يعتبر نظام المعلومات الجغرافية (GIS) نظامًا متقدمًا لجمع البيانات الجغرافية، تحليلها، واستخدامها باستخدام أدوات متقدمة تتيح النظام القدرة على تصور وتحديد العلاقات المكانية بين الكيانات المختلفة عبر خرائط ووسائط متعددة.
ومع التقدم التكنولوجي وتكامل تقنيات الفضاء مع نظم المعلومات الجغرافية، أصبحت الأقمار الصناعية أحد أهم مصادر البيانات الجغرافية المكانية.
ويساهم هذا التكامل في تحسين إدارة الموارد الطبيعية، ومراقبة البيئة، ويدعم اتخاذ القرار في مجالات عدة مثل التخطيط العمراني، الزراعة، وإدارة الكوارث.
وتعد الخرائط الفضائية الطبيعية إحدى الطرق التي تدمج بين الصور الفضائية والتحليل الجغرافي، لتوفير رؤى دقيقة يمكن تحليلها بواسطة نظم GIS.

فوائد استراتيجية

أوضحت الباحثة في نظم المعلومات الجغرافية فاطمة الغامدي، أن الأقمار الصناعية تشكل المصدر الأساسي لجمع البيانات التي تدخل في نظم GIS، حيث تُستخدم تقنيات الاستشعار عن بعد لمسح سطح الأرض بشكل دقيق ودون تماس مباشر.
وتتيح هذه الصور والبيانات تحديد خصائص يمكن استخدامها لتحليل التغيرات المناخية، الغطاء النباتي، والكوارث الطبيعية، ويتطلب ذلك معالجة البيانات وتحليلها بفعالية.
وتُستخدم أدوات GIS التي تمكن من تحويل الصور الفضائية إلى معلومات قابلة للاستخدام لدعم القرارات الاستراتيجية.

وأشارت إلى أن هناك نحو 12,597 قمرًا صناعيًا يدور حول الأرض، منها ما يقرب من 8,700 قمر نشط حتى تاريخ يناير 2025، وتُستخدم هذه الأقمار الصناعية في مجموعة متنوعة من المجالات، حيث تُشكِّل الأقمار المخصصة للاتصالات نسبة كبيرة منها على سبيل المثال.
وتُشغِّل شركة “سبيس إكس” بقيادة إيلون ماسك أسطولًا كبيرًا من أقمار “ستارلينك” لتوفير خدمات الإنترنت العالمية، وتمثل أقمارها حوالي 50% من إجمالي الأقمار الصناعية في المدار.
ومن المتوقع أن يستمر عدد الأقمار الصناعية في الزيادة مع استمرار إطلاق المزيد منها لأغراض متعددة، بما في ذلك الاتصالات، والملاحة، والبحث العلمي.
وأشارت الغامدي إلى أن الأقمار الصناعية مثل Sentinel وLandsat تمثل مصدرًا دوريًا ومحدثًا عن سطح الأرض، هذه الصور تمتاز بدقتها العالية وتغطي مناطق واسعة.

تخطيط للمستقبل

في مجال GIS تستخدم هذه الصور لمراقبة التغيرات البيئية، قياس الغطاء النباتي، وتتبع التغيرات باستمرار، عاملًا حاسمًا لتوفير رؤى دقيقة عن الأنماط الزمنية المتغيرة ودعم اتخاذ القرارات المدروسة ، موضحة أن الربط بين GIS والأقمار الصناعية يساهم في تحسين التخطيط الحضري.
ويمكن للصور الفضائية أن تتيح تحليلات دقيقة لسطح الأرض، من خلال تحليل هذه البيانات يتم تحديد الأنماط الحضرية المستقبلية.
كما يمكن استخدام المعلومات المستخلصة لتوجيه النمو السكاني وتحليل البنية التحتية، وتطوير المناطق الحضرية بما يتماشى مع الاحتياجات المستقبلية.
وتابعت الغامدي، أن من مهام الأقمار الصناعية توفير بيانات حول الغطاء النباتي، التغيرات المناخية، وانحسار الغابات، مما يساعد في رصد التدهور البيئي.
نظم GIS تسمح بتحليل هذه البيانات على فترات زمنية مختلفة، ما يمكن الباحثين من مقارنة الاتجاهات وتطوير سياسات للمحافظة على التنوع البيولوجي وتقليل الأضرار البيئية مثل التصحر أو تدهور الأراضي الزراعية ، كما تلعب الأقمار الصناعية دورًا محوريًا في التنبؤ بالكوارث الطبيعية ورصدها.
يمكن استخدام بيانات الاستشعار عن بعد لمراقبة الفيضانات، الزلازل، والانهيارات الأرضية.
عند دمج هذه البيانات مع نظم المعلومات الجغرافية، يمكن الحصول على تحليلات سريعة للمناطق المتأثرة وتوجيه عمليات الإغاثة والاستجابة بشكل فعال.
توفر هذه التقنيات إمكانية تقليل الأضرار البشرية والمادية من خلال تحسين إدارة الأزمات.
وقالت الغامدي، إن من مهام تلك الأقمار تعتمد الأقمار الصناعية على تقنيات متقدمة لرصد الغلاف الجوي والمحيطات، مما يسهم في تحسين دقة التنبؤات الجوية وتحليل الأنماط المناخية على المدى الطويل.

معلومات غنية

يتيح تحليل البيانات المناخية في نظم GIS عرض التأثيرات المكانية لتغيرات الطقس على مناطق معينة، ما يساعد في وضع خطط للتكيف مع تغير المناخ وتقليل تأثيره السلبي على الزراعة والموارد الطبيعية.
وأضافت الغامدي: تبدأ العملية بجمع بيانات فضائية عالية الجودة باستخدام أجهزة استشعار محمولة على متن الأقمار الصناعية، وتشمل هذه البيانات صورًا متعددة الأطياف تُظهر تفاصيل متنوعة مثل نوعية التربة أو كثافة الغطاء النباتي.
يتم تخزين هذه البيانات في قواعد بيانات جغرافية ثم معالجتها باستخدام أدوات نظم المعلومات الجغرافية، حيث يتم دمجها مع بيانات أخرى لإنشاء نماذج مكانية تحتوي على معلومات غنية.
يمكن لخرائط نظم المعلومات الجغرافية الناتجة أن تكشف عن العلاقات بين الظواهر الجغرافية وتساعد في تطوير خطط شاملة، على سبيل المثال، يمكن إنشاء خريطة توضح توزيع الأراضي الزراعية وجودة المحاصيل باستخدام بيانات الأقمار الصناعية وتحليلها جنبًا إلى جنب مع بيانات الطقس والتربة.
هذه الخريطة قد تدعم المزارعين في اتخاذ قرارات دقيقة حول نوعية الأسمدة المستخدمة أو تحديد الوقت المناسب للحصاد، مما يزيد من الإنتاجية ويقلل من استخدام الموارد بشكل غير فعال.
وأكدت الغامدي، أن الفوائد المتزايدة للتكامل بين نظم المعلومات الجغرافية والأقمار الصناعية في مجموعة من التطبيقات الحديثة تظهر في عدة استخدامات مثل الزراعة الدقيقة، وإدارة المواد المائية، وتخطيط للطاقة المتجددة: يمكن تحديد مواقع مثالية لمحطات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح باستخدام التحليلات المكانية.
وأشارت إلى أنه بالرغم من المزايا الكبيرة، يواجه هذا التكامل تحديات مثل الحاجة إلى تقنيات تحليل بيانات أكثر تقدمًا للتعامل مع الكم الهائل من المعلومات، والتكاليف المرتبطة بتشغيل الأقمار الصناعية وصيانتها.
لكن مع استمرار التطورات في الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي، يمكن توقع تحسينات كبيرة في سرعة معالجة البيانات ودقتها.