقاض و الركامات غير المنتظمة
• نقص الطرق المعبدة والأرصفة

وقد أثبتت الدراسة أن :

• المناطق السكنية الفقيرة هي التي
• ترتبط في نشأتها  بالمناطق الصناعية أو التجارية في المدينة .
• تتركز تلك المناطق على امتداد طرق المواصلات الرئيسية .
• ترتبط بخصائص معينة مثل انخفاض الدخل والبطالة ، والمستويات التعليمية المنخفضة ، والكثافة العائلية العالية ، والجريمة ، والوضع الصحي السيئ ، ونقص الخدمات العامة .
• وفي دراسة لمدينة لوس أنجلوس قام بها بادون Badwen  عام 1968م صنف المساكن إلى أربعة أقسام معتمداً على عدة متغيرات .
• ومن الدراسات الأخرى التي اهتمت بالخصائص الاقتصادية والاجتماعية في المدينة دراسة كل من :    ديفز Davisلمدينة أوستن بولاية تكساس الأمريكية .
•   ودراسة ميكووي Mecoy وآخرون سنة 1971م لتحديد المناطق الفقيرة في مدينة لكسنجتون بولاية كنتكي الأمريكية مستخدماً صور جوية بمقياس1: 6000
•  
  رابعاً : دراسات حصر المساكن والسكان 
• تقوم كل دولة من دول العالم بعمل إحصاء سكني وسكاني  يوضح تعداد السكان والمساكن فيها  ، ولكن مع مرور الوقت يلاحظ قدم هذا التعداد بما لا يتفق مع التزايد السكاني المستمر.
• ولما كانت الأبحاث تعتمد اعتماداً كلياً على تلك التعدادات فلابد من التجديد المستمر لهذه البيانات بما يتفق مع التطور المستمر .

1 . حصر المساكن :

من أهم المشكلات التي تواجه دارس الصور الجوية صعوبة التمييز بين أنواع المباني من حيث كونها :

• سكنية أو غير سكنية .
• أو بين المباني السكنية (متعددة الوحدات أو مفردة ).
• المباني السكنية متعددة الوحدات وعدد الوحدات فيها .
• عدد الأفراد لكل وحدة سكنية .
•  
  وهناك عدة طرق يمكن أن يستعين بها مستخدم الصور الجوية لاستخراج المعلومات عن المساكن منها : 

أ .  للتفريق بين الاستخدام السكني وغير السكني :

• شكل المبنى وحجمه
• مواقف السيارات المرتبطة بالمبنى
• وجود فناء أمامي وخلفي
• استمرارية المباني

ب.  للتفريق بين المباني المتعددة الوحدات والمفردة :

• عدد ممرات المشاة إلى المبنى الرئيسي (في المدن الغربية)
• شكل المبنى وحجمه
• الارتفاع أو عدد الأدوار
• الجدران الفاصلة بين المباني

 

ج .  لتقدير عدد الوحدات السكنية في العمارات : 

• شكل وحجم المبنى
• ارتفاع المبنى (فهناك معدل عام لارتفاع كل طابق)
• ترتيب النوافذ حيث يشير تغير النمط إلى تغير الوحدات
• مواقف السيارات في بعض الأحيان   وتعتبر هذه الطريقة مناسبة عند استخدام الصور الجوية بمقياس كبير ، ولكن استخدامها في منطقة عمرانية كبيرة يستغرق وقتاً وجهداً وتكاليف مادية أكثر .

 

 وإذا استبدل المقياس الكبير بمقياس صغير فسوف تكون هناك مشكلة في تمييز الكثير من المتغيرات مما قد يؤثر سلباً على دقة المعلومات  
2. تقدير عدد السكان : 

• لا يمكن الحصر المباشر لعدد السكان من الصور الجوية أو مناظر الاستشعار الأخرى ، ولكن يمكن الحصول على ذلك من خلال استخدام "المتغيرات البديلة"

     ويتم ذلك عن طريق ثلاث طرق هي :

أ. استخراج عدد السكان بواسطة عدد الوحدات السكنية :

• ويتم ذلك عن طريق حساب عدد الوحدات في منطقة سكنية معينة
• يحسب معدل عدد الأفراد في الوحدة السكنية في تلك المنطقة عن طريق المسح الميداني
• يتم حساب حاصل ضرب :
•      عدد الأفراد في الوحدة السكنية  الواحدة ×عدد الوحدات .
• وأول الدراسات التي تمت بهذه الطريقة هي التي أجريت على ليبيريا عام 1956م ، وقد تمت الدراسة كما يلي :
• تم حصر عدد الأكواخ في كل مركز .
• تم تقدير معدل السكان في كل كوخ .
• تم حساب عدد السكان عن طريق ضرب :

                عدد الأكواخ في كل مركز×  معدل السكان في كل كوخ

•  
  ب. استخراج عدد السكان بواسطة حجم المساحة المبنية : 
• يعتمد هذا التقدير على العلاقة بين عدد السكان و حجم المساحة المبنية ، ولكنها طريقة ليست دقيقة ، فقد تراوح معدل الخطأ في بعض الدراسات ما بين 7% ــ 40% .

ج. استخراج عدد السكان بواسطة استخدام الأرض :

• ويتم ذلك عن طريق قياس مساحات الاستخدام السكني من الصور الجوية مباشرة ، وحساب الكثافة السكانية لكل كم2 في كل قسم  ،  ثم يتم حساب عدد السكان باستخدام المعادلة التالية التي طبقها كروث Krausوآخرون في دراسة أربع مدن في كاليفورنيا

          س= (م ن1× ك ن1) + (م ن ع × ك ن ع ) + (م ن ج × ك ن ج )

• حيث أن :
• س  : عدد السكان
• م ن1: استخدام سكني لعائلة واحدة
• م ن ع : استخدام سكني متعدد الوحدات (عمائر)
• م ن ج : استخدام سكني جاهز ومؤقت
• ك ن1، ك ن ع ، ك ن ج : كثافة السكان في كل نوع من أنواع الاستخدام
•  
  خامساً : دراسات المناطق التجارية :
• تختلف طبيعة الاستخدام التجاري من منطقة لأخرى ، وتعتبر المنطقة التجارية المركزية في المدينة والتي يطلق عليها اسم حي الأعمال المركزيCentral Business District   هي أقدم منطقة في المدينة وأكبرها مساحة  وأكثرها ازدحاماً  وتنتشر حولها مساحات أصغر يطلق عليها اسم مراكز الأحياء  Neighborhood Centers ، أما في الضواحي فتوجد مراكز تجارية كبيرة نسبياً تقع على امتداد الطرق التجارية ويطلق عليها مراكز الضواحي Suburban Shopping centers

وتستخدم الصور الجوية لدراسة المناطق التجارية لحل المشكلات التالية:

1. تحديد مناطق واتجاهات نمو المنطقة التجارية ، ويمكن أن يتم ذلك عن طريق مقارنة عدة صور لنفس المنطقة مأخوذة من سنوات مختلفة .

2. تحديد مناطق الاختناق المروري الناتج عن الاستخدام التجاري .

3. اكتشاف المناطق التي تعاني من نقص في مواقف السيارات .

سادساً : دراسة البيئة العمرانية Townscape

يقصد بالبيئة العمرانية :

  العناصر النوعية Qualitative للمدينة والتي غالبا تكون عناصر وصفية مثل خصائص المسكن (نوع السطح ، نوع مادة البناء ، النمط المستخدم) ، وباستخدام هذه المعلومات يمكن الحصول على تصنيفات نوعية ليست كمية .

   كما أن الصور الجوية تعطي فكرة هائلة عن التطور التاريخي للبيئة العمرانية Historical Landscape  والذي له أهمية كبيرة عند المخططين لمستقبل المدينة الحضري . 
سابعاً:  دراسة التغير العمراني

• تتميز المدن بسرعة التغير والنمو بشكل ملموس وواضح ، ويظهر هذا في استخدام الأرض ، وتطور وسائل النقل والمواصلات ، وتطور النمو العمراني .
• وفي حالة توفر صور جوية أخذت في فترات مختلفة فيصبح بالإمكان الحصول على صورة وصفية لهذا التغير والنمو ، كما يعطي فكرة عامة عن اتجاهات النمو العمراني 

من أول الدراسات التي اهتمت بتغير البيئة الحضرية ، الدراسة التي تعرف باسم :

• " مشروع المدن الإحصائي " الذي قامت به وكالة الفضاء الأمريكية ناسا بالاشتراك مع برنامج التطبيقات الجغرافية Geographical Application Program وكان الهدف منها هو إصدار أطلس للتغير الحضري في المدن المختارة متضمناً صور جوية ، وخرائط وشرحاً لها .
• وقد تم في هذه الدراسة اختيار 26 مدينة أمريكية أخذ لـ 20 منها صور فوتوغرافية متعددة الأطياف عام 1980 باستخدام أفلام ملونة حساسة للأشعة دون الحمراء القريبة ، وهذا النوع من الأفلام يتميز بقدرته على اختراق الضباب فوق المدن ، كما يتميز بقدرته الفائقة على تمييز النبات باللون الأحمر والمناطق العمرانية باللون الأزرق . 
  ثامناً : دراسة نظم الحركة والمواصلات 

من أكثر العناصر التي لها علاقة وثيقة بالاستشعار عن بعد هي نظم الحركة والمواصلات.

• وهناك نوعان من أنواع المواصلات في المدن يمكن دراستها عن طريق استخدام وسائل الاستشعار عن بعد هي :

العناصر الثابتة : وتشمل موقع وتركيب شبكة الطرق والشوارع في المدينة مثل :

• دراسة استخدام الأرض المخصصة للسيارات وإيجاد مساحتها بالنسبة لمساحة المدينة .
• تستخدم وسائل الاستشعار عن بعد في تخطيط الطرق حيث :

1. يتم الحصول على معلومات عن نوعية السطح المناسب لمد الطرق  .

2. وتأثير عناصر البيئة الطبيعية على الطريق (تلال ، وديان ، أنهار ، مستنقعات).

3. المسح الأولي وإعداد التصاميم الأولية .

4. متابعة مراحل البناء

5. مراقبة الطريق من الناحية الفنية

العناصر المتغيرة : ويقد بها دراسة حركة المرور ، ومناطق الاختناق المروري

"عنق الزجاجة" عند نهايات الطرق والجسور ووضع المرور" وقت  الذروة " وقت الصباح عند الخروج للعمل والظهيرة عند العودة  .

• ويمكن استخدام الصور الجوية في دراسة سرعة الحركة على هذه الطرق ، وإمكانية حل مشكلة بطء الحركة المرورية ، وإمكانية التوسع في الشبكة المرورية وتعديل اتجاهات الحركة الحالية . 
  الاستشعار عن بعد ونظام المعلومات الحضري
• نظم المعلومات لها أهمية كبيرة في حل المشكلات الحضرية على المستوى المحلي والإقليمي والوطني .
• تعددت مصادر المعلومات ، وتعتبر نظم المعلومات هي الوسيلة التي تعمل على تنظيم تلك المعلومات وترتيبها وتصنيفها ، ثم تحويلها من الأشخاص المستخدمين لها إلى الأشخاص  المستفيدين منها .
• وتأتي نظم المعلومات على عدة أشكال هي  :
• البسيطة مثل : الخرائط ، الكتب الإحصائية ، المكتبة العامة .
• الكبيرة مثل : وهي التي تقدم المعلومات إلى قاعدة عريضة من المستفيدين على شكل
• نظم المعلومات الإدارية System Information Managerial
• نظم المعلومات الجغرافية Information System Geographic
• وتعني الأخيرة نظم المعلومات المرتبطة بمواقع أرضية (نقاط أو خطوط أو مساحات) ،وطرق تحليل ومعالجة وتوزيع البيانات وتحديث ، وربط تلك المعلومات داخل النظام ببيانات جغرافية أخرى ومن أوضح الأمثلة على ذلك الخرائط الطبوغرافية ، والصور الجوية ، ومناظر الرادار ، وخرائط الحاسب الآلي . 
  متطلبات أنظمة المعلومات الجغرافية : 

لابد أن تكون الأنظمة قادرة على تقديم مهام رئيسية مثل :

قبول تحديث البيانات وتخزينها ومعالجتها وعرضها بأشكال مختلفة وتشمل :

• المدخلات Inputs : ففي نظم المعلومات الجغرافية بيانات اقتصادية واجتماعية وفيزيقية تستخرج من عدة مصادر كالمسح الميداني والكتب والتقارير الإحصائية والخرائط ، كما تعتمد نظم المعلومات على المصادر الحديثة مثل وسائل الاستشعار عن بعد بأنواعها الجوية والفضائية .

إمكانات نظم المعلومات :

• تخزين المعلومات عن أي نوع من البيانات ويمكن الرجوع إليها .
• تحليل البيانات وأهم الطرق المستخدمة ما يعرف بالنماذج الكارتوجرافية Cartographic Modeling  التي تهتم بتحليل العلاقات المتبادلة بين البيانات المكانية (الجغرافية) ، والوسائل المستخدمة في هذه النماذج ترتبط بالخصائص الموضوعية والهندسية للبيانات الأرضية Geo data .
• من الأمثلة على الأسئلة التي يمكن معالجتها باستخدام النماذج الكارتوجرافية ما يلي : 
• ما هي مساحة المناطق التي تتعرض للتجريف والتي تحتاج إلى زراعة أشجار؟
• ما هو استخدام الأراضي ؟ ومن يملكها ؟ وما هي مساحتها ؟
• أين تقع الأراضي التي تعاني من مشكلات تصريف المياه ولا تصلح للسكن أو الصناعة ؟
• ما هي أفضل طريقة لتمديد خطوط الكهرباء أو المياه داخل المدينة ؟
  
  vb.ckfu.org/attachment.php?attachmentid=35356