مقالة تعليمية: كيفية حساب فيضان نهر النيل بواسطة برنامج QGIS وصور الأقمار الصناعية

مقدمة

سنقوم في هذا الدرس بإنجاز مشروع واقعي ضمن مجال الاستشعار عن بعد حيث سنقوم بمراقبة تغيرات نهر النيل خلال الشتاء والصيف وسنقوم بعمل خريطة سريعة لمنطقة الفيضان بالقرب من الخرطوم ولهذه الخرائط أهمية كبيرة لاعمال الانقاذ وتقدير الخسائر ووضع خطط لإدارة الكوارث والتعامل معها

وفي مرحلة لاحقة (الدرس القادم) دراسة الغطاء النباتي في فصل الصيف وفي فصل الشتاء في باستخدام

NDVI Normalized Difference Vegetation Index

واستخدام

EVI Enhanced Vegetation Index

سنقوم باستخدام الـ Semi-Automatic Classification Plugin والتعرف على فعاليته في عرض وتحميل الصور والتحكم بالنتائج ومناقشة الدقة

هناك نسبة وصول محددة لصفحة الفيسبوك لذلك بعد تسجيل الاعجاب لاتنسى الاشتراك بموقع That GIS Guy حتى تصلك المقالات على الايميل

مراحل العمل

• تحميل صورة الأقمار الصناعية
• إعداد الصورة
• تحليل الصورة باستكشاف المياه وتحويل النتائج إلى الصيغة الشعاعية
• عمل خريطة

تحميل الصورة

بعد تحميل الاضافة نلاحظ ظهور القوائم التالية وهي من أجل عملية التصنيف حيث يصبح لدينا تحكم مطلق في تجهيز البيانات واختيار الطريقة وتقييم النتائج وسنقوم في درس لاحق بعمل تصنيف باستخدام هذا Plugin

INLINE_DRAWING: InlineDrawing

لنقم الان بالتعرف على قوائم التابع بالضغط على النافذة التالية

نبدأ من قائمة تحميل الصور حيث نستطيع تحميل بيانات من اربع اقمار واستخدمت في هذا المشروع القمر سينتينيل 2 حيث يمتلك أعلى دقة مكانية من الاقمار المتاحة حيث الدقة الحزم الطيفية والحزمة الثامنة العريضة 10 متر والحزم الحرارية الأخرى 20 متر و للحزمة الأولى والحزمة التاسعة والعاشرة دقة أصغر ولكننا سنستعيد هذه الحزم من التحميل لأن لها وظائف مختلفة (اكتشاف الغيوم العالية ورطوبة الجو ..) عن التصنيف ودقتها 60 متر

ملاحظة: الأرقام مرتبطة بصورة الشاشة التالية

1. نختار القائمة تحميل صور
2. نختار القمر سينتينيل
3. قم بادخال اسم المستخدم وكلمة المرور بعد التسجيل تحت الرابط التالي
4. قم بتحديد المنطقة التي ستقوم بتحميل البيانات لها من خلال تحديد زاويتي الصور بالزر اليمين واليسار للماوس
5. ثم ادخل التاريخ الذي سيقوم محرك البحث بإظهار النتائج بين هذين التاريخين
6. الفلتر عند تحميل الصورة الثانية نقوم بادخال القسم الذي تم تحميل الصورة له ويسرع عملية البحث
7. نقوم بالبحث عن النتائج وقد تستغرق عملية البحث بعض الوقت

فنحصل على الصورة التالية

سنقوم بإزالة القناة الاولى

القناة التاسعة والعاشرة

و قناة دقة البيانات

ثم نقوم بتحميل البيانات بالضغط على الزر الأصفر الذي يحتوي رمز العجلة

1. التحميل يحتاج وقت ويعتمد على سرعة الانترنت ويظهر شريط اعلى الشاشة يبين عملية التحميل ويحتاج بعض الوقت حتى ظهور شريط التحميل

إعداد الصورة

1- بعد اكتمال التحميل اذهب الى قائمة أعداد القنوات

2- قم برفع الحزم التي قم بتحميلها

3- نلاحظ ظهور الحزم في القائمة

4 نقوم باضافتها الى القائمة في الأسفل بالضغط على زر + بعد تحديدها

وقم بتحديد نوع القمر المستخدم فسيقوم بشكل اوتوماتيكي بترتيب البيانات وتحديد مركز كل حزمة

نلاحظ أن القنوات معكوسة حيث القناة رقم واحد هي القناة رقم 12 لذلك سنقوم بتعديلها

إن ترتيب القنوات مهم جدا في الخطوات اللاحقة وفي عرض الصورة واذا قمت ببناء الصورة بشكل خاطئ فستصبح عملية تفسير الصورة صعبة اختيار القنوات لكل تحليل عملية صعبة

نقوم بالتصحيح بالضغط على الرمز الذي تظهره الصورة

ونقوم بتغيير ترتيب القناة الثامنة الثانية ونضعها خلف القناة الثامنة الرئيسية

ثم قم بانتاج صورة افتراضية من مزج جميع القنوات للحصول على صورة واحدة تحوي جميع القنوات بشكل متراكب

بتحديد الخيار التي تظهره الصورة

Great virtual raster

بنهاية العملية نحصل على صورة تحتوي على عشرة قنوات القناة الثانية الزرقاء تأخذ الرقم 1

القناة الخضراء الثالثة تأخذ الرقم 2 في الصورة

القناة الحمراء الرابعة تأخذ الرقم 3 في الصورة

القناة الثامنة العريضة فتأخذ الرقم 7 في الصورة

فنحصل على الصورة التالية ونقوم باعداد النمط RGB

بعد أن رأينا فعالية هذا الـ Plugin في أعداد الصورة دعونا نتعرف على فعالية هذا التابع في تغيير العرض فانت لم تعد بحاجة إلى إعادة ضبط القنوات حيث تستطيع ان تقوم بحفظ أي نمط عرض

قم بتحميل الصورة الافتراضية التي قمت بعملها في الخطوة السابقة layer Panel

ثم نضغط على سهم التحديث لنلاحظ ان القائمة المنسدلة امتلئت بالصور الموجودة في layer panal

ونقوم باختيار الصور المطلوبة

3 -نلاحظ أن القائمة تحتوي عرض بالألوان الحقيقية 3-2-1 والعرض 4-3-2

حيث هذا الثاني العرض Color Ifrared CIR يستخدم لتميز النباتات وتظهر النباتات الصحية بلون أحمر قاتم والنباتات المريضة أو بلون افتح

للحصول على العرض CIR ولكن هنا القناة الثامنة ترتيبها 7 سنقوم بإضافة عرض جديد اما عن طريق الاضافة مباشرة من القائمة للحصول على العرض CIR وتظهر بهذا العرض النباتات باللون الاحمر وتستطيع تمييز الغابات الكثيفة الابرية عن الغابات المتساقطة الأوراق فتظهر بلون فاتح وكذلك يتم تمييز المسطحات المائية بسهولة فتظهر بلون غامق

نضغط على السهم القائمة المنسدلة كما تظهر الصورة وندخل في القسم الفارغ التركيب الذي تود إدخاله

ونقوم بكتابة هنا مباشرة

7-3-2

فيظهر العرض التي تظهره الصورة التالية

وساقوم بإدخال تراكيب أخرى حيث هناك تراكيب لتمييز أنواع الترب ومحتوى الرطوبة وغيرها

وهكذا تستطيع أن تنتقل مباشرة من عرض إلى آخر لتفسير الصورة

وتستطيع ضبط العرض مباشرة من RGB list تقوم بإضافة العرض الذي تحتاجه لمشروعك

تحليل الصورة باستكشاف المياه وتحويل النتائج إلى الصيغة الشعاعية

بعد إعداد الصورة نبداء باول تطبيق بالاستشعار عن بعد باكتشاف الماء عن طريق

NDVI(green)= (NIR – BAND green)/(NIR+ BAND green)

والقيم الناتجة تكون محصورة بين [ -1,+1]

ادخال قيمة حدية نستطيع تحديد قيم الماء حيث تكون قيمة الماء سالبة دائما ولكن في حال كان المياه متسخة وتحتوي على نباتات واوساخ قد نضطر لإدخال قيمة موجبة (حالات خاصة )

فنحصل على صورة NDVI للشتاء

ونقوم بتغير نمط العرض بتغير قيم العرض من Histogram بعرض القيم المحصورة من من أقل قيمة بالصورة

حتى -0.01 فنحصل على عرض للصورة يحتوي الماء فقط

وتستطيع تحديد هذه القيمة الحدية من خلال قياس قيم الصورة فنلاحظ أن جميع قيم الماء أقل من -0.01

ونقوم بنفس الخطوات لصورة في الصيف

هنا ادخلنا قيمة موجبة لأن المياه لايتم اكتشافها في حال ادخلنا القيمة الحدية -0.01

لان المياه تحتوي على اتربة او نباتات ولا تكون نقية

بعد اكتشاف الماء نقوم بتحويل البيانات إلى صيغة شعاعية

نقوم بانتاج صورة ذات صيغة ثنائية صفر للمناطق غير الماء

واحد للماء حتي نستطيع تحويل البيانات إلى الصيغة الشعاعية بسرعة

و عن طريق حاسبة الصور

ملاحظة: احيانا تحصل على الصورة كاملة سوداء فعليك في هذه الحالة ثم ضبط القيم بوضع أكبر قيمة واحد فتحصل مباشرة على التفاصيل

فنحصل على صورة لها فقط قيمتين 1 للماء وصفر للمناطق التي ليست مياه

ثم نقوم بعمل بتحويل الصورة التالية إلى صيغة شعاعية

ونقوم بعدها بإظهار مساحة ومحيط كل مضلع نقوم بالخطوات اللاحقة بحذف المضلعات اللي مساحتها اقل من 1 هكتار وكذلك محيط الصورة

يتم حساب المساحة والمحيط كما تم شرحه في دروس سابقة بواسطة

export/Add geometry columns

فنحصل على الطبقة التالية التي تمثل المياه في فصل الشتاء

ونقوم بإعادة نفس الخطوات السابقة للصورة في الصيف

و بتراكب الطبقتين مع خريطة قوقل في الخلفية نحصل على خريطة تبين مناطق الفيضان

نستطيع الآن إنتاج خريطة سريعة في حالات الكوارث وكذلك حساب المساحات المغمورة والتغيرات بأخذ الفرق بين الطبقتين ونستطيع حساب المساحات المغمورة

عمل خريطة

وساقوم باضافة شبكة احداثيات UTM للخريطة وشبكة خطوط بتباعد كيلومتر

فنحصل على الخريطة التالية

 

لاتنسى الاشتراك بالموقع حتى تصلك المقالات على الايميل, والإعجاب بصفحة الفيسبوك That GIS Guy – نظم المعلومات الجغرافية ومشاركة  هذه المقالة مع أصدقائك المختصين. وفي حال كان لديك أية تعليقات أو أسئلة فلا تتردد بمشاركتها,  فمساهمتك تفيد في تحسين المقالات.

الكاتب: المهندس مارتن إيليا