التصوير الطيفي الفائق للزراعة. منحة من ولاية شمال الراين وستفاليا.

يسرنا أن نعلن أن مشروع "إطار الذكاء الاصطناعي للتقدير الكمي لخصائص التربة باستخدام صور الأقمار الصناعية فائقة الطيف" قد تم اختياره للحصول على تمويل جزئي من قبل وزارة البيئة في شمال الراين وستفاليا والاتحاد الأوروبي في إطار REACT-EU InnovationUmweltwirtschaft.NRW برنامج. يتم تمويل المنحة من قبل صندوق التنمية الإقليمية الأوروبي / Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE).

أتاح استخدام الذكاء الاصطناعي والإحصاء في هذا المشروع تحديد العلاقة بين بيانات التصوير الطيفي الفائق وبيانات التربة (مثل النيتروجين ودرجة الحموضة)، مما سهّل اتباع نهج أكثر دقة وقابلية للتوسع في تحليل التربة. ويُقدّم الإطلاق المرتقب للأقمار الصناعية ذات التصوير الطيفي الفائق، والتي تتميز بفترات إعادة زيارة متكررة وإمكانية الوصول السلس إلى صور جديدة دون تأخير، العديد من المزايا، لا سيما في إدارة المغذيات من أجل الزراعة المستدامة. وتساعد هذه التقنية في تقييم محتوى المغذيات وتوافرها في التربة، مما يسمح للمزارعين بتكييف استراتيجيات التسميد. ويؤدي ذلك إلى تحسين امتصاص النباتات للمغذيات، وتقليل الأثر البيئي، وتوفير التكاليف.

ما هي الصور فائقة الطيف؟

التصوير الطيفي الفائق هو تقنية استشعار عن بعد قوية تلتقط الطيف الكهرومغناطيسي بدقة طيفية عالية.

بخلاف صور الأقمار الصناعية التقليدية، التي تتكون عادةً من ثلاثة إلى أربعة نطاقات (الأحمر والأخضر والأزرق، وأحيانًا الأشعة تحت الحمراء القريبة)، تجمع صور الأطياف الفائقة مئات إلى آلاف النطاقات الطيفية الضيقة عبر مناطق الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء القريبة والأشعة تحت الحمراء ذات الموجة القصيرة. يوفر كل نطاق معلومات فريدة حول خصائص سطح المنطقة المصورة.

يتم الحصول على هذه البيانات باستخدام أجهزة استشعار مثبتة على منصات محمولة جواً أو فضائية. تستخدم هذه الأجهزة مطيافات لقياس شدة الإشعاع المنعكس أو المنبعث عبر نطاقات ضيقة متعددة.

من خلال جمع مجموعة واسعة من البيانات الطيفية، يمكن لأجهزة الاستشعار فائقة الطيفية اكتشاف الاختلافات الدقيقة في البصمات الطيفية لمختلف المواد، مما يسمح بإجراء تحليل مفصل ودقيق للغاية.

تطبيقات التصوير الطيفي الفائق

• الرصد البيئي: يلعب دورًا حيويًا في رصد وتقييم صحة النظم البيئية. فهو يساعد في تحديد إجهاد الغطاء النباتي، ورصد تغيرات الغطاء الأرضي، والكشف عن الأنواع الغازية، وقياس معايير جودة المياه مثل تركيز الكلوروفيل أو العكارة في البحيرات والأنهار.
• زراعة: يُسهم هذا النظام في الزراعة الدقيقة من خلال توفير معلومات تفصيلية حول صحة المحاصيل، ومحتواها من العناصر الغذائية، ومستويات الرطوبة، والكشف عن الأمراض. وبذلك، يستطيع المزارعون اتخاذ قرارات مبنية على البيانات فيما يتعلق بالري والتسميد ومكافحة الآفات، مما يؤدي إلى زيادة غلة المحاصيل وتقليل الأثر البيئي.
• الجيولوجيا واستكشاف المعادنيُعدّ هذا الأسلوب أساسياً في رسم خرائط التكوينات الجيولوجية، وتحديد الرواسب المعدنية، وتصنيف أنواع الصخور. كما يساعد الجيولوجيين على رصد التغيرات في التركيب المعدني ورسم خرائط للمناطق المحتملة للاستكشاف، مما يُسهم في أنشطة تعدين أكثر كفاءة ودقة.
• الغاباتيُسهم هذا النظام في إدارة الغابات ومراقبتها، إذ يُتيح تحديد أنواع الأشجار، وقياس الكتلة الحيوية للغابات، والكشف عن إجهاد الأشجار، وتقييم أضرار حرائق الغابات. وتُساعد هذه المعلومات في الإدارة المستدامة للغابات، والحفاظ على التنوع البيولوجي، وأنظمة الإنذار المبكر لحرائق الغابات.

فوائد التصوير الطيفي الفائق

تكمن ميزته الرئيسية في قدرته على توفير معلومات طيفية مفصلة، مما يتيح التمييز بين المواد بدقة عالية.

يؤدي هذا إلى تحسين تصنيف ورسم خرائط أنواع الغطاء الأرضي، وتعزيز تحديد المواد المحددة، وفهم أفضل للعمليات البيئية.

يمكن أيضًا تحليل البيانات الطيفية الفائقة باستخدام خوارزميات متقدمة وتقنيات التعلم الآلي لاستخلاص رؤى قيّمة وأتمتة تفسير الصور.