أخذ العينات عن بعد

يُعدّ أخذ العينات عن بُعد مجموعةً من الأساليب المترابطة على نطاق واسع لتقدير كثافة و/أو وفرة الكائنات الحية . وتعتمد الأساليب الرئيسية على خطوط المسح أو نقاط المسح . ^{[ 1 ] [ 2 ]} في هذا الأسلوب، تُجمع البيانات عن بُعد الأجسام المراد مسحها عن هذه الخطوط أو النقاط الموضوعة عشوائيًا، والهدف هو تقدير متوسط ​​كثافة الأجسام داخل منطقة معينة. ^{[ 3 ]}

يُعدّ استخدام خطوط المسح أسلوبًا شائعًا لأخذ عينات المسافة. يتحرك الراصد على طول خط مستقيم (موضوع عشوائيًا أو وفق توزيع مُخطط له). عند رصده لجسم مُراد دراسته (مثل حيوان من النوع الذي تتم دراسته)، يُسجل المسافة من موقعه الحالي إلى الجسم ( r )، بالإضافة إلى زاوية الرصد بالنسبة لخط المسح ( θ ). يُمكن بعد ذلك حساب المسافة بين الجسم وخط المسح باستخدام المعادلة x = r * sin( θ ). تُمثل هذه المسافات x مسافات الرصد التي سيتم تحليلها في نماذج لاحقة.

يتم رصد الأجسام حتى مسافة رصد قصوى محددة مسبقًا w . لن يتم رصد جميع الأجسام ضمن هذه المسافة ، ولكن يُفترض مبدئيًا رصد جميع الأجسام على مسافة صفر (أي على الخط نفسه). وبالتالي، يُتوقع أن يكون احتمال الرصد الإجمالي 1 على الخط، وأن يتناقص مع ازدياد المسافة منه. يُستخدم توزيع المسافات المرصودة لتقدير "دالة الرصد" التي تصف احتمال رصد جسم ما على مسافة معينة. وبافتراض صحة العديد من الافتراضات الأساسية، تسمح هذه الدالة بتقدير متوسط ​​الاحتمال P لرصد جسم ما يقع ضمن عرض w من الخط. ويمكن بعد ذلك تقدير كثافة الأجسام كالتالي: D = n / ( P * a ) ، حيث n هو عدد الأجسام المرصودة، و a هو حجم المنطقة المغطاة (الطول الكلي للمقطع العرضي ( L ) مضروبًا في 2w ).

باختصار، يسمح نمذجة كيفية انخفاض إمكانية الكشف مع زيادة المسافة من المقطع العرضي بتقدير العدد الإجمالي للأجسام الموجودة في منطقة الاهتمام، بناءً على العدد الذي تمت ملاحظته بالفعل. ^{[ 2 ]}

تختلف منهجية المسح للخطوط العرضية النقطية اختلافًا طفيفًا. ففي هذه الحالة، يبقى الراصد ثابتًا، ولا ينتهي المسح عند الوصول إلى نهاية الخط العرضي، بل بعد فترة زمنية محددة مسبقًا، وتُستخدم المسافات المقاسة إلى الراصد مباشرةً دون تحويلها إلى مسافات عرضية. كما تختلف أنواع دوال الكشف والمطابقة إلى حد ما. ^{[ 2 ]}

يُنمذج انخفاض قابلية الكشف مع ازدياد المسافة من خط المسح باستخدام دالة الكشف g( y ) (حيث y هي المسافة من الخط). تُطابق هذه الدالة توزيع نطاقات الكشف المُمثلة بدالة كثافة احتمالية (PDF). دالة الكثافة الاحتمالية عبارة عن رسم بياني للمسافات المُجمعة، وتصف احتمالية اكتشاف جسم على مسافة y بواسطة مراقب على الخط المركزي، مع افتراض أن عمليات الكشف على الخط نفسه ( y = 0) مؤكدة ( P = 1).

يُفضّل استخدام الدالة g( y ) باعتبارها دالة قوية قادرة على تمثيل البيانات ذات خصائص التوزيع غير الواضحة أو غير المحددة بدقة، كما هو الحال غالبًا في البيانات الميدانية. وتُستخدم أنواع عديدة من الدوال بشكل شائع، وذلك تبعًا للشكل العام لدالة كثافة الاحتمال لبيانات الكشف.

هنا، يُمثل w مسافة القطع الإجمالية للكشف، بينما تُمثل a و b و σ معلمات خاصة بالدالة. تُعتبر دالتا التوزيع نصف الطبيعي ومعدل الخطر عمومًا الأكثر ترجيحًا لتمثيل البيانات الميدانية التي جُمعت في ظل ظروف مضبوطة جيدًا. قد يشير ازدياد احتمالية الكشف أو ثباتها مع المسافة من خط المسح إلى وجود مشاكل في جمع البيانات أو تصميم المسح. ^{[ 2 ]}

بما أن أخذ العينات عن بُعد يُعدّ أسلوبًا مسحيًا معقدًا نسبيًا، فإن موثوقية نتائج النموذج تعتمد على استيفاء عدد من الافتراضات الأساسية. ترد أدناه أهم هذه الافتراضات. غالبًا ما يمكن تصحيح البيانات المستمدة من المسوحات التي تخالف واحدًا أو أكثر من هذه الافتراضات، ولكن ليس دائمًا، إلى حد ما قبل التحليل أو أثناءه. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

الافتراضات الأساسية لأخذ العينات عن بُعد

افتراض	انتهاك	الوقاية/التصحيح اللاحق	مثال على البيانات
يتم الكشف عن جميع الحيوانات الموجودة على خط المسح نفسه (أي، P(0) = 1)	يمكن افتراض ذلك غالبًا في المسوحات الأرضية، ولكنه قد يمثل مشكلة في المسوحات البحرية. وقد يؤدي انتهاك هذا الافتراض إلى تحيز كبير في تقديرات النموذج.	في عمليات المسح التي يقوم بها مراقبان، قد يتم تكليف أحد المراقبين بـ "حراسة الخط المركزي". قد تكون الإصلاحات اللاحقة ممكنة أحيانًا، لكنها قد تكون معقدة. [ 1 ] لذا، يجدر تجنب أي انتهاكات لهذا الافتراض.
تتوزع الحيوانات بشكل عشوائي ومتساوٍ في جميع أنحاء المنطقة التي شملها المسح	المصادر الرئيسية للتحيز هي أ) تجمعات سكانية (أسراب وما إلى ذلك) ولكن يتم التعامل مع عمليات الكشف الفردية على أنها مستقلة ب) لا يتم وضع المقاطع العرضية بشكل مستقل عن تدرجات الكثافة (الطرق، المجاري المائية، إلخ). ج) المقاطع العرضية متقاربة جداً	أ) لا تسجل الأفراد بل المجموعات + حجم المجموعة، ثم قم بدمج تقدير حجم المجموعة في وظيفة الكشف ب) ضع المقاطع العرضية إما بشكل عشوائي، أو عبر تدرجات الكثافة المعروفة ج) تأكد من أن أقصى مدى للكشف ( w ) لا يتداخل بين المقاطع العرضية
لا تتحرك الحيوانات قبل اكتشافها	يكون التحيز الناتج ضئيلاً إذا كانت الحركة عشوائية. أما الحركة استجابةً للمراقب (تجنب/انجذاب) فستؤدي إلى تحيز سلبي/إيجابي في إمكانية الكشف.	يُعدّ سلوك التجنب شائعًا وقد يصعب منعه ميدانيًا. ومن الحلول الفعّالة بعد وقوع الحدث، حساب متوسط ​​البيانات بتقسيم عمليات الكشف إلى فترات، واستخدام دوال الكشف ذات النطاق الضيق (مثل معدل الخطر).
القياسات (الزوايا والمسافات) دقيقة	الأخطاء العشوائية ضئيلة، لكن الأخطاء المنهجية قد تُدخل تحيزًا. يحدث هذا غالبًا عند تقريب الزوايا أو المسافات إلى قيم مُفضلة ("مُقربة")، مما يؤدي إلى تراكم القيم عند قيم مُعينة. ويُعد تقريب الزوايا إلى الصفر شائعًا بشكل خاص.	تجنب الاعتماد على التقدير المكاني في الميدان باستخدام أجهزة قياس المسافة ولوحات الزوايا. يُعدّ تنعيم البيانات بعد جمعها، من خلال تقسيمها إلى فترات كشف، فعالاً في معالجة الانحيازات الطفيفة.

يتولى فريق مشروع في جامعة سانت أندروز صيانة مجموعة من الحزم لاستخدامها مع لغة البرمجة R بالإضافة إلى برنامج مستقل لنظام التشغيل ويندوز. ^{[ 5 ]}

• الشعراوي (محرر)، "موسوعة القياسات البيئية"، وايلي-بلاك ويل، 2012، رقم ISBN 978-0-47097-388-2مجموعة من ستة مجلدات.

• قائمة مراجع تضم أكثر من 1400 منشور علمي باستخدام هذه الطريقة