تطبيقات نظم المعلومات الجغرافية في الدراسات البيئية

جمعة محمد داود. د أستاذ مشارك المساحة ونظم المعلومات الجغرافية

مصر–معهد بحوث المساحة مكة المكرمة–جامعة أم القرى

com.yahoo@gomaa_dawod

:مقدمة

لي أربعة عقود ومنذ انتشار تقنية نظم المعلومات الجغرافية تعددت تطبيقاتهـا فـي طوال حوا الكثير من المجاالت التنموية التي تهدف لتوفير حياه أفضل لإلنسان عن طريق إدارة أفـضل

فمن دراسة و تمثيل الموارد الطبيعية المتاحة بدقـة فـي . للموارد المتاحة علي سطح األرض متكامل إلي وضع تصور لتوزيع أفضل للموارد البشرية واالقتـصادية ي معلوماتي رقم نظام

أنه وفي إال. في مجتمع ما تعددت تطبيقات نظم المعلومات الجغرافية علي المستوي العالمي أال ظهرت حاجة ماسة الستخدام نظم المعلومات الجغرافية في مجال جديد لحد ما األخيرالعقد

السلبية لبعض الظواهر الطبيعية التي تسارعت معـدالتها اآلثاروهو دراسة ومحاولة مقاومة فعلي سبيل المثـال تـسارعت . األرض علي سطح لإلنسانبفضل النشاط الصناعي الكثيف

سلبية ضارة من آثارمعدالت ارتفاع منسوب سطح البحار و المحيطات عالميا مما يهدد بعدة دن الساحلية وربما اضطرارهم لترك مـساكنهم غرق السواحل الشاطئية وتهديد حياة سكان الم

الضوء علي هذه الظـاهرة البيئيـة الهامـة إللقاءيهدف هذا المقال . والهجرة لمناطق أخري تقنية نظم المعلومات الجغرافية في هذا النوع مـن اوشرح دور التقنيات الحديثة وعلي رأسه

.الدراسات البيئية

:اريظاهرة االحتباس الحرتغير المناخ و

السلبية منذ عـام آثارهابدأ االهتمام علي المستوي العالمي بالقضايا الناجمة عن تغير البيئة و تحت اسم مؤتمر ١٩٧٢ عقد أولي مؤتمراتها البيئية في عام إلي المتحدة األمم مما دعا ١٩٦٨ تمام بدراسةاالهأما بداية . والذي عرف بمؤتمر استكهولماإلنسانية المتحدة حول البيئة األمم

وتـم من قبل المنظمة العالمية لألرصاد الجويـة فكانت – بصفة خاصة –قضية تغير المناخ واشتركت فيـه المنظمـة العالميـة ،١٩٧٩ عن تغير المناخ عام األولعقد المؤتمر الدولي

األغذيـة ومنظمة الصحة العالمية، ومنظمـة المتحدة للبيئة،األمم الجوية، وبرنامج لألرصادهذه المنظمات الدولية نتائج األبحاث التي تـشير وعرضت كل .الزراعة، ومنظمة اليونسكوووفـي .الغازات التي تسبب ارتفاع درجة حرارة الجو هناك زيادة واضحة في كمياتأن إلي

Intergovernmental Panel الدولية المعنية بتغير المنـاخ اللجنةإنشاء تم ١٩٨٨عام on Climate Changeالتي عرفت اختصارا باسم و IPCC لكي تجمع كل البحوث العلمية

، تم تصدر تقارير دورية لكـي تنبـه تغير المناخ العالم عن قضيةأنحاءالمتاحة في مختلف .]٢٠٠٧السياسة الدولية [الموضوع العالم إلي التطورات العلمية في هذا

العالمي زيـادة كميـات الغـازات و القياسات التي تمت علي المستوي األرصادأثبتت جميع الناتجة عن النـشاط ) الناتج عن حرق البترول وعلي رأسها غاز ثاني أكسيد الكربون (الدفيئة

بزيادات غيـر مـسبوقة فـي - الغالف الجوي إلي األرضوالمنبعثة من سطح -الصناعي الغـازات حيث أن هـذه " االحتباس الحراري"ومن هنا جاء مصطلح . الخمسين عاما الماضية

و تتسبب في عدة ظواهر بيئية خطيـرة لألرضفي نطاق الغالف الجوي بتركيز عالي تبقي ، معدل أكبر لذوبان الجليد في القطبـين ، األرضارتفاع درجة الحرارة المتوسطة لجو : مثل

فـي بعـض المنـاطق ، األمطارارتفاع منسوب سطح البحار و المحيطات ، تناقص كميات اإلجمـالي يعطي تمثيل لبيانـات المتوسـط ) ١(الشكل رقم . الغذائي العالمي اإلنتاجتناقص

طح البحر و كثافة الثلوج في القطب الشمالي فيما بين لمستوي س اإلجماليللحرارة و المتوسط ].٢٠٠٧الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ [ م ٢٠٠٠ م و ١٨٥٠عامي

للتغيرات البيئيةاآلثار السلبية ): ١(شكل رقم

٢٠٠٧ الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ: المصدر

:ظاهرة ارتفاع منسوب سطح البحر

نتيجة للتغيرات المناخية وارتفاع درجة حرارة الجو و زيادة معدالت ذوبان الثلوج في القطب ل ارتفـاع منـسوب فمن المتوقع أن يزداد معد ) وخاصة صفيحة جرينالند الجليدية (الشمالي

المعـدالت ) ٢(يمثل الشكل رقـم . سطح المياه في البحار والمحيطات علي المستوي العالمي م حيـث يمكـن ٢٠٠٠ م و ١٨٨٠السنوية العالمية الرتفاع منسوب سطح البحر بين عامي

ـ [بسهولة مالحظة المعدل المتزايد لهذه الزيادة السنوية علي المستوي العالمي ة الهيئة الحكومي كما أثبتت نتائج تحليل القياسات أن معدل االرتفاع كـان ].٢٠٠٧الدولية المعنية بتغير المناخ

. م٢٠٠٣-١٩٦١ م مما كان عليه في الفترة ٢٠٠٣ م و ١٩٩٣أسرع بين عامي

المعدالت السنوية العالمية الرتفاع منسوب سطح البحر): ٢(شكل رقم

٢٠٠٧ لمعنية بتغير المناخالهيئة الحكومية الدولية ا: المصدر

لمحاولة توقع معدالت ارتفاع درجة الحرارة ) أو نماذج (أمكن أيضا تطوير عدة سيناريوهات تختلف القيم المتوقعة للزيادة مـن . و ازدياد منسوب سطح البحر في القرن الواحد و العشرين

الجـدول . ا كل نموذج نموذج آلخر بناءا علي الفرضيات الرياضية و االحتماالت المبني عليه يعطي نتائج عدة سيناريوهات تم تطويرها بواسطة اللجنة الحكومية الدولية المعنيـة ) ١(رقم

متر و ٠,١٨بتغير المناخ والتي حددت الزيادة المتوقعة في منسوب سطح البحر العالمي بين Dasguptaدراسـة مثل(أخري عالمية أن دراسات إلي اإلشارة أنه تجدر إال. متر٠,٥٩

et al. 2007تتوقع قيم أكبر لهذه الزيادة والتي من الممكن أن تبلـغ ) المقدمة للبنك الدولي قـيم إلي تقدير االرتفاع في منسوب سطح البحر إلي توقعات علمية أخري وتذهب . متر ٣-١

. ]٢٠٠٧السياسة الدولية [ أمتار ٦-٥تتراوح بين

تفاع منسوب سطح البحر في القرن الواحد و العشرينالتوقعات العالمية الر): ١( رقم جدول

٢٠٠٧ الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ: المصدر

تسمي محطات (كما تجدر اإلشارة إلي أن معظم الدول التي لها شواطئ تقيم محطات أرضية ب سـطح لقياس و متابعة التغير في منسو) Tide Gauge Stationsقياس المد و الجزر أو

المحطات المقامة علي ساحل البحر األحمـر ) ٣(فعلي سبيل المثال يوضح الشكل رقم . البحر) ٤(بينما يوضح الشكل رقم ر و المملكة العربية السعودية و السودان و اليمن صفي كال من م

ـ ( PSMSL[المحطة المقامة في مدينة جدة )رالمنظمة الدولية لمتابعة منسوب سـطح البحمتابعة ظاهرة ارتفاع منسوب قضية دراسة و في السنوات األخيرة الماضية أخذت و ].٢٠٠٤

جريـدة : كمثال في مصر أنظـر [البحثي الحكومي سطح البحر اهتماما كبيرا علي المستوي الحديثة وتم تناولها في العديد من رسائل الدكتوراه األكاديميو المستوي ] ٢٠٠٨البيئة اآلن ،

]. Mohamed, 2005 and Kuo, 2006: مثل[ دسة المساحية وخاصة في أقسام الهن

محطات رصد منسوب سطح البحر علي البحر األحمر): ٣(شكل رقم ٢٠٠٤ PSMSL المنظمة الدولية لمتابعة منسوب سطح البحر: المصدر

محطة رصد منسوب سطح البحر في مدينة جدة): ٤(شكل رقم ٢٠٠٤ PSMSL سوب سطح البحرالمنظمة الدولية لمتابعة من: المصدر

السلبية للتغيرات البيئية وخاصة علي المناطق الساحلية فـي وجـوه اآلثار أو األخطارتتعدد :منها] El_Raey 2004[كثيرة ذلك علـي القطـاعين االقتـصادي و وتأثير الزراعية و الصناعية األراضيتناقص -

.االجتماعي .ي التربة و الموارد المائية ذلك علوتأثير األراضيزيادة درجة ملوحة - . وتأثير ذلك علي قطاعي الصيد و المالحةاألمواجالتغيرات غير المتوقعة في حركة - . البيئية والطبيعية وتأثير ذلك علي قطاعي الغذاء و السياحةالحياةالتغيرات في طبيعة - . الحيواني والغذاءواإلنتاجتأثيرات أخري في مجاالت الطاقة و الصحة -

ألخطار للتغيرات البيئية الحديثة دفعت العلماء و الباحثين علي المـستوي العـالمي فـي هذه ا مثل نظم المعلومـات (السنوات القليلة الماضية لطرق كافة األبواب واستخدام التقنيات الحديثة

في محاولة تحديد و تقييم اآلثار الـسلبية للتغيـرات البيئيـة ) الجغرافية و االستشعار عن بعد . يد األماكن المهددة وطرق مواجهة هذه المخاطر البيئية التي تهدد الحياة اإلنسانيةوتحد

:نظم المعلومات الجغرافيةالبيئية لتطبيقات النماذج من

إن نظم المعلومات الجغرافية ليست علما قائما بذاته ومن غير المنطقي تصنيفها في تخصص

ن العلوم و التقنيات مثل المساحة و االستشعار علمي واحد وإنما هي في جوهرها تكامل عدد م ـ ١٤٢٩القرني [عن بعد و قواعد البيانات و الكارتوجرافيا أثبتت تقنية نظم المعلومـات ]. ه

) الجغرافية و الوصـفية (الجغرافية كفاءة هائلة في تخزين و معالجة و تحليل البيانات المكانية وحديثا تم إجراء عـدة . يدة علي المستوي العالمي مما أدي لتطبيق هذه التقنية في قطاعات عد

تطبيقات لنظم المعلومات الجغرافية في الدراسات البيئية و خاصة دراسة تأثير ظاهرة ارتفاع :منسوب سطح البحر ، ومن أمثلة هذه الدراسات ما يلي

مدينة ارتفاع منسوب سطح البحر علي آثاربدراسة لتقييم ] م٢٠٠٦[قام الراعي و محمد ) ١(

الدراسة علي استخدام مرئيات االستشعار عـن بعـد اعتمدت. مرسي مطروح في مصر للخـرائط الطبوغرافيـة لتطـوير نظـام باإلضافة ) +Landsat TM األمريكيللقمر (

األراضي و استخدامات Land Cover األراضيمعلومات جغرافية لتمثيل كال من غطاء Land Useير نموذج ارتفاعات رقمي كما تم تطو. لمنطقة الدراسةDTM الستخدامه في

). ٥الـشكل رقـم ( المكانية لعدة سيناريوهات لقيم ارتفاع منسوب سطح البحر اآلثارتقييم المتوقعة علي كل نـوع مـن واآلثارومن ثم أمكن تطوير خرائط رقمية للمناطق المهددة

. في منطقة الدراسةاألراضيأنواع استخدامات

تأثير عدة نماذج الرتفاع منسوب سطح البحر في مدينة مرسي مطروح ): ٥(شكل رقم

المصرية ٢٠٠٦ الراعي و محمد: المصدر

نظام معلومات جغرافي لتقييم اآلثار البيئيـة المتوقعـة ] ٢٠٠٥[طور الراعي و آخرون ) ٢(

:تكونت الدراسة من ثالثة مراحل كاآلتي. علي خليج أبو قير بمدينة اإلسكندرية بمصر

نظام معلومـات جغرافـي لطبيعـة المنطقـة و إلنشاء تجميع كافة البيانات المتاحة - بها والمشاكل البيئية وذلك من خالل مرئيات االستـشعار عـن األراضياستخدامات

. بعد استخدام النماذج الرياضية لتحديد مشاكل التلوث البيئي البحـري بالمنطقـة وحـساب -

. توقعات مستقبلية لالمتداد المكاني لهذه المشاكل المناطق المناسبة لخطط التنمية المستقبلية لهـذه بناءا علي تحليل كافة النتائج تم تحديد -

. )٦رقم الشكل ( متكاملة لشواطئهاإدارة إطارالمنطقة في

نظام معلومات جغرافي ألنسب أماكن التنمية المستقبلية في منطقة أبو قير ): ٦(شكل رقم

المصرية ٢٠٠٥ الراعي و آخرون: المصدر

دراسة لتقييم مخاطر التغيرات البيئية و الفيضانات و ارتفاع ] ٢٠٠٥[أجري زاالفاستيني ) ٣(

لبرازيل وذلك اعتمـادا علـي تقنيـة نظـم منسوب سطح البحر في والية بارا الساحلية با نوع من البيانـات ٢٢(تم في هذه الدراسة استخدام البيانات المتاحة . المعلومات الجغرافية

لحساب معامل للخطر في كل منطقة ) المناخية و الهيدرولوجية و الجيولوجية والطبوغرافية يمثل الشكل . علومات جغرافي من الوالية وتمثيل التوزيع المكاني لهذه األخطار في نظام م

احـدي ) ٨(مراحل تطوير نظام المعلومات الجغرافية بينما يمثل الـشكل رقـم ) ٧(رقم .المنتجات النهائية للدراسة

مراحل تطوير نظام معلومات جغرافي لتقييم المخاطر البيئية في البرازيل): ٧(شكل رقم

٢٠٠٥ زاالفاستيني: المصدر

نظام معلومات جغرافي لتقييم المخاطر البيئية في البرازيلمنتج ل): ٨(شكل رقم

٢٠٠٥ زاالفاستيني: المصدر

باستنباط طريقة تعتمد أساسا علي التكامل بـين نظـم ] ٢٠٠٧[قام هاتيبوجلو و آخرون ) ٤(المعلومات الجغرافية والطرق الهيدروجرافية لتحديد مناطق الغمر فـي مدينـة داالمـان

ـ . التركية للتطبيقـات HEC-RASي خطـوات الدراسـة اسـتخدام برنـامج تم في أولالهيدروجرافية الستنباط نماذج لالرتفاع المتوقع لـسطح الميـاه فـي حالـة األمطـار و

ومن ثم أمكن دمج هذه الحسابات المستقبلية في نظام معلومات جغرافي . الفيضانات العالية خـرائط رقميـة تمثـل لتطوير ) HEC-GeoRAS تسمي extensionمن خالل أداه (

). ٩الشكل رقم (التوزيع المكاني للمناطق المعرضة لخطر الفيضانات

تطوير نظام معلومات جغرافي لتقييم مخاطر الفيضان في تركيا): ٩(شكل رقم

٢٠٠٧هاتيبوجلو و آخرون : المصدر نات نظام معلومات جغرافي لتقييم مخـاطر الفيـضا ] ٢٠٠٧[طورت إسماعيل و آخرون ) ٥(

تم في هذه الدراسة تطوير برنامج حاسب آلي لحساب مقاطع . العالية لنهر النيل في مصر المياه السطحية في أي جزء من نهر النيل ، ثم تم تطوير أسلوب حاسـوبي للـدمج بـين

الستنباط تصورات لتأثير ) ١٠الشكل رقم (الحسابات الهندسية ونظم المعلومات الجغرافية

لمتخـذي - في صورة خـرائط رقميـة – وتقديم المعلومات المستنتجة الفيضانات العالية .القرار لوضع الخطوط األساسية لعمليات التنمية في مصر

تطوير نظام معلومات جغرافي لتقييم مخاطر فيضانات نهر النيل في مصر): ١٠(شكل رقم

٢٠٠٧إسماعيل و آخرون : المصدر

أثير ظاهرة ارتفاع منسوب سطح البحر علي منطقـة بدراسة ت ] ٢٠٠٨[قام داود و محمد ) ٦(اعتمدت الدراسة فكرة جديدة الستخدام . الدلتا في مصر في إطار نظم المعلومات الجغرافية

العالمية المتاحة مجانا علي شـبكة االنترنـت كبـديل DTMنماذج االرتفاعات الرقمية دراسـة منـاطق أكبـر من مرئيات االستشعار عن بعد مما يسمح ب DTMلتطوير نماذج

اتساعا من تغطية المرئية الفضائية كما يقلل من تكلفة هذه الدراسات البيئية حيث أن معظم Spatial العالمية مجانية كما أن بعـضها يعطـي قـدرة تميزيـة أفقيـة DTMنماذج

Horizontal Resolution كمثال الدقة التميزية المكانية لنموذج ( عاليةSRTM3 تبلـغ -ونتج عن الدراسة تحديد األماكن الجغرافية المعرضـة للغـرق ). متر ٩٠لي أو حوا " ٣

في حالة حدوث أكثر من سيناريو لالرتفاع المتوقع لمنـسوب سـطح -وحساب مساحاتها ). ١١الشكل رقم (البحر أمام السواحل المصرية

٠,٥قيمة المناطق المعرضة للغرق في حالة ارتفاع منسوب سطح البحر ب): ١١(شكل رقم

متر أمام سواحل الدلتا في مصر ٢٠٠٨داود و محمد : المصدر

لنظم المعلومات الجغرافية في الدراسات البيئيـة اسـتخدامها فـي األخرىمن المجاالت ) ٧( لقياس منسوب سطح البحر لتحديد التباين المكـاني األرضيةتحليل نتائج بيانات المحطات

آخـرون ر و اوتمثل دراسـة كووهـاز . منطقة معينة لقيم ارتفاع منسوب سطح البحر في . أحدي هذه الدراسات التي تطبيقها في كندا] ٢٠٠٤[

:الخالصة

علي الـصعيد ف.لعدة أسباب علي المستوي العالميأثارت قضية التغير المناخي اهتماما واسعا

لمنـاخي ا ات التغيـر يتقرير عن اقتصاد م ٢٠٠٦قد صدر في أكتوبر ف -مثال -االقتصادي وكانت محـصلة البحـث أن اتخـاذ أعده االقتصادي البريطاني سير نيكوالس ستيرنوالذي

من إجمـالي النـاتج % ١يكلف االقتصاد العالمي إجراءات للحد من تغير المناخ اآلن سوفوالخسائر التي ستنتج عن عدم اتخاذ هذه اإلجراءات القومي العالمي، لكن المشاكل واألخطار

]. ٢٠٠٧السياسة الدولية [القومي العالمي من إجمالي الناتج% ١٠لم ستكلف العا

دفعت أخطار التغيرات البيئية الحديثة العلماء و الباحثين علي المستوي العالمي الستخدام تقنية نظم المعلومات الجغرافية لتحديد و تقييم اآلثار السلبية للتغيرات البيئية وتحديد األماكن المهددة

وقد أثبتت نظـم المعلومـات . اجهة هذه المخاطر البيئية التي تهدد الحياة اإلنسانية وطرق مو الجغرافية كفاءة جيدة في تخزين و معالجة و تحليل البيانات المكانية البيئية لتقيـيم المخـاطر المتوقعة واقتراح حلول لها مما يساعد متخذي القرار علي وضع أنسب خطط التنمية البشرية

.ديةو االقتصا

:المراجع

:المراجع العربية

، األول هـ ، مجلة نظم المعلومات الجغرافية ، العـدد ١٤٢٩القرني ، ظافر ، :في ، متاحة ١٥- ١٠ص

pdf.1_inegisclubmagaz/magazine/library/org.gisclub.www://http قاعـدة : ٢٠٠٧ ، تقرير تغير المنـاخ (IPCC)الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ

:فيالعلوم الفيزيائية ، متاح http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/wg1/ar4-wg1-ts-ar.pdf

البحر قبل سنهاجم: ، مقال وزير الموارد المائية و الري المصري٢٠٠٨جريدة البيئة اآلن ، :متاح في ، أن يهاجمنا

772=EgyxpID&View=xpage?asp.XPXpage/net.ennow.www://http تغيـر :البيئـة مصطفى كمال طلبة الخبير الدولي في شئون. د: مقال–مجلة السياسة الدولية

:متاح في، ٢٠٠٧ أكتوبر - ١٧ العدد - المناخ سيؤثر علي أمن وسالمة العالم كله htm.0Leka=CurFN?asp.Index/asiyassa/eg.org.sasiyas.www://http

:المراجع األجنبية

Dawod, G., and Mohamed, H., 2008, Estimation of sea level rise

hazardous impacts in Egypt within a GIS environment, Submitted

to the Third National GIS Symposium in Saudi Arabia, Al-Khobar City, Saudi Arabia April 7 - 9.

Dasgupta, S., Laplante, B., Meisner, C., Wheeler, D., and Yan, J., 2007, The impact of sea level rise on developing countries: A comparative analysis, World Bank Policy Research Working Paper No. 4136, February.

El Raey, M., 2004, Adaptation to Climate Change for Sustainable Development in the Coastal Zone of Egypt, Presented at the global forum on sustainable development: Development and climate change, The Organization for Economic Co-operation and Development (OECD), Paris. France.

El Raey, M. and Mohammed; W., 2006, Impact of Sea Level Rise on Marsa Matruh City , Egypt: A Spatial Approach, The Conference on Earth Observation and Geoinformation Sciences in Support of Africa’s Development, Oct. 30- Nov. 2, 2006. Cairo, Egypt.

Hatipoğlu, M., Keskin, F., and Seyrek, K., 2007, Floodplain delineation in Mugla-Dalaman plain using GIS-based river analysis system, International Congress on River Basin Management, pp. 160-170.

Ismail, S., Mohamed, H., and Dawod, G., 2007, Evaluation of River Nile high flood effects by Geographic Information System, Proceedings of the second national GIS symposium in Saudi Arabia, Al-Khobar City, Saudi Arabia, April 23-25.

Koohzare, A., Vanícek, P., and Santos, M., 2004, Spatial analysis and treatment of tide gauge records using GIS, Presented at the GEOIDE Sixth Annual Scientific Conference, May 30 - June 1st, Gatineau, QC, Canada.

Kou, C., 2006, Determination and characterizations of the 20th century global sea rise, Report No. 478, Geodetic Science and Surveying Department, The Ohio State University, Columbus, Ohio, USA.

PSMSL (Permanent Service of Mean Sea Level), 2004, Tide gauge network on the Red Sea, A Technical report on the mission to red sea tide gauge operating agencies, Dec. 9-20, 33 pp. For more details see: http://www.pol.ac.uk/psmsl/

Mohamed, H., 2005, Realization and determination of the Egyptian vertical datum based on recent heterogeneous observations, Ph.D. Dissertation, Surveying Engineering Department, Faculty of Engineering, Benha University, Cairo, Egypt.

Szlafsztein, C., 2005, Climate change, Sea-level rise and Coastal Natural Hazards: A GIS-Based Vulnerability Assessment, State of Pará, Brazil, The International Workshop on Brazil Human Security and Climate Change, Asker, Brazil, June 21–23 , 2005.