رسم الخرائط المناطق: التكنولوجيات والأساليب التي يستخدمها الجغرافيون في مواجهة مخاطر الفيضانات

فهم رسم خرائط المناطق الجبلية والأهمية

وتُحدث هذه المناطق التي تُستخدم فيها خرائط الأرض، والتي تُحدث في مناطقها، والتي تُحدث فيها مخاطر كبيرة على البيئة الطبيعية، وتُحدث فيها أضراراً وتشريد ملايين الناس كل سنة، وتُعدّ مناطق الفيضان، وتُعدّ مصادرة للفيضانات، وتُعدّل هذه الخرائط من خلال تطبيقات دقيقة في مجال مراقبة الفيضانات.

Remote Sening Technologies for Flood Analysis

وقد أدى الاستشعار عن بعد إلى ثورة الطريقة التي يرصد بها علماء الجغرافيا سطح الأرض ويقيّمونه، حيث يتيح الاستشعار عن بعد الحصول على البيانات من السواتل والطائرات والطائرات والطائرات بدون طيار، المنظور الواسع النطاق اللازم لرسم خرائط الفيضانات، ورصد الأجسام المائية، وتقييم خصائص الأرض، مما يتيح للمحللين تغطية المناطق الجغرافية الواسعة في جزء من الوقت الذي تتطلبه الدراسات الاستقصائية الأرضية، مما يجعلها لا غنى عنها لتقييم مخاطر الفيضانات على الصعيد الإقليمي.

التصوير بالسواتل والاستشعارات البصرية

ويمكن لهذه السواتل البصرية، مثل السواتل الموجودة في برنامجي لادسات وسينتينيل، أن تلتقط صورا متعددة الأطياف تكشف عن الغطاء الأرضي والكثافة النباتية ونطاق المياه السطحية، ويمكن لهذه المستشعرات، أثناء أحداث الفيضانات، أن تكشف عن انتشار المياه عبر المشهد، وتساعد على التحقق من نماذج التنبؤات ذات المقاييس الرادارية ذات الطابع العيار، كما أن المحفوظات الساتلية التاريخية تتيح للأجهزة الجغرافية أن تدرس أنماط الفيضانات السابقة وتحدد المناطق المتكررة.

LiDAR for High-Resolution Elevation Data

وقد أصبحت تكنولوجيا الكشف عن النور والارتحال (LiDAR) حجر الزاوية في رسم خرائط الفيضانات الحديثة، إذ أن نظم الأشعة الليدائية المثبتة على نبضات الليزر التي تُعد مسافة إلى الأرض بدقة استثنائية، تنتج عادة بيانات عن ارتفاعها في حدود 10 إلى 30 سنتيمتر، وهذا النموذج الرقمي العالي الاستبانة هو أمر حاسم لفهم كيفية تدفق المياه عبر مشهد طبيعي.

رادار وروح اصطناعية

(ب) نظم الرادار الاصطناعي، مثل تلك الموجودة في مجموعة الساتل " ستينيل-1 " ، التي تنقل بصورة نشطة إشارات الموجات الدقيقة وقياس صدى العودة، وعلى عكس أجهزة الاستشعار البصرية، يمكن أن تلتقط الدار صوراً بصرف النظر عن الظروف الجوية أو ضوء النهار، وهذه القدرة تجعل من المدار الثابت بالنسبة لرصد الفيضانات أمراً قيّماً لرصد الأحداث في الوقت الحقيقي، حتى أثناء الغطاء السحابي الثقيل.

نظم المعلومات الجغرافية في تقييم مخاطر الفيضانات

نظم المعلومات الجغرافية هي المنبر المركزي الذي تتكامل فيه البيانات المكانية، وتحللها، وتصورها في رسم خرائط الفيضانات، ويتيح برنامج نظام المعلومات الجغرافية للأخصائيين الجغرافيين الطبقة المتعددة من أنواع البيانات، ونماذج الرفع، وتصنيفات الغطاء الأرضي، وأنواع التربة، وسجلات سقوط الأمطار، وشبكات البنية التحتية، إضافة إلى إطار تحليلي موحد، ويتيح هذا التكامل عمليات حساب مخاطر متطورة تُحسب للتفاعل المعقد بين العوامل البيئية والبشرية.

تكامل البيانات والتحليلات التكميلية

وتكمن قوة نظام المعلومات الجغرافية في قدرته على الجمع بين مجموعات البيانات المتباينة في تحليل مكاني متماسك، وبالنسبة لرسم خرائط الفيضانات، فإن التحليل المفرط هو أسلوب أساسي يمكن فيه لطبقات تمثل الارتفاع، والمنحدر، واستخدام الأراضي، والقرب من أجساد المياه أن تقترن بتحديد المناطق التي تنطوي على احتمال شديد للفيضانات، وكل طبقة تُسند إليها وزناً يستند إلى تأثيرها على مخاطر الفيضانات، وتبرز خطة الخرائط المركبة التي تنجم عنها مناطق تتداخل فيها عوامل الخطر.

تحليل المياه والتضاريس المائية

وتسمح أدوات نظام المعلومات الجغرافية المصممة لتحليل الهيدرولوجيات بأن تُظهر كيفية انتقال المياه عبر مستجمعات المياه، وباستخدام نماذج الارتفاع الرقمي، يمكن للبرامجيات أن تحدد أحواض الصرف، وحساب تراكم التدفق، وتحديد شبكات المجاري، وتكشف هذه التحليلات عن المناطق التي تسهم في مناطق الفيضانات في أسفل المجرى، وعن مدى تأثير التغييرات في الغطاء الأرضي أو البنية التحتية للتصريف على ارتفاعات في الفيضانات.

الإحصاءات المكانية والحد من المخاطر

وبالإضافة إلى رسم الخرائط الأساسية، تدعم نظم المعلومات الجغرافية الإحصاءات المكانية المتقدمة التي تحدد مخاطر الفيضانات تقييما كميا، وتستخدم هذه النظم أدوات لحساب فترات العودة بالنسبة للظواهر التي تنجم عن الفيضانات، وتقدير الأضرار السنوية المتوقعة، وتحديد احتمالات القذف في أعماق مختلفة، وهذه النواتج الإحصائية أساسية لوضع خرائط لمعدلات التأمين على الفيضانات والحدود التنظيمية للأخطار التي تنجم عن الفيضانات، وذلك بإدراج تحليلات لعدم اليقين، وتدفقات العمل الحديثة لنظام المعلومات الجغرافية تساعد واضعي القرارات على فهم مستويات الثقة المرتبطة بمختلف المخاطر.

أساليب النمذجة الهيدرولوجي والهيدروليكية

والنماذج الحاسوبية التي تحفيز حركة المياه عبر البيئة هي المحركات التي خلفت رسم خرائط الفيضانات المتوقعة، وتركز النماذج الهيدرولوجية على كيفية تعرض التهطال للهروب، بينما تحفز النماذج الهيدروليكية على كيفية تدفق تلك المياه عبر القنوات وانتشارها عبر فيضانات، وتشكل معا سلسلة نموذجية متكاملة تحول التنبؤات الجوية وبيانات سقوط الأمطار إلى توقعات مفصلة للفيضانات.

النماذج الهيدرولوجيّة للتنبؤ

وتقدّر النماذج الهيدرولوجيّة حجم الأمطار التي تُصبح سطحية مقابل كمية التسلل إلى التربة أو التهرب أو التي تُتحمّل بواسطة الغطاء النباتي، وتشمل هذه النواتج كثافة الأمطار ومدتها، وظروف رطوبة التربة، ونوع الغطاء الأرضي، والجغرافيا، والنماذج مثل خطي الماء وتقييم المياه، أو نماذج قياسية مركبة من نوع الهيدرولوجيات الهيدرولوجيات.

النمذجة الهيدروليكية لـ "فلودبلين"

وتأخذ النماذج الهيدروليكية نواتج التدفق من النماذج الهيدرولوجية وتُحاكي كيف تنتقل المياه عبر قنوات الأنهار وتنتشر على فيضانات مجاورة، وتحل هذه النماذج معادلة حركة السوائل في موازنة ارتفاعات سطح الماء وسرعة التدفق وحجم الفيضان، وتُنتج برامجيات النمط الهدرائية الشعبية نماذج للفيضانات الحضرية التي تستخدم فيها نماذج التدفق المكثفة للفيضانات السطحية وكمائنة

نظم نموذجية مزدوجة وتوقعات في الوقت الحقيقي

وتسمح نظم التنبؤ بالفيضانات التشغيلية بإضافة نماذج هيدرولوجية وهيدرية تتضمن بيانات عن الطقس في الوقت الحقيقي لتوفير الإنذار المبكر، وتضع هذه النظم تقديرات عن سقوط الأمطار الرادارية، وقراءات قياس الأنهار، ونواتج التنبؤ بالطقس العددية لتحديث مدى الفيضانات المتوقعة باستمرار، وتضفي نماذج المياه الوطنية في الولايات المتحدة والنظام الأوروبي للتوعية بالفيضانات مثالا على هذا النهج.

أساليب التنبؤ بمخاطر الفيضانات ورسم الخرائط

ويتطلب تحويل البيانات الخام والنواتج النموذجية إلى معلومات قابلة للتنفيذ عن مخاطر الفيضانات أساليب منهجية تعالج المخاطر المادية وقابلية تعرض السكان والموجودات المعرضة للخطر، ويطبق علماء الجغرافيا مجموعة من التقنيات بدءا بالتحليل الإحصائي للسجلات التاريخية إلى خوارزميات التعلم الآلات التي تحدد الأنماط الخفية في مجموعات البيانات المعقدة.

تحليل الترددات الأرضية التاريخية

ومن بين أكثر الطرق المتبعة في التنبؤ بمخاطر الفيضانات تحليل سجلات تدفق المياه التاريخية والفيضانات، ومن خلال تجهيز التوزيعات الإحصائية لبيانات الذروة في تدفق المياه، يقدر علماء الهيدرولوجيات احتمال حدوث فيضانات ذات حجم مختلف، وينتج هذا النهج منحنى تردد الفيضانات التي ترتكز على رسم خرائط لفيضانات السفن، بينما تفترض سجلات محطة الغوغ التي تمتد عقودا أو أكثر ضرورة، ويستثمر الجغرافيون جهدا كبيرا في تغيير قنوات الجودة

النهج التعليمية والقائمة على البيانات

وقد فتحت التطورات الأخيرة في مجال التعلم الآلات آفاقا جديدة للتنبؤ بمخاطر الفيضانات، ويمكن تدريب نماذج الغابات النباتية وشبكات العزل وأجهزة الدعم على مجموعات كبيرة من البيانات المتعلقة بالفيضانات التاريخية إلى جانب متغيرات التنبؤ مثل الارتفاع، والمنحدر، والغطاء الأرضي، ونوع التربة، وشدة سقوط الأمطار، وكثيرا ما تحقق هذه النماذج درجة عالية من الدقة في تحديد المناطق المعرضة للفيضانات، ويمكنها أن تلتقط نماذج غير مفصولة عن النماذج التي تفتقدها الأساليب الإحصائية التقليدية.

تقييم القابلية للتأثر والعرض

ويُعتبر تقدير القابلية للتأثر عوامل مثل نوع البناء، والكثافة السكانية، والخصائص الديمغرافية، ووجود بنية أساسية حرجة مثل المستشفيات وأجهزة توليد الطاقة، ورسم خرائط لأقساط التأمين على المخاطر، ورسم خرائط المخاطر التي تُحدِد فيها، ووضع خرائط مخاطر شاملة، لا تُبرز فيضانات.

رسم الخرائط والمشاركة المجتمعية

وكثيرا ما تسد المعارف المحلية الثغرات التي لا يمكن أن يعالجها الاستشعار عن بعد والنمذجة، وتشمل رسم الخرائط القائمة على المشاركة العمل مع أعضاء المجتمع المحلي لتوثيق تجارب الفيضانات، وتحديد قضايا الصرف الصحي، ورسم مسارات آمنة، وهذا النهج ذو قيمة خاصة في مناطق انفصال البيانات التي قد تكون فيها السجلات التاريخية غير كاملة أو حيث تغير التحضر السريع أنماط الصرف، وييسر علماء الجغرافيون حلقات العمل واستخدام أدوات جمع البيانات المتنقلة لجمع الملاحظات المحلية عن أعمق الفيضانات وممرات التدفقات الإنذار.

التكنولوجيات الناشئة والاتجاهات المستقبلية

ولا يزال مجال رسم خرائط المناطق المفيضانة يتطور بسرعة مع توافر مصادر جديدة للبيانات وأساليب حاسوبية، وتعود عدة اتجاهات ناشئة إلى زيادة تحسين دقة المعلومات المتعلقة بمخاطر الفيضانات وحسن توقيتها وإمكانية الحصول عليها.

مركبات جوية غير مأهولة لأغراض التقييم السريع

وتزود الطائرات الآلية المجهزة بكاميرات عالية الاستبانة، أو أجهزة المسح الحراري، أو أجهزة الاستشعار الحرارية، صوراً مطلية على الطلب يمكن نشرها مباشرة بعد حدوث الفيضانات أو استخدامها لتحديث نماذج الارتفاع في المناطق التي تشهد تغيراً سريعاً، وتسد الفجوة بين الدراسات الاستقصائية الأرضية والصور الساتلية، مما يتيح تسوية قياسية على المناطق المحلية، ويستخدم علماء الخرائط الجيولوجية الطائرات بدون طيار على نحو متزايد لتكييف نماذج الفيضانات.

البرمجيات الحاسوبية والمقدوحة

ويمكن الآن أن تُدار نماذج الهيدرولوجيات والهيدروليكية التي كانت تتطلب حواسيب خارقة مخصصة في السحابة على البنية التحتية القابلة للتصعيد، كما أن خدمات مثل مهندس الأرض في غوغل، وحساب مايكروسوفت الكوكبي، وخدمات شبكة الأمازون تتيح للأخصائيين الجغرافيين تجهيز صور ساتلية على نطاق واسع وتنفيذ نماذج تجمعية تستكشف سيناريوهات متعددة في آن واحد.

Climate Change Integration in Flood Projects

ومع تغير المناخ يغير كثافة الأمطار ومستويات البحر وأنماط العواصف، فإن البيانات التاريخية وحدها لا تكفي للتنبؤ بمخاطر الفيضانات في المستقبل، حيث أن علماء الجغرافيين يدمجون الآن بصورة روتينية التوقعات المتعلقة بنموذج المناخ في سير عمل رسم خرائط الفيضانات، وهذه الإسقاطات توفر سيناريوهات لسقوط الأمطار في المستقبل وارتفاع مستوى سطح البحر يمكن أن تُدرَج في نماذج هيدرولوجية وهائية لإنتاج خرائط مخاطر تطلعية، ويستلزم وجود عدم يقين في التوقعات المناخية أكثر مناًاًاًاً من حيثً من حيث إنماً.

خاتمة

(ب) أن تكون مناطق الفيضان قد تطورت من خرائط ورقية بسيطة تستند إلى أدلة غير واضحة إلى منتجات رقمية متطورة مبنية على الاستشعار عن بعد، وتحليلات نظام المعلومات الجغرافية، ونماذج المحاكاة القائمة على الفيزياء، وتستفيد من مجموعة متنوعة من البيانات ذات الصلة بالتدفقات العالية، بما في ذلك بيانات الأشعة فوق البنفسجية، ودراسات الأشعة فوق البنفسجية، والأشعة المتطورة، والتراكمية، والتراكمية، والتدفقية، والتراكمية، والتدفقية، والتدفقية،