مراقبة هبوط الأرض

نقدم مراقبة هبوط الأرض وتشوهها بتقنية InSAR الفضائي على امتداد مناطق بأكملها، من نضوب طبقات المياه الجوفية تحت الأراضي الزراعية والمدن إلى الهبوط الطبيعي للأرض والحفر الانهيارية. يكشف عملنا أين تهبط الأرض، وبأي سرعة، وكيف تغير النمط على مر السنين، عبر مساحات أكبر بكثير مما تسمح به المسوحات الأرضية.

أين يضيف InSAR قيمة

الحالة	ما يوفره InSAR الفضائي
هبوط ناجم عن الضخ	كشف الهبوط على مستوى الحوض
تغير موسمي في المياه الجوفية	فصل الاستجابة المرنة القابلة للاسترجاع
فقدان طويل الأمد لطبقة المياه الجوفية	تحديد الانضغاط الدائم غير المرن
خطر الحفر الانهيارية في التضاريس الكارستية	كشف التشوه التمهيدي البطيء

هبوط بسبب استخراج المياه الجوفية ونضوب طبقاتها

عندما تضخ المياه من طبقة جوفية أسرع من تغذيتها، تنضغط الرواسب الدقيقة الحبيبات بين الطبقات الحاملة للماء ويهبط السطح، غالبا على امتداد عشرات أو مئات الكيلومترات، وكثيرا ما يحدث ذلك فوق الأراضي الزراعية والتضاريس المكسوة بالنبات حيث تندر المسوحات التقليدية. واستخراج المياه الجوفية سبب رئيسي لهبوط الأرض في العالم، وجزء كبير منه دائم: فحيث تنضغط الطبقات الدقيقة الحبيبات انضغاطا غير مرن، لا يعود الحيز المسامي المفقود ولا القدرة التخزينية حتى عند تعافي مناسيب المياه. وقد بينت دراسات InSAR مستقلة على نطاق دول بأكملها مدى اتساع هذا الانضغاط الدائم غير المرن. ويلائم InSAR الفضائي بشكل خاص هذا الهبوط الإقليمي الواسع النطاق: فهو يقيس البصمة الكاملة للحوض الهابط، ويميز المناطق الأسرع هبوطا عن المناطق التي يقل فيها التشوه القابل للقياس أو ينعدم، ويتتبع كيف يستجيب النمط للجفاف والضخ والتعافي على مدى سنوات عديدة.

كما يميز السجل سلوكين مهمين للإدارة. فالارتفاع والانخفاض الموسميان، مع تغذية الطبقات الجوفية وتصريفها، مرنان وقابلان للاسترجاع إلى حد بعيد؛ أما الاتجاه الهبوطي المطرد طويل الأمد فيدل على انضغاط غير مرن وفقدان دائم للتخزين. والقدرة على رؤية كليهما في السلسلة الزمنية نفسها تجعل InSAR أداة عملية لإدارة المياه الجوفية، والتحقق من التغذية المدارة للطبقات الجوفية، وتوثيق خطر الهبوط على المستوى الإقليمي. وتشمل أعمالنا المنشورة تحليل InSAR لتشوه الأرض الناتج عن استغلال الموارد ونشاط المياه الجوفية في حوض غرب كندا الرسوبي، ورسم خرائط سرعة السطح ثلاثية الأبعاد لحوض سيرو برييتو في المكسيك.

هبوط الأرض الطبيعي

ليس كل هبوط ناجما عن الضخ. فالأرض تهبط عبر الانضغاط والأكسدة الطبيعيين للتربة اللينة أو العضوية كالخث، وعبر الانضغاط بالترطيب للرواسب المفككة عند ترطبها أول مرة، وعبر ذوبان الصخور القابلة للذوبان الذي يحدث حفرا انهيارية في التضاريس الكارستية. وقد تكون هذه الحركات بطيئة ويسهل إغفالها حتى تؤثر في المباني أو الطرق أو المرافق، أو قد تظهر فجأة في حالة الكارست. يوفر InSAR الفضائي فحصا واسع النطاق للهبوط الطبيعي للأرض، يظهر أين تتركز الحركة، وفوق الكارست، أين قد يسبق التهدل التمهيدي البطيء الانهيار. ولأنه لا يحتاج إلى أجهزة، فهو يدعم رسم خرائط الخطر في المناطق التي لا توجد فيها شبكة أرضية.

هبوط بسبب النشاط الصناعي

ينجم الهبوط أيضا عن استخراج الموارد والعمليات تحت الأرضية. ونتناول هذه المواضيع في صفحات مخصصة: يعالج الهبوط السطحي فوق مواقع التعدين ضمن مراقبة تشوه الأرض في التعدين، ويعالج الهبوط المرتبط بالمكامن والإنتاج ضمن مراقبة تشوه الأرض في النفط والغاز. وتستند جميعها إلى القياسات الساتلية نفسها؛ والفارق في السياق والأسئلة المطروحة.

ما يقدمه برنامج مراقبة الهبوط

يقدم برنامج مراقبة الهبوط خريطة سرعة على مستوى الحوض تظهر معدل الهبوط عبر كامل منطقة الاهتمام؛ وسلسلة زمنية للإزاحة لكل نقطة قياس، بحيث يمكن قراءة الحركة عند بئر أو بلدة أو منشأة بعينها؛ وفصلا للإشارة الموسمية عن الإشارة طويلة الأمد؛ وحيث تتوفر هندسات صاعدة وهابطة مناسبة، فصلا للحركة الرأسية عن الحركة شرقا وغربا، مع إمكان أن يقيد GNSS مركبات إضافية. وتقدم النتائج على شكل طبقات نظم معلومات جغرافية (GIS) لاستخدامها في أعمال إدارة المياه الجوفية والتخطيط، ويمكن تحديثها كلما وصلت عمليات التقاط رادارية جديدة. وتوفر سواتل النطاق C التغطية الواسعة النطاق، بينما يمكن للنطاق L أن يحسن الموثوقية فوق الأرض الكثيفة الغطاء النباتي، ويمد الأرشيف التاريخي الصورة إلى العقود الماضية.

لماذا InSAR الفضائي لهبوط الأرض

هبوط الأرض مشكلة واسعة النطاق، وقد صمم InSAR الفضائي للمساحات الكبيرة. فهو لا يحتاج إلى أجهزة أرضية، ويغطي أحواضا وبلديات بأكملها دفعة واحدة، ويستند إلى أرشيف ممتد لسنوات لإظهار كيف تطور الهبوط، لا مجرد لقطة واحدة. وغالبا ما يمكنه العمل فوق التضاريس الريفية والمكسوة بالنبات حيث تكون الشبكات الأرضية متناثرة، تبعا لكثافة الغطاء النباتي والموسم والطول الموجي. ولأن معالجتنا بالخطوط القاعدية القصيرة لا تشترط الترابط إلا بين عمليات الالتقاط المتقاربة، فإنها يمكن أن تستعيد الهبوط فوق الأرض المكسوة بالنبات والريفية حيث قد توفر الأساليب المعتمدة على المبعثرات الدائمة وحدها تغطية محدودة، وهي لا تعتمد على شبكة GNSS دائمة كثيفة للمعايرة، فتعمل حتى حيث تكون البنية التحتية الجيوديسية متناثرة. وتستند أساليبنا إلى أبحاث محكمة منشورة في مجلات دولية للاستشعار عن بعد. ويتوفر عند الطلب الدمج مع GNSS لاستعادة الإشارات الأوسع امتدادا وذات الأطوال الموجية الأطول، والتحقق المستقل، والتقارير التنظيمية. وهبوط الأرض واحد من خدمات المراقبة لدينا، إلى جانب مراقبة التعدين وسدود المخلفات والانزلاقات الأرضية والمنحدرات والبنية التحتية والنفط والغاز.

الأسئلة الشائعة

ما الذي يسبب هبوط الأرض الذي يمكن لـ InSAR قياسه؟

في الغالب استخراج المياه الجوفية ونضوب طبقاتها، إلى جانب الهبوط الطبيعي للتربة اللينة أو العضوية، والانضغاط بالترطيب، والحفر الانهيارية في التضاريس الكارستية. أما الهبوط الناجم عن التعدين وعمليات النفط والغاز فنتناوله في صفحات مخصصة.

ما حجم المساحة التي يمكن مراقبتها؟

أحواض وطبقات مياه جوفية وبلديات بأكملها. صمم InSAR الفضائي للتغطية الإقليمية، وهي ميزته الرئيسية على المسوحات الأرضية النقطية للهبوط.

هل الهبوط المرتبط بالمياه الجوفية قابل للعكس؟

غالبا جزئيا فقط. فالارتفاع والانخفاض الموسميان للسطح قابلان للاسترجاع إلى حد بعيد، لكن السحب المفرط المستمر يسبب انضغاطا دائما للطبقة الجوفية ويقلل قدرتها التخزينية. وتظهر السلاسل الزمنية لـ InSAR أي جزء من الحركة موسمي وأي جزء يمثل اتجاها دائما طويل الأمد.

هل يعمل فوق الأراضي الزراعية والأرض المكسوة بالنبات؟

غالبا، تبعا لكثافة الغطاء النباتي والموسم والطول الموجي وهندسة الرصد. تختار معالجة المبعثرات الموزعة والخطوط القاعدية القصيرة، ورادار النطاق L ذو الطول الموجي الأطول، خصيصا لتحسين التغطية فوق التضاريس الريفية والمكسوة بالنبات حيث تندر نقاط المسح.

هل يمكنكم إظهار كيف تغير الهبوط عبر الزمن؟

نعم. يتيح لنا الأرشيف الساتلي الممتد لسنوات إعادة بناء الحركة الماضية وتتبع كيف يستجيب الهبوط للجفاف والضخ والتعافي، لا مجرد قياس المعدل الحالي.

كيف تراقبون الهبوط الأرضي بالأقمار الصناعية؟

تقارن صور رادارية متكررة للمنطقة نفسها لقياس مقدار حركة السطح بين عمليات مرور القمر الصناعي. ويعطي تجميع سنوات من الصور خريطة لمعدل الهبوط وسلسلة زمنية عند كل نقطة قياس، دون أوتاد مساحية أو أجهزة على الأرض.

ما طرق مراقبة الهبوط الأرضي المتاحة، ولماذا InSAR الفضائي؟

تقيس التسوية ومحطات GNSS وأجهزة قياس التمدد بضع نقاط بدقة؛ بينما يقيس InSAR الفضائي الحوض أو المدينة بأكملها دفعة واحدة، وبشكل متكرر، من صور موجودة أصلا. وتجمع معظم البرامج بينهما: InSAR للتغطية والتاريخ، والنقاط الأرضية كمرجع مطلق حيث يلزم.

هل هذا مثل خدمة الحركة الأرضية الأوروبية أو خدمة وطنية للحركة الأرضية؟

لا. تعطي تلك المنتجات المتاحة بحرية تغطية قارية أو وطنية بدقة مكانية ودورة تحديث ثابتتين، وهي نظرة أولى جيدة. أما نحن فنقدم برامج خاصة بالموقع في أي مكان في العالم، بالدقة المكانية التي يحتاجها الموقع، مع التحقق مقابل البيانات الأرضية ونقاط مرجعية مخصصة وتفسير، ونستخدم الخدمات العامة سياقا حيث توجد.

ما هو تقييم مخاطر الهبوط الأرضي؟

خريطة توضح أين تهبط الأرض، وبأي سرعة، وهل تتسارع، وأي الأصول تقع عليها، تبنى من السجل الساتلي ومن قياسات GNSS والتسوية حيث توفرت. وتستخدم لترتيب أولويات التفتيش ولدعم قرارات التأمين وإدارة المياه الجوفية.

ناقشوا مشروعكم معنا: أرسلوا إلينا موقع المشروع أو إحداثياته، ووضحوا ما الذي ترغبون في فهمه. يمكننا مراجعة بيانات الأقمار الصناعية المتاحة، وتحديد المدى الزمني للأرشيف التاريخي، ومناقشة المعلومات التي يمكن أن يوفرها برنامج مراقبة InSAR. تواصلوا معنا.