قسم الفيزياء ينظم حلقة نقاشية حول تطبيقات الليزر في الاستشعار عن بعد

Print Friendly, PDF & Email

نظم قسم الفيزياء في كلية التربية للعلوم الصرفة (ابن الهيثم) حلقة نقاشية بعنوان (Laser Remote Sensing Fundamentals and Applications) حاضر فيها التدريسي في القسم (أ.م.د. حميد مجيد عبد الجبار) و اعدها (التدريسي المحاضر و التدريسي أ.د. سمير عطا مكي) و طالبة الدكتوراه (حوراء هادي جياد) على قاعة الدراسات العليا في القسم.


وتهدف الحلقة النقاشية الى استعراض الافكار والمبادئ الأساسية لعلم الاستشعار عن بعد منطلقة من حواس الانسان ليعمم على باقي جوانب الحياة، ولأجل توضيح توظيف شعاع الليزر في علم الاستشعار عن بعد ان تم التطرق الخصائص الأساسية لشعاع الليزر وطرق تفاعله مع الغلاف الجوي، حيث يختلف عن الضوء الاعتيادي بكونه يمتلك خمس طرق من التفاعل بدل من الطرق الثلاثة التقليدية للضوء الاعتيادي.

حيث يتم توظيف هذه الطرق الخمسة للتفاعل مع الغلاف الجوي ليتم استخدام شعاع الليزر كأداء لجمع المعلومات عن الظواهر المطلوبة بدون اجراء عمليه التماس المباشر معها. وتستعرض هذه الندوة اهم التطبيقات التي يستخدم فيها الليزر كأداة للاستشعار عن بعد.

تم افتتاح الندوة باستعراض التعريف الاساس لعلم الاستشعار عن بعد بكونه التقنية التي يجمع بها المعلومات عن الظواهر والاهداف المطلوبة بدون التماس المباشر معها بوساطة الأشعة الكهرومغناطيسية، الطاقة الصوتية، الطاقة الزلزالية، الطاقة المغناطيسية… وغيرها من الوسائل التي يمكن استخدامها لجمع المعلومات.

حيث تم ربط تعريف الاساس في العلم الاستشعار عن بعد مع الحواس الخمسة للإنسان حيث تعمل ثلاثة من حواس الانسان وهي السمع والنظر والشم بتقنيه الاستشعار عن بعد على عكس حاسة اللمس والتذوق ففي هذه الحاستين يتم جمع المعلومات عن الهدف بالاتصال المباشر معه على خلاف الحواس الثلاث السابقة وهي السمع والنظر والشم حيث تم جمع المعلومات بدون التماس المباشر مع الهدف. ما يميز هذا العلم القديم الجديد انتقاله ليصبح علم مستقل بذاته هو القابلية على تسجيل المعلومة وحواس الانسان لا يمكن تسجيل ما يتم جمعه عن طريقها، ف رغم كون هذا العلم قديم مرتبط مع وجود الانسان نفسه الا ان انتقاله ليصبح علم قائم بذاته هو توفر القابلية على القياس. فظهور اول جهاز بسيط لتسجيل الصورة والذين نقصد به الكاميرا بشكلها البدائي كان بداية عهد الاستشعار عن بعد فقد اوجد إمكانية القابلية على القياس. ويمكن قسم هذا العلم الى علم الاستشعار عن بعد الفعال علم الاستشعار عن بعد الخامل.

فعلم الاستشعار عن بعد الفعال يكون فيه مصدر الإنارة لمنظومه الاستشعار عن بعد محمولة على المنصة نفسها لينير الاهداف المطلوب جمع المعلومات عنها على عكس الاستشعار الخامل حيث يعتمد على وجود الشمس او حرارة الجسم لجمع المعلومات عن الهدف بالتالي فهو يعتمد على مصادر اناره غير محمول على منصة منظومه الاستشعار عن بعد.

ان أكثر شكل من اشكال المعلومات التي يتم تسجيلها لعلم الاستشعار عن بعد هي الصورة، ويمكن تمثيلها بمصفوفه ثنائيه البعد كل خليه من خلاياها تمثل نقطه من نقاط الصورة ويمكن ان تكون عاديه ذات درج رمادي او ملونه مكون من ثلاث مصروفات كل موصوفه تمثل لون من الالوان الأساسية والتي هي الاحمر والاخضر والازرق او ممكن ان تكون متعددة الاطياف كصور الاقمار الصناعية حيث يتراوح عددها بين 5 او 7 او 11 او أكثر من ذلك حسب القدرة الطيفية للتمييز للقمر الصناعي.

في الوقت نفسه يمكن ان نقسم الاستشعار عن بعد الى ثلاث انواع أساسية اعتادا على نوع المنصة المحمول عليها، القسم الاول والاقدم هي المنصات المحمول على الارض والتي يمكن ان تكون مسحوبه من قبل الانسان على عربه او على سيارة متحركة والقسم الثاني هي منصات الاستشعار عن بعد المحمولة جوا ويمكن ان تكون المنصة بالون او طائرة او غيرها من الوسائل المحمولة جوا، اما القسم الاخير فهي منصات الاستشعار عن بعد التي تكون محمولة في الفضاء والذي نعني فيها المنصات المحمولة على الاقمار الصناعية وكل واحد من هذه المناقصات تمتاز عن غيرها من محاسن ومساوئ لمقدار المعلومة المكانية المسجلة بها او قدرتها على التغطية المكانية او عدد الاحزمة الطيفية التي يمكن ان نسجل بها المعلومة.

الاشعاع الكهرومغناطيسي يتفاعل مع الغلاف الجوي بثلاث طرق قياسية اعتمادا على طوله الموجي مقارنتا بحجم الجزيئات المحمولة في الغلاف الجوي من غبار، غازات او جسيمات عالقة، فعندما يكون حجم الجزيئات اصغر من واحد بالعشرة من الطول الموجي للإشعاع الكهرومغناطيسي فان الظاهرة التي تسود هي استطارة رايلي حيث تقوم بتشتيت الأشعة الكهرومغناطيسية ذات الطول الموجي الاقصر اكثر من غيرها من الاطوال الموجية، لذا فأننا نشاهد ان اللون الأزرق ذو الطول الموجي الاقصر في المنطقة المرئية يتشتت اكثر من غيره من الوان الطيف المرئي والذي يكسب السماء لونها الازرق المميز. اما عندما تكون حجم الجزيئات المحمولة جوا مقاربه للأطوال الموجية للأشعة الكهرومغناطيسية المرئية فان التفاعل السائد هو استطارة مي حيث تكون العلاقة خطيه بين الطول الموجي ومقدار الاستطارة. اما إذا كانت الاجسام المحمولة جوا أكبر بعشر مرات من الطول الموجي الأشعة الكهرومغناطيسية المرئية بالغلاف الجوي فان التفاعل الذي يسود هو الاستطارة الانتقائية حيث تتشتت الأشعة الكهرومغناطيسية بنفس النسبة بغض النظر عن طولها الموجي مما يكسب السماء اللون الرمادي.

عند الانتقال من الاشعة الكهرومغناطيسية الاعتيادية الى شعاع الليزر نجد انت تفاعله مع الغلاف الجوي يمتاز بكونه أكثر تعقيد من الاشعاع الكهرومغناطيسي الاعتيادي للصفات التي يمتاز بها من تشاكه والاتجاهية والنقاء الطيفي بالإضافة الى الطرق الثلاثة السابقة التي يتفاعل بها الاشعاع الكهرومغناطيسي مع الغلاف الجوي، نجد انه يعاني انواع اخرى من التفاعل والتي يمكن ان ندرجها وهي تشتت رامان والفلورة والامتصاص والامتصاص والتشتت تفاضليه. ان استخدام هذه الظواهر من تفاعل الاشعاع الكهرومغناطيسي مع الغلاف الجوي يمكننا على الحصول منه على بيانات أكثر بكثير من الطرق الاعتيادي. فعن طريق تشتت رامان بإمكاننا ان نحدد هويه الجزيء الذي سببه تشتت والتغير في الطول الموجي لشعاع ليزر اما استخدام تشتت الامتصاص فبإمكاننا ان نحدد هويه الغازات التي سببت اختفاء او محو الطول الموجي لشعاع الليزر، اما باستخدام الامتصاص والتشتت التفاضلي فبإمكاننا ان نحدد نسب الغازات الموجودة في موقع او بقعة معينه من السماء. اما تشتت الفلورة فعن طريقه يمكننا ان نحدد اماكن الكتل البيولوجية من طحالب او موقع بقع نفطية وغيرها من المواد العضوية، فعن طريقه يمكن على سبيل المثال ان محدد مساحة وشكل بقعه نفط متسربه وايضا اتجاه حركتها المتوقع.

ان تطبيقات الليزر كاداه لعلم الاستشعار عن بعد بإمكانها ان تكون اداه مفيدة جدا في الحصول على معلومات قيمه و عن بعد بما يخدم التطبيقات البيئية بمختلف مجالاتها.

التوصيات

  • زيادة الوعي لإمكانيات شعاع الليزر في علم الاستشعار عن بعد.

  • استعمال الليزر في التطبيقات البيئية لتحديد مقدار التلوث ونوعه.

  • استعماله في المطارات المصانع لتحديد كتله واتجاه حركة التيارات الهوائية.


    Department of Physics organizes a seminar on Laser Remote Sensing Fundamentals and Applications

    Asst.prof.Dr.Hameed Majeed was discussed a seminar on Laser sensing Fundamentals and Applications which was prepared by prof .Dr.Sameer Atta Maki and master student Hawra’a Hadi Jiad.The purpose of seminar was presented the main methods of laser remote sensing starting from human senses where it was discussed the basic characteristics of the laser beam and its interaction with the atmosphere. It differs from ordinary light by having five methods of interaction instead of the traditional three methods of ordinary light