النظام العالمي لتحديد المواقع في مجال إدارة الكوارث: تحديد مواقع ومواجهة الزلازل وتسونامي

وقد تطور النظام العالمي لتحديد المواقع إلى أبعد من أغراضه العسكرية والملاحية الأصلية، حيث أصبح تكنولوجيا حجر الزاوية في إدارة الكوارث الحديثة، وعندما تهز الزلازل الأرض وتدفقات تسونامي نحو السواحل، فإن القدرة على تحديد المواقع التي تتسم بدقة قياسية يمكن أن تعني الفرق بين الاستجابة المنسقة لإنقاذ الحياة والفوضى، وتعطي تكنولوجيا النظام العالمي لتحديد المواقع المعلوماتية التي تمكن السلطات من اكتشاف التحولات السيزمية، وتحذر الموارد الضعيفة.

فالكوارث الطبيعية، بحكم طبيعتها، تعطل الهياكل الأساسية التي تعتمد عليها المجتمعات المحلية من أجل السلامة والاتصالات، وتفشل مسدود الطرق، وانهيار الجسور، وشبكات الطاقة، وفي هذه البيئة التي تتسم بعدم اليقين، توفر الشبكة العالمية لسواتل الملاحة نظاما مرجعيا مستقرا قائما على الفضاء ويستمر في العمل بغض النظر عما يحدث على أرض الواقع، وتجعل بيانات المواقع في الوقت الحقيقي، وتحول دائرة إدارة حالات الطوارئ تقييم الأضرار، وتعقب الموظفين، وتسترشد بها عمليات الإجلاء الكوارث.

Understanding GPS Technology in Disaster Contexts

ونظام تحديد المواقع في صميمه نظام ملاح ساتلي يوفر معلومات جغرافية عن المواقع والوقت لمتلقي النظام العالمي لتحديد المواقع في أي مكان على الأرض أو بالقرب منها، ويتألف من مجموعة من 24 ساتلا على الأقل يدور حول الكوكب، ويبث باستمرار إشارات تترجم إلى بيانات دقيقة عن المواقع، وبالنسبة لإدارة الكوارث، تشمل القدرات الرئيسية تحديد المواقع على ثلاثة مستويات، وقياس السرعة، وتوقيت متزامن بدرجة عالية، وكلها عوامل أساسية بالنسبة لفهمها.

وفي سياق الكوارث الطبيعية، تعمل الشبكة العالمية لتحديد المواقع في ممرين رئيسيين هما: الخرسانة والتصوير، وتشمل الشبكة أجهزة استقبال ثابتة ترصد التحركات الأرضية الفرعية بمرور الوقت، وهي حرجة في الكشف عن السلالات التكتونية قبل وقوع الزلزال، وتُحدث أجهزة استقبال متحركة من نوع Ginematic GPS، مثل أجهزة استقبال متنقلة في مركبات الطوارئ، أو طائرات بدون طيار، أو حتى في طورها، مما يتيح التنسيق الفعلي في الميدان.

How GPS Complements Other Geodetic Systems

بينما النظام العالمي لتحديد المواقع هو أكثر النظم العالمية المعترف بها للملاحة بواسطة السواتل، فإنه كثيرا ما يستخدم إلى جانب مجموعات ساتلية أخرى مثل GLONASS روسيا، وGLAleo، وSieDou، ودمج مصادر متعددة لنظم الملاحة العالمية، ويحسن الموثوقية والدقة، لا سيما في البيئات الصعبة مثل الكانتونات الحضرية أو التضاريس الجبلية.

وبالإضافة إلى تحديد مواقع السواتل، توفر نظم التعزيز الأرضية مثل المحطات المرجعية العاملة باستمرار تصويبات تعزز دقة النظام العالمي لتحديد المواقع، وهذه الشبكات من أجهزة الاستقبال الثابتة التي كثيرا ما تعمل بواسطة الدراسات الاستقصائية الجيولوجية أو وكالات الأرصاد الجوية، بمثابة نقاط مرجعية لرصد التشوهات القشرية، وعندما يحدث زلزال، يمكن تجهيز البيانات من هذه المحطات بسرعة لإنتاج خرائط للتشرد الأرضي، مما يساعد العلماء على فهم آلية التمزق.

GPS in Earthquake Response: From Detection to Recovery

فالزلازل هي من أكثر الأخطار الطبيعية تدميرا، وهي تضرب بتحذير ضئيل وتتسبب في أضرار واسعة النطاق في ثوان، وتعالج تكنولوجيا النظام العالمي لتحديد المواقع مراحل متعددة من إدارة الزلازل، من رصد السلالة التكتونية قبل أن يحدث شجار في الفترة التي تعقب مباشرة، ودعم جهود الإنعاش الطويلة الأجل.

مراقبة الحركة الأرضية في الوقت الحقيقي

ومن أقوى تطبيقات النظام العالمي لتحديد المواقع في علم الزلازل رصد التشوهات القشرية، حيث إن تركيب شبكات الكثيفة من أجهزة استقبال النظام العالمي لتحديد المواقع على غرار خطوط الخطأ، يمكن للفيزياء الجيولوجية قياس التكديس البطيء للطبقات التي تطحن بعضها البعض، وتكشف هذه القياسات عن الأجزاء التي تصيب الخطأ والتي تُغلق وتُبنى ضغطاً كبيراً، وتوفر بيانات حرجة لتقييم المخاطر الناجمة عن الزلازل.

هذه البيانات في الوقت الحقيقي تُدرَج إلى نماذج تقدر مركز الزلازل وعمقه وجمّع الجيولوجيا، على عكس الشبكات السيزمية التقليدية التي تعتمد على أوقات وصول الموجات، تُقَوِّم النظام العالمي لتحديد المواقع بشكل مباشر التشريد الثابت، مما يعرض صورة مكملة للحدث، ويمكن أن يُعين مواقع بنسب تتراوح بين 1 و 20 هرتز، حتى أن يتتبع الحركة الدينامية للأرض أثناء التصاميم، مما يوفر معلومات عن قرب الميدات.

تقييم الإدمان والأخطار

وفي الساعات والأيام التي أعقبت وقوع زلزال كبير، تشكل آثاره تهديدا كبيرا للناجين والمستجيبين الأولين، وتساعد بيانات النظام العالمي لتحديد المواقع علماء الاهتزاز على تحديد المناطق التي نقلت فيها الإجهاد إلى أجزاء من العيوب المتاخمة، مما يشير إلى احتمال حدوث تمزقات إضافية، ومن خلال الجمع بين قياسات الإجهاد التي تستخدمها الشبكة العالمية لتحديد المواقع مع فهرسات زلازلية ونماذج إحصائية، يمكن للباحثين أن يصدروا تنبؤات بالإزالة الحطام بعد الطرازات التي تُك التي تُق.

فعلى سبيل المثال، بعد الزلزال الذي ضرب كراتشوش في نيوزيلندا في عام 2011، كشفت محطات النظام العالمي لتحديد المواقع عن استمرار التشوهات التي ساعدت العلماء على فهم التسلسل المعقد للثدييات، واستُخدمت هذه المعلومات لإبلاغ عمليات التفتيش على المباني وتحديد أولويات التقييمات الهيكلية في المناطق الأكثر ضعفا، وبالمثل، وفي أعقاب الزلزال الذي ضرب غورخا في نيبال في عام 2015، وثقت قياسات النظام العالمي لتحديد المواقع التشوهات التي استمرت منذ أشهر، وأثرت على قرارات بشأن أماكن الإيواء المؤقتة وإصلاح الهياكل الأساسية.

تنسيق الاستجابة لحالات الطوارئ

وبالنسبة للمستجيبين لحالات الطوارئ الذين يعملون في بيئة الفوضى بعد وقوع زلزال كبير، فإن الوعي بالوضعي هو كل شيء، فالأجهزة التي يمكن استخدامها في النظام العالمي لتحديد المواقع، من أجهزة استقبال يدوية إلى وحدات مركبة، تسمح لمراكز القيادة بتتبع موقع كل عضو في الفريق، وسيارة الإسعاف، وقوافل الإمداد في الوقت الحقيقي، وهذه القدرة قيمة بوجه خاص في المناطق الحضرية التي يمكن فيها تدمير علامات الشوارع، وقد تكون العلامات الأرضية غير معروفة، وقد تكون شبكات الاتصال أكثر من اللازم حمولة.

وتُدمج بيانات النظام العالمي لتحديد المواقع في نظم المعلومات الجغرافية التي تُبالغ في تقارير الحوادث وتقييمات الأضرار وقوائم جرد الموارد على خريطة مشتركة، ويمكن لقادة الحوادث أن يروا في لمحة عن الطرق غير المستقرة، حيث يتم الإبلاغ عن وقوع إصابات، والتي يمكن الوصول إليها من خلال تحديد المناطق الخطرة، وهذه المعلومات الاستخبارية المكانية تتيح تخصيص الموارد بصورة دينامية، بما يكفل إرسال أفرقة البحث والإنقاذ إلى أكثر المواقع حرجا دون ازدواجية في الجهود.

تقييم الأضرار والتخطيط للإنعاش

وفي أعقاب الزلزال، تعتبر الصور الجوية والاستشعار عن بعد بواسطة السواتل أمرا أساسيا لتقييم الأضرار التي تلحق بالمناطق الكبيرة، ويوفر النظام العالمي لتحديد المواقع الإحالة الجغرافية التي تربط هذه الصور بالإحداثيات الحقيقية، مما يتيح للمحللين مقارنة الظروف السابقة والحوادث مع الدقة العالية، ومن خلال الإفراط في تحديد نقاط المراقبة الأرضية التي يتم تحديدها بواسطة النظام العالمي لتحديد المواقع على صور السواتل، يمكن لأفرقة تقييم الأضرار أن تقيس مناطق البناء التي تشرد فيها، وتضع آثارا أرضية.

ويعتمد مكيفو التأمين والوكالات الحكومية والمنظمات الإنسانية على هذه البيانات الجغرافية المكانية لمعالجة المطالبات وتخصيص أموال إعادة البناء والتخطيط لجهود إعادة البناء، وفي كثير من الحالات، تستخدم بيانات الارتفاع التي تستخدمها الشبكة العالمية لتحديد المواقع الرقمية التي يمكن أن تُعرّض للخطر، أو الانهيارات الأرضية، أو الفيضانات، بما يكفل تجنب عمليات إعادة البناء لأشد المواقع خطورة، كما يدعم الرصد الطويل الأجل لدراسات مخاطر البناء بعد الزلزال.

An authoritative resource onزل monitoring and ground deformation is the U.S. Geological Survey Earthquake Hazards Program, which provides real-time GPS data and seismic information for events worldwide.

GPS in Tsunami Warning Systems: Early Detection Saves Lives

إن كارثة تسونامي، وإن كانت نادرة نسبيا، هي من بين أكثر الكوارث الطبيعية تدميرا، التي يمكن أن تُغمس المجتمعات الساحلية ذات الأمواج التي تسافر بسرعة الطائرات، ومفتاح التخفيف من مخاطر التسونامي هو الكشف المبكر والإنذار السريع، وقد أحدثت تكنولوجيا النظام العالمي لتحديد المواقع ثورة في كلتا القدرات.

Detecting Sea Level Changes with GPS Buoys

ويعتمد الكشف التقليدي عن أمواج تسونامي على أجهزة استشعار الضغط في قاع البحار، مقترنة ببويات سطحية تنقل البيانات عبر السواتل، وفي حين أن هذه النظم فعالة، فإنها مكلفة للنشر والاستمرار، ويمكن أن تتضرر من جراء العواصف أو التخريب، فالعوامات التي تجهزها الشبكة العالمية لتحديد المواقع توفر نهجا بديلا فعالا من حيث التكلفة وموثوقا بدرجة عالية، وبقيام الوضع العمودي للبوي مع التغيرات في مستوى قياس الموجات التي تولدت.

في المياه العميقة، قد يكون لكارثة تسونامي عدد قليل من المئات من الكيلومترات ولكن موجة من مئات الكيلومترات، عينت الشبكة ارتفاع سطح البحر على فترات متكررة، عادة كل مرة إلى ثلاثين ثانية، وتنقل البيانات إلى مراكز الإنذار في الوقت الحقيقي، وعندما يتم تحديد موجة طويلة الأجل من أمواج تسونامي، تقدر الخوارزميات وقت السفر،

GPS-Based Crustal Deformation for Tsunami Source Modeling

ولعل أكثر التطبيقات تحولاً للنظام العالمي لتحديد المواقع في مجال الإنذار بأمواج تسونامي هو التقدير السريع لحجم الزلازل وتوزيع الزلازل، وقد تشبع الأساليب السيزمية التقليدية من أجل حدوث زلازل كبيرة، مما يعني أن حجمها قد يُقلل من شأنه خلال الدقائق القليلة الأولى، وقد يؤدي هذا النقصان إلى عدم كفاية الإنذار بأمواج تسونامي، كما ثبت بصورة مأساوية خلال الزلزال الذي ضرب توهوكو في اليابان في عام 2011، حيث تم تنقيح تقديرات الحجم الأولية البالغة 7.9 بعد كشف البيانات عن 9 بيانات النظام العالمي لتحديد المواقع.

وتشتمل نظم الإنذار بأمواج تسونامي الحديثة على بيانات عن مصادر القدرة على إحداث آثار طبيعية في الوقت الحقيقي من محطات قريبة من مركز الزلازل، وبقيام التشريد الدائم لقصور البحر الذي سببه التمزق، تقدم الشبكة العالمية لتحديد المواقع تقديرا فوريا ودقيقا لحجم الزلازل وتوزيع الانزلاق على طول الخط، وتستخدم هذه المعلومات لاستهلال نماذج تسونامي التي تنبأ بأوقات وصول موجات وطولها على طول خطوط السواحل المه المه المهددة.

ختم السواحل والتخطيط للإخلاء

وبمجرد إصدار إنذار بالتسونامي، تؤدي تكنولوجيا النظام العالمي لتحديد المواقع دورا حيويا في توجيه لوجستيات الإجلاء، ويستخدم مديرو الطوارئ رسم الخرائط التي يمكن أن تستخدمها الشبكة لتحديد منطقة التوحيد، وهي المنطقة التي يمكن أن تغرقها الأمواج، وتستند هذه الخرائط إلى نماذج الارتفاع الرقمي التي يُعاد النظر إليها جغرافيا مع النظام العالمي لتحديد المواقع، بما يكفل أن تؤدي طرق الإجلاء إلى أرض آمنة عالية بدلا من أن تؤدي إلى نهايات مسدودة أو إلى مناطق معرضة للفيضانات.

وفي العديد من المجتمعات الساحلية، توفر التطبيقات القائمة على النظام العالمي لتحديد المواقع على الهواتف النقالة الملاحة في الوقت الحقيقي إلى أقرب ملجأ للإجلاء أو المنطقة الآمنة، ويمكن لهذه التطبيقات أن تأخذ في الاعتبار إغلاق الطرق، وازدحام المرور، وتدفق المشاة، والتعديل الدينامي للطرق مع تغير الظروف، وبالنسبة لعمليات الإجلاء الواسعة النطاق، فإن تتبع النظام العالمي لتحديد المواقع للحافلات، والقطارات، وغيرها من أصول النقل تسمح للسلطات برصد حركة الأشخاص خارج منطقة الخطر، وضمان أن تكون هذه المساكن الهشاشة.

استطلاعات الرأي والانتعاش بعد كارثة تسونامي

وبعد تراجع موجات الصواريخ، تدعم الشبكة العالمية لتحديد المواقع تقييم الأضرار واستردادها بنفس الطريقة التي تدعم بها بعد وقوع الزلزال، وتلتقط الطائرات المسيرة الجوية المجهزة بنظام تحديد المواقع على خطوط السواحل المتأثرة صورا ذات استبانة عالية، مُعلَّمة جغرافيا ومُخدَّرة في ظواهر العصي، وتكشف هذه الصور عن مدى الفيضانات، وتوزيع الحطام، والأضرار الهيكلية، مما يساعد أفرقة الاستجابة على إعطاء الأولوية لعمليات البحث والإنقاذ في المناطق التي تضررت بشدة.

وتستخدم الشبكة أيضا لتوثيق العلامة العالية للمياه، وهي أعلى ارتفاع وصلت إليه أمواج التسونامي، وتحمل أفرقة المسح أجهزة استقبال تابعة للنظام العالمي لتحديد المواقع لقياس هذه العلامات بدقة، وتوفر بيانات تحقق نماذج التسونامي وتحسن تقييمات المخاطر في المستقبل، ودقة هذه القياسات حاسمة في استكمال خرائط العزل وتنقيح رموز البناء للتشييد الساحلي.

التكامل مع التكنولوجيات الأخرى لتعزيز الاستجابة للكوارث

ولا تعمل الشبكة بمعزل عن بعضها البعض، وتتحقق قوتها الحقيقية عندما تكون مدمجة مع تكنولوجيات الاستشعار والاتصال الأخرى، مما ينشئ منبرا شاملا للتوعية بالحالة السائدة يدعم كل مرحلة من مراحل إدارة الكوارث.

التصوير بواسطة السواتل والاستشعار عن بعد

وتوفر الصور الساتلية المستمدة من أجهزة الاستشعار البصرية والرادار نظرة واسعة للمناطق المتضررة من الكوارث، ولكن هذه الصور لا تفيد إلا إذا أمكن تحديدها جغرافيا بدقة، وتعمل نقاط المراقبة الأرضية التابعة للنظام العالمي لتحديد المواقع على أنها المرسى الذي يربط الصور الساتلية بالإحداثيات الحقيقية، مما يتيح للأجهزة الآلية لكشف التغيرات تحديد المباني المتضررة، والطرق المعرقلة، والسكان المشردين.

وفي سياق أمواج تسونامي، يمكن للصور الساتلية، إلى جانب بيانات النظام العالمي لتحديد المواقع، أن تتعقب تراجع المياه الساحلية قبل وصول موجة، وهي ظاهرة كثيرا ما تُلاحظ في أحداث رئيسية، وهذه المعلومات، وإن لم تكن سريعة بما يكفي لدعم الإنذارات في الوقت الحقيقي، تسهم في التحليلات اللاحقة للأحداث والتحقق من النماذج التي تحسن التنبؤات المستقبلية.

شبكات الزلازل والأشعة الجيوديسية

إن النظام العالمي لتحديد المواقع والشبكات السيزمية مكملة، إذ يكتشف المزادات اليقظة العالية التردد التي تسببها الزلازل، بينما يقوم النظام العالمي لتحديد المواقع بتدابير التشريد البري الدائم، وبجمع هذه المجاري البيانات، يمكن للعلماء أن يحلوا كامل نطاق سلوك الزلازل، من الديناميات الأولية للهبوط النهائي، وهذا التكامل أساسي لفهم الأحداث المعقدة مثل زلزاليات التسونامي البطيئة، التي قد لا تولد إشارات ساسية قوية.

وتعمل بعض الصفوف الجيوديسية الحديثة، مثل شبكة UNAVCO ] في الولايات المتحدة، باستمرار وتتدفق بيانات النظام العالمي لتحديد المواقع في الوقت الحقيقي إلى مراكز الإنذار بالزلازل وأمواج التسونامي، وتصمم هذه الشبكات بنظم إضافية للطاقة والاتصالات لضمان بقائها على الكوارث التي يُقصد بها رصدها.

شبكات الاتصالات وشبكة الإنترنت للأشياء

وتتوقف الاستجابة الفعالة للكوارث على تدفق المعلومات من الميدان في الوقت المناسب إلى مراكز القيادة والعودة إلى الجمهور، ويمكن للمستشعرات التي تستخدمها الشبكة العالمية لسواتل الملاحة والموزعة في الهياكل الأساسية الحيوية أن توفر معلومات مستكملة عن الوضع في الوقت الحقيقي فيما يتعلق بسلامة الجسر، وضغط الأنابيب، وشغل المباني، وتستخدم هذه المستشعرات شبكات المنطقة الواسعة النطاق ذات القوة المنخفضة لنقل بيانات مواقعها وظروفها، التي يتم تجميعها بعد ذلك في لوحات شاملة لحالات الطوارئ.

وفي نظم الإنذار بأمواج تسونامي، تُنقل بيانات النظام العالمي لتحديد المواقع من الطوافات والمحطات الساحلية عبر شبكات السواتل أو الخلايا إلى مراكز التجهيز المركزية، كما تكفل مسارات الاتصال الرادعة إصدار الإنذارات حتى وإن فشلت الشبكات الأرضية، كما أن إدماج توقيت النظام العالمي لتحديد المواقع مع بروتوكولات الاتصال يتزامن مع النظام بأكمله، مع ضمان إيصال الإنذارات في آن واحد إلى قنوات متعددة، بما في ذلك صفارات الإنذار والأجهزة المحمولة ووسائط البث الإذاعي.

دراسات الحالات: النظام العالمي لتحديد المواقع أثناء الكوارث الكبرى

وتوضح دراسة الكوارث في العالم الحقيقي القيمة العملية لتكنولوجيا النظام العالمي لتحديد المواقع والدروس المستفادة من الأحداث المقبلة.

زلزال المحيط الهندي وتسونامي

وقد أدى زلزال حجمه 9.1 قبالة ساحل سومطرة في 26 كانون الأول/ديسمبر 2004، إلى حدوث تسونامي مدمرة أدى إلى مقتل أكثر من 000 230 شخص عبر 14 بلدا، وفي ذلك الوقت كانت شبكات النظام العالمي لتحديد المواقع في المنطقة متفرقة، واعتمدت نظم الإنذار المبكر أساسا على البيانات السيزمية، حيث كان حجم الزلزال في البداية أقل من اللازم، ولم يصدر إنذار بشأن أمواج تسونامي لمعظم المحيط الهندي، وفي أعقاب ذلك، استثمر المجتمع الدولي بشدة في بناء نظام شامل للإنذار بأمواج تسونامي.

طوكو زلزال وتسونامي

لقد كان زلزال (توهوكو) في 11 مارس 2011 أقوى ما سجل في اليابان وتسبب في كارثة تسونامي التي تسببت في حياة ما يقرب من 20 ألف شخص، وقدرت شبكة (جيزو) السيزمية اليابانية في البداية حجمها 7.9، مما أدى إلى عدم كفاية الإنذار بأمواج تسونامي لبعض المناطق الساحلية، لكن شبكة (جيونت) العالمية للتحكم في المواقع، التي تتكون من أكثر من 200 محطة تشغيل مستمرة،

2015 Gorkha Earthquake, Nepal

وقد تسبب زلزال الحجم 7-8 الذي ضرب نيبال في 25 نيسان/أبريل 2015 في دمار واسع النطاق في وادي كاتماندو وتسبب في حدوث انهيارات أرضية عبر شلالات الهيمالايا، وقد قامت محطات النظام العالمي لتحديد المواقع التي أنشئت في المنطقة كجزء من تعاون بحثي بين المؤسسات النيباليه والدولية بإلقاء الضوء على التشريد البري، وكشفت البيانات عن حدوث التمزق في خطى ضحليق، حيث تم استخدام هذه المعلومات في بعض المناطق.

2022 Tonga Volcanic Tsunami

إن ثورة هنغا - تونغا - هونغا هاساي البركانية في 15 كانون الثاني/يناير 2022، قد ولدت تسوناميا أثرت على الجزر في المحيط الهادئ، وعلى عكس ما أحدثته أمواج تسونامي التي تولدها الزلازل، يصعب اكتشافها مع الشبكات الزلزالية التقليدية لأنها تنطوي على موجات ضغط جوي وآثار انفجار تحت الماء، غير أن بيانات الكشف عن مخاطر الكوارث الطبيعية والمصابين بها في المنطقة قد جمعت.

التحديات والحدود التي تواجه النظام العالمي لتحديد المواقع في مجال إدارة الكوارث

وعلى الرغم من مزاياه الكثيرة، فإن النظام العالمي لتحديد المواقع ليس حلا مثاليا لإدارة الكوارث، ويجب التصدي للعديد من التحديات التقنية والتشغيلية لتحقيق أقصى قدر من الفعالية.

تصنيف الإشارة والتدخل

إن إشارات النظام العالمي لتحديد المواقع ضعيفة نسبيا ويمكن تدهورها بسبب الظروف الجوية أو النشاط الشمسي أو التشويش المتعمد، وفي البيئات الحضرية، يمكن أن تقلل الآثار المتعددة التعاطف، حيث تهب الإشارات من المباني، الدقة، وفي حالة حدوث كارثة كبرى، قد يؤدي الضرر الذي يلحق بالهياكل الأساسية إلى عدم القدرة على الحصول على إمدادات الطاقة من أجهزة استقبال النظام العالمي لتحديد المواقع، وقد تكون شبكات الاتصال مغمورة، مما يحول دون وصول البيانات إلى مراكز التجهيز.

سرعة البيانات وتجهيزها

وبالنسبة للإنذار المبكر بالزلازل وأمواج التسونامي، فإن السرعة هي الراجحة، إذ يجب نقل البيانات المتعلقة بالنظم العالمية لتحديد المواقع في الوقت الحقيقي وتجهيزها وتحليلها في غضون ثوان لكي تكون مفيدة في إصدار الإنذارات، وتولد نظام تحديد المواقع العالية الجودة، الذي يُعين 10 هرتز أو أكثر، كميات كبيرة من البيانات التي يمكن أن تضغط على نطاق الاتصال وموارد التجهيز، وتخفض أوجه التقدم في الحوسبة، حيث يتم تجهيز البيانات محليا على نحو أسرع قبل الانتقال، درجة من حيث تؤدي إلى إحداث تغييرات في مستوى الكشف.

جيم - الثغرات في المناطق النائية والنامية

العديد من المناطق الأكثر نشاطاً في العالم، بما فيها هيمالايا، الأنديز، ورش النار في المحيط الهادئ، البلدان النامية المتناقلة بالهياكل الأساسية الجيوديسية، شبكات النظام العالمي لتحديد المواقع في هذه المناطق غالباً ما تكون متفرقة بسبب ارتفاع تكلفة التركيب والصيانة، فالتعاون الدولي، مثل النظام العالمي لمراقبة الجيوديسي، يهدف إلى سد هذه الثغرات عن طريق توفير تصميمات وبرمجيات مجهزة مفتوحة المصدر.

الاتجاهات المستقبلية: الجيل القادم من النظام العالمي لتحديد المواقع من أجل القدرة على مواجهة الكوارث

ولا يزال مجال إدارة الكوارث القائمة على النظام العالمي لتحديد المواقع يتطور بسرعة، ويقوده التقدم في تكنولوجيا السواتل، وتحليل البيانات، والتقليل من أجهزة الاستشعار.

ارتفاع درجة الاستحقاق مع نقطة التسلسل الحقيقي ونقطة التكوين

وتتحقق التقنيات الناشئة مثل تحديد مواقع الكينمات في الوقت الحقيقي وتحديد مواقع النقاط المحددة بدقة على مستوى المتر المربع في الوقت الحقيقي، حتى في غياب محطات مرجعية قريبة، وتعتمد هذه الأساليب على خدمات الإصلاح التي تنقل عبر شبكات السواتل أو الخلايا، وتزداد تكلفتها مع انخفاض تكاليف الاستلام، وفي حالة رصد الزلازل، تتيح شبكة RTK وPPP الكشف عن حالات التشرد البري الصغيرة التي قد تؤدي إلى حدوث إنذار رئيسي.

التكامل مع الاستخبارات الفنية والتعلم في مجال الآلات

ويجري تدريب خوارزميات التعلم الماكنة على التعرف على أنماط البيانات في السلسلة الزمنية للنظام العالمي لتحديد المواقع التي تربط النشاط السيزمي أو توليد التسونامي، ويمكن لهذه النماذج، من خلال تحليل البيانات التاريخية، أن تميز بين الضجيج التكتوني العادي والإشارات الشاذة التي قد تدل على حدوث زلزال وشيك، وفي نظم الإنذار بأمواج تسونامي، يمكن أن تفرق بسرعة بين موجات التسونامي والظواهر الأخرى التي تبعث على الانذار الأوقيانوغرافية.

The Earth Observatory of Singapore] is one of many research institutions applying machine learning to GPS and seismic data for improved hazard assessment in Southeast Asia, a region with high seismic and tsunami risk.

أجهزة الاستشعار من مصادر القدرة على إحداث الاحتراق ذات المصدر المنخفض والبيانات المستنفذة

ويوسع نطاق الرصد الجيوديسي شبكات الاستشعار ذات التكلفة المنخفضة، والنظم الميكانيكية الدقيقة، ومبادرات علوم المواطنين، ويمكن لشبكات الاستشعار ذات التكلفة المنخفضة أن تكمل صفائف الجيوديسية المهنية، وتوفر التغطية بالزهور في المناطق الحضرية، غير أن هذه المستشعرات تتسم بدرجة أقل من الدقة والاستقرار، وتتطلب معايرة دقيقة ومراقبة جودة البيانات، وتجرى البحوث في أفضل الممارسات لدمج نظم الإنذار بالحشود.

Space-Based Tsunami Detection Beyond GPS

وتستكشف وكالات الفضاء، في المستقبل، بعثات ساتلية مخصصة لكشف أمواج تسونامي باستخدام التألق والرادار الاصطناعي والجهاز العالمي لسواتل الملاحة، وهي عبارة عن بيانات عن الخلايا، التي تعكس إشارات النظام العالمي لتحديد المواقع لقياس مدى شدة سطح البحر وارتفاعه، وتتيح إمكانية الكشف عن أمواج تسونامي على الصعيد العالمي من المدار الأرضي المنخفض، وفي حين أن هذه التقنية لا تزال تجريبية، فإنها يمكن أن توفر إنذارا مبكرا للشبكات السواحل التي تكم التسونامي التي تستخدمها.

خاتمة

وقد أصبحت تكنولوجيا النظام العالمي لتحديد المواقع أداة لا غنى عنها في مكافحة الزلازل وأمواج التسونامي، حيث توفر المعلومات الفضائية التي تدعم الكشف والإنذار والاستجابة والتعافي، ومن رصد التكديس البطيء للإجهاد التكتوني على طول خطوط الخطأ لتتبع التشريد السريع لقاع البحار خلال التمزق، يُنبه النظام العالمي لتحديد المواقع إلى الدقة والموثوقية اللذين ينقذان الأرواح، وقد أدى دمج النظام العالمي لتحديد المواقع في شبكات الزلازل، والصورة الساتلية، ونظم الاتصال

ومع ذلك، فإن وعد الشبكة العالمية لتحديد المواقع بإدارة الكوارث لم يتحقق بالكامل، فالأثار في التغطية الشبكية، وأوجه الضعف أمام التدخل، والتحديات في تجهيز البيانات، تظل حواجز تتطلب مواصلة الاستثمار والابتكار، ومع تطور التكنولوجيا، ومع وجود قدر أكبر من الدقة، وقلة أجهزة استشعار التكلفة، والاستخبارات الاصطناعية، ستعزز قدرة المجتمعات المحلية في جميع أنحاء العالم، وبالنسبة لصانعي السياسات ومديري الطوارئ والمواطنين على السواء، فهم قدرات وقيود النظام العالمي لتحديد المواقع أمر أساسي لبناء خطر أكثر أمنا في عصر الملاحة الطبيعية.