برنامج لاندسات

الموسوعة الحرة

يُعد القمر الصناعي Landsat 7 ، الذي تم إطلاقه في عام 1999، هو القمر السابع من بين 9 أقمار صناعية في برنامج Landsat.
صورة فضائية ملونة زائفة لمدينة كلكتا ، الهند، التقطها القمر الصناعي لاندسات 7 عام 2004، تُظهر الأنهار والمناطق النباتية والمناطق العمرانية.
خريطة الغطاء الأرضي لجزيرة هاواي الكبيرة باستخدام بيانات لاندسات 7 للفترة 1999-2001 ، تُظهر تدفقات الحمم السوداء من ماونا لوا ، وماونا كيا الخامد ذي اللون الرمادي ، وعمود دخان من كيلاويا النشط ، والغابات الاستوائية الخضراء الداكنة، والمناطق الزراعية الخضراء الفاتحة.

يُعدّ برنامج لاندسات أطول برنامج مستمر في مجال الحصول على صور الأقمار الصناعية للأرض ، وهو برنامج مشترك بين وكالة ناسا وهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية . في 23 يوليو 1972، أُطلق قمر لاندسات 1 لتكنولوجيا موارد الأرض، والذي أُعيد تسميته لاحقًا إلى لاندسات 1 في عام 1975. [ 1 ] أما أحدث قمر صناعي، لاندسات 9 ، فقد أُطلق في 27 سبتمبر 2021.

التقطت أجهزة أقمار لاندسات ملايين الصور. تُعدّ هذه الصور، المحفوظة في الولايات المتحدة وفي محطات استقبال لاندسات حول العالم، مصدرًا فريدًا لأبحاث التغيرات العالمية وتطبيقاتها في مجالات الزراعة ، ورسم الخرائط ، والجيولوجيا ، والغابات ، والتخطيط الإقليمي ، والمراقبة ، والتعليم ، ويمكن الاطلاع عليها عبر موقع "EarthExplorer" التابع لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية. تحتوي بيانات لاندسات 7 على ثمانية نطاقات طيفية بدقة مكانية تتراوح بين 15 و60 مترًا (49 إلى 197 قدمًا) ؛ أما الدقة الزمنية فهي 16 يومًا. [ 2 ] تُقسّم صور لاندسات عادةً إلى مشاهد لتسهيل تحميلها. يبلغ طول كل مشهد من مشاهد لاندسات حوالي 115 ميلًا وعرضه 115 ميلًا (أو 100 ميل بحري طولًا و100 ميل بحري عرضًا، أو 185 كيلومترًا طولًا و185 كيلومترًا عرضًا).  

تاريخ

قامت فيرجينيا نوروود ، "أم لاندسات"، بتصميم الماسح الضوئي متعدد الأطياف.
مقابلة مع جيم آيرونز - عالم مشروع لاندسات 8 - مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا

في عام 1965، اقترح ويليام تي. بيكورا ، مدير هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية آنذاك ، فكرة برنامج للأقمار الصناعية للاستشعار عن بعد لجمع معلومات حول الموارد الطبيعية لكوكبنا. وذكر بيكورا أن البرنامج "تم تصوره في عام 1966 كنتيجة مباشرة للفائدة المؤكدة التي أثبتتها صور الأقمار الصناعية ميركوري وجيميني المدارية في دراسات موارد الأرض".

رغم أن الأقمار الصناعية للأرصاد الجوية كانت تراقب الغلاف الجوي للأرض منذ عام 1960، وكانت تُعتبر مفيدة إلى حد كبير، إلا أن بيانات التضاريس من الفضاء لم تُقدّر حق قدرها حتى منتصف الستينيات. لذا، عندما طُرح مشروع لاندسات 1، قوبل بمعارضة شديدة من مكتب الميزانية ومن أولئك الذين جادلوا بأن الطائرات التي تحلق على ارتفاعات عالية ستكون الخيار الأمثل من الناحية المالية للاستشعار عن بُعد للأرض. في الوقت نفسه، خشيت وزارة الدفاع من أن برنامجًا مدنيًا مثل لاندسات سيُعرّض سرية مهام الاستطلاع للخطر . إضافةً إلى ذلك، كانت هناك مخاوف جيوسياسية بشأن تصوير الدول الأجنبية دون إذن. في عام 1965، بدأت وكالة ناسا تحقيقات منهجية في مجال الاستشعار عن بُعد للأرض باستخدام أجهزة مُثبّتة على الطائرات.

في عام 1966، أقنعت هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية وزير الداخلية آنذاك ، ستيوارت أودال ، بالإعلان عن عزم وزارة الداخلية المضي قدمًا في برنامجها للأقمار الصناعية لرصد الأرض . وقد دفعت هذه الخطوة السياسية الذكية وكالة ناسا إلى تسريع بناء القمر الصناعي لاندسات. إلا أن القيود المفروضة على الميزانية والخلافات المتعلقة بأجهزة الاستشعار بين الجهات المعنية (ولا سيما وزارة الزراعة ووزارة الداخلية) عرقلت مجددًا عملية بناء القمر الصناعي. وأخيرًا، بحلول عام 1970، حصلت ناسا على الضوء الأخضر لبناء قمر صناعي. والجدير بالذكر أن لاندسات 1 أُطلق في غضون عامين فقط، مُبشرًا بعصر جديد من الاستشعار عن بُعد للأراضي من الفضاء. [ 3 ]

بدأت شركة هيوز للطائرات، التابعة لمركز سانتا باربرا للأبحاث، بتصميم وتصنيع أول ثلاثة ماسحات ضوئية متعددة الأطياف (MSS) في عام 1969. أُنجز النموذج الأولي الأول، الذي صممته فيرجينيا نوروود ، في غضون تسعة أشهر، في خريف عام 1970. وتم اختباره بمسح قبة هاف دوم في منتزه يوسيميتي الوطني . وقد لُقّبت نوروود بـ"أم لاندسات" تقديرًا لهذا العمل التصميمي. [ 4 ]

عملت فاليري ل. توماس في مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا ، حيث أدارت تطوير أنظمة برمجيات معالجة صور لاندسات المبكرة، وأصبحت الخبيرة المعتمدة في أشرطة التخزين المتوافقة مع الحاسوب (CCTs) التي استُخدمت لتخزين صور لاندسات المبكرة. وكانت توماس من بين أخصائيي معالجة الصور الذين ساهموا في إنجاح مشروع "تجربة جرد المحاصيل على نطاق واسع" الطموح، المعروف اختصارًا بـ LACIE، وهو مشروع أثبت لأول مرة إمكانية رصد المحاصيل عالميًا من خلال الاستشعار عن بُعد باستخدام صور الأقمار الصناعية لاندسات. [ 5 ]

كان البرنامج يُعرف في البداية باسم برنامج أقمار تكنولوجيا موارد الأرض، والذي استُخدم من عام 1966 إلى عام 1975. وفي عام 1975، تم تغيير اسمه إلى لاندسات. وفي عام 1979، نقل التوجيه الرئاسي رقم 54 الصادر عن الرئيس جيمي كارتر [ 6 ] [ 7 ] عمليات لاندسات من وكالة ناسا إلى الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA)، وأوصى بتطوير نظام تشغيل طويل الأجل بأربعة أقمار صناعية إضافية بعد لاندسات 3، كما أوصى بالانتقال إلى تشغيل لاندسات من قِبل القطاع الخاص. وقد تحقق ذلك في عام 1985 عندما اختارت NOAA شركة أقمار مراقبة الأرض ( EOSAT )، وهي شراكة بين شركة هيوز للطائرات وشركة آر سي إيه ، لتشغيل نظام لاندسات بموجب عقد مدته عشر سنوات. شغّلت EOSAT قمري لاندسات 4 ولاندسات 5، وحصلت على حقوق حصرية لتسويق بيانات لاندسات، وكان من المقرر أن تقوم ببناء قمري لاندسات 6 و7.

في عام 1989، لم يكتمل هذا الانتقال بالكامل عندما كان من المقرر أن ينفد تمويل الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) لبرنامج لاندسات (لم تطلب الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي أي تمويل، وقد خصص الكونجرس الأمريكي تمويلًا لمدة ستة أشهر فقط للسنة المالية)، [ 8 ] وأصدرت الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي توجيهًا بإيقاف تشغيل لاندسات 4 ولاندسات 5. [ 9 ]

أشار رئيس المجلس الوطني للفضاء المُشكّل حديثًا ، نائب الرئيس دان كويل ، إلى الوضع وقام بترتيب تمويل طارئ سمح باستمرار البرنامج مع الحفاظ على أرشيفات البيانات سليمة. [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]

ومرة أخرى في عامي 1990 و1991، خصص الكونغرس نصف تمويل العام فقط للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA)، مطالباً الوكالات التي تستخدم بيانات لاندسات بتوفير التمويل للأشهر الستة المتبقية من العام المقبل. [ 8 ]

في عام ١٩٩٢، بُذلت جهودٌ حثيثة لتأمين التمويل اللازم لإطلاق أقمار لاندسات اللاحقة واستمرار عملياتها، ولكن مع نهاية العام، توقف برنامج EOSAT عن معالجة بيانات لاندسات. أُطلق القمر الصناعي لاندسات ٦ أخيرًا في ٥ أكتوبر ١٩٩٣، ولكنه فُقد نتيجة عطلٍ أثناء الإطلاق. استأنف برنامج EOSAT معالجة بيانات لاندسات ٤ و٥ في عام ١٩٩٤. وفي ١٥ أبريل ١٩٩٩، أطلقت ناسا أخيرًا القمر الصناعي لاندسات ٧.

أقر الكونجرس بقيمة برنامج لاندسات في أكتوبر 1992 عندما أقر قانون سياسة الاستشعار عن بعد للأراضي (القانون العام 102-555)، الذي سمح بشراء لاندسات 7 وضمن استمرار توفر بيانات وصور لاندسات الرقمية، بأقل تكلفة ممكنة، للمستخدمين التقليديين والجدد للبيانات.

مع مطلع القرن، أثار ظهور صناعة أمريكية تجارية فعّالة للاستشعار عن بُعد، والتي استقرت بفضل دعمها لمجتمع الاستخبارات الوطني، تساؤلات حول جدوى استمرار نظام الأقمار الصناعية للاستشعار عن بُعد للأراضي المُدار من قِبل القطاع العام. ونتيجةً لذلك، تحوّلت خطط البيت الأبيض نحو إمكانية اعتماد جهاز مشابه لجهاز MSS على متن منصة NPOESS، وفي الوقت نفسه، إلغاء أقمار لاندسات الصناعية المستقبلية من قِبل مكتب سياسات العلوم والتكنولوجيا الأمريكي. وقد ألغى المكتب والبيت الأبيض هذه الإجراءات لاحقًا، مما أدى إلى وضع سياسة وطنية جديدة للاستشعار عن بُعد للأراضي. ونُشرت خطة مكتب سياسات العلوم والتكنولوجيا لبرنامج وطني لتصوير الأراضي في عام 2007 بعد إعادة ترخيص لاندسات 8. وفي وقت لاحق، اعتُرف بنظام أقمار لاندسات الصناعية باعتباره أساسيًا لإدارة وسياسات الفضاء ومراقبة الأرض والمعلومات الجغرافية المكانية في الولايات المتحدة.

التسلسل الزمني للأقمار الصناعية

أداةصورةتم الإطلاقإنهاءمدةملحوظات
لاندسات 1لاندسات 123 يوليو 19726 يناير 19785 سنوات و6 أشهر و14 يومًا   كان يُطلق عليه في الأصل اسم القمر الصناعي لتكنولوجيا موارد الأرض 1. حمل القمر الصناعي Landsat 1 جهازين حيويين: كاميرا صنعتها شركة راديو أمريكا (RCA) تُعرف باسم Return Beam Vidicon (RBV)؛ والماسح الضوئي متعدد الأطياف (MSS) الذي صنعته شركة Hughes Aircraft Company .
لاندسات 2لاندسات 222 يناير 197525 فبراير 19827 سنوات وشهر واحد و3 أيام   نسخة طبق الأصل تقريبًا من لاندسات 1. تتكون الحمولة من جهاز استقبال شعاع العودة (RBV) وماسح ضوئي متعدد الأطياف (MSS). كانت مواصفات هذه الأجهزة مطابقة لمواصفات لاندسات 1.
لاندسات 3لاندسات 35 مارس 197831 مارس 19835 سنوات و 26 يومًا  نسخة طبق الأصل تقريبًا من قمري لاندسات 1 ولاندسات 2. تتكون حمولته من جهاز إرسال واستقبال فيديو ذي شعاع عائد (RBV) وماسح ضوئي متعدد الأطياف (MSS). يحتوي الماسح الضوئي متعدد الأطياف على نطاق حراري قصير الأمد. اعتُبرت بيانات الماسح الضوئي متعدد الأطياف أكثر ملاءمةً للتطبيقات العلمية من بيانات جهاز إرسال واستقبال الفيديو ذي الشعاع العائد، الذي نادرًا ما استُخدم لأغراض التقييم الهندسي.
لاندسات 4لاندسات 416 يوليو 198214 ديسمبر 199311 سنة و4 أشهر و28 يومًا   حمل القمر الصناعي لاندسات 4 ماسحًا ضوئيًا متعدد الأطياف محدثًا (MSS) تم استخدامه في مهمات لاندسات السابقة وجهاز رسم الخرائط الموضوعية.
لاندسات 5لاندسات 51 مارس 19845 يونيو 2013 [ 12 ]29 سنة و3 أشهر و4 أيام   نسخة مطابقة تقريبًا للقمر الصناعي لاندسات 4. أطول مهمة قمر صناعي لرصد الأرض في التاريخ. صُمم وبُني في نفس وقت لاندسات 4، وحمل هذا القمر الصناعي نفس الحمولة التي تتكون من ماسح ضوئي متعدد الأطياف (MSS) وجهاز رسم خرائط موضوعية.
لاندسات 6لاندسات 65 أكتوبر 19935 أكتوبر 1993صفر أياملم ينجح في الوصول إلى مداره. كان القمر الصناعي لاندسات 6 نسخة مطورة من أسلافه، إذ كان يحمل نفس الماسح الضوئي متعدد الأطياف (MSS)، بالإضافة إلى ماسح ضوئي موضوعي مُحسَّن، والذي أضاف نطاقًا بانكروماتيًا بدقة 15 مترًا.
لاندسات 7لاندسات 715 أبريل 19994 يونيو 202526 سنة وشهر واحد و20 يومًا   يعمل القمر الصناعي لاندسات 7 مع تعطيل مصحح خط المسح منذ مايو 2003. [ 13 ] كان المكون الرئيسي له هو ماسح الخرائط الموضوعية المحسن بلس (ETM+). ولا يزال يتألف من النطاق البانكروماتي بدقة 15 مترًا، ويتضمن معايرة كاملة للفتحة. وهذا يسمح بمعايرة إشعاعية مطلقة بنسبة 5% . [ 14 ]
لاندسات 8لاندسات 811 فبراير 2013نشيط13 سنة و5 أشهر و10 أيام   كان يُطلق عليه في الأصل اسم " مهمة استمرارية بيانات لاندسات" منذ إطلاقه وحتى 30 مايو 2013، عندما نُقلت عمليات ناسا إلى هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS). [ 15 ] يحتوي القمر الصناعي لاندسات 8 على مستشعرين ضمن حمولته، وهما جهاز التصوير التشغيلي للأراضي (OLI) ومستشعر الأشعة تحت الحمراء الحرارية (TIRS). [ 16 ]
لاندسات 9معالجة بيانات لاندسات 927 سبتمبر 2021نشيط4 سنوات و9 أشهر و24 يومًا   يُعد القمر الصناعي Landsat 9 نسخة مُعاد بناؤها من سلفه Landsat 8. [ 17 ] [ 18 ]
الجدول الزمني

الدقة المكانية والطيفية

حملت الأقمار الصناعية لاندسات من 1 إلى 5 الماسح الضوئي متعدد الأطياف (MSS). وحمل القمران لاندسات 4 و5 كلاً من الماسح الضوئي متعدد الأطياف (MSS ) وجهاز رسم الخرائط الموضوعية (TM). ويستخدم القمر لاندسات 7 الماسح الضوئي المحسن لرسم الخرائط الموضوعية بلس (ETM+). أما القمر لاندسات 8 فيستخدم جهازين، هما جهاز التصوير التشغيلي للأراضي (OLI) للنطاقات الضوئية ، وجهاز استشعار الأشعة تحت الحمراء الحرارية (TIRS) للنطاقات الحرارية . وفيما يلي تسميات النطاقات، وعرض النطاق ، وأحجام البكسل لأجهزة لاندسات: [ 19 ]

الماسح الضوئي متعدد الأطياف (MSS) للأقمار الصناعية لاندسات 1-5
لاندسات 1-3 إم إس إسلاندسات 4-5 إم إس إسالطول الموجي (ميكرومتر)الدقة (بالمتر)
النطاق 4 - الأخضرالمجموعة 1 - الأخضر0.5 – 0.660*
النطاق 5 - أحمرالمجموعة 2 - أحمر0.6 – 0.760*
النطاق 6 - الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR)النطاق 3 - الأشعة تحت الحمراء القريبة0.7 – 0.860*
النطاق 7 - الأشعة تحت الحمراء القريبةالنطاق 4 - الأشعة تحت الحمراء القريبة0.8 – 1.160*

* كان حجم البكسل الأصلي لـ MSS هو 79 × 57 مترًا؛ تقوم أنظمة الإنتاج الآن بإعادة أخذ عينات البيانات إلى 60 مترًا.

جهاز رسم الخرائط الموضوعية لاندسات 4-5 (TM)
الفرق الموسيقيةالطول الموجي (ميكرومتر)الدقة (بالمتر)
المجموعة 1 - الأزرق0.45 – 0.5230
المجموعة 2 - الأخضر0.52 – 0.6030
المجموعة 3 - أحمر0.63 – 0.6930
النطاق 4 - الأشعة تحت الحمراء القريبة0.76 – 0.9030
النطاق 5 - الأشعة تحت الحمراء ذات الموجة القصيرة (SWIR) 11.55 – 1.7530
النطاق 6 - حراري10.40 – 12.50120* (30)
النطاق 7 - SWIR 22.08 – 2.3530

* تم الحصول على النطاق TM 6 بدقة 120 مترًا، ولكن يتم إعادة أخذ عينات المنتجات إلى وحدات بكسل 30 مترًا.

جهاز رسم الخرائط الموضوعية المحسّن Landsat 7 Plus (ETM+)
الفرق الموسيقيةالطول الموجي (ميكرومتر)الدقة (بالمتر)
المجموعة 1 - الأزرق0.45 – 0.5230
المجموعة 2 - الأخضر0.52 – 0.6030
المجموعة 3 - أحمر0.63 – 0.6930
النطاق 4 - الأشعة تحت الحمراء القريبة0.77 – 0.9030
النطاق 5 - SWIR 11.55 – 1.7530
النطاق 6 - حراري10.40 – 12.5060* (30)
النطاق 7 - SWIR 22.09 – 2.3530
النطاق 8 – بانكروماتيك0.52 – 0.9015

* يتم الحصول على ETM+ Band 6 بدقة 60 مترًا، ولكن يتم إعادة أخذ عينات المنتجات إلى وحدات بكسل 30 مترًا.

تحديد النطاق الطيفي لكل مستشعر من مستشعرات لاندسات
جهاز التصوير التشغيلي للأراضي (OLI) وجهاز الاستشعار الحراري بالأشعة تحت الحمراء (TIRS) من القمر الصناعي Landsat 8 [ 20 ]
الفرق الموسيقيةالطول الموجي (ميكرومتر)الدقة (بالمتر)
النطاق 1 - أزرق فائق (ساحلي/بخاخ)0.435 – 0.45130
النطاق 2 - الأزرق0.452 – 0.51230
النطاق 3 - الأخضر0.533 – 0.59030
المجموعة الرابعة - أحمر0.636 – 0.67330
النطاق 5 - الأشعة تحت الحمراء القريبة0.851 – 0.87930
النطاق 6 - SWIR 11.566 – 1.65130
النطاق 7 - SWIR 22.107 – 2.29430
النطاق 8 – بانكروماتيك0.503 – 0.67615
الفرقة 9 - سيروس1.363 – 1.38430
النطاق 10 - الحراري 110.60 – 11.19100* (30)
النطاق 11 - حراري 211.50 – 12.51100* (30)

* يتم الحصول على نطاقات TIRS بدقة 100 متر، ولكن يتم إعادة أخذ عينات منها بدقة 30 متر في منتج البيانات المُسلّم.

تتمثل إحدى مزايا صور لاندسات، والاستشعار عن بُعد عمومًا، في توفيرها بيانات على مستوى عالمي شامل يستحيل محاكاته بالقياسات الميدانية . مع ذلك، ثمة مفاضلات بين دقة التفاصيل المحلية للقياسات ( الدقة الإشعاعية ، وعدد النطاقات الطيفية ) والنطاق المكاني للمنطقة المقاسة. تتميز صور لاندسات بدقة مكانية منخفضة مقارنةً بأساليب الاستشعار عن بُعد الأخرى، كصور الطائرات. ورغم أن دقة لاندسات المكانية عالية نسبيًا مقارنةً بالأقمار الصناعية الأخرى، إلا أن معدل إعادة زيارتها أقل نسبيًا.

الماسح الضوئي متعدد الأطياف (MSS)

أدرج برنامج لاندسات الماسح متعدد الأطياف (MSS) منذ مهمته الأولى وحتى الخامسة. وقد منح هذا الماسح الولايات المتحدة ميزة في مجال التصوير بالأقمار الصناعية، مما سهّل إطلاق لاندسات قبل القمر الصناعي الفرنسي سبوت .

كان نظام MSS فريدًا في تصميمه، إذ استخدم مرآة متحركة بدلًا من كاميرا ثابتة ، لالتقاط صور الأرض في أربعة نطاقات طيفية متميزة. وقد مكّنته هذه الخاصية من تسجيل التغيرات في ضوء الشمس المنعكس من الأرض . والجدير بالذكر أن نظام MSS الخاص بالقمر الصناعي لاندسات 3 كان أكثر تطورًا، حيث أُضيفت إليه قدرة على رصد الإشعاع الحراري . [ 21 ]

من أبرز سمات نظام التصوير متعدد المرايا (MSS) التصوير المتسق. إذ يمثل كل إطار ملتقط منطقة على سطح الأرض يبلغ طولها حوالي 83 مترًا وعرضها 68 مترًا. إضافةً إلى ذلك، صُمم النظام لضمان مسح متواصل للصور عبر مساحة تعادل 185  كيلومترًا على سطح الأرض. كما ركز تصميم نظام التصوير متعدد المرايا على الدقة؛ فمن خلال ضبط توقيت حركات المرآة بدقة، تم ضمان عدم تداخل الصور المتتالية. [ 21 ]

مع ذلك، وبحلول ثمانينيات القرن العشرين، تغيرت ديناميكيات التكلفة. فقد أصبح الوصول إلى صور القمر الصناعي لاندسات أكثر تكلفة بكثير، مما جعل صور القمر الصناعي الفرنسي سبوت بديلاً أكثر فعالية من حيث التكلفة للعديد من المستخدمين. ويعزى ارتفاع أسعار لاندسات إلى تحولات في السياسة الأمريكية، بدأت في عهد الرئيس كارتر واكتملت خلال إدارة رونالد ريغان . [ 7 ] [ 22 ]

استخدامات صور لاندسات

بعد مرور عام على إطلاقها، تجاوز عدد مرات تحميل صور القمر الصناعي لاندسات 8 مليون مرة من قبل مستخدمي البيانات.

توفر بيانات لاندسات معلومات تمكّن العلماء من التنبؤ بتوزيع الأنواع ورصد التغيرات الطبيعية والبشرية على نطاق أوسع من البيانات التقليدية المستقاة من العمل الميداني. وتتيح النطاقات الطيفية المختلفة المستخدمة في الأقمار الصناعية ضمن برنامج لاندسات تطبيقات عديدة، تتراوح بين علم البيئة والشؤون الجيوسياسية. ويُعدّ تحديد الغطاء الأرضي استخدامًا شائعًا لصور لاندسات حول العالم. [ 23 ]

تُوفّر صور لاندسات واحدة من أطول السلاسل الزمنية المتصلة المتاحة من أي برنامج استشعار عن بُعد، والتي تمتد من عام 1972 حتى الوقت الحاضر. [ 24 ] وبالنظر إلى المستقبل، يُشير الإطلاق الناجح للاندسات 9 في عام 2021 إلى أن هذه السلسلة الزمنية ستستمر. [ 25 ]

صورة ملونة زائفة لحقول مروية بالقرب من مدينة جاردن سيتي، كانساس ، التقطها القمر الصناعي لاندسات 7

في عام 2015، أفادت المجموعة الاستشارية لبرنامج لاندسات التابعة للجنة الاستشارية الوطنية للمعلومات الجغرافية المكانية أن أهم 16 تطبيقًا لصور لاندسات حققت وفورات تتراوح بين 350 مليونًا وأكثر من 436 مليون دولار سنويًا للحكومات الفيدرالية وحكومات الولايات، والمنظمات غير الحكومية ، والقطاع الخاص. ولم يشمل هذا التقدير وفورات إضافية من استخدامات أخرى خارج نطاق الفئات الست عشرة الأولى. [ 26 ] وفيما يلي أهم 16 فئة لاستخدام صور لاندسات، مرتبة حسب الوفورات السنوية المقدرة للمستخدمين:

  1. إدارة المخاطر بوزارة الزراعة الأمريكية
  2. رسم الخرائط من قبل الحكومة الأمريكية
  3. مراقبة استخدام المياه الزراعية
  4. مراقبة الأمن العالمي
  5. دعم إدارة الحرائق
  6. الكشف عن تجزئة الغابات
  7. رصد تغير الغابات
  8. تقديرات العرض والطلب على المنتجات الزراعية العالمية
  9. إدارة مزارع الكروم وترشيد استهلاك المياه
  10. رسم خرائط التخفيف من آثار الفيضانات
  11. رسم خرائط السلع الزراعية
  12. رسم خرائط موائل الطيور المائية ومراقبتها
  13. تحليل التغيرات الساحلية
  14. مراقبة صحة الغابات
  15. رسم خرائط السواحل العالمية من قبل الوكالة الوطنية للاستخبارات الجغرافية المكانية
  16. تقييم مخاطر حرائق الغابات [ 26 ]

تشمل الاستخدامات الأخرى لصور لاندسات، على سبيل المثال لا الحصر: مصايد الأسماك ، والغابات، وتقلص المسطحات المائية الداخلية ، وأضرار الحرائق، وانحسار الأنهار الجليدية ، والتنمية الحضرية، واكتشاف أنواع بيولوجية جديدة. وسيتم شرح بعض الأمثلة المحددة أدناه.

إدارة الموارد الطبيعية

صورة التقطها القمر الصناعي لاندسات لبحر آرال عام 2013
صور التقطها القمر الصناعي لاندسات لأراضٍ محترقة في منتزه يلوستون الوطني عامي 1989 و2011
صور ملونة زائفة التقطها القمر الصناعي لاندسات-5 لنهر كولومبيا الجليدي في ألاسكا عامي 1986 و2011
صورة ملونة اصطناعياً التقطها القمر الصناعي لاندسات تُظهر المناطق المطورة باللون الوردي في فانكوفر ، كولومبيا البريطانية، كندا

مصايد الأسماك

في عام 1975، تمثلت إحدى التطبيقات المحتملة للصور المولدة بواسطة الأقمار الصناعية في تحديد مناطق الصيد ذات الإنتاجية العالية. ومن خلال مشروع "لاندسات مينهادن آند ثريد إنفستيجيشن"، تم تحليل بعض بيانات الأقمار الصناعية للجزء الشرقي من خليج المسيسيبي ومنطقة أخرى قبالة ساحل لويزيانا باستخدام خوارزميات تصنيف لتحديد المناطق كمناطق صيد ذات احتمالية عالية ومنخفضة. وقد أسفرت هذه الخوارزميات عن تصنيف أثبته القياس الميداني ، حيث بلغت دقته أكثر من 80%. ووجدت أن لون الماء ، كما يُرى من الفضاء، وعكارته يرتبطان ارتباطًا وثيقًا بتوزيع سمك المينهادن ، بينما لا يبدو أن درجة حرارة السطح والملوحة عاملان مهمان. وقد استُخدم لون الماء، الذي تم قياسه باستخدام النطاقات الطيفية الأربعة للماسحات الضوئية متعددة الأطياف، لاستنتاج الكلوروفيل والعكارة ، وربما توزيع الأسماك. [ 27 ]

الغابات

استخدمت دراسة بيئية 16 صورة مُصحَّحة هندسيًا من صور لاندسات لإنشاء خريطة للغطاء الأرضي لغابات المانغروف في موزمبيق . كان الهدف الرئيسي هو قياس غطاء المانغروف والكتلة الحيوية فوق سطح الأرض في هذه المنطقة، والتي لم يكن من الممكن حتى الآن سوى تقديرها. ووجد أن الغطاء يتمتع بدقة 93%، حيث بلغ مساحته 2909 كيلومترًا مربعًا (أقل بنسبة 27% من التقديرات السابقة). بالإضافة إلى ذلك، ساعدت الدراسة في تأكيد أن للظروف الجيولوجية تأثيرًا أكبر على توزيع الكتلة الحيوية من خط العرض - إذ تمتد منطقة المانغروف على 16 درجة عرضية، لكن حجم كتلتها الحيوية تأثر بشكل أكبر بالظروف الجغرافية. [ 28 ]

تغير المناخ والكوارث البيئية

تقلص بحر آرال

وُصِفَ انحسار بحر آرال بأنه "إحدى أسوأ الكوارث البيئية على كوكب الأرض". وقد استُخدمت صور الأقمار الصناعية (لاندسات) لتوثيق كمية المياه المفقودة والتغيرات التي طرأت على الخط الساحلي. وللصور المرئية الملتقطة بالأقمار الصناعية تأثيرٌ أكبر على الناس من مجرد الكلمات، مما يُظهر أهمية صور لاندسات وصور الأقمار الصناعية عمومًا. [ 29 ]

حرائق في منتزه يلوستون الوطني

كانت حرائق يلوستون عام 1988 الأسوأ في تاريخ الحديقة الوطنية المسجل. استمرت من 14 يونيو إلى 11 سبتمبر 1988، حيث ساهم هطول الأمطار والثلوج في الحد من انتشارها. قُدّرت المساحة المتضررة بنحو 3213 كيلومترًا مربعًا، أي ما يعادل 36% من مساحة الحديقة. استُخدمت صور الأقمار الصناعية لاندسات لتقدير المساحة، كما ساعدت في تحديد سبب سرعة انتشار الحريق. كان الجفاف التاريخي وكثرة الصواعق من بين العوامل التي هيأت الظروف لاندلاع هذا الحريق الهائل، إلا أن الأنشطة البشرية فاقمت الكارثة. تُظهر الصور الملتقطة قبل الحريق فرقًا واضحًا بين الأراضي التي تُطبّق فيها ممارسات الحفاظ على البيئة والأراضي التي تُمارس فيها أنشطة قطع الأشجار لإنتاج الأخشاب. تفاعل هذان النوعان من الأراضي بشكل مختلف مع ضغط الحرائق، ويُعتقد أن هذا كان عاملًا مهمًا في سلوك الحريق. ساهمت صور لاندسات، وصور الأقمار الصناعية عمومًا، في فهم علم الحرائق؛ خطر الحرائق، وسلوك حرائق الغابات، وتأثيراتها على مناطق محددة. وقد ساعد ذلك في فهم كيفية مساهمة الخصائص المختلفة والغطاء النباتي في تغذية الحرائق، وتغيير درجة الحرارة، والتأثير على سرعة انتشارها. [ 30 ] [ 31 ]

تراجع الأنهار الجليدية

إنّ الطبيعة المتسلسلة لمهام لاندسات، وكونها أطول برنامج أقمار صناعية استمرارية، يمنحها منظورًا فريدًا لتوليد معلومات عن الأرض. ويمكن تتبع انحسار الأنهار الجليدية على نطاق واسع إلى مهام لاندسات السابقة، ويمكن استخدام هذه المعلومات لتعزيز معرفتنا بتغير المناخ . فعلى سبيل المثال، يمكن ملاحظة انحسار نهر كولومبيا الجليدي في صور مركبة زائفة منذ لاندسات 4 عام 1986. [ 32 ]

التنمية الحضرية

تُقدّم صور الأقمار الصناعية لاندسات سلسلة من الصور تُشبه التصوير الزمني للتطور العمراني. ويمكن قياس التطور البشري ، تحديدًا، من خلال حجم نمو المدينة بمرور الوقت. وبالإضافة إلى تقديرات السكان واستهلاك الطاقة ، تُتيح صور لاندسات فهمًا أعمق لأنواع التطور الحضري ، وتدرس جوانب التغيرات الاجتماعية والسياسية من خلال التغيرات المرئية. ففي بكين ، على سبيل المثال، بدأ إنشاء سلسلة من الطرق الدائرية في ثمانينيات القرن الماضي عقب الإصلاح الاقتصادي لعام 1970 ، وتسارع معدل التطور والبناء خلال تلك الفترة. [ 32 ]

علم البيئة

اكتشاف أنواع جديدة

في عام ٢٠٠٥، ساهمت صور الأقمار الصناعية لاندسات في اكتشاف أنواع جديدة. أراد عالم الحفاظ على البيئة جوليان بايليس تحديد المناطق التي يُحتمل أن تُصبح غابات محمية باستخدام صور الأقمار الصناعية لاندسات. لاحظ بايليس بقعة في موزمبيق لم تكن تتوفر عنها معلومات تفصيلية حتى ذلك الحين. خلال رحلة استطلاعية، وجد تنوعًا كبيرًا في الحياة البرية، بالإضافة إلى ثلاثة أنواع جديدة من الفراشات ونوع جديد من الثعابين. بعد اكتشافه، واصل دراسة هذه الغابة وتمكن من رسم خريطة لها وتحديد مساحتها. [ ٣٣ ]

أقمار لاندسات الصناعية الحالية والمستقبلية

مقارنة النطاقات الطيفية بين القمر الصناعي لاندسات 8/9 والقمر الصناعي لاندسات نيكست

أُطلق القمر الصناعي لاندسات 8 في 11 فبراير 2013 على متن صاروخ أطلس 5 401 من قاعدة فاندنبرغ الجوية ، وذلك ضمن برنامج خدمات الإطلاق . وسيواصل القمر جمع بيانات وصور قيّمة تُستخدم في مجالات الزراعة والتعليم والأعمال والعلوم والحكومة. وقد جُمع القمر الصناعي الجديد في ولاية أريزونا بواسطة شركة أوربيتال ساينسز .

أُطلق القمر الصناعي لاندسات 9 في 27 سبتمبر/أيلول 2021. وخلال التخطيط المالي للسنة المالية 2014، انتقد المسؤولون عن المخصصات وكالة ناسا لتوقعاتها غير الواقعية بأن تكلفة لاندسات 9 ستبلغ مليار دولار أمريكي، وحددوا سقف الإنفاق عند 650 مليون دولار أمريكي، وفقًا لتقرير صادر عن دائرة أبحاث الكونغرس . ونصح مسؤولو المخصصات في مجلس الشيوخ الأمريكي وكالة ناسا بالتخطيط للإطلاق في موعد أقصاه عام 2020. [ 7 ] وفي أبريل/نيسان 2015، أعلنت ناسا وهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية بدء العمل على لاندسات 9، مع تخصيص تمويل للقمر الصناعي في ميزانية الرئيس للسنة المالية 2016، لإطلاقه المخطط له في عام 2023. [ 34 ] كما اقتُرح تمويل تطوير قمر صناعي حراري بالأشعة تحت الحمراء منخفض التكلفة، يُحلّق بحرية، لإطلاقه في عام 2019، لضمان استمرارية البيانات من خلال التحليق في تشكيل مع لاندسات 8. [ 34 ]

في المستقبل، قد يكون هناك أيضًا المزيد من التعاون بين أقمار لاندسات الصناعية وأقمار صناعية أخرى ذات دقة مكانية وطيفية مماثلة، مثل كوكبة سينتينل-2 التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية . [ 35 ]

من المقرر إطلاق القمر الصناعي Landsat Next في أواخر عام 2030/أوائل عام 2031 وسيقيس 26 نطاقًا طيفيًا؛ بينما يقيس القمران الصناعيان Landsat 8 و9 الحاليان 11 نطاقًا طيفيًا لكل منهما. [ 36 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ شورت، ن.م. (1982). كتاب تمارين لاندسات: أساسيات الاستشعار عن بعد بالأقمار الصناعية . واشنطن العاصمة: ناسا. hdl : 2060/19830002188 . 1078.المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  2. ↑ برنامج لاندسات – التفاصيل الفنية مؤرشفة في 2010-05-01 في Wayback Machine. تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو في الملكية العامة .المجال العام
  3. ↑ "تاريخ لاندسات" . ناسا . تم الاطلاع عليه في 5 يوليو 2021 .
  4. ↑ بينيسي، إليزابيث (10 سبتمبر 2021). "تعرّف على رائدة لاندسات التي ناضلت من أجل إحداث ثورة في رصد الأرض". مجلة ساينس . 373 (6561): 1292. doi : 10.1126/science.acx9080 . S2CID 239215521 . 
  5. ↑ علوم ناسا لاندسات، وجه وراء صور لاندسات: تعرف على الدكتورة فاليري ل. توماس. يتضمن هذا المقال نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للاستخدام العام .المجال العام
  6. ↑ "التوجيه الرئاسي رقم 54" (ملف PDF) . jimmycarterlibrary.gov . مكتبة جيمي كارتر. 16 نوفمبر 1979. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 30 يناير 2017. تم الاطلاع عليه في 18 أبريل 2017 .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  7. 1 2 3 فولجر، بيتر (27 أكتوبر 2014). "لاندسات: نظرة عامة وقضايا للكونغرس" (ملف PDF) . fas.org . دائرة أبحاث الكونغرس . تم الاطلاع عليه في 18 أبريل 2017 .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  8. 1 2 3 غرينبيرغ، جويل س.؛ هيرتزفيلد، هنري (1992). اقتصاديات الفضاء . المعهد الأمريكي للملاحة الجوية والفضائية (AIAA). ص 372. ISBN  978-1-56347-042-4.
  9. 1 2 فينسنت ديل جيوديس (2 مارس 1989). "الحكومة، بحجة نفاد الأموال، أوقفت تمويل قمرين صناعيين بيئيين" . يونايتد برس إنترناشونال (UPI) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 مارس 2023 .
  10. ↑ "كوايل يدعم برنامج الأقمار الصناعية" . صحيفة صن جورنال (لويستون) . أسوشيتد برس. 7 مارس 1989. تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 مايو 2010 .
  11. ↑ ويلفورد، جون نوبل (17 مارس 1989). "الولايات المتحدة توقف خطة إيقاف تشغيل أقمار لاندسات الصناعية" . صحيفة نيويورك تايمز . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 مايو 2010 .
  12. ↑ "نهاية مهمة لاندسات 5 التاريخية - علوم لاندسات" . 26 يونيو 2013.
  13. ↑ "علوم لاندسات" .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  14. ↑ "لاندسات 7 - علوم لاندسات" . landsat.gsfc.nasa.gov . مؤرشف من الأصل بتاريخ 8 نوفمبر 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 مارس 2017 .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  15. ↑ "بيانات لاندسات 8 متاحة الآن!" . هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية. مؤرشف من الأصل في 5 يونيو 2013. تم الاطلاع عليه في 30 مايو 2013 .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  16. ↑ "لاندسات 8 - علوم لاندسات" . landsat.gsfc.nasa.gov . ناسا. مؤرشف من الأصل في 6 نوفمبر 2016. تم الاطلاع عليه في 19 مارس 2017 .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  17. ↑ "إحاطة افتراضية حول إطلاق القمر الصناعي لاندسات 9 التابع لناسا وهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية" . NASA.gov. 27 أغسطس 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 سبتمبر 2021 .
  18. ↑ "لاندسات 9" . علوم لاندسات التابعة لناسا. مؤرشف من الأصل في 9 نوفمبر 2016. تم الاطلاع عليه في 21 ديسمبر 2016 .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  19. ↑ "ما هي نطاقات ترددات أقمار لاندسات الصناعية؟ | مهمات لاندسات" . landsat.usgs.gov . مؤرشف من الأصل بتاريخ 22 يناير 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 يناير 2019 .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  20. ↑ بارسي، جوليا أ.؛ لي، كينتون؛ كفاران، جير؛ ماركهام، برايان ل.؛ بيدلتي، جيفري أ. (أكتوبر 2014). "الاستجابة الطيفية لجهاز التصوير الأرضي التشغيلي لاندسات-8" . الاستشعار عن بعد . 6 (10): 10232-10251 . Bibcode : 2014RemS....610232B . doi : 10.3390/rs61010232 .
  21. 1 2 "الماسح متعدد الأطياف" . ناسا . مؤرشف من الأصل في 26 يناير 2007.
  22. ↑ "فشل القمر الصناعي لاندسات 6 يترك العديد من الباحثين في حالة من الترقب والانتظار" . مجلة ذا ساينتست.
  23. ↑ كوهين، وارن ب.؛ جوارد، صموئيل ن. (2004). "دور لاندسات في التطبيقات البيئية للاستشعار عن بعد" (ملف PDF) . مجلة العلوم البيولوجية . 54 (6): 535-545 . doi : 10.1641/0006-3568(2004)054 [ 0535:LRIEAO ] 2.0.CO ; 2. S2CID 86219373 . 
  24. ↑ همتي، محمد علي؛ حسنلو، مهدي؛ مهديانباري، مسعود؛ محمدي منش، فريبا (22 يوليو 2021). "مراجعة منهجية لبيانات لاندسات لتطبيقات رصد التغيرات: 50 عامًا من مراقبة الأرض" . الاستشعار عن بعد . 13 (15). MDPI AG: 2869. Bibcode : 2021RemS...13.2869H . doi : 10.3390/rs13152869 . ISSN 2072-4292 . 
  25. ↑ "وصول القمر الصناعي لاندسات 9 إلى مداره، وتواصله مع الأرض لمواصلة مهمته" . USGS.gov . 20 سبتمبر 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 أكتوبر 2021 .
  26. 1 2 "يُنظر إلى برنامج لاندسات على أنه عائد مذهل على الاستثمار العام" . USGS.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 أكتوبر 2021 .
  27. ↑ كيميرر، أندرو (مارس 2017). "العثور على الأسماك باستخدام الأقمار الصناعية" (ملف PDF) . الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي.المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  28. ↑ فاتوينبو، تيميلولا (مارس 2017). "تقدير مدى امتداد غابات المانغروف في موزمبيق وارتفاعها وكتلتها الحيوية ومحتوى الكربون فيها على مستوى المشهد الطبيعي باستخدام بيانات الارتفاع من القمر الصناعي لاندسات ETM+ ومهمة مكوك الرادار الطبوغرافي" . مجلة البحوث الجيوفيزيائية: علوم الأرض الحيوية . 113 2007JG000551: غير متوفر. doi : 10.1029/2007JG000551 .
  29. ↑ ماسون، بيتسي (مارس 2017). "أهم صور الأرض من الفضاء التي التقطها لاندسات تاريخياً" . وايرد .
  30. ↑ تشاو، فينغ؛ مينغ، ران؛ هوانغ، تشنغكوان؛ تشاو، ماوشنغ؛ تشاو، فينغ؛ غونغ، بنغ؛ يو، لي؛ تشو، تشيليانغ (29 أكتوبر 2016). "التعافي طويل الأمد للغابات بعد الاضطرابات في النظام البيئي الأكبر ليلوستون: تحليل باستخدام سلسلة بيانات لاندسات الزمنية" . الاستشعار عن بعد . 8 (11). MDPI AG: 898. Bibcode : 2016RemS....8..898Z . doi : 10.3390/rs8110898 . hdl : 1903/31531 . ISSN 2072-4292 . 
  31. ↑ "EarthView–Fire and Rebirth: Landsat Tells Yellowstone's Story" . USGS.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 أكتوبر 2021 .
  32. 1 2 راي، رام، محرر. (19 نوفمبر 2020)، الانهيارات الأرضية - التحقيق والرصد ، IntechOpen، ISBN 978-1-78985-824-2
  33. ↑ "صور لاندسات تقود إلى اكتشاف أنواع جديدة - علوم لاندسات" . ناسا. مؤرشف من الأصل في 30 أبريل 2017.المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  34. 1 2 نورثون، كارين (16 أبريل 2015). "ناسا وهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية تبدآن العمل على لاندسات 9" .
  35. ↑ وولدر، مايكل أ.؛ لوفلاند، توماس ر.؛ روي، ديفيد ب.؛ كروفورد، كريستوفر ج.؛ ماسك، جيفري ج.؛ وودكوك، كورتيس إي.؛ ألين، ريتشارد ج.؛ أندرسون، مارثا س .؛ بيلوارد، آلان س.؛ كوهين، وارن ب.؛ دوير، جون؛ إرب، أنجيلا؛ غاو، فينغ؛ غريفيثس، باتريك؛ هيلدر، دينيس؛ هيرموسيلا، تكسومين؛ هيبل، جيمس د.؛ هوسترت، باتريك؛ هيوز، م. جوزيف؛ هنتنغتون، جاستن؛ جونسون، ديفيد م.؛ كينيدي، روبرت؛ كيليتش، عائشة؛ لي، زان؛ ليمبورنر، ليو؛ مكوركل، جويل؛ بهلوان، نيما؛ سكامبوس، ثيودور أ.؛ شاف، كريستال؛ شوت، جون ر.؛ شينغ، يونغوي؛ ستوري، جيمس؛ فيرموت، إريك؛ فوغلمان، جيمس؛ وايت، جوان سي؛ وين، راندولف إتش؛ تشو، تشي (2019). "الوضع الحالي لبرنامج لاندسات، العلوم والتطبيقات". الاستشعار عن بعد للبيئة . 225. إلسيفير بي في: 127-147 . Bibcode : 2019RSEnv.225..127W . doi : 10.1016/j.rse.2019.02.015 . hdl : 10919/88790 . ISSN 0034-4257 . S2CID 134722096 .  
  36. ↑ "Landsat NeXt | علوم لاندسات" . ناسا. 30 نوفمبر 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 مارس 2022 .