رسم خرائط لاستخدام الأراضي الزراعية والأمن الغذائي باستخدام نظم المعلومات الجغرافية

وقد أحدثت نظم المعلومات الجغرافية ثورة في كيفية فهمنا وتحليلنا وإدارة استخدام الأراضي الزراعية والأمن الغذائي في جميع أنحاء العالم، وهذه الأدوات المتطورة للتحليل المكاني، مما أتاح للباحثين وواضعي السياسات والمزارعين والمخططين الزراعيين أن يتصوروا العلاقات المعقدة بين موارد الأراضي وإنتاج المحاصيل والعوامل البيئية وشبكات توزيع الأغذية، ومن خلال إدماج طبقات البيانات المتعددة واستخدام تقنيات تحليلية متقدمة، فإن نظام المعلومات الجغرافية أداة تتيح للمستعملين وضع خرائط تفاعلية متعددة المستويات.

فهم نظم المعلومات الجغرافية في الزراعة

وفي صميم هذا النظام، فإن رسم خرائط نظام المعلومات الجغرافية هو تكنولوجيا متطورة تجمع بين البيانات الجغرافية والبرامجيات المتقدمة من أجل رسم خرائط للمناظر الزراعية وتحليلها، وتزويد المزارعين ببصرات قيمة في ميادينهم، وتدمج التكنولوجيا المعدات والبرامجيات والمعلومات اللازمة لإنشاء قواعد بيانات مكانية شاملة، وكلها برامجيات وبرامجيات ومعلومات تجمع في تكنولوجيا نظام المعلومات الجغرافية، وأي جهاز حاسوبي محمول أو حاسوب مكتبي بسيط إلى شيء أكثر تعقيدا مثل قمر أو طائرة بدون طيار.

وتكمن قوة نظام المعلومات الجغرافية في الزراعة في قدرته على تجهيز البيانات المكانية وعرضها بطرق مجدية، وتستخدم برامجيات نظام المعلومات الجغرافية خرائط لعرض البيانات المكانية، وتُنشأ الصور باستخدام مجموعة متنوعة من تكنولوجيات نظام المعلومات الجغرافية، ثم ترتبط بالخرائط والبيانات ذات الصلة التي تخفيها عن النظر، وما ينتهي بك المطاف به هو خريطة لا تبين موقع محاصيلكم وصحة عامة فحسب، بل تضع أيضا في اعتبارها عوامل أخرى ذات صلة مثل النهج القائم على التضاريس، ونوع التربة، والتخمير الزراعي.

مصادر وجمع البيانات المتعلقة بالنظم العالمية للمعلومات الزراعية

Remote Sensing Technologies

ويشكل الاستشعار عن بعد العمود الفقري لتطبيقات نظام المعلومات الجغرافية الزراعية الحديثة، ويشمل الاستشعار عن بعد المسح الجوي أو الساتلي لسطح الأرض، وتوفر منابر السواتل المتعددة البيانات الحيوية لرسم الخرائط والرصد الزراعيين، وتتيح منابر الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل )السيتينيل - ٢، ولاندسات ٨/٩، والكوكب( والبرامج المتاحة تجاريا فرصة جمع البيانات المتعددة الأطياف العالية الاستبانة لاستخدامها في تحليل برمجيات نظام المعلومات الجغرافية.

وكان برنامج لاندرسات ذا قيمة خاصة بالنسبة للتطبيقات الزراعية، حيث إن الساتل " لادسات " هو ساتل للمراقبة يدار الأرض كل 16 يوماً، ويسجل تسع مجموعات خفيفة بارزة تساعد على تقييم صحة المحاصيل، أو محتوى المغذيات، أو الحشرات، أو الرطوبة، كما أن هذه السواتل، بالإضافة إلى الضوء الواضح، تلتقط أيضاً بيانات ذات تردد حراري توفر معلومات إضافية عن ضغط المحاصيل، وتوافر المياه، وظروف التربة.

وزيادة توافر الصور الرقمية للسواتل والتصوير الجوي والأدوات التحليلية الجديدة تجعل الدراسات الاستقصائية لاستخدام الأراضي القائمة على الاستشعار عن بعد ممكنة على نطاق ميداني مقارنة بالتاريخ الذي أجرته إدارة عمليات حفظ السلام في الدراسات الاستقصائية الميدانية الأرضية، وتتيح التكنولوجيات الحالية إجراء تحديد دقيق للمحاصيل واستخدام الأراضي على نطاق واسع بمختلف المستويات الزمنية، وتجعل من الممكن الحصول على معلومات أكثر تواترا وشمولا على نطاق الدولة، وقد أدى هذا التقدم إلى تحسين دقة وتوقيت استخدام الأراضي الزراعية.

GPS and Ground-Based Data Collection

وتكمل تكنولوجيا النظام العالمي لتحديد المواقع الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل عن طريق توفير بيانات دقيقة للمواقع، ويتيح تكامل النظام العالمي لتحديد المواقع للمزارعين جمع بيانات آنية، بما في ذلك الموقع، وبعبارة أخرى، يمكن لمنتجي الزراعة أن يعززوا كفاءة استخدام الموارد باستخدام أدوات الصنع بدقة حيث تستخدم هذه الموارد في مزرعة معينة.

وتساعد عملية المسح الميداني التي يمكن تشغيلها بواسطة النظام العالمي لتحديد المواقع على تحليل أصناف المحاصيل ومستويات الارتفاع والحدود الميدانية ونظم الري وما إلى ذلك، ويعد جمع البيانات على المستوى الأرضي أمرا أساسيا للتحقق من عمليات الرصد بواسطة السواتل وتقديم معلومات مفصلة عن ظروف ميدانية محددة، كما أن معدات تتبع النظام العالمي لتحديد المواقع في آلات الصخور ونظم الري الذكية ومنتجات المحاصيل تسمح للمزارعين بقياس إنتاج المحاصيل ونوعيتها (مثلا، مستويات الرطب أو كلوروفيل) في الوقت الحقيقي.

تكنولوجيا الطائرات بدون طيار وأجهزة التصوير العالي

وقد ظهرت مركبات جوية غير مأهولة أو طائرات بدون طيار كأدوات قوية لرسم الخرائط الزراعية، وتقدم الطائرات بدون طيار صورا ذات استبانة عالية مع وسائل مرنة لاستخلاص البيانات، مما يجعلها فعالة جدا في رسم خرائط لخطط مشاريع المسح الزراعي الصغيرة والمتوسطة الحجم، وتسد الفجوة بين الصور الساتلية والملاحظات الأرضية، وتوفر معلومات مفصلة على نطاقات غير عملية بالنسبة للسواتل، ولكنها أكثر كفاءة من الناحية الميدانية.

وتطير الطائرات المسيّرة العاملة بالزراعة على الحقول، وتجمع البيانات عن صحة المحاصيل، وحالة التربة، ومستويات التهوية، وهذه المعلومات حيوية لتحديد قضايا مثل الأمراض أو المياه الناقصة، مما يمكّن المزارعين من اتخاذ إجراءات سريعة ومستهدفة، وقد جعلت مرونة تكنولوجيا الطائرات بدون طيار وتكلفتها المنخفضة نسبيا الزراعة الدقيقة في متناول طائفة أوسع من العمليات الزراعية.

رسم خرائط لأدوات استخدام الأراضي الزراعية

تصنيف استخدام الأراضي وتغطيتها

ويصنف رسم خرائط استخدام الأراضي وتغطية الأراضي الأراضي الأراضي الأراضي الزراعية، مثل الأراضي الزراعية، والمراعي، والبساتين، أو المناطق الخريفية، أو المناطق المبنية، وهذا التصنيف أساسي لفهم كيفية استخدام الموارد من الأراضي وكيفية تغييرها بمرور الوقت، وتستخدم تقنيات تصنيف مختلفة لتصنيف استخدام الأراضي من الصور التي يتم استشعارها عن بعد.

(أ) التصنيف المشرف عليه (مثل الحد الأقصى للمثليات، وأجهزة دعم الحشرات)؛ واستخدام عينات التدريب، وتتمت عملية التجميع غير المشرف أو تصنيف أكياس الصور، وهذه الأساليب الآلية للتصنيف تتيح إجراء تحليل سريع للمناطق الجغرافية الكبيرة، مما يتيح رصد استخدام الأراضي الزراعية على المستويات الإقليمية والوطنية بل والعالمية.

وقد أدت التقنيات المتقدمة مثل تحليل الصور المأخوذة من الأجسام إلى زيادة تحسين دقة التصنيف، وذلك بالنظر ليس فقط إلى البيكسلزات الفردية بل أيضاً إلى شكل ولون ونسيج أجزاء الصور، وهذا النهج يُحسِّن طريقة تفسير البشر للصور ويمكن أن يميز بين أنواع استخدام الأراضي التي قد تبدو متشابهة في الخصائص الطيفية وحدها.

تعيين الحدود الميدانية

ومن الأهمية بمكان وضع خرائط دقيقة للحدود الميدانية لتحديد إجمالي المساحة المزروعة لممارسات زراعة المحاصيل والتأمين على المحاصيل والإبلاغ عن الامتثال، فالحدود الميدانية المحددة تتيح إجراء حسابات دقيقة للمناطق المزروعة وتقديرات المحاصيل وتخصيص الموارد، ويمكن أن تُكتشف تقنيات نظام المعلومات الجغرافية الحديثة تلقائيا الحدود الميدانية من الصور العالية الاستبانة، وإن كان التحقق اليدوي يظل ضروريا في كثير من الأحيان بالنسبة للمناظر الزراعية المعقدة.

(د) تكنولوجيا RTK (Real-Time Kinematic) التي يوفرها مقدمو خدمات برنامج التجارة العالمية، وتثبيت خرائط المزارع بتوفير التصويبات في الوقت الحقيقي لنظم النظم العالمية لسواتل الملاحة، مما يتيح تحديد الدقة لتحديد مواقع العناصر مثل مساحات المحاصيل ونظم الري والحدود البرية، ويقلل بدرجة كبيرة من الوقت الذي يستغرقه التجهيز، وهذا المستوى من الدقة ضروري لتطبيقات الزراعة الحديثة الدقة ومعدات الزراعة الآلية.

التحليل الزمني والكشف عن التغيير

ومن أقوى قدرات نظام المعلومات الجغرافية في مجال رسم خرائط استخدام الأراضي الزراعية القدرة على تحليل التغيرات بمرور الوقت، ومن خلال مقارنة الصور والبيانات المكانية من فترات زمنية مختلفة، يمكن للمحللين أن يحددوا الاتجاهات في تحويل استخدام الأراضي أو التوسع الزراعي أو الانكماش، والتحولات في أنماط زراعة المحاصيل، ومن خلال تصور البيانات، يساعد نظام المعلومات الجغرافية المزارعين على تحديد الاتجاهات والأنماط، وتنفيذ كشف التغيير، ومعالجة المسائل بسرعة.

ويعد تحليل السلاسل الزمنية أمراً بالغ الأهمية لفهم التغيرات الموسمية في نمو المحاصيل، وتحديد مجالات إخفاق المحاصيل أو الضغط عليها، ورصد آثار تغير المناخ على النظم الزراعية، وتتيح مجموعات البيانات المتعددة المراحل للباحثين التمييز بين التغيرات الدائمة في استخدام الأراضي والتباينات المؤقتة بسبب تناوب المحاصيل أو فترات القزح.

تطبيقات نظام المعلومات الجغرافية في الزراعة الدقيقة

Site-Specific Crop Management

وتعتمد الزراعة الدقيقة اعتماداً كبيراً على نظام المعلومات الجغرافية لجمع وتفسير البيانات الميدانية الضخمة من أجل اتخاذ القرارات المستنيرة، ويسلم هذا النهج بأن الظروف تختلف اختلافاً كبيراً في كل مجال من المجالات، وأن الممارسات الإدارية الموحدة قد لا تكون مثالية، وأن إحدى التطبيقات الحاسمة لرسم خرائط نظام المعلومات الجغرافية في مجال إدارة المحاصيل هي الزراعة الدقيقة، وتشمل الزراعة الدقيقة استخدام تكنولوجيات متقدمة مثل النظام العالمي لتحديد المواقع والاستشعار عن بعد ونظام المعلومات الجغرافية، لجمع وتحليل البيانات المستخدمة من فرادى مجالات المحاصيل.

والزراعة السليمة هي نوع من إدارة الأراضي يركز على تكييف أنشطةكم لتلبية احتياجات موقع محدد على قطعة أرض، فالتغيرات في المنحدرات، مثلا، تؤثر على كيفية هطول الأمطار - وبالتوسع، والأسمدة - وترمي إلى حقولكم وتجمعها في أماكن معينة، مما قد يؤدي إلى زيادة المياه والتغلغل المفرط في بعض المناطق، ويؤثر سلبا على غلة المحاصيل الزراعية.

تحليل التربة وإدارتها

ويتيح رسم خرائط نظام المعلومات الجغرافية للمزارعين تقييم ظروف التربة بطريقة دقيقة، ومساعدتهم على اتخاذ قرارات مستنيرة جيدا فيما يتعلق بالري والتخصيب وتناوب المحاصيل، ومن خلال تحليل مستويات رطوبة التربة، وتوزيع المغذيات، وغير ذلك من العوامل، يمكن للمزارعين أن يُحققوا الحد الأمثل من جهودهم الرامية إلى تحقيق أقصى قدر من غلة المحاصيل، كما أن تقنيات الاستقراء المكانية مثل الحرق والترجيح العكسي تتيح إنشاء عينات المستمرة لممتلكات من نقطة.

ويعتبر فهم تقلبات التربة أمراً حاسماً لتحقيق الاستخدام الأمثل للمدخلات الزراعية، ويمكن لرسم خرائط التربة القائمة على نظام المعلومات الجغرافية أن يكشف عن أنماط في نسيج التربة، ومحتويات المواد العضوية، ومستويات الصحة العامة، ومدى توافر المغذيات، وهذه المعلومات تسترشد بتطبيقات المتغيرات في معدل الأسمدة والليمة، وغير ذلك من التعديلات، بما يكفل حصول كل جزء من الميدان على معاملة ملائمة استناداً إلى احتياجاته المحددة.

رصد صحة المحاصيل والتنبؤ باليغلد

وتساعد تقنيات رسم الخرائط في نظام المعلومات الجغرافية المزارعين في رصد نمو المحاصيل والتنبؤ بالأرباح، إذ يمكن للمزارعين، عن طريق الإفراط في استخدام بيانات العائدات التاريخية مع عوامل آنية مثل الظروف الجوية ومستويات رطب التربة، أن يقدّروا أداء المحاصيل في المستقبل وأن يخططوا لذلك، وتوفر مؤشرات الغطاء النباتي المستمدة من الصور المتعددة الأطياف، مثل مؤشر الاختلاف الموحّد الموح، تدابير كمية لصحة المحاصيل واليقظة.

وتستغل هذه المؤشرات التوقيعات الطيفية الفريدة للنباتات الصحية، التي تعكس بشدة الإشعاع شبه المكشوف، مع امتصاص الضوء الأحمر الواضح، حيث توفر الدراسة الاستقصائية الوطنية للتنميط لقياس نسبة هذه التجليات قياسا موحدا للنشاط الاصطناعي الضوئي الذي يربط بين الكتلة الأحيائية، ومنطقة الورق، وحصيلة المحاصيل في نهاية المطاف، ويمكن أن تتبع بيانات الأشعة دون الحمراء تطور المحاصيل طوال الموسم المتنامي، وتحدد المناطق التي تعاني من الإجهاد.

إدارة الآفات والأمراض

وبرسم خرائط نظام المعلومات الجغرافية، يمكن للمزارعين أن يتتبعوا انتشار الآفات والأمراض في الوقت الحقيقي، وأن يحددوا المناطق الضعيفة، وأن يتخذوا تدابير وقائية على وجه السرعة، ويمكن أن يكشف التحليل المكاني للآفات والأمراض التي تصيبها عن أنماط تتصل بالظروف البيئية أو أصناف المحاصيل أو الممارسات الإدارية، وهذه المعلومات تدعم التدخلات المستهدفة التي تقلل من استخدام مبيدات الآفات وتتحكم بفعالية في التهديدات التي يتعرض لها إنتاج المحاصيل.

ويمكن لنظم الكشف المبكر التي تجمع بين الاستشعار عن بعد ونظم المعلومات الجغرافية أن تحدد التوقيعات الطيفية المرتبطة بالإجهاد النباتي الناجم عن الآفات أو المسببات المرضية، ومن خلال تحليل البيانات التي يتم جمعها من مصادر مختلفة، بما في ذلك السواتل والطائرات بدون طيار، يمكن للمزارعين اكتشاف قضايا مثل الأمراض أو نقص المغذيات في وقت مبكر، وهذا النهج الاستباقي يسمح بالتدخلات في الوقت المناسب، وتعزيز صحة المحاصيل، وتحقيق أقصى قدر من العائد.

تخطيط الري وإدارة المياه

الماء هو أكثر العوامل تقييداً في الإنتاج الزراعي، مما يجعل الري فعالاً حاسماً للأمن الغذائي، ويتيح النظام العالمي للمعلومات التحليل المتطور لاحتياجات الري على أساس خصائص التربة، والطبوغرافيا، ومتطلبات المياه المحصولية، ومصادر المياه المتاحة، أولاً، عليك أن تجري مسحاً طبغرافياً لميدانك، ويمكن تحقيق ذلك في دقائق باستخدام أداة نظام المعلومات الجغرافية، وإذا كان الجوّال قادراً على أخذ خرائطك إلى الميدان معك.

ويكشف التحليل الطبوغرافية عن كيفية تدفق المياه عبر المناظر الزراعية، وتحديد المناطق المعرضة لإجهاد الإجهاد الناجم عن تلوث المياه أو الجفاف، وهذه المعلومات تسترشد بتصميم نظم الصرف، ووضع الهياكل الأساسية للري، وتحديد مواعيد تطبيقات المياه، ويمكن لنظم الري ذات المعدلات المتغيرة أن تطبق المياه تحديداً حيثما وحيثما يلزم، وأن تحد من النفايات وتحسين أداء المحاصيل.

تقييم الأمن الغذائي ورسمه

فهم الأبعاد الأمنية الغذائية

إن الأمن الغذائي مفهوم معقد متعدد الأبعاد يتجاوز الإنتاج الغذائي البسيط، إذ أن الأمن الغذائي، وفقا للأمم المتحدة، يعني أن جميع الناس يحصلون على الغذاء بصورة مادية واقتصادية في جميع الأوقات، وأن الأبعاد الأربعة الرئيسية للأمن الغذائي - توافر الغذاء والوصول إليه واستغلاله واستقراره - كل منها لها مكونات مكانية هامة يمكن أن تساعد نظم المعلومات الجغرافية على تحليلها وتصورها.

وتهدف هذه الورقة إلى إزالة الجانب المعقد والمتعدد الأبعاد لانعدام الأمن الغذائي، وإلى تزويد واضعي السياسات بنهج لرسم البُعد المكاني لانعدام الأمن الغذائي، وباستخدام مجموعة من المؤشرات القائمة على نظام المعلومات الجغرافية، واتباع نهج في المناطق الصغيرة، نجمع بين تحليل المكونات الرئيسية والتحليل المكاني لنظام المعلومات الجغرافية لوضع مؤشر مركب واحد وأربعة مؤشرات فردية تستند إلى الأبعاد الأربعة للأمن الغذائي، ويسلم هذا النهج المتعدد الأبعاد بأن انعدام الأمن الغذائي يؤدي إلى تفاعل عوامل متعددة تختلف من حيث التنوع الجغرافي.

التحليل المكاني لإنتاج الأغذية وقابليتها للتوافر

إن خريطة نطاق الأراضي الزراعية التي تستخدمها السواتل في عملية تحل مكاني عالية (30 مترا أو أفضل) هي بمثابة تحليل للأمن الغذائي والمائي، كما أن رسم خرائط دقيقة للمكان الذي ينتج فيه الغذاء يشكل أساس تقييمات الأمن الغذائي، ويتيح نظام المعلومات الجغرافية إدماج بيانات إنتاج المحاصيل مع توزيع السكان، ومواقع السوق، وشبكات النقل لفهم مدى توافر الأغذية على المستويات المحلية والإقليمية والوطنية.

إن رسم خرائط الأراضي الزراعية العالية (30 مترا أو أفضل) على مناطق كبيرة جدا مثل القارات أو البلدان الكبيرة أو المناطق بدقة، وعلى وجه الدقة، وبشكل متكرر، وبسرعة، أمر يتسم بأهمية كبيرة للتصدي للتحديات العالمية في مجالي الأمن الغذائي والمائي، وهذه الخرائط المفصلة للأراضي الزراعية تدعم تطوير منتجات أعلى مستوى مثل تصنيفات أنواع المحاصيل، ورسم خرائط الري، وتقييمات كثافة المحاصيل.

تحديد المناطق التي لا تأمّن فيها الأغذية

ويؤدي نظام المعلومات الجغرافية دوراً هاماً في تحديد مدى توافر الأغذية الكافية للأسر المعيشية بشكل منتظم من أجل دعم أسلوب حياة صحي، وهنا نركز على استخدام تقنية نظام المعلومات الجغرافية في تقييم الأمن الغذائي والمعايير في رسم خرائط المناطق الضعيفة للوصول إلى الغذاء الصحي وتصنيف المناطق من المناطق المنخفضة الأمان إلى المناطق الشديدة الأمان.

إن نظام المعلومات الجغرافية أداة استكشاف في استخدام أساليب التعليل المكاني، لتحديد المناطق المعرضة للخطر، بسبب عدم كفاية الموارد الغذائية والمائية، التي تنتج عن ندرة بيئية متأصلة، ويمكن أن يكشف التحليل المكاني عن أنماط جغرافية من انعدام الأمن الغذائي قد لا تظهر من الإحصاءات الإجمالية، مما يتيح تدخلات أكثر استهدافا وفعالية.

وهكذا، تفصل هذه الدراسة المنهجيات الواضحة المكانية لوضع مؤشرات على المستوى المحلي لنظام المعلومات الجغرافية لرسم خرائط الأنماط المكانية لانعدام الأمن الغذائي على المستويات المكانية الدنيا (أي الواجهة أو الحي)، وهذا التحليل الدقيق مهم بصفة خاصة لتحديد جيوب انعدام الأمن الغذائي داخل المناطق الأكبر التي قد تبدو آمنة من الأغذية عند النظر إليها في قرارات مكانية من قِبل الكارس.

شبكات توزيع الأغذية والوصول إليها

إن توافر الأغذية لا يضمن الأمن الغذائي إذا لم يتمكن الناس من الحصول على الغذاء المتاح، ويساعد نظام المعلومات الجغرافية على تصور وتحليل شبكات توزيع الأغذية، بما في ذلك الأسواق، وتجارة التجزئة الغذائية، والهياكل الأساسية للنقل، وبرامج المساعدة الغذائية، ومن خلال استخدام تكنولوجيا نظام المعلومات الجغرافية، يمكن أن تقدم الخرائط صورة مفصلة عن إمكانية حصول المجتمع على الغذاء، وأن تكشف المناطق التي قد توجد فيها صحر الغذاء، أي الأماكن الجغرافية التي يصعب على السكان الحصول على الغذاء الصحي.

ويمكن استخدام نظام المعلومات الجغرافية لمراقبة الروابط والعوامل الجغرافية التي تهدد مصادر الأغذية عبر مختلف البيئات، مما يتيح تحديد هوية صحراوي أفضل على الصعيد العالمي، ويمكن أن يوفر التحليل الجغرافي المكاني لتوافر الأغذية في المناطق المحلية معلومات عن صحر الأغذية من أجل التخطيط الأفضل، كما أن فهم الحواجز المكانية أمام الوصول إلى الأغذية - بما في ذلك المسافة إلى مصادر الغذاء، وتوفر وسائل النقل، والقيود الاقتصادية - أمر أساسي لتصميم تدخلات فعالة.

إدماج مؤشرات الأمن الغذائي المتعددة

ويمكِّن نظام المعلومات الجغرافية من إجراء تحليل مكاني لتحديد الأمن الغذائي وتحديد المناطق الضعيفة استنادا إلى 21 معيارا، وتظهر الدراسات مدى فعاليته في تصنيف مستويات الأمن الغذائي في مختلف المناطق، مثل مقاطعة شرق أذربيجان، إيران، وقد مكّنت تقنيات تحليل القرارات المتعددة المعايير، مثل عملية التحليل الهرمي، من إدماج مؤشرات متنوعة للأمن الغذائي في المؤشرات المركبة.

وتحظى نتائج هذا التحليل باهتمام كبير لدى صانعي القرار والمنظمات ذات الصلة حيث يمكنها أن توفر المعرفة بالأمن الغذائي في مختلف المجالات التي تشمل دراسة حالة الأغذية المحلية، وتقييم التغيرات في استخدام الأراضي، وتحديد العلاقات بين الفيزيائية الحيوية والاجتماعية والاقتصادية، ووضع نماذج ثلاثية الأبعاد لتوضيح الأرض ووضع استراتيجيات ملائمة لتوفير الموارد الغذائية، وهذا النهج الشامل يدعم وضع السياسات القائمة على الأدلة وتخصيص الموارد.

التقنيات المتقدمة في مجال التحليل الزراعي لنظام المعلومات الجغرافية

تحليل القرارات المتعلقة بالمعايير المتعددة

وقد تم توفير اتجاهات جديدة لنهج بدل الإقامة اليومي عن طريق الجمع بين نظام المعلومات الجغرافية ونُهج تحليل القرارات المتعددة المعايير، مثل نظام المعلومات الجغرافية، يسهل تبسيط عملية وضع البيانات والتحليل المكاني، في حين أن برنامج العمل الإنساني يسمح لنا بإعطاء الأوزان النسبية لمعايير مختلفة، أي الطبوغرافية وأصول التربة والمناخ، وهذا التكامل يمكّن صناع القرار من إجراء تقييم منهجي للمسائل المعقدة المتعلقة بالصلاحية الزراعية التي تنطوي على معايير متعددة وأحيانا متضاربة.

وقد استخدمت هذه الأساليب الهجينة أيضاً لتحقيق فائدة كبيرة لأغراض تحسين تخطيط استخدام الأراضي، مثل رسم خرائط الملاءمة الزراعية، وجمعت نظم المعلومات الجغرافية وآلية التنمية الزراعية من أجل تصنيف ورسم خرائط الأراضي التي يُزعم أنها مناسبة للزراعة، ويمكن أن تسترشد بها خرائط التكييف الزراعي واختيار المحاصيل والتخطيط لاستخدام الأراضي لتحقيق الإنتاجية على النحو الأمثل مع التقليل إلى أدنى حد من الآثار البيئية.

الاستقراء والنماذج المكانية

وتساعد أدوات التحليل المكاني لنظام المعلومات الجغرافية في تحديد الأنماط والعلاقات والاتجاهات في المناظر الزراعية.

ويوفر نظام " كرينغ " ، على وجه الخصوص، أفضل عملية الإنتربول من خلال النظر في المسافة بين النقاط والهيكل المكاني للتسيير الآلي للمتغير الذي يجري رسمه، وهذا لا ينتج القيم المتوقعة فحسب، بل أيضا تقديرات لعدم التيقن من التنبؤ، وهو أمر قيّم لتقييم المخاطر واتخاذ القرارات في ظل عدم اليقين.

ماكين للتعلم والاستخبارات الفنية

وقد عززت التطورات الأخيرة في مجال التعلم الآلاتي والاستخبارات الاصطناعية قدرات نظام المعلومات الجغرافية على التطبيقات الزراعية، ويمكن لهذه التقنيات أن تصنف تلقائياً استخدام الأراضي من الصور، وأن تنبأ بعائدات المحاصيل استناداً إلى متغيرات بيئية متعددة، وأن تحدد أنماطاً فرعية في مجموعات البيانات المكانية الكبيرة التي قد تفلت من المراقبة البشرية، وقد أظهرت خوارزميات التعلم العميقة، ولا سيما الشبكات العصبية التي تبث روحاً، نجاحاً ملحوظاً في مهام تصنيف الصور ذات الصلة بالزراعة.

وقد تغيرت تكنولوجيا نظام المعلومات الجغرافية تغيرا جذريا في رسم خرائط الأراضي الزراعية، من الاستشعار عن بعد والمسح العالمي لتحديد المواقع، إلى تصنيف المعلومات المسبقة عن علم وتحليلات السحاب المكانية؛ وقد وفرت أدوات نظام المعلومات الجغرافية الجديدة أي شيء من الماضي، وتتيح منابر قائمة على الكلاود تجهيز مجموعات البيانات الضخمة ونشر نماذج تحليلية متطورة دون الحاجة إلى بنية أساسية حاسوبية محلية واسعة النطاق.

Climate Change Assessment and Agricultural Adaptation

رسم خرائط الضعف

ومع التركيز على آثار تغير المناخ، تقدم هذه الدراسة تقييما شاملا يستند إلى نظام المعلومات الجغرافية لقابلية استخدام الأراضي في جبال أبيوني، وتزداد جبال أبيوني، وهي منطقة تتسم بالتنوع البيولوجي وتضاريسها المعقدة، عرضة لآثار تغير المناخ، مما يهدد النظم الإيكولوجية الطبيعية والأنشطة البشرية على حد سواء.

وتؤدي التقييمات القائمة على نظام المعلومات الجغرافية دوراً هاماً في تحديد أنسب الأماكن للزراعة والحراجة وحفظ البيئة في سياق تغير المناخ، وتتيح هذه التقنية تحديد الأراضي التي تشير إلى القدرة على التكيف مع الآثار المناخية وتدعم تحقيق مبادرات التنمية المستدامة، وتنظر تقييمات القابلية للتأثر في عوامل متعددة تشمل التعرض للمخاطر المناخية، وحساسية النظم الزراعية، والقدرة على التكيف لدى المجتمعات المحلية الزراعية.

رصد آثار المناخ على الزراعة

ويتيح نظام المعلومات الجغرافية دمج البيانات المناخية مع المعلومات الزراعية لتقييم مدى تأثير تغير درجات الحرارة والأنماط المتساقطة على ملاءمة المحاصيل، والمواسم المتنامية، والإنتاجية، ويشمل ذلك رصد سقوط الأمطار وخصوبة التربة لفهم المناطق التي يمكن أن تؤدي إلى نقص الأغذية وتحليل البيانات للقيم الكمية لسقوط الأمطار، وتحليل الصور الساتلية، وتحليل الوقت لتتبع التغيرات.

ويمكن تحليل الاتجاهات المناخية الطويلة الأجل إلى جانب بيانات الإنتاج الزراعي لتحديد المناطق التي قد لا تكون فيها نظم زراعة المحاصيل التقليدية صالحة، والتي قد تنشأ فيها فرص جديدة، وهذه المعلومات تدعم التخطيط الاستباقي للتكيف، بما في ذلك التحولات في اختيار المحاصيل، والتغيرات في تواريخ الزراعة، والاستثمارات في الري أو غير ذلك من الهياكل الأساسية التي تقاوم المناخ.

نظم الإنذار المبكر

ولدى النظام العالمي للمعلومات والإنذار المبكر (أو النظام العالمي للرصد البيئي) بيانات عالمية للاستشعار عن بعد يمكن أن ترصد أحوال المحاصيل الغذائية الرئيسية وتقيم مستقبل إنتاج الأغذية.() وتدمج نظم الإنذار المبكر القائمة على نظام المعلومات الجغرافية بيانات الطقس في الوقت الحقيقي، ورصد حالة المحاصيل، ومؤشرات الأمن الغذائي لتحديد التهديدات الناشئة لإنتاج الأغذية والحصول عليها.

ويمكن لهذه النظم أن تكتشف ظروف الجفاف، وترصد مخاطر الفيضانات، وتتعقب تفشي الآفات، وتقيّم آثار الظواهر الجوية الشديدة على الإنتاج الزراعي، وتوفر البيانات الساتلية معلومات قيمة عن الظروف الزراعية، بما في ذلك صحة المحاصيل، ورصد الجفاف، والتغيرات في استخدام الأراضي، وتتيح رصد المعالم الزراعية على نطاق واسع، وتساعد على تحديد المناطق المعرضة لخطر انعدام الأمن الغذائي، وتمكين ممارسات الإدارة الاستباقية من حماية الإنتاج الغذائي.

التنفيذ العملي لنظام المعلومات الجغرافية الزراعي

متطلبات البيانات والاعتبارات النوعية

وتشمل مجموعات البيانات الرئيسية الصور الساتلية والخرائط الطبوغرافية وإحصاءات السكان وبيانات استخدام الأراضي الزراعية، وهذه مجموعات البيانات أساسية لإنشاء قواعد بيانات مكانية ضرورية لإجراء تقييمات دقيقة للأمن الغذائي، وتؤثر نوعية البيانات المتعلقة بالمدخلات وحلها تأثيرا كبيرا على موثوقية تحليلات نظم المعلومات الجغرافية والقرارات التي تستند إليها.

عند وضع خرائط أرض زراعية يمكن الاعتماد عليها، مراعاة ما يلي: استخدام أحدث الصور في أرفع القرارات، إذا توافرت، جمع بيانات تقصي الحقائق الأرضية للتحقق من تقنيات جمع بيانات الاستشعار عن بعد، واستخدام تقنيات التصنيف المناسبة التي تعتمد على نوع المحاصيل والمنطقة، واستخدام بيانات السلسلة الزمنية التي لها هيكل موسمي لتحقيق أقصى قدر من تحديد المحاصيل.

البرمجيات والأدوات

ويستخدم المزارعون برامجيات متطورة لرسم خرائط المزارع لتجهيز البيانات التي تجمعها شبكات وطائرات الطائرات المسيّرة التابعة لشبكة RTK، وتحلل أدوات مثل نظام المعلومات الجغرافية هذه البيانات، وتترجمها إلى أفكار عملية، وتسمح هذه البرامج للمزارعين بتصوير أراضيهم في مختلف الطبقات، واتخاذ قرارات مستنيرة بشأن وضع المحاصيل، ووضع جداول للري، وأكثر من ذلك.

وهناك مجموعة واسعة من برامجيات نظام المعلومات الجغرافية متاحة، من النظم التجارية الشاملة إلى البدائل المفتوحة المصدر، ويعتمد اختيار البرامج على التطبيقات المحددة، والقيود على الميزانية، والخبرة التقنية، ومتطلبات التكامل مع نظم إدارة المزارع الأخرى، وقد أتاحت منابر نظام المعلومات الجغرافية القائمة على الكلاود قدرات تحليلية مكانية متطورة للمستعملين دون وجود بنية أساسية تقنية واسعة النطاق.

بناء القدرات والتدريب

والأهم من ذلك هو كيف ستكون التكنولوجيا الحديثة مثل أجهزة الاستشعار ونظم المعلومات الجغرافية متاحة لجميع المزارعين، وفي الواقع، يجري تحقيق هذا المستقبل، حيث أن هناك المزيد من الناس الذين لديهم القدرة على تنفيذ تقنيات الزراعة في مجال رسم الخرائط الميدانية في عملياتهم، غير أن تحقيق الإمكانات الكاملة لنظام المعلومات الجغرافية في مجال الزراعة يتطلب الاستثمار في التدريب وبناء القدرات.

إن نظام المعلومات الجغرافية، الذي كان أداة مخصصة للمهنيين ذوي الخبرة المناسبة، أصبح الآن متاحاً على نطاق واسع ويمكنه أن يوفر لأي شخص دراسات استقصائية عن التربة، وصور ساتلية، وبيانات عن الطبقات، ومعلومات عن سمات المياه، وأكثر من ذلك، وفي دقائق ستفهمون مواقد الحقل، والمناطق التي يحتمل أن تجمع فيها المياه خلال الأمطار الغزيرة، والتي تتلقى أجزاء من أرضكم أكثر أنواع الأشعة الشمسية مباشرة، والتي ينبغي أن تستخدم فيها أنواعاً محددة من المحاصيل.

فوائد وتأثيرات نظام المعلومات الجغرافية في الزراعة

الاستحقاقات الاقتصادية

ومع استخدام نظام المعلومات الجغرافية، قد يضاعف المزارعون إمكاناتهم في الأراضي من حيث زيادة العائد والوفورات المالية، ناهيك عن الآثار البيئية المخفضة، ويمكن للزراعة الدقيقة التي يتيحها نظام المعلومات الجغرافية أن تقلل كثيرا من تكاليف المدخلات عن طريق الاستخدام الأمثل للبذور والأسمدة ومبيدات الآفات والمياه، ويكفل تطبيق المعدل المتغير استخدام الموارد فقط حيثما يلزم ذلك وفي الكميات المناسبة.

ويكتسب المزارعون نظرة حاسمة على ظروف التربة، والأنماط الجوية، ومؤشرات الغطاء النباتي من خلال رسم خرائط نظام المعلومات الجغرافية، مما يمكّنهم من تخصيص الموارد بفعالية، والحد من النفايات وتحسين كفاءة إدارة الموارد عموما، ويمتد نطاق الفوائد الاقتصادية إلى ما يتجاوز فرادى المزارع لتشمل تحسين كفاءة السوق، وتحسين برامج تأمين المحاصيل، ووضع سياسات زراعية أكثر فعالية تستند إلى معلومات مكانية دقيقة.

الاستدامة البيئية

وتساعد الزراعة الدقيقة على التقليل إلى أدنى حد من الأثر البيئي عن طريق الحد من المواد الكيميائية والأسمدة، ومن خلال اعتماد تقنيات محددة الهدف، يمكن للمزارعين أن يكفلوا استخدام الموارد بصورة حكيمة، والحد من التلوث، والمحافظة على النظم الإيكولوجية الطبيعية، وتقلل الزراعة الدقيقة التي تستخدمها نظم المعلومات الجغرافية من سرعة المغذيات إلى المجاري المائية، وتقلل إلى أدنى حد من تعرض المبيدات لل الكائنات غير المستهدفة، وتخفض انبعاثات غازات الدفيئة المرتبطة بالاستخصيب الأسمدة المفرطة.

كما سيعطي الأولوية للاستدامة في ممارسات إدارة الأراضي التي تساعد على زيادة الإنتاجية والحد من النفايات، ونظرا لأن الزراعة نشاط قائم على الموقع بشكل ثابت، فإن نظام المعلومات الجغرافية يبرهن على أنه مفيد بشكل خاص في تمكيننا من تحسين إجراءاتنا المتعلقة بالزراعة والمياه والتخصيب والتحصيل، ومن أجل الحفاظ على الممارسات الزراعية المستدامة، فإننا ندرك جميعا بشكل متزايد أهمية الحفاظ على مواردنا الطبيعية وحفظها، التي يتعين أن تبدأ بالحصول على فهم واضح للموارد المتاحة لنا.

تعزيز اتخاذ القرارات

فالمزارعون مخولون باتخاذ قرارات في الوقت المناسب، تُتخذ على أساس البيانات، وتُعطى بيانات في الوقت الحقيقي في أظاففهم، ومن خلال تحليل الاتجاهات، والبيانات، والتقلبات الميدانية، يمكنهم الاستجابة بصورة استباقية للتحديات والاستفادة من الفرص، ويوفر نظام المعلومات الجغرافية إطارا لإدماج مصادر المعلومات المتنوعة، ويقدم علاقات مكانية معقدة في أشكال بصرية غير ملائمة تدعم تحسين الفهم واتخاذ القرارات.

ويمكِّن استخدام نظام المعلومات الجغرافية في الزراعة المزارعين من رسم خرائط للبيانات الميدانية وتنظيمها وتحليلها ورصد محاصيلهم عن بعد، وهذه القدرة قيمة خاصة بالنسبة للعمليات الزراعية الكبيرة، ومقدمي الخدمات الزراعية، والوكالات الحكومية المسؤولة عن السياسات الزراعية والأمن الغذائي.

دراسات الحالة والتطبيقات العالمية الحقيقية

البرامج الزراعية الحكومية

وتساعد برامج وكالة الفضاء الاتحادية المنتجين الزراعيين على شراء المزارع وتشغيلها، وتثبيت دخل المزارع، وحفظ الأراضي والمياه، والتعافي من آثار الكوارث، ومن أجل تحديد فوائد المنتج بالنسبة لمعظم مناطق برنامج وكالة الفضاء الاتحادية، يجب على الوكالة أن تعرف المعلومات المحددة عن إنتاج المحاصيل أو غيرها من المعلومات المتعلقة باستخدام الأراضي، وتعتمد الوكالات الحكومية بشكل متزايد على نظام المعلومات الجغرافية لإدارة البرامج ورصد الامتثال وتقييم الكوارث.

وبما أن الكثير من أعمال وكالة الأمن القومي ترتبط ارتباطا مباشرا بالأرض، فإن الوكالة بصدد تحديث خرائطها والمعلومات الجغرافية المكانية ذات الصلة، كما أن وكالة الخدمات المالية، إلى جانب وكالات أخرى تابعة لوزارة الزراعة، بصدد تنفيذ تكنولوجيا نظم المعلومات الجغرافية والنظم العالمية لتحديد المواقع، وهذا التحديث يحسن كفاءة البرامج ويقلل من التكاليف الإدارية ويعزز تقديم الخدمات إلى المنتجين الزراعيين.

مبادرات الأمن الغذائي الإقليمية

وتشهد شمال غانا الفيضانات السنوية التي تؤثر على المزارعين المحليين وتدمر المجتمع المحلي، ولكن نظام المعلومات الجغرافية يساعد على مكافحة الآثار الخطيرة التي يخلفها الفيضانات على الأمن الغذائي في المنطقة، ومن خلال مجموعة متنوعة من السمات المرسمة، مثل العوامل المادية والإدارية والبيئية والثقافية والاجتماعية والاقتصادية والإقليمية، يمكن للمجتمعات المحلية أن تكون جزءا من المناقشات المتعلقة بالأمن الغذائي.

وتمثلت النتيجة في وضع خريطة ثلاثية الأبعاد تتيح للمجتمعات المحلية فرصة للتخطيط للتنمية حول قضايا الفيضانات التي تدوم كل عام وفترات الجفاف الطويلة التي تليها نماذج نظم المعلومات الجغرافية، مثل هذه النماذج أساسية بالنسبة لمناطق مثل شمال غانا، للعمل بنجاح نحو التنمية المستدامة، وتشرك هذه النهج القائمة على المشاركة في رسم الخرائط المجتمعات المحلية في تخطيط الأمن الغذائي وتمكينها من الإسهام في المعارف المحلية بالتحليلات المكانية.

النظم الزراعية المستقلة

وتوفر الخرائط الزراعية بيانات مفصلة لبرمجة المركبات والمعدات الزراعية المستقلة، وسواء كان الملاحية بين صفوف المحاصيل أو تغطي مناطق ميدانية محددة، فإن الدقة التي تتيحها رسم الخرائط المتقدمة تضمن التشغيل الفعال والكفء لنظم الزراعة المستقلة، وتتحول العمليات الزراعية الآلية، وتتوقف هذه التكنولوجيات أساسا على المعلومات المكانية الدقيقة التي توفرها نظم المعلومات الجغرافية.

وتعتمد الابتكارات مثل الروبوتات التي تصور الفاكهة والمنتجات الآلية على خرائط زراعية دقيقة، وتسترشد هذه الخرائط بالآليات في أداء المهام المعقدة عبر مزارع واسعة النطاق، بما يكفل الدقة ويقلل من احتياجات العمل اليدوي، ومع تقدم التشغيل الآلي في الزراعة، فإن التكامل بين نظم المعلومات الجغرافية والنظم الآلية سيزداد تطورا وضروريا.

التحديات والحدود

توافر البيانات وإمكانية الوصول إليها

وفي حين أن الصور الساتلية والبيانات المكانية أصبحت متاحة على نطاق أوسع، فإن هناك ثغرات كبيرة في التغطية، والتواتر الزمني، والتسوية المكانية لبعض المناطق والتطبيقات، ويمكن أن يحد الغطاء السحابي من توافر الصور البصرية في بعض المناخات، رغم أن الرادار ذي الفتحة الاصطناعية يوفر بديلا يمكن أن يخترق الغيوم، وقد يكون الوصول إلى الصور التجارية العالية الاستبانة مخففا من حيث التكلفة بالنسبة لصغار المزارعين أو المنظمات في البلدان النامية.

ويمكن أيضاً أن تحد التحديات المتعلقة بتقاسم البيانات والقابلية للتشغيل المتبادل من فعالية تطبيقات نظام المعلومات الجغرافية، وقد تُنشر البيانات الزراعية عبر وكالات ومنظمات متعددة ذات أشكال ومعايير وسياسات مختلفة للوصول إلى المعلومات، كما أن وضع اتفاقات لتقاسم البيانات ووضع معايير مشتركة يشكلان تحديات مستمرة في مجتمع نظم المعلومات الجغرافية الزراعية.

الخبرة التقنية والموارد

وعلى الرغم من زيادة سهولة استخدام برامجيات نظام المعلومات الجغرافية، لا يزال التطبيق الفعال لتقنيات التحليل المكاني يتطلب خبرة تقنية هامة، ومن الضروري فهم الإحصاءات المكانية، ومبادئ الاستشعار عن بعد، والنظم الزراعية لتجنب سوء تفسير النتائج وتطبيق أساليب التحليل بطريقة غير ملائمة، ويتطلب بناء هذه الخبرة والحفاظ عليها الاستثمار المستمر في التعليم والتدريب.

ويمكن أن تكون الموارد الحاسوبية أيضا قيدا، لا سيما عند تجهيز كميات كبيرة من الصور الساتلية أو إجراء تحليلات مكانية معقدة، وفي حين أن منابر الحاسوب السحابية جعلت من القدرات التحليلية القوية أكثر سهولة، فإن الربط الشبكي عبر الإنترنت والقيود المفروضة على عرض النطاق الترددي قد يحد من استخدامها في المناطق الريفية التي تمس الحاجة إليها.

تقييم القيمة وتقييم الاستحقاق

وتتوقف دقة الخرائط والتحليلات الزراعية القائمة على نظام المعلومات الجغرافية على نوعية بيانات المدخلات ومدى ملاءمة الأساليب التحليلية، ولا يزال التحقق من التصنيفات والنماذج المكانية التي يتم تحديدها عن بعد أمراً أساسياً، ولكن يمكن أن يكون مستهلكاً للوقت ومكلفة، ولا يزال الموازنة بين الحاجة إلى الدقة والقيود العملية على جهود التصديق يشكل تحدياً مستمراً.

وكثيرا ما يكون عدم اليقين في البيانات المكانية والنتائج التحليلية غير مفهوم أو غير مفهوم على نحو سليم، ويمكن أن تُعبر الخرائط والتحليلات المكانية عن شعور زائف بالدقة إذا لم يكن الشك ممثلاً صراحةً أو مُنظراً فيه في صنع القرار، كما أن وضع أساليب أفضل لقياس الارتياب المكاني والإبلاغ عنه هو مجال هام من مجالات البحث الجاري.

الاتجاهات المستقبلية والتكنولوجيات الناشئة

دمج مصادر البيانات المتعددة

ويعد تخزين بيانات نظام المعلومات الجغرافية أمرا أساسيا لدمج مختلف مجموعات البيانات، مثل المعلومات المناخية والزراعية والاجتماعية - الاقتصادية، في منبر موحد، وتشمل هذه العملية استخدام التكنولوجيات الجغرافية المكانية مثل الصور الساتلية، والبيانات التي يتم جمعها عن طريق الأجهزة المحمولة، وتخزين البيانات المتعلقة بنظام المعلومات الجغرافية، وتوفر هذه التكنولوجيات نظرة شاملة ومتعددة الأبعاد في المشهد الزراعي، مما يتيح تحديد مواطن الضعف الحاسمة والتدخلات المستهدفة.

وستدمج نظم المعلومات الجغرافية الزراعية في المستقبل على نحو متزايد مصادر بيانات متنوعة، بما في ذلك أجهزة استشعار الإنترنت، وبيانات وسائط التواصل الاجتماعي، وبيانات الهاتف المحمول، والملاحظات العلمية للمواطنين، وسيوفر هذا الدمج معلومات أكثر شمولاً وحسنة التوقيت عن الظروف الزراعية وحالة الأمن الغذائي، وستؤدي خوارزميات التعلم في مجال الآلات دوراً حاسماً في استخلاص أنماط ذات معنى من مصادر البيانات غير المتجانسة هذه.

رصد الوقت الحقيقي ودعم اتخاذ القرارات

وييسر جمع البيانات المتنقلة جمع المعلومات في الوقت الحقيقي من المواقع النائية، ويوفر معلومات حاسمة عن الظروف السائدة في الميدان والتحديات المحلية، وتدعم هذه المعلومات تطوير التدخلات المستهدفة واتخاذ القرارات في الوقت المناسب للتصدي لانعدام الأمن الغذائي، وسيتسارع الاتجاه نحو الرصد الزراعي في الوقت الحقيقي مع انخفاض فترات إعادة النظر في السواتل، وتوسيع شبكات الاستشعار، وتصبح عملية تجهيز البيانات أسرع وأكثر آلية.

وستوفر نظم دعم القرار على نحو متزايد تنبيهات وتوصيات آلية تستند إلى تحليل مكاني في الوقت الحقيقي، فعلى سبيل المثال، يمكن للنظم أن تحدد تلقائياً مجالات تظهر علامات على الجفاف، وتوصي بتحديد مواعيد للري، أو اكتشاف حالات تفشي الآفات الناشئة، واقتراح مجالات علاجية محددة الهدف، وستدمج هذه النظم التنبؤات الجوية، ونماذج المحاصيل، والمعلومات الاقتصادية لتوفير دعم شامل للقرارات.

الاستخبارات الفنية والتعلم العميق

وتتحول المعلومات الاستخبارية الفنية والتعلم العميق إلى قدرات نظم المعلومات الجغرافية الزراعية، ويمكن لهذه التكنولوجيات أن تستخرج تلقائياً سمات من الصور، وتصنف استخدام الأراضي بدقة عالية، وتتوقع غلات المحاصيل، وتحدد الأنماط الفرعية التي تدل على الإجهاد أو المرض في المحاصيل، وقد أظهرت الشبكات العصبية الثورية وعداً خاصاً بمهام تصنيف الصور، في حين أن الشبكات العصبية المتكررة يمكن أن تكون نماذج نمطية في بيانات السلسلة الزمنية الزراعية.

وقد تتيح نماذج الأنشطة الميسرة إنشاء بيانات تدريب اصطناعية لتحسين الخوارزميات التصنيفية، لا سيما بالنسبة للأحداث أو الظروف النادرة التي يصعب ملاحظتها، وستساعد تقنيات المحاسبة المفسَّرة المستعملين على فهم سبب قيام النماذج بتنبؤات معينة وبناء الثقة وتمكينها من استخدام أدوات دعم القرارات الزراعية التي تعمل بالطاقة العاملة.

تعزيز القرار الشامل وتغطية المواد

وتستمر تكنولوجيا السواتل في التقدم، حيث توفر مجموعات جديدة من الوحدات المكانية والزمنية والفضائية، ويمكن أن توفر مجموعات السواتل الصغيرة فترات إعادة نظر يومية أو أكثر، مما يتيح رصد الظروف الزراعية على نحو مستمر تقريبا، ويمكن للمستشعرات التي تعمل على أساس الكفاءات أن تكشف عن وجود فوارق فرعية في حالة المحاصيل وتكوينها غير مرئية للمستشعرات المتعددة الأطياف التقليدية.

وسيوفر الجمع بين عدة منابر ساتلية، والصور الجوية، وبيانات الطائرات بدون طيار تفاصيل غير مسبوقة عن المناظر الزراعية، وستدمج تقنيات دمج البيانات المعلومات المستمدة من هذه المصادر المتنوعة من أجل وضع خرائط زراعية شاملة ذات استبانة عالية تدعم إدارة الدقة على مستوى فرادى النباتات.

الآثار والتوصيات على السياسات

دعم الهياكل الأساسية للبيانات

وينبغي للحكومات والمنظمات الدولية الاستثمار في الهياكل الأساسية للبيانات الزراعية، بما في ذلك النظم الساتلية وشبكات المراقبة الأرضية ومنابر تقاسم البيانات، ويمكن لسياسات البيانات المفتوحة التي تتيح البيانات الزراعية والبيئية الممولة من القطاع العام مجانا أن تعجل الابتكار وتحسن صنع القرار في القطاع الزراعي، وسييسر توحيد صيغ البيانات والبيانات الوصفية تكامل البيانات وإمكانية التشغيل المتبادل.

ومع تكنولوجيات نظام المعلومات الجغرافية والرؤية الاستراتيجية التي يوفرها، يمكن أن يكون هناك تخطيط واسع النطاق وتغير واسع النطاق، وقاعدة المعلومات الجغرافية أداة هامة في الجهود الرامية إلى تحسين فهم وإدارة علاقتنا بين توافر الأغذية والأراضي الزراعية التي تنمو فيها وآثار تغير المناخ على الإنتاج الزراعي، ومع تكنولوجيات نظام المعلومات الجغرافية، يمكن أن يؤدي فهم هذه العلاقات إلى تحسين الممارسات المستدامة والتخطيط الأفضل لمواجهة أخطار انعدام الأمن الغذائي.

مبادرات بناء القدرات

ويتطلب اعتماد نظام المعلومات الجغرافية على نطاق واسع في مجال الزراعة الاستثمار في التعليم والتدريب على جميع المستويات، وينبغي أن تدمج برامج الجامعة نظام المعلومات الجغرافية والتحليل المكاني في المناهج الدراسية الزراعية، وينبغي أن توفر خدمات الإرشاد التدريب للمزارعين والمستشارين الزراعيين بشأن استخدام أدوات نظام المعلومات الجغرافية وتفسير المعلومات المكانية، ويمكن لبرامج المساعدة التقنية أن تساعد صغار المزارعين والمنظمات في البلدان النامية على الوصول إلى تكنولوجيات المعلومات الجغرافية واستخدامها.

وقد يبدو المزارع على بعد مليون ميل من أرض التكنولوجيا الحديثة والنباتات الحديثة، ولكن القطاع الزراعي يقترب بشكل متزايد من فوائد استخدام نظام المعلومات الجغرافية، والحقيقة هي أن أرضنا الزراعية تُدفع باستمرار إلى حدودها لتلبية المطالب العالمية، ودون الاستفادة من الأدوات التي يمكن أن تساعدنا على زيادة الإنتاج وتخفيض وتحسين إدارة مدخلاتنا، فإن أنشطتنا الزراعية لن تكون مستدامة.

التدخلات الموجهة في مجال الأمن الغذائي

ومن الأهمية بمكان، بالإضافة إلى ذلك، أن تكون المعرفة مفيدة في تصميم التدخلات القائمة على أساس المكان والتي تتوافق مع التحديات والفرص المحددة في منطقة جغرافية محددة، كما أن تعميق فهم البعد المكاني لانعدام الأمن الغذائي يمكن أن يسهم في وضع سياسات مستدامة للزراعة والأمن الغذائي قائمة على الأراضي.

وينبغي أن تسترشد تقييمات الأمن الغذائي القائمة على نظام المعلومات الجغرافية في تصميم التدخلات واستهدافها، بما في ذلك برامج المساعدة الغذائية، ومشاريع التنمية الزراعية، وشبكات الأمان الاجتماعي، ويمكن أن يحدد التحليل المكاني أكثر الفئات السكانية والمناطق ضعفا، بما يكفل توجيه الموارد المحدودة حيثما يكون لها أكبر أثر ممكن، وينبغي أن تتضمن نظم الرصد والتقييم التحليل المكاني لتقييم فعالية التدخلات وتكييف الاستراتيجيات على أساس الظروف المتغيرة.

خاتمة

وقد أصبحت نظم المعلومات الجغرافية أدوات لا غنى عنها لرسم خرائط استخدام الأراضي الزراعية وتقييم الأمن الغذائي في القرن الحادي والعشرين، ولا تزال رسم الخرائط الدقيقة للأراضي الزراعية عنصرا لا غنى عنه في الزراعة الحديثة، وتخطيط وتصميم استخدام الأراضي، وإدارة المحاصيل وتقييمها، وإدارة الموارد، وعلاوة على ذلك، مع ظهور نظم المعلومات الجغرافية، وطريقة تطبيق المزارعين والباحثين وصانعي السياسات على خصائص الأراضي، وتقييم التغيرات في الأراضي، واتخاذ قرارات بشأن إدارة القاعدة في مكانها، وهو نهج جديد تماما.

وقد أدى إدماج الاستشعار عن بعد وتكنولوجيا النظام العالمي لتحديد المواقع والتحليل المكاني والطرائق التحليلية المتزايدة التطور إلى تحول قدرتنا على فهم وإدارة النظم الزراعية، ومن التطبيقات الزراعية الدقيقة التي تُستخدم على المستوى الميداني إلى تقييمات الأمن الغذائي العالمي التي تسترشد بها السياسة الدولية، يوفر نظام المعلومات الجغرافية المعلومات الاستخبارية المكانية اللازمة للتصدي للتحديات المعقدة المتمثلة في تغذية عدد متزايد من السكان مع حماية الموارد البيئية.

وتغير التكنولوجيات والبصرات الجغرافية المكانية من حيث النماذج التنبؤية، كما أن رصد الأمن الغذائي للجميع وإدارته الاستراتيجية، بما أن التكنولوجيا تواصل التقدم في إدخال تحسينات على أجهزة الاستشعار الساتلية، والاستخبارات الاصطناعية، وتكامل البيانات في الوقت الحقيقي، ونظم دعم القرارات - فإن قدرات وتطبيقات نظام المعلومات الجغرافية في مجال الزراعة ستستمر في التوسع.

بيد أن تحقيق الإمكانات الكاملة لهذه التكنولوجيات يتطلب الاستثمار المستمر في الهياكل الأساسية للبيانات وبناء القدرات والبحوث، وضمان أن تكون أدوات نظام المعلومات الجغرافية والمعلومات المكانية متاحة لجميع أصحاب المصلحة الزراعيين، بمن فيهم صغار المزارعين في البلدان النامية، ما زال يشكل تحديا وفرصا هاما، وبإضفاء الطابع الديمقراطي على إمكانية الحصول على التكنولوجيات المكانية وبناء القدرات من أجل استخدامها بفعالية، يمكننا تسخير قوة نظام المعلومات الجغرافية لإيجاد نظم زراعية أكثر إنتاجية واستدامة وإنصافا تعزز الأمن الغذائي للجميع.

وسيعتمد مستقبل الزراعة بشكل متزايد على قدرتنا على فهم وإدارة الأبعاد المكانية للإنتاج الزراعي والأمن الغذائي، ويوفر نظام المعلومات الجغرافية الإطار الأساسي لهذه المعلومات المكانية، ويتيح اتخاذ قرارات تستند إلى البيانات تحقق الإنتاجية الزراعية على النحو الأمثل، وتعزيز الاستدامة البيئية، وكفالة حصول جميع الناس على الغذاء الكافي والمأمون والمغذي، وبما أننا نواجه تحديات تغير المناخ، والنمو السكاني، والقيود المفروضة على الموارد، فإن نظام المعلومات الجغرافية سوف يؤدي دورا أكثر أهمية في تأمين النظم الغذائية في المستقبل.

For more information on GIS applications in agriculture, visit the USGS Global Food and Water Security Analysis Data project] or explore resources from the ]EOS Data Analytics platform]. Additional insights on precision agriculture and field mapping can be found through specialized GIS agricultural services.