زراعة الغابات المستدامة باستخدام تحليل صور القمر الصناعي
شركة Key takeaway
تتحسن الصور المستشعرة عن بُعد من خلال ثراء البيانات التي يلتقطها الأشخاص على الأرض. وبناءً على ذلك، أنشأ فريق تقييم وتحليل الغابات (FIA) التابع لوزارة الزراعة الأمريكية نظامًا أساسيًا لرسم خرائط البيانات الضخمة والتحليلات (BIGMAP)، والذي يُعَد بيئة متكاملة لوضع النماذج ورسم الخرائط والتحليل على نطاق وطني، وذلك باستخدام الحوسبة السحابية، لغابات الولايات المتحدة. تم تحسين نظام BIGMAP وضبطه للاستفادة من الموازاة والتخزين كبير السعة المطلوب لمعالجة البيانات النقطية على نطاق واسع. دمج فريق برنامج FIA الآلاف من مشاهد Landsat مع مئات الآلاف من المخططات، مما أدى في النهاية إلى معالجة عشرات تريليونات البكسل في السحابة، كل ذلك في غضون أيام.
لأكثر من 100 عام، عملت دائرة الغابات بوزارة الزراعة الأمريكية (USDA) على الحفاظ على الصحة والتنوع والإنتاجية للغابات والأراضي العشبية بالدولة للأجيال الحالية والقادمة. تم إنشاء برنامج جرد وتحليل الغابات (FIA) التابع لوزارة الزراعة الأمريكية لتحسين استخدام تقنيات الاستشعار عن بُعد المتقدمة ودمجها للمساعدة في هذه المهمة.
في هذا الفيديو، يناقش المسؤولون من دائرة الغابات بوزارة الزراعة الأمريكية برنامج FIA ويوضحون العلم وراء مشروع رسم الخرائط الخاص بهم. لمعالجة مشاكل تحليل البيانات النقطية المعقدة والمتعددة الأبعاد، تستفيد دائرة الغابات التابعة لوزارة الزراعة الأمريكية من استخدامات ArcGIS وPython المتعددة لإنشاء خوارزميات تعلم آلي مخصصة تعمل على نمذجة العلاقة بين الصور الملتقطة عبر القمر الصناعي وخصائص الغابة التي تقيسها. من خلال تتبع التغييرات بمرور الوقت لكل وحدة بكسل في صورة ملتقطة بالقمر الصناعي، يمكن مراقبة الموسمية والغطاء النباتي، والتنبؤ بالجفاف والتأثيرات البيئية، وفهم أنواع الغابات بشكل أفضل. تُستخدم البيانات التي يجرى تطويرها بعد ذلك للإبلاغ بالقرارات المتعلقة بالسياسة والإدارة فيما يخص الغابات في دولتنا؛ وتتاح للجمهور أيضًا لتسهيل التعاون في بناء مستقبل مستدام.
قم بتشغيل الفيديو لمشاهدة العروض التوضيحية للأدوات المستخدمة في برنامج FIA أو متابعة القراءة لمعرفة الأهداف الرئيسية.
يتوفر هذا المحتوى للعامة، ويتم نشره في مؤسسة ArcGIS Online التابعة لدائرة الغابات بالولايات المتحدة وبوابتي ArcGIS Living Atlas of the World وOpen Data الإلكترونيتين. تتيح مثل هذه الخرائط إمكانية تجميع الأدوات الواضحة مكانيًا والتي يمكن دمجها في تخطيط المحافظة على البيئة لدعم إدارة الكربون، والإشراف على الحياة البرية، واستعادة مستجمعات المياه، والخدمات البيئية الأخرى.
فيما يلي مثالان لكيفية استخدامك لهذه الخدمات في تحليلاتك الخاصة باستخدام أدوات المعالجة الجغرافية ودوال البيانات النقطية والمزيد.
- الجفاف—للجفاف تأثيرات هائلة على الغابات والأراضي الحرجية، ويستخدم علماء الوكالات بالفعل نتائج نظام BIGMAP لإتاحة توقعات نموذج الجفاف على نطاق واسع. ظهرت حالات جفاف خطيرة من فحص التعرض في السنوات الأخيرة حول الوادي الأوسط في كاليفورنيا. بناءً على التوقعات حتى عام 2040، ينتقل التعرض للجفاف من وسط كاليفورنيا إلى جبال روكي الجنوبية.
- امتصاص الكربون—تساعد إضافة البيانات إلى نموذج الملاءمة على تحديد المناطق في شمال غرب المحيط الهادئ التي توجد فيها فرص للزراعة دون تهديدات خطيرة. قد تكون هذه مناطق مهمة لتحقيق الإشراف المشترك لتنفيذ خطط التخفيف أو الاستعادة.
تتضمن نماذج تطبيقات التخطيط الإضافية ما يلي:
- تخطيط مجمعات كربون الغابات الرئيسية
- مراقبة الموسمية في الغطاء النباتي والهيكل العام للغابات
- عرض الخسائر في كربون الغابات بسبب الظواهر المتمثلة في حرائق الغابات والأعاصير
- نمذجة الملاءمة لتوفير فرص الزراعة دون تهديدات خطيرة
فيما يلي خمس تقنيات مستخدمة:
فينولوجيا الغطاء النباتي
من خلال تتبع التغييرات بمرور الوقت، يمكننا مراقبة الموسمية في الغطاء النباتي ودوراته وشيخوخته عبر مناطق جغرافية واسعة لتحديد أنواع مختلفة من الغابات، وتركيب فصائل الأشجار، والهيكل العام للغابات.
الارتداد التوافقي
تُستخدم هذه التقنية لتحليل السلاسل الزمنية الملتقطة في فينولوجيا الغطاء النباتي، وتتيح لنا ليس فقط تصنيف متوسط حالة الغطاء النباتي ولكن أيضًا كيفية تغير الأحوال على مدار العام.
التنسيق البيئي
يمكن دمج هذه المعامِلات التي تصف التغيرات الموسمية في الغطاء النباتي، إلى جانب البيانات المساعدة الأخرى مثل المناخ والطبوغرافيا، مع بيانات الاستجابة المجمعة بشأن مخططات جرد الغابات لترتيب فصائل الأشجار على امتداد التدرجات البيئية.
استبدال أقرب مجاور لـ k
يمكن استخدام موقع المخططات في مساحة معالم التدرجات البيئية مع خوارزمية أقرب مجاور لـ k (kNN)، والتي تعمل عن طريق تعيين "مستودع من المخططات" لكل وحدة بكسل بناءً على قربها بالطريقة المقيسة بها في مساحة المعلم.
التنبؤ والتخطيط
يمثل كل مستودع مجموعة من السجلات المخزنة في قاعدة بيانات برنامج FIA والذي من خلاله يمكن للشخص إجراء تنبؤات على مستوى البكسل، وتحديد عدم التأكد وتخطيط مجموعة متنوعة من البيانات الجدولية الخاصة بالغابات.
هل تحتاج إلى مساعدة في إيجاد الحل الصحيح؟
حدد موعدًا لمحادثة مع أحد مستشاري المبيعات ذوي الخبرة لدينا. أخبرنا كيف تستخدم الصور وبيانات الاستشعار عن بعد الآن، وسوف نوضح لك المكان الذي يمكن أن تنتقل أعمالك إليه في المرحلة القادمة بمساعدة نظام جغرافي مكاني شامل.