المسح الجغرافي البيئي وحماية الغطاء النباتي في حفر الباطن

العميل: المركز الوطني للرقابة على الالتزام البيئي

الموقع: حفر الباطن، شمال المملكة العربية السعودية

المساحة المغطاة: 360 كم²

الأهداف

• جمع بيانات جيوفضائية عالية الدقة لدعم أعمال إعادة التأهيل الخاصة بالموقع.

• تحقيق دقة مكانية ≤ 15 سم (بدقة صورة RGB تعادل ~5 سم/بكسل).

• تنفيذ الطيران في موسم الربيع لقياس صحة الغطاء النباتي في فترة الذروة.

• تسليم مخرجات قابلة للتنفيذ تشمل: نماذج الارتفاع الرقمية (DEMs)، خرائط صحة الغطاء النباتي، خطوط كنتور بدقة 25 سم، ومؤشرات ملوحة التربة.

النطاق والمخرجات

• سحب نقطية LiDAR مصنّفة (أرض/غطاء نباتي/منشآت).

• نماذج ارتفاع رقمية (DEMs) وظلال تضاريس بدقة 10 سم.

• خطوط كنتور بدقة 25 سم لدعم أعمال التسوية، وتدفق المياه، والتحكم في التعرية.

• مؤشرات الغطاء النباتي (NDVI, SAVI) وخرائط مخاطر الملوحة.

• نماذج بيئية مركبة تجمع بين بيانات LiDAR والطبقات متعددة الأطياف

نظرة عامة على المشروع

كلف المركز الوطني للرقابة على الالتزام البيئي (NCEC) شركة تسعـة أعشـار بتنفيذ مسح جيوفضائي عالي الدقة في منطقة حفر الباطن الصحراوية بمساحة تقارب 360 كم². وكان الهدف إنتاج بيانات دقيقة وموثوقة تدعم التخطيط والمتابعة لبرامج إعادة التأهيل البيئي واسعة النطاق — بما يشمل استعادة النظم البيئية المتدهورة، وتعزيز التنوع الحيوي، ودعم الغطاء النباتي المستدام.

ولتحقيق هذه الأهداف، دمجت تسعـة أعشـار تقنية LiDAR المحمولة على الطائرات المسيّرة مع التصوير متعدد الأطياف، بالاعتماد على شبكة كثيفة من نقاط التحكم الأرضية RTK GCPs. وقد أتاح هذا النهج المدمج توفير ذكاء هيكلي (التضاريس، الطبوغرافيا الدقيقة، ارتفاع الغطاء النباتي) إلى جانب ذكاء فيزيولوجي (حيوية النباتات، مؤشرات الإجهاد، وإشارات الملوحة).

النتيجة كانت إنشاء خط أساس جيوفضائي دقيق وقابل للتكرار يمكّن المركز الوطني من التخطيط وتحديد الأولويات ومتابعة جهود إعادة التأهيل بثقة أعلى بكثير مقارنة بالطرق التقليدية للمسح.

المشهد الجوي

شمل نطاق المسح مساحات رملية مفتوحة، وممرات بين الكثبان، إضافةً إلى بقع محلية من الشجيرات والغطاء العشبي. وتُعد هذه الظروف مثالية لتقنية LiDAR؛ حيث تخترق نبضات الليزر الفجوات بين الغطاء النباتي لالتقاط ارتفاعات سطح الأرض بدقة، بينما تكشف الأطياف المتعددة عن مناطق الغطاء النباتي المزدهر أو المتأثر بالإجهاد.

وقد نتج عن ذلك فسيفساء خرائط وسحب نقطية تمثل مصدرًا موثوقًا وموحدًا للبيانات يمكن أن يعتمد عليه علماء البيئة والمهندسون والفرق الميدانية.

المنهجية

تخطيط الطيران

تم تصميم ممرات طيران مخصصة تحقق التوازن بين التغطية والكثافة والكفاءة، مع الحفاظ على تداخل قوي بين الصور واستمرارية نطاق LiDAR. وجرت العمليات خلال ساعات الصباح الباكر لتجنّب الاضطرابات الحرارية، والرياح العرضية، والعواصف الترابية الشائعة في البيئات الصحراوية.

كما تمت إضافة هوامش احتياطية ضمن الجدول الزمني لاستيعاب أي توقفات بسبب الظروف الجوية أو متطلبات تنسيق المجال الجوي.

العمليات الميدانية والمعدات

اتّبع كل مسار طيران إجراءات تشغيل معيارية شملت: التحقق من نقاط التحكم الأرضية (GCP) قبل الإقلاع، وفحص هيكل الطائرة والمستشعرات، وتبديل البطاريات، وضمان جودة تفريغ البيانات (QA). كما دعم مراقب ميداني قائد الطيران (PIC) أثناء ظروف الشمس المنخفضة وزوابع الغبار.

واستُخدمت وسائل حماية ميدانية مثل مظلات متنقلة وحافظات مزودة بمرشحات لحماية العدسات والإلكترونيات.

معدات المسح الجوي

معدات المسح الجوي

• منصة LiDAR الرئيسية: DJI Matrice 350 RTK + Zenmuse L2

• منصة التصوير متعدد الأطياف: DJI Mavic 3 Multispectral (RGB + الأحمر، الأخضر، NIR، الحافة الحمراء)

• التحكم المساحي: نظام GNSS RTK عالي الدقة لإنشاء نقاط التحكم الأرضية (GCP) بدقة ≤ 2 سم

مسح LiDAR

• الارتفاع: حوالي 148–150 متر

• السرعة: 7–8 م/ث

حقق المسح كثافة نقطية تقارب 270 نقطة/م²، مما أتاح رصد أدق التموجات التضاريسية والتقاط بيانات سطح الأرض أسفل الغطاء النباتي.

تم تصنيف النبضات المرتجعة إلى أرض / غطاء نباتي / منشآت، لتشكّل الأساس لإنتاج نماذج ارتفاع رقمية (DEMs) بدقة 10 سم وخطوط كنتور بدقة 25 سم، بما يتماشى مع احتياجات تصميم مشاريع إعادة التأهيل (مثل السواتر، والمجاري، وأنظمة التحكم في تدفق المياه).

المسح متعدد الأطياف

نفّذت الرحلات متعددة الأطياف تصويرًا لطبقات مخصّصة لحساب مؤشرات NDVI / SAVI، مما أتاح رسم خرائط توضّح مناطق النمو النباتي مقابل مناطق الإجهاد، إضافة إلى الكشف عن احتمالية نقص الرطوبة وتأثير الملوحة. كما ساعد التحقق المتقاطع بين الأنماط الطيفية وبيانات التضاريس المستخرجة من LiDAR (الانحدار/الاتجاه/التضاريس الدقيقة) في تفسير حالة الغطاء النباتي ارتباطًا بالهيدرولوجيا والطبوغرافيا المحلية.

التحكم الأرضي

تم إنشاء أكثر من 60 نقطة تحكم أرضية (GCPs) باستخدام نظام RTK GNSS، محققة دقة مطلقة ≤ 2 سم. وقد وُزّعت نقاط التحكم عبر التضاريس وأنواع الغطاء الأرضي المختلفة لتقليل أي انحرافات متبقية وضمان تسجيل مستقر لكل من بيانات LiDAR والصور الجوية.

المعالجة والتحليل

• تصنيف السحب النقطية إلى: أرض / غطاء نباتي / منشآت.

• إنتاج نماذج ارتفاع رقمية (DEM) بدقة 10 سم مع تطبيق مرشحات جودة لاكتشاف القيم الشاذة.

• خطوط كنتور بدقة 25 سم مصممة خصيصًا لدعم التخطيط الهيدرولوجي وأعمال التسوية.

• تصحيحات إشعاعية وإنتاج خرائط الغطاء النباتي باستخدام مؤشرات NDVI / SAVI.

• خرائط مخاطر الملوحة مستنتجة من الاستجابة الطيفية ومشتقات التضاريس.

• دمج بيانات LiDAR مع البيانات متعددة الأطياف لإنشاء نماذج بيئية مركبة جاهزة لدعم اتخاذ القرار الميداني.

البنية التقنية

• طائرة DJI Matrice 350 RTK + Zenmuse L2 LiDAR

• طائرة DJI Mavic 3 Multispectral

• نظام RTK GNSS لنقاط التحكم الأرضية (GCPs)

• برامج تحليل متخصصة لبيانات LiDAR والتصوير متعدد الأطياف

• النماذج المكانية: نموذج ارتفاع بدقة 10 سم، خطوط كنتور كل 25 سم

النتائج والأثر

• دقة متفوقة: تم تحقيق دقة صورة RGB بمعدل 4.9 سم GSD، والتصوير متعدد الأطياف 8.3 سم، مع الالتزام بمتطلبات الدقة المكانية ≤ 15 سم.

• التضاريس تحت الغطاء النباتي: كثافة النقاط العالية سمحت برصد الطبوغرافيا الدقيقة في مناطق يعجز التصوير الفوتوغرامتري وحده عن معالجتها، مما حسّن تصميم النظم الهيدرولوجية.

• رؤى حول الغطاء النباتي: مكّنت مؤشرات NDVI / SAVI من التمييز بين المناطق المتدهورة والقابلة للاستعادة، ما وجّه قرارات اختيار الأنواع النباتية، وكثافة الزراعة، وإجراءات الحماية.

• استهداف ملوحة التربة: تم تحديد البؤر الحرجة للمعالجة قبل الزراعة، مما خفّض معدلات فشل الشتلات وأعمال إعادة الزراعة.

• كنتور عملي: خطوط الكنتور بدقة 25 سم دعمت خطط إدارة تدفق المياه، والتحكم في التعرية، وتسوية الموقع، وهو ما انعكس مباشرةً على معدلات بقاء النباتات.

  
  

حالات الاستخدام حسب القطاع

• إعادة التأهيل البيئي: تحديد أولويات مناطق الزراعة ذات أعلى إمكانات الاستعادة؛ وجدولة معالجات التربة وتركيب أسوار الحماية في المواقع التي تُظهر المؤشرات فيها علامات إجهاد.

• قطاع النفط والغاز (حقوق العبور): استخدام نماذج الارتفاع والكنتور لتصميم شبكات تصريف دقيقة تقلل من تدفقات التعرية؛ ومتابعة تعافي الغطاء النباتي على طول ممرات الوصول.

• البلديات والبنية التحتية: تخطيط مسارات وصول منخفضة الأثر؛ تقييم الأحواض الصغيرة المعرّضة للفيضانات؛ وقياس مخاطر زحف الرمال.

• المحميات والمراعي: تتبّع مؤشرات التنوع الحيوي عبر تباين الغطاء النباتي؛ وتحديد مناطق الملاذ والتجدد لدعم برامج الحماية المستهدفة.

سير العمل وضمان الجودة

تم تطبيق ضمان الجودة عبر خطوات تحقق متعددة المراحل شملت:

• التحقق المتقاطع بين نماذج الارتفاع الرقمية (DEM) المستخرجة من LiDAR والأسطح المستخرجة بالتصوير، باستخدام نقاط تحقق مستقلة.

• تحليل الانحرافات المعتمد على نقاط التحكم الأرضية (GCPs) للتأكد من الدقة المطلقة.

• إدارة البيانات بإصدارات موثقة تتضمن بيانات وصفية (Metadata)، وتقارير معايرة، وسجلات المعالجة، مرفقة بجميع المخرجات لضمان إمكانية التدقيق وإعادة التكرار مستقبلًا.

الجدول الزمني والفريق

تم تنفيذ البرنامج الشامل (من التعبئة → التحكم → الطلعات الجوية → المعالجة) ضمن إطار زمني مضغوط استمر لعدة أسابيع، بما يتماشى مع موسم الربيع وذروة الإشارات النباتية.

عمل فريق متعدد التخصصات يضم طياري طائرات مسيّرة، وخبراء جيوديسيا، وأخصائيي LiDAR، ومحللي استشعار عن بُعد تحت إدارة مشروع واحدة، مما حافظ على تكامل وثيق بين التخطيط والعمليات والتحليل، وساهم في تقليص دورة التنفيذ وتقليل أعمال إعادة المعالجة.

الأهمية الاستراتيجية (رؤية 2030)

يدعم هذا المشروع أولويات رؤية المملكة 2030 في مجال الإدارة المستدامة للأراضي وتعزيز التنوع الحيوي، من خلال استبدال أساليب المسح التقليدية المجزأة والبطيئة، بحلول سريعة وآمنة وقابلة للتكرار تعتمد على الطائرات المسيّرة.

هذا النهج يسهم في خفض التكاليف والمخاطر، مع رفع الدقة المكانية والموضوعية، مما يزوّد صانعي القرار والفرق الميدانية بمرجع أساسي مشترك وقابل للقياس، يضمن تتبع التقدّم بشفافية وموثوقية.

التحديات وسبل المعالجة

• الطقس الصحراوي: ساعدت الطلعات الجوية في الصباح الباكر على تقليل تأثير الرياح والغبار، كما أُدرجت نوافذ احتياطية في الجدول لاستيعاب العواصف الترابية دون التأثير على سير العمل.

• المساحة (≈360 كم²): جرى تنفيذ مهام متدرجة مع تدوير عدة طائرات بشكل متواصل للحفاظ على كفاءة الإنتاجية، مع دورات مستمرة للبطاريات والبيانات.

• حجم البيانات: تمت إدارة تيرابايت من بيانات LiDAR والصور الجوية عبر تخزين سحابي ومعالجة عالية الأداء، بما ضمن سرعة إنجاز متوقعة وموثوقة.

  
  

المراقبة المستقبلية والعائد على الاستثمار

نظرًا لأن جميع مجموعات البيانات متسقة جيوديسيًا، يمكن لـ المركز الوطني للرقابة على الالتزام البيئي (NCEC) تكرار الرحلات الجوية لقياس التغيرات سنويًا — مثل زيادة الغطاء النباتي، وانخفاض الملوحة، وفعالية التحكم في التعرية — مما يحوّل خط الأساس إلى نظام مراقبة حي ومتجدد.

هذا النهج يساهم في تحسين تخصيص الاستثمارات، وزيادة معدلات بقاء الغطاء النباتي، وتوثيق عائد بيئي ملموس على الاستثمار.

الخاتمة

من خلال دمج تقنيات LiDAR والتصوير متعدد الأطياف مع نقاط التحكم الأرضية RTK، قدّمت تسعـة أعشـار أساسًا بيانيًا موثوقًا لبرنامج إعادة التأهيل التابع للمركز الوطني للرقابة على الالتزام البيئي (NCEC).

المخرجات — نماذج ارتفاع رقمية بدقة 10 سم، وخطوط كنتور بدقة 25 سم، وخرائط لصحة الغطاء النباتي ومخاطر الملوحة، ونماذج بيئية مدمجة — أصبحت اليوم أداة أساسية لتوجيه أعمال الزراعة، وإدارة المياه، والتحكم في التعرية عبر منطقة حفر الباطن.

وبعيدًا عن مجرد تلبية المواصفات التقنية، أثبت هذا المشروع كيف يمكن لتقنيات الجيوفضاء الدقيقة أن تُسرّع من وتيرة التعافي البيئي في البيئات الجافة، وأن تدعم أهداف المملكة في الاستدامة ضمن إطار رؤية السعودية 2030.

📞 هل تبحث عن حلول دقيقة للمراقبة البيئية؟

تسعـة أعشـارتساعدك في تحويل البيانات الجوية إلى رؤى عملية.

تواصل معنا:

📞 الرقم: 920015910

🌐 الموقع: www.9tenthsco.com