المحاضرة الثانية عشرة دراسة نشرت في الولايات المتحدة...

عشرة الثانية المحاضرةوبريطانيا المتحدة الواليات في نشرت دراسة

م2011

المنطقة في الهواء تلوث خطرباستخدام بديلة معالجة الحضرية

بعد عن االستشعار

مقدمة:تأثير • له كما باإلنسان جدا المضرة العوامل احد هو التلوث

, له كما خصائصهما في ويؤثر والحيوان النبات على سلبيالعالمي الحراري التسخين ظاهرة على مباشر تأثير

بذلك وهو االرض على الحراري االحتباس مشكلة وظهور . االنسان مناشط عن ناتجة وخطرة حرجة منطقة

مشاهدتها يمكن ال و تنتشر الملوثات بعض ان والمشكلةالسلبية . االنسان مناشط عن ناتج ذلك وكل الهواء في

السكان فيها يتكدس والتي العالم في الكبيرة المدن معظمالناتج التلوث من اعلى كمية لديها الصناعية الدول خاصة

. المصانع تلك من

المصانع • بانبعاث عالقة له الملوث فالهواءكأحد السامة الغازات تبعث التي والموترات

في للتلوث الرئيسية المصادر محتوياتالحضرية . المناطق

يزداد • الحضرية المنطقة في الهواء تلوث انالسكان حياة على مباشر تأثير وله المدينة داخليزداد . الحراري فالسطح حياتهم نمط يغير وهوالماضية االخيرة والسنوات بالعقود قورن ما اذا

وزاد للتلوث المكانية االشكال تغيرت حيث . هذه في االساسية فالقضية المدن في خطره

الهواء تلوث تحليل اهمية توضح انها الدراسةتخطيطها اعادة بهدف الخطرة والمناطق

. التلوث خطورة من والتقليل

: الدراسة مشكلة

الحضرية • المناطق في خطرة مشكلة هو الهواء تلوثحيث العالم من مكان أي في التطوير انشطة عن والناتجة

وبشكل الطبيعية البيئة على اثرت االنسان مناشط انيعتبر كخطر الهواء تلوث وخاصة تأثيرها سيزداد مباشرالحضرية , المناطق وسط في البيئية االضرار أسوأ احد

التخطيط وحسن الحيطة اخذ الى يحتاج صامت خطر وهواالمراض , أسباب أحد فيه شك ال مما وهو أثاره لتقليلعلى بالسلب تأثير له ان كما الصدرية االمراض خاصة

الصناعية . االنسان مناشط فمعظم والغابات والتربة البيئةايضا هي المناشط وتلك الطبيعية بالبيئة أضرت ومنشأته

. الهواء لتلوث رئيسي مصدر

خاصة • بالمناطق يحيط فهو محدد ليس الهواء وتلوثلملوثات الكيميائية والتأثيرات الفصلية التغيرات مع

والرطوبة المناخية بالعوامل تتأثر والتي الهواءالمنطقة في والمساكن السطح وطبوغرافية

في السير حركة وطبيعة للرياح بالنسبة والموقعاالحياء . وداخل المباني بين الضيقة الشوارع

العالمية ) الصحة منظمة WHO ) Worldوأشارت Health Organization . شخص 2.4ان مليون

السيئة الهوائية الملوثات بسبب سنة كل يموتون . من اكثر وأيضا السكان على المباشر التأثير ذات

االمراض 500000 بسبب سنة كل يموتون أمريكيالصدرية .

هناك • ان برمنجهام جامعة اجرتها دراسة وفيالناتجة الصدرية االمراض وفيات بين قوية عالقة

المركبات . ملوثات من الهواء تلوث عنصناعي • اقتصاد لها االوروبية الدول جميع

واالعداد والحضاري الصناعي للتقدم وكنتيجةتزايد مع خاصة المدن في للمركبات المتزايدة

. تزايد كما المدن في التلوث معه تزايد السكاناالراضي استخدامات في الهائل التغير

ملوثات , زيادة في اسهم ذلك كل الحضريةالربو مثل عديدة امراض عنه نتج مما الهواءوالقلب الرئة وامراض الصدرية والحساسية

وغيرها .

العالم • في الكبرى المدن في الرئيسية الحالةالهواء تلوث من عليا مستويات لديها التي هي

وهنا . المدن من غيرها مع قورنت ما اذا خاصةضمن هي المدن من مجموعة اعتبار يمكنمثل التلوث من عليا مستويات ذات المدن

وغيرهم وجاكرتا وكوااللمبور دلهي و القاهرةالهواء ملوث فيها يرتفع سجلت . PM10حيث كما

من مستوى مشاهدته CO2أعلى يمكن والذيوروسيا وامريكا الصين في التالية المدن في

. ووفقا وكندا وبريطانيا والمانيا والهندتلوث اعلى سجلت امريكا فان لإلحصائيات

االوروبي االتحاد وكذلك الكربون اكسيد بثانيروسيا . فيه بما

درجات • ارتفعت الهواء لتلوث حتمية وكنتيجةعالميا الحرارة

العقود • في الحرارة درجات مع نقارنها عندما خاصةالتي الكبرى الصناعية الدول خاصة الماضية االخيرة

. خاص وبشكل عقود ولعدة المشكلة هذه تواجهاالعداد مثل للتلوث المسببة بالعوامل التنبؤ يمكن

وحجم والمصانع المدن في للمركبات الضخمةفي المباني وكثافة السكانية والكثافة االزدحام

ترتبط . التي العالقة ايجاد وايضا الحضرية المنطقةالمناشط هذه مع ساعدت التي الطبيعية بالعوامل

يفوق بشكل عالميا الحرارة درجات رفع علىتأثير هذا لكل وبالتالي السابقة الزمنية الفترات

تفاقم وبالتالي المدينة في االنسان صحة على مباشر. المشكلة هذه خطورة

العالمي • الدفء أن المناخية المحطات له أشارت ماوعالقة ارتباط لها الحرارة درجات ارتفاع معدالت أو

. الهواء بتلوث قويةالرئيسية • الحضرية المناطق ان القول يمكن كما

حيث من بغيرها مقارنة تلوثها معدالت ترتفع . هي كملوثات تأثير العوامل اعظم الهواء ملوثات

تزيد ايضا والتي الصناعية االنشطة عن الناتجة تلك . من الثقيل التدفق ذلك خاصة التلوث كثافة منالمدن في المركبات ازدحام عن الناتج الملوثات

اللذين. االشخاص على نفسي تأثير له ايضا الكبرىفي بالضيق شعورهم من يزيد او باكتئاب يشعرون

. يوميا المدينة نحو رحلتهم

الحضري • للتطور كنتيجة أو واالعمال التجارة ألغراضخاصة بالبيئة اضرت والتي الصناعية المناشط وزيادة

. غطاء على اثرت فقد وتطورها الدول تلك تقدم معالنسبة . ان كما البحيرات في المياه وعلى النبات

في الحرارة لزيادة مباشرا سببا كانت للمباني االعلى. المدن داخل الحضرية المنطقة

تطال • للتلوث اخرى انواع وجود من الرغم وعلىبالبيئة اضر مما الصلبة ملوثات نتيجة والترب الماء

باختبار تقوم الدراسة هذه ان اال والترب وبالسواحلبواسطة المدن سكان على وتأثيرها الهواء ملوثاتالمعلومات نظم تقنية مع بعد عن االستشعار تقنية

( االماكن تحديد ونظام (.GPSالجغرافية

: البحث اهداف

وايجاد- 1• كولومبو مدينة في الهواء تلوث تحليلفي المؤثرة العوامل بين المختلفة العالقات

. الهواء تلوث

اختبار- 2• خالل من الخطرة المنطقة تعريف. المدينة في الهواء نوعية

: الموضوع اختيار مبررات

العقود • خالل الماضي عن تغيرت الطبيعية البيئةوالتي المتزايدة االنسان أنشطة نتيجة االخيرة

اعادة يستوجب مما الطبيعية بالبيئة اضرتنسبة وتقليل للمواد أمثل واستخدام التخطيط

البعيد المدى على حتمية كخطة التلوثتغيرت. ايضا البيئة تغيرت وكما وللمستقبل

ملوثات انتجت بحيث باختالفها االنسان انشطةالماء ملوثات مثل بها التحكم الصعب من اصبح

تزايد رئيسية بيئية مشكالت وهي والهواء والتربةالى باإلضافة الصناعية الثورة مجال مع مداهافي يرتفع حيث المدن داخل السكان ازدحام

الملوثات تريز كولومبو مدينة

•No2 -So2 على تؤثر واخذت تزايدت والتيهذه خطورة الى االنتباه يسترعي مما الهواء

المشكلة.تناولت • التي الدراسات من العديد وهناك

العوامل حللت االبحاث من قلة ولكن الموضوعالمناطق وتحديد التقني المجال باستخدام

. للتلوث الخطرةالهواء • تلوث مشاكل توضح الدراسة هذه ولذلك

خطورة مستويات وتحديد المدينة في وتأثيرها. المدينة في التلوث

الدراسة منطقة

االدوات:

الهواء • تلوث إليجاد للتحليل رئيسيتين طريقتين تطبيق تمبعد عن االستشعار تقنية تطبيق خالل من المدينة في

الصورة بيانات لتحليل االرداس برنامج باستخدامالنبات غطاء وكذلك الحراري السطح واستخراج ومعالجتها

.بعض • تشمل ال الدراسة هذه ان الى االشارة تجدر كما

يمكن والتي الهواء ملوثات من خلوها او الفتقارها المواقع. بعد عن االستشعار بيانات في مالحظتها

على • التركيز يتم الدراسة هذه من 16وفي اخذت نقطةهي التحليل عليها التطبيق تم التي الفعلية والنقاط الحقل

بواسطة . )12 فقط (.GPSنقطة

على • تأثير لها تقليدية اقتصادية عوامل وهناكتحليل مع ولكن الحرجة أو الخطرة المناطق

الملتصقة العوامل معظم المقاييس متعددالمباني مناطق وكثافة االراضي باستخدام

النبات ) ومؤشر الحراري وكثافة( NDVIوالسطحهذه في استخدامها تم ايضا االزدحام تدفق

هذه . ان الى الذكر يجدر وايضا الدراسةارتفاع زيادة مدى لتحليل تصمم لم الدراسة

الهواء نوعية على التأثير وحجم المباني اسطح . كما قلتها و الملوثات افتقار بسبب وأفقيا رأسيا

. بالشكل موضح هو

: السابقة الدراسات

من • زادت والتي العالمية البيئة في غير الحضري التطوروامتداد كثافة مع خاصة الحرارة درجات ارتفاع معدالت

استخدامات اشكال من غير والذي وافقيا عموديا المبانيخاصة. الكبرى المدن في حتمية نتيجة وهي االراضي

ومنازل المتنوعة االنشطة حيث الحضرية المدينة وسطالحضرية والتصاميم الطرق وشبكات الكبيرة االنسان

وحركة المدن وازدحام الداخلية الهجرة حركة الى اضافةاالخضر الغطاء من قللت العوامل هذه فجميع السياحة

المدينة في خطرة او حرجة مناطق وظهرت المدن داخلبنوعية العالقة في لتغير مباشر غير او مباشر بشكل وذلك

. وجودته الهواء

السكاني • االزدحام كثافة شملت عوامل فهناك . الهواء تلوث تسبب التي العوامل اهم من وهي

الدول خاصة االخيرة سنوات خمس خاللالدراسات من العديد لديها والتي الصناعية

المناخ تغير على اثر والذي الهواء تلوث لتعريفاالقمار صور باستخدام البشر صحة على وتأثيره

. بعد عن االستشعار وطرق الصناعيةتأثير • ذو الحضري التطور بعنوان دراسة فهناك

هذه وتحتوي العالمية البيئة نوعية على جدا خطرالهواء لتلوث الخطر التأثير اظهار على الدراسة

. عالميا الحرارة درجات ارتفاع على

وكثرة • االزدحام ان على الدراسة هذه أكدت كماالحرارة درجات بتغير عالقة لها وكثافتها المباني

وظهور الحضرية المناطق داخل تزداد حيثالغطاء . خسارة الى اضافة الحرارية الجزر

زراعية مناطق الى وتحويله الطبيعي النباتينتيجة الطبيعية الصافية المياه مصادر وخسارة

, ( موريس سانتا المياه م( . 2001تلوثبين • العالقة بوضوح نعرف الدراسة هذه في

الهواء في الملوثات ووجود االزدحام تدفقتركيز المدينة SO2 –NO2ومستوى في

. وتطبيق تحليلية وطرق اساليب باستخدامالسطح الستخالص البرامج بواسطة النماذج

. وغيرها الحراري

الصورة • في االساليب بعض استخدمت دراسات فهناكدراسة ) مثل الحراري السطح ( Wangالستخالص وانج

للمباني الكثافة خالل من الخطرة المناطق عرف الذيمتعددة عمليات واستخدام الحراري السطح بينها والتي

دراسة مثل المدن وتخطيط إلدارة المقاييس(Chen,2009 .)لتقييم مختلفة معالجة طرق فهناك

راستر نموذج من الوحدات تعريف تتطلب والتي التلوثفيكتور المنطقة. vectorاو لتعريف طرق عدة توجد كما

خطورة االقل المنطقة تعريف يمكن كما الحرجةالخرائط خالل من الحرة المناطق وكذلك بالملوثات

صور تحليالت مع خاصة لنمذجتها المختلفة والعملياتبصور طبقت ومعظمها بعد عن لالستشعار الراستر

الندسات .

يكلواكس ) ,• دراسة عامل( 2002وفي اهم ان الى اشار متطور ومع بالمركبات الشوارع ازدحام هو الهواء لتلوث

الصناعية االقمار بيانات بعد عن االستشعار تقنيةالمدينة في الحرارية االسطح بيانات الستخراج استخدمت

تطبيق يمكن والذي NDVIحيث النبات غطاء لتحديدويعتبر . الهواء تلوث وزيادة الحضرية الرقعة بزيادة تناقصاستخدامات لكشف الهامة االدوات من بعد عن االستشعار

هاري ) , تغيرها ومدى المدن في م(1995االراضي•, ( فوقت ل دراسة النطاق( 2003وفي استخدام اهمية بين م

المناخية للدراسات بعد عن االستشعار في الحراريالحضري ) الحرارة مؤشر واستخدام ( UHIالحضرية

Urban heat index سطح منه يشتق UHIوالذي. الهواء بتلوث الخطرة المناطق على للتعرف

والبيانات • الهواء نوعية بيانات جمعت الدراسة هذه فياالقمار بيانات جمعت كما الحكومية الهيئات من االقتصادية

موقع من تنزيلها وتم الندسات في متمثلة الصناعيةالمكان لوصف البيانات هذه استخدمت حيث الكترونيخالل من الهواء لتلوث الموسمي التنوع على والتعرف

إليجاد استخدمت والتي االحصائية االرتباط تحليالتالهواء . بتلوث والمتضررة المدينة في الحرجة المناطق

المحسن الندسات بيانات من استخرجت المعلومات بعضتطبيق+ ETMبإضافة من مستخرجة بيانات الى باإلضافة

(NDVI )السطح يعرف الذي السادس النطاق باستخدامفي االراضي استخدامات خالل من المدينة في الحراريالموضح. واالزدحام السكنية الكثافة بينت والتي المدينةالعمليات ايضا خالل ومن المدينة في الحرجة للمنطقة

االحصائية.

على • الحصول تم البلدية البيانات ومنمدينة في الدراسة منطقة تبين خريطة

الشمالي والجزء الغربي الجزء في كولمبونهر يقطعها المدينة الجهة Kelaniمن من

المدينة من الغربية للجهة المتاخمة. الساحل لخط المجاور

الطرق:

بالتحليل • كان سواء البيانات على طبقت الطرقالصور . معالجة او االحصائي

بواسطة • مثلت التحليلية الطرق تفاصيلبرنامج . استخدم كما البيانية االشكال استخدام

تقنية الستخدام الصور لتحليل االرداسالمناخية البيانات واستخالص بعد عن االستشعار

. المكانية والبيانات

الهواء- :1 نوعية بيانات

قسم • مثل الحكومية الجهات من عليها الحصول تمالمناخية ) MD )meteorology departmentالدراسات

•(UD) Urban development department والقسمالحضري .

النيتروجين • اكسيد مثل الهواء نوعية وأكسيد NO2بياناتمن SO2الكبريت جمعت في 16والتي منتشرة نقطة

من بيانات وباستخدام الى 2005-2003المدينة اضافة موتدفق السكان كثافة مثل الهواء نوعية وضحت بيانات

وبيانات المباني وكثافة المباني وارتفاع االزدحامالحكومية الهيئات من جمعت والتي االراضي استخدامات

. كولومبو جامعة ومن اعاله

2: الصور- بيانات

من • بإضافة المحسن الندسات بيانات تنزيل تممؤشر الستخراج العنكبوتية الشبكة موقع

الطبيعي ) النبات NDVI ) Normalizeاختالف difference vegetation index

نطاق • استخدام تم الندسات 6كما صورة من . بالشكل موضح هو كما الحراري السطح لتقييم

ادناه.

البيانات- :3 معالجة

ايضا • وهي متنوعة معلومات على الحصول تمالصيغ ) تحويل( formatsمختلفة من البد وكان

اجراء خالل من يمكن صيغة الى البيانات . الظواهر نعرف وبالتالي التحليل عمليات

فمثال . خالل SO2و NO2المكانية من عرفتمن اخذت الحقا 12نقاط واستخدمت نقطة

وحللت . استعملت االزدحام بيانات اما للتحليلعالقة لتوضيح االحصائي التحليل برامج خالل من

. العوامل بين االرتباط

: الصناعية االقمار بيانات معالجة

•- الندسات بيانات تنزيل من 7تم بإضافة المحسنالسابع في الدراسة لمنطقة العنكبوتية الشبكة موقع

فبراير االرض 2006من غطاء الستخراج وذلك م(Ndvi . الصورة( الدراسة لمنطقة الحراري والسطح

عملية لها واجري هندسيا وهي resamplingصححتاسلوب وتحديد احصائية بطريقة الخاليا ترتيب اعادة

بعد المكاني الوضوح على للتعديل االقرب الجار. التصحيح عملية اجراء

بيانات • في التنوع الستخراج اجراءات تطبيق ذلك تبعنطاق ضمن الحراري .6السطح

السطح الختبار المطبقة الطرقالحراري :

السطح • لتحليل ناسا نموذج استخدام تمالرقمية ) البيانات خالل من والتي( DNالحراري

المعادلة تطبيق تم حيث االرض غطاء قيم تمثلالتالية:

•L=Lmin+( Lmax-Lmin)=DN/255•L=spectral radiance•Band6 Lmin=1,238(sr of DN value1)•Band6 Lmax =15,600 (sr of DN value 255)•DN= digital number

بالكالفن- 2• حرارة درجات الى الطيفي االشعاع تحويل تمKبالكالفن • والحرارة الطيفي االشعاع قيم بين عالقة هناك

خالل من كالفن الى االشعاع قيم تحويل يمكن حيث: التالية المعادلة

•TB= In ( k2)______

•K1+ 1 ____

•L

االشعاع : • تحتوي التي المقدرة ان حيثتحتوي= k1 607,76)الطيفي التي المقدرة

المثالية ) الفعلية =k2 1260,56الحرارةالحراري = • السطوع على الصناعي القمر تأثير

TB

من- 3• مئوية درجات الى الكالفن قيم تحويلخالل

TB= TB-273

غطاء الختبار المطبقة الطرقالنبات:

نطاق • استخدام الماسح 3تم صورة مناالشعة نطاق يمثل والذي المحسن الموضوعي

تحت االشعة نطاق استخدام تم كما الحمراءنطاق في متمثلة القريبة المستخدمة. 4الحمراء

كولمبو ) في االخضر الغطاء كمية ( NDVIلتحديدعنها يعبر والذي الدراسة هذه في والمطبقة

: التالية بالمعادلة رياضيا•NDVI= NIR-R •NIR+R نطاق • الحمراء تحت االشعة 0و90 – 0و78 )4طيف

NIRميكرومتر(=لنطاق • الحمراء لالشعة المرئي -0و69 )3طيف

Rميكرومتر(= 0و63

معادلة • تطبيق بعد NDVIالمخرجاتبين - ما تتراوح بقيم صورة 0.1ستكون

0.1و

: البيانات تحليل

لقيم- 1• حولت حيث اكسل برنامج استخدام تمفي معها التعامل الى Arc Viewيتم اضافة

geo statisticalتطبيق وكثافة • الهواء نوعية بين العالقات إليجاد

االزدحام.نوعية- 2• اختبار تم االرداس برنامج خالل من

خالل من الخطرة المناطق لتحديد الهواء . الجدول يبينها كما الصورة معالجة عملياتاالسفل. الى االعلى من صنفت حيث ادناه

االقل= 4قليل= 3متوسط= 2االعلى= 1كالتالي 5. حرة= مناطق

خالل • من معطيات عدة على بناء جاء التصنيف هذاوتدفق االراضي استخدام شمل متعدد لقياس التحليل

والكثافة النبات ومؤشر الحراري والسطح االزدحامفيكتور بيانات الى حولت ثم ومن للمباني السكانية

برنامج في معها التعامل ادوات GISليتم خالل منالمكاني Spatial analysisالتحليل

وهو • العتبة مستوى تحديد استخدام تم التصنيف ولهذاتربط التي العالقة ايجاد في الدقة على للحصول مهم

المصفوفات خالل من العوامل في matrixهذه كما. ادناه الشكل

والمناقشة : النتائج

من • اخذت التي معدل 12القيم اعطت نقطةNo2 يقارب بما النيتروجين اوكسيد

تعتبر 55.27 قيم وهي المكعب المتر في ملجرامحتمية نتيجة وهي التلوث من المدينة في االعلى

المباني . وارتفاع المختلفة واالنشطة لالزدحام

الثالثي • البعد يبين واثر 3Dشكل المباني الرتفاعالملوث الهواء نقل في الطبيعية الرياح حركة

. المدينة الىالرياح • اثر يبدو الشمالي الجزء صورة ففي

لها ليس مساحات وتظهر الشمال من القادمةتزيد عوامل لديها ليس انه كما مرتفعة مباني

. المدينة على لتطلقها الملوثات نسبة منفي • تزايد يظهر الجنوبي الجزء اكسيد NO2في

الى وتزايد المتوسطة الدرجة من النيتروجينقوية . اصبحت الرياح الن االعلى درجة

فيها • تنخفض الشمالية االجزاء ان القول ويمكنلوجود الخطرة المناطق فيها وتقل الحرارةبين . ما الحرارة تتراوح لذا اكثر نباتي -29غطاء

السكانية 30 الزيادة في الطبيعي العامل ايضا م�المدينة في الهواء نوعية تغير في دورة اثبت

الحرارة درجات رفع مما االزدحام تدفق وكذلك. االنسان صحة على دور لها كان والتي

الوسط • في بالتلوث الحرجة المناطق وتتركزقلة نجد كما الطرق وشبكة المباني كثافة حيث

النباتي . الغطاء

الخاتمة :

الملوثات • الرتفاع عاملين هناك ان الدراسة اثبتتهما : الهوائية

االزدحام- 1• االراضي- 2حجم استخداماتالدراسة عرفت الخطرة 5وبالتالي للمناطق فئات

المدينة . في بالتلوثوعالقتها االقتصادية العوامل تأثير الدراسة اثبتت كما

المباني وكثافة السكانية الكثافة شاملة الهوائي بالتلوثالسطح هي طبيعية عوامل الى اضافة وارتفاعها

. اسهم ذلك كل الرياح وموسم النبات وغطاء الحراري. الحرجة المناطق ظهور في