التكنولوجيا الجغرافية المكانية ومستقبل تنمية المدن الذكية

استخدام الأراضي والحد منها

ويتطلب التخطيط الفعال لاستخدام الأراضي فهم العلاقة المعقدة بين الحيز المادي والنشاط البشري، وتتيح التكنولوجيا الجغرافية المكانية للمدن رصد كيفية استخدام الأراضي حاليا والتنبؤ بالاحتياجات المستقبلية. وتساعد البيانات المكدسية على مستوى باريس، مقرونة بالصور الساتلية، على تحديد قطع الطرود التي تستخدم استخداما ناقصا والتي تناسب تطوير المدافن أو إنشاء الأماكن الخضراء.

(أ) أن تكون قرارات التقسيم أكثر استناداً إلى الأدلة عندما تدعمها محللات مكانية، فعلى سبيل المثال، يمكن أن تُظهر مدينة تنظر في إعادة تقسيم المناطق الصناعية إلى مناطق مختلطة الاستخدام أثرها على حركة المرور المحلية، والقدرة على الصيد في المدارس، والقرب من مخازن البقالة، وهذا يتفادى النتائج غير المقصودة مثل الفصول المكتظة أو " صحر الأغذية " في العديد من المدن الذكية، وتُجَزُ هذه التحليلات الجغرافية المكانية على نطاق واسع من خلال [([:

الرصد البيئي والاستدامة

إن التكنولوجيا الجغرافية المكانية لا غنى عنها للإدارة البيئية في المناطق الحضرية. Remoteens]] Sensors on satellites and drones measure air quality indexes, detect illegal dumping, and monitor the health of urban forests. The data can be used to create “heat island” maps that show which neighborhoods are most vulnerable during heatwaves, guiding the placement of cool treesing.

وإدارة المياه مجال حاسم آخر، حيث تستخدم نظم المعلومات الجغرافية في نماذج مياه الأمطار، ومساعدة المدن على تصميم هياكل أساسية خضراء - مثل الأبواح المزروعة والحدائق المطرية - في المواقع التي تكون فيها أكثر فعالية في منع الفيضانات، ويمكن لهذه النماذج المكانية، مجتمعة مع أجهزة الاستشعار التي تستخدم فيها المياه الجوفية، أن توفر إنذارات مبكرة من تدفقات المجاري المائية المشتركة، وحماية المجاري المائية المحلية.

الاستجابة لحالات الطوارئ وإدارة الكوارث

وعندما تصيب الأزمة زلزال أو حريق أو تكنولوجيا تسرب كيميائي، تصبح خطاً حياً، وتجمع لوحات نظام المعلومات الجغرافية في الوقت الحقيقي بيانات من نداءات الطوارئ، وتغذية الطقس، وأطقم الميدان لتوفير صورة تشغيلية مشتركة لمديري الطوارئ، وهذا الوعي المكاني يتيح زيادة تخصيص الموارد: معرفة المكان الذي يوجد فيه أقرب مهبط حرائق، والطرق التي يمكن أن تُسر، وحيث يوجد سكان ضعيفون.

وخلال إعصار هارفي في عام 2017، كان نظام المعلومات الجغرافية حاسماً في تنسيق جهود الإنقاذ وتحديد الأحياء المفيضانة، وبعد الكارثة، استخدمت نفس الأدوات الجغرافية المكانية لتقييم الأضرار التي لحقت بمطالبات التأمين ومساعدة القوات المسلحة لعمالة الزراعة، وفي المستقبل، ستستخدم التحليلات التنبؤية التي تبثها الوكالة بيانات الكوارث التاريخية والاستشعار البيئي في الوقت الحقيقي للتنبؤ بالمخاطر مع زيادة الدقة، مما يسمح للمدن بأن توزع الموارد على أنها نُهج عاصفة.

الاتجاهات المستقبلية في التكنولوجيا الجغرافية المكانية

وتتسارع وتيرة الابتكار في مجال التكنولوجيا الجغرافية المكانية، إذ إن ثلاثة اتجاهات رئيسية - رسم الخرائط والتوأم الرقمي، والاستخبارات الاصطناعية، وشبكة المعلومات عن الأشياء - تعيد تشكيل ما يمكن لتنمية المدن الذكية.

3D Mapping and Digital Twins

وتفسح الخرائط التقليدية التي تستخدم في 2D المجال لـ 3D city models] and digital twins-virtual replicas of physical assets, processes, and systems that update in real time. These models integrate building information modeling (BIM) data with GIS to create a single source of truth for a city’s infrastructure. A digital twinup of a building, for example, appancy health patterns,

وبالنسبة للمخططين الحضريين، يتيح التوأم الرقمي المحاكاة الباطلة، ويمكنهما " أن ينتقلا " إلى تطوير مقترح لمعرفة كيف سيلقي ظلا على حديقة، أو اختبار تصميمات مختلفة لسلامة المشاة قبل بدء البناء.

الاستخبارات الفنية والتعلم الآتي

وتشرف منظمة العفو الدولية على تحليل البيانات الجغرافية المكانية، وتستخدم الآن خوارزميات التعلم الماكنة لتصنيف الغطاء الأرضي بصورة تلقائية من الصور الساتلية (مثل التمييز بين المناطق السكنية ذات الكثافة المنخفضة، والمناطق السكنية المرتفعة الكثافة، والمناطق التجارية التي تزيد دقتها على 95 في المائة)، وهذا التشغيل الآلي يقلل كثيرا من وقت وتكلفة تحديث خرائط المدن.

والمحللون الافتراضيون هم أكثر تطبيقات تكنولوجيا المعلومات تحولا، إذ يمكن للمدن، من خلال نماذج التدريب على بيانات حركة المرور التاريخية، والأنماط الجوية، والجداول الزمنية للحدث، أن تتوقع حدوث اكتظاظ قبل ساعات من بدء العمل، وأن تعدل توقيت المرور الخفيف بصورة استباقية، كما يمكن للمنظمة أن تكتشف أوجه الشذوذ في الهياكل الأساسية: فالتغييرات الخفية في مواءمة الجسر الملاحظ في الصور الرادارية الساتلية يمكن أن تدل على ضعف هيكلي، مما يؤدي إلى تنبيه إلى حدوث تنبيه إلى حدوث لصيانة قبل فترة طويلة قبل أن يلتقط البصري.

شبكة إيوت للتكامل والاستشعارات في الوقت الحقيقي

وتوفر شبكة إنترنت الأشياء البيانات التي تغذي النظم الجغرافية المكانية، وتبث الأضواء الدخانية، ومراقبي نوعية الهواء، ومجسات وقوف السيارات، وأجهزة الكشف عن مستويات النفايات، كل ما تنقله موقعها ومركزها، وعندما تدمج هذه البيانات مع نظام المعلومات الجغرافية، فإنها تخلق لوحة حية لنبضات المدينة، وعلى سبيل المثال، إذا كانت مجموعة النفايات الذكية تبلغ 90 في المائة كاملة، فإن نظام جمع النفايات يمكن أن يكيف ديناميا.

كما أن الجمع بين تكنولوجيا التوحيد القياسي والتكنولوجيا الجغرافية المكانية يتيح الهياكل الأساسية المستجيبة . ويمكن أن تنخفض الأضواء في الشوارع عندما لا يكتشف أي مشاة أو مركبات (توفي الطاقة) ويزيد من الاشاعات عندما يلتقط مستشعرات الحركة نشاطاً، وهذه النظم هي في جوهرها قيمة من معرفة ليس فقط حالة كل جهاز استشعار، بل تزيد من نطاقها الحساسية الأخرى.

المركبات المستقلة وأجهزة الدمج

فالتكنولوجيا الجغرافية المكانية هي الميسر غير المنظور للمركبات المستقلة ذاتيا، حيث إن الخرائط ذات الدقة العالية 3D - دقيقة إلى بضعة سنتيمتر - ضرورية للملاحة بواسطة المركبات الفضائية، ويجب تحديث هذه الخرائط باستمرار مع إغلاق الممرات، والتشييد الجديد، والعقبات المؤقتة، وبدأت المدن الذكية في إنشاء قواعد بيانات وقوف السيارات هذه بالشراكة مع شركات السيارات ورسم الخرائط.

وتعتمد شبكات الذكاء، والتطور المقبل في توزيع الكهرباء، على البيانات الجغرافية المكانية لموازنة العرض والطلب في جميع أنحاء المدينة، وتظهر نماذج نظام المعلومات الجغرافية حيث تولد الألواح الشمسية الطاقة، حيث تستمد محطات شحن المركبات الكهربائية أقصى طاقتها، وحيث تقترب قدرة المحولات من الحد الأقصى لها، وتخفض إدارة التوعية بالمواقع هذه من معدلات انقطاع الطاقة وتتيح زيادة كفاءة تكامل مصادر الطاقة المتجددة.

التحديات والنظر في تنمية المدن الذكية الجغرافية المكانية

وعلى الرغم من الإمكانات الهائلة، فإن الاعتماد الواسع النطاق للتكنولوجيا الجغرافية المكانية في المدن الذكية لا يُفتقر إلى تحديات كبيرة، ولا بد من معالجة الخصوصية وتوحيد البيانات والفجوة الرقمية لضمان أن تعود هذه الأدوات بالفائدة على جميع المواطنين على نحو عادل.

الخصوصية وأمن البيانات

ويثير جمع بيانات الموقع الجاموس قلقا بالغا في الخصوصية، ويمكن أن تكشف آثار النظام العالمي لتحديد المواقع عن منزلها ومكان العمل والزيارات الطبية والعادات الاجتماعية، ويجب على المدن الذكية أن تطبق تقنيات قوية لتحديد الهوية وسياسات إدارية صارمة، إذ أن التجميع على مستوى مجموعة التعدادات أو تشفير محددات الهوية يمكن أن يساعد، ولكن المواطنين بحاجة إلى الشفافية فيما يتعلق بالبيانات التي يجري جمعها وكيفية استخدامه في إطار الحماية العامة.

قابلية البيانات للتطبيق ومعاييره

ومن أكبر العقبات التقنية أن البيانات الجغرافية المكانية تأتي في أشكال لا حصر لها، من مختلف البائعين والوكالات والموازين، ويمكن أن يستخدم جهاز استشعار حركة المرور نظاماً واحداً للتنسيق، بينما تستخدم خريطة جدوى المدينة نظاماً آخر، وبدون معايير قوية لقابلية التشغيل ، لا يمكن إدماج البيانات بصورة فعالة.

Divital Divide and Equity

ويمكن أن تؤدي التكنولوجيا الجغرافية المكانية إلى تفاقم أوجه عدم المساواة القائمة إذا لم يتم نشرها عمداً، وكثيراً ما يكون لدى الأحياء المنخفضة الدخل أجهزة استشعار أقل وهياكل أساسية رقمية أقل، مما يعني أن البيانات المستخدمة لاتخاذ القرارات قد تتجاهلها بصورة منهجية، فعلى سبيل المثال، إذا استخدمت المدينة بيانات نظام تحديد المواقع الهاتفية المحمول لتصميم طرق العبور، فإن المقيمين بدون الهواتف الذكية غير مرئيين في التحليل، ومن أجل التصدي لذلك، يجب على المدن أن تكمل البيانات الجغرافية المكانية مع الدراسات الاستقصائية التقليدية والتوعية المجتمعية، بما يكفل فقط " السكان الذين يعيشون في المدن " .

الاستنتاج: بناء مؤسسة الأرض المكانية

والتكنولوجيا الجغرافية المكانية ليست منفذاً لتنمية المدن الذكية - وهي البنية الأساسية التي تقوم عليها النظم الحضرية الذكية والمستجيبة والمستدامة، ومن المراحل الأولية لتخطيط ممر عبور جديد إلى الإدارة الفعلية للحركة والاستجابة لحالات الطوارئ، توفر بيانات الموقع السياق الذي يحول المعلومات الخام إلى نظرة عملية.

إن التوأم الرقمي في المستقبل، والمحللين التنبؤيين الذين يقودهم المعهد، والمجسات البوليفية - التي تعمل على تعميق التكامل بين المجالين المادي والرقمي للمدينة، ومع ذلك فإن تحقيق هذا المستقبل يتطلب أكثر من الاستثمار التكنولوجي، ويتطلب إدارة دقيقة لخصوصية البيانات، والالتزام بالمعايير المفتوحة، والتركيز المتعمد على الإنصاف، بحيث تتقاسم كل مدينة من المقيمين فوائد المعلومات الجغرافية المكانية بشكل أفضل.