14.4. درس: تحديث القطع الحرجية

بعد أن رقمنت المعلومات من خرائط الجرد القديمة وأضفت المعلومات المقابلة إلى القطع الحرجية، فإن الخطوة التالية هي إنشاء جرد للحالة الراهنة للغابة.

سترقمن قطعًا حرجية جديدة باستخدام صورة جوية. وكما في الدرس السابق، ستستخدم صورة جوية ملونة بالأشعة تحت الحمراء (CIR). ويُستخدم هذا النوع من الصور، الذي يُسجَّل فيه الضوء تحت الأحمر بدلًا من الضوء الأزرق، على نطاق واسع لدراسة المناطق المكسوّة بالنباتات.

بعد رقمنة القطع الحرجية، ستضيف معلومات مثل القيود الجديدة التي تفرضها أنظمة الحماية.

هدف هذا الدرس: رقمنة مجموعة جديدة من القطع الحرجية من صور جوية CIR وإضافة معلومات من مجموعات بيانات أخرى.

14.4.1. ★☆☆ مقارنة القطع الحرجية القديمة بالصور الجوية الحالية

تتبع هيئة المساحة الوطنية في فنلندا (National Land Survey of Finland) سياسة بيانات مفتوحة تتيح لك تنزيل مجموعة متنوعة من البيانات الجغرافية مثل الصور الجوية والخرائط الطبوغرافية التقليدية ونماذج الارتفاع الرقمية وبيانات LiDAR وغيرها. يمكن الوصول إلى الخدمة باللغة الإنجليزية من هنا. أُنشئت الصورة الجوية المستخدمة في هذا التمرين من صورتين CIR مصحّحتين تعامديًا جرى تنزيلهما من تلك الخدمة (M4134F_21062012 و M4143E_21062012).

  1. افتح QGIS واضبط نظام الإحداثيات المرجعي للمشروع على ETRS89 / ETRS-TM35FIN في Project ► Properties... ► CRS

  2. أضف صورة CIR rautjarvi_aerial.tif إلى المشروع:

    1. انتقل إلى المجلد exercise_data\forestry\ باستخدام مستعرض الملفات

    2. اسحب الملف rautjarvi_aerial.tif وأفلته في مشروعك

  3. احفظ مشروع QGIS باسم digitizing_2012.qgs

صور CIR تعود إلى عام 2012. يمكنك مقارنة القطع التي أُنشئت عام 1994 بالوضع بعد نحو 20 عامًا.

  1. أضف الطبقة forest_stands_1994.shp التي أنشأتها في الدرس السابق:

    1. انتقل إلى المجلد exercise_data\forestry\ باستخدام مستعرض الملفات

    2. اسحب الملف forest_stands_1994.shp وأفلته في مشروعك

  2. اضبط ترميز الطبقة بحيث ترى ما تحت مضلعاتك:

    1. انقر بالزر الأيمن على forest_stands_1994

    2. اختر Properties

    3. انتقل إلى التبويب symbology Symbology

    4. اضبط Fill color على تعبئة شفافة

    5. اضبط Stroke color على اللون الأرجواني

    6. اضبط Stroke width على 0.50 mm

  3. راجع مدى اتباع القطع الحرجية القديمة (أو عدم اتباعها) لما قد تفسّره بصريًا على أنه غابة متجانسة.

  4. كبّر العرض وحرّكه في أنحاء المنطقة. ستلاحظ على الأرجح أن بعض القطع الحرجية القديمة ما زالت تتطابق مع الصورة بينما لا يتطابق بعضها الآخر.

    هذا وضع طبيعي، إذ مرّ نحو 20 عامًا ونُفّذت عمليات حرجية مختلفة (حصاد، خفّ...). ومن الممكن أيضًا أن القطع الحرجية بدت متجانسة عام 1992 للشخص الذي رقمنها، لكن مع مرور الوقت تطوّرت بعض أجزاء الغابة بطرق مختلفة. ومن الممكن كذلك أن أولويات جرد الغابات آنذاك كانت مختلفة عن أولويات اليوم.

بعد ذلك، ستنشئ قطعًا حرجية جديدة لهذه الصورة دون استخدام القطع القديمة. ويمكنك لاحقًا مقارنتها لرؤية الفروق.

14.4.2. ★☆☆ تفسير صورة CIR

لنرقمن المنطقة نفسها التي غطّاها الجرد القديم، والمحصورة بين الطرق والبحيرة. لست بحاجة إلى رقمنة المنطقة كلها، فكما في التمرين السابق يمكنك البدء بملف متجهي يحتوي مسبقًا على معظم القطع الحرجية.

  1. أزل الطبقة polygonLayer forest_stands_1994

  2. أضف الملف exercise_data\forestry\forest_stands_2012.shp إلى المشروع

  3. اضبط نمط هذه الطبقة بحيث تكون المضلعات بلا تعبئة والحدود مرئية

    1. افتح نافذة الحوار Properties للطبقة forest_stands_2012

    2. انتقل إلى التبويب symbology Symbology

    3. اضبط Fill color على تعبئة شفافة

    4. اضبط Stroke color على اللون الأخضر

    5. اضبط Stroke width على 0.50 mm

    ../../../_images/stands_2012_1.png

يمكنك أن ترى أن القسم الشمالي من منطقة الجرد ما زال ناقصًا. مهمتك هي رقمنة القطع الحرجية الناقصة.

قبل أن تبدأ، خصّص بعض الوقت لمراجعة القطع الحرجية المرقمنة مسبقًا والغابة المقابلة لها في الصورة. حاول تكوين فكرة عن كيفية تحديد حدود القطع، ومن المفيد أن تكون لديك بعض المعرفة بعلوم الغابات.

بعض النقاط التي ينبغي مراعاتها:

  • أيّ الغابات تضم أنواعًا متساقطة الأوراق (وهي في فنلندا غالبًا غابات البتولا) وأيّها تضم صنوبريات (وهي في هذه المنطقة الصنوبر أو التنوب)؟ في صور CIR، تظهر الأنواع متساقطة الأوراق عادةً بلون أحمر فاتح، بينما تظهر الصنوبريات بلون أخضر داكن.

  • ما عمر الغابة؟ يمكن تمييز حجم تيجان الأشجار في الصور.

  • ما كثافة القطع الحرجية المختلفة؟ القطعة الحرجية التي أُجريت فيها عملية خفّ مؤخرًا تُظهر فراغات بين تيجان الأشجار، وينبغي أن يسهل تمييزها عن القطع الحرجية المحيطة بها.

  • تشير المناطق المائلة إلى الزرقة إلى الأراضي الجرداء والطرق والمناطق الحضرية والمحاصيل التي لم تبدأ في النمو وغيرها.

  • لا تكبّر الصورة كثيرًا عند محاولة تحديد القطع الحرجية. يكفي مقياس رسم بين 1:3 000 و 1:5 000 لهذه الصور. انظر الصورة أدناه (مقياس رسم 1:4000):

../../../_images/zoom_to_CIR_1-4000.png

14.4.3. ★☆☆ جرّب بنفسك: رقمنة القطع الحرجية من صور CIR

عند رقمنة القطع الحرجية، حاول الحصول على مساحات حرجية متجانسة قدر الإمكان من حيث أنواع الأشجار وعمر الغابة وكثافة القطعة... لكن لا تبالغ في التفصيل، وإلا فستنتهي بمئات القطع الحرجية الصغيرة، وهذا لن يكون مفيدًا على الإطلاق. حاول الحصول على قطع ذات معنى في سياق علوم الغابات، ليست صغيرة جدًا (0.5 ha على الأقل) ولا كبيرة جدًا (لا تزيد على 3 ha).

مع مراعاة هذه النقاط، يمكنك الآن رقمنة القطع الحرجية الناقصة.

  1. اضبط خيارات الالتقاط والطوبولوجيا:

    1. انتقل إلى Project ► Snapping options...

    2. اضغط على snapping Enable Snapping واختر Advanced Configuration

    3. فعّل الطبقة checkbox forest_stands_2012

      1. اضبط Type على Vertex

      2. اضبط Tolerance على 10

      3. اضبط Units على pixels

      4. فعّل المربع تحت Avoid Overlap

      5. اضغط على topologicalEditing Topological editing

      6. اختر avoidIntersectionsLayers Follow Advanced Configuration

      7. أغلق النافذة المنبثقة

      ../../../_images/snapping_2012.png

  2. حدّد الطبقة forest_stands_2012 في قائمة الطبقات

  3. انقر على الزر toggleEditing Toggle Editing لتفعيل التحرير

  4. ابدأ الرقمنة باستخدام الأساليب نفسها التي استخدمتها في الدرس السابق. والفرق الوحيد أنه ليست لديك طبقة نقاط تلتقط إليها. ينبغي أن تحصل في هذه المنطقة على نحو 14 قطعة حرجية جديدة. أثناء الرقمنة، املأ الحقل StandID بأرقام تبدأ من 901.

  5. عند الانتهاء، ينبغي أن تبدو طبقتك على نحو مشابه لهذا:

    ../../../_images/new_stands_ready.png

لديك الآن مجموعة جديدة من المضلعات تُظهر القطع الحرجية المختلفة في عام 2012، كما فُسّرت من صور CIR. لكن تنقصك بيانات جرد الغابة. ولذلك ستحتاج إلى زيارة الغابة والحصول على بعض بيانات العينات التي ستستخدمها لتقدير سمات الغابة لكل قطعة حرجية. سترى كيفية القيام بذلك في الدرس التالي.

يمكنك إضافة بعض المعلومات الإضافية عن أنظمة الحماية التي يجب مراعاتها في هذه المنطقة.

14.4.4. ★☆☆ تابع معنا: تحديث القطع الحرجية بمعلومات الحماية

في المنطقة التي تعمل عليها، توجد بعض أنظمة الحماية التي يجب مراعاتها عند تخطيط الغابة:

  • حُدّد موقعان لنوع محمي من السنجاب الطائر السيبيري (Pteromys volans). ووفقًا للنظام، يجب ترك مساحة 15 مترًا حول الموقعين دون مساس.

  • يجب حماية غابة ضفافية ذات أهمية خاصة تنمو على امتداد جدول مائي في المنطقة. وفي زيارة ميدانية، تبيّن أنه يجب حماية 20 مترًا على جانبي الجدول.

لديك ملف متجهي يحتوي على معلومات مواقع السناجب، وآخر يحتوي على الجدول المائي المرقمن الممتد من المنطقة الشمالية نحو البحيرة.

  1. من المجلد exercise_data\forestry\، أضف الملفين squirrel.shp و stream.shp إلى المشروع.

  2. استخدم الأداة openTable Open Attribute Table لعرض الطبقة squirrel

    يمكنك أن ترى أن هناك موقعين معرّفين على أنهما للسنجاب الطائر السيبيري، وأن المساحة الواجب حمايتها محددة بمسافة 15 مترًا من الموقعين.

لنحدد تلك المساحة الواجب حمايتها بدقة أكبر. سننشئ نطاقًا عازلًا حول مواقع النقاط باستخدام مسافة الحماية.

  1. افتح Vector ► Geoprocessing Tools ► Buffer.

  2. اضبط Input layer على pointLayer squirrel

  3. اضبط Distance على 15 meters

  4. اضبط Buffered على exercise_data\forestry\squirrel_15m.shp

  5. فعّل checkbox Open output file after running algorithm

  6. انقر على Run

  7. بعد اكتمال العملية، انقر على Close

    ../../../_images/squirrel_15m.png

إذا كبّرت العرض على الموقع في الجزء الشمالي من المنطقة، فستلاحظ أن مساحة النطاق العازل تمتد على قطعتين متجاورتين. وهذا يعني أنه كلما جرت عملية حرجية في تلك القطعة، ينبغي مراعاة الموقع المحمي أيضًا.

../../../_images/north_squirrel_buffer.png

لحماية مواقع السناجب، ستضيف سمة (عمودًا) جديدة إلى قطعك الحرجية الجديدة تحتوي على معلومات عن المواقع التي يجب حمايتها. ستكون هذه المعلومات متاحة عند التخطيط لأي عملية حرجية، وسيتمكن الفريق الميداني من تعليم المساحة التي يجب تركها دون مساس قبل بدء العمل.

لربط معلومات السناجب بقطعك الحرجية، يمكنك استخدام الخوارزمية Join attributes by location:

  1. افتح Vector ► Data Management Tools ► Join attributes by location.

  2. اضبط Join to features in على polygonLayer forest_stands_2012

  3. في Geometric predicate، فعّل checkbox intersect

  4. اضبط By comparing to على polygonLayer squirrel_15m

  5. اضبط Join type على Take attributes of the first matching feature only (one-to-one)

  6. اترك Discard records which could not be joined غير مفعّل

  7. اضبط Joined layer على exercise_data\forestry\stands_squirrel.shp

  8. فعّل checkbox Open output file after running algorithm

  9. انقر على Run

  10. بعد اكتمال العملية، يمكنك إغلاق نافذة الحوار عبر Close.

    ../../../_images/joined_squirrel_buffer.png

لديك الآن طبقة قطع حرجية جديدة، stands_squirrel.shp، تُظهر معلومات حماية السنجاب الطائر السيبيري.

  1. افتح جدول البيانات الوصفية للطبقة stands_squirrel

  2. رتّب الجدول بالنقر على الحقل point_pr في رأس الجدول.

    ../../../_images/stands_squirrel_table.png

    يمكنك أن ترى أن هناك بعض القطع الحرجية التي تحمل معلومات عن مواقع الحماية. ستشير المعلومات الموجودة في بيانات القطع الحرجية إلى مدير الغابة بوجود اعتبارات حماية يجب مراعاتها. ويمكنه حينئذٍ الحصول على الموقع من مجموعة البيانات squirrel، وزيارة المنطقة لتعليم النطاق العازل المقابل حول الموقع، حتى يتجنب العاملون في الميدان إزعاج بيئة السناجب.

14.4.5. ★☆☆ جرّب بنفسك: تحديث القطع الحرجية بالمسافة إلى الجدول المائي

باتباع النهج نفسه المتبع مع مواقع السناجب المحمية، يمكنك الآن تحديث قطعك الحرجية بمعلومات الحماية المتعلقة بالجدول المائي. بعض النقاط:

  • تذكّر أن النطاق العازل 20 مترًا حول الجدول المائي

  • تريد أن تكون جميع معلومات الحماية في الملف المتجهي نفسه، لذا استخدم stands_squirrel.shp طبقةً أساسية

  • سمِّ مخرجاتك forest_stands_2012_protect.shp

بعد اكتمال العملية، افتح جدول البيانات الوصفية لطبقة المخرجات وتأكد من وجود جميع معلومات الحماية للقطع الحرجية الضفافية المرتبطة بالجدول المائي.

عندما تكون راضيًا عن النتائج، احفظ مشروع QGIS.

14.4.6. الخلاصة

رأيت كيفية تفسير صور CIR لرقمنة القطع الحرجية. بالطبع يتطلب الأمر بعض الممارسة لإنشاء قطع أكثر دقة، وعادةً ما يعطي استخدام معلومات أخرى كخرائط التربة نتائج أفضل، لكنك تعرف الآن أساسيات هذا النوع من المهام. أما إضافة المعلومات من مجموعات بيانات أخرى فقد تبيّن أنها مهمة بسيطة للغاية.

14.4.7. ما التالي؟

ستُستخدم القطع الحرجية التي رقمنتها في تخطيط العمليات الحرجية مستقبلًا، لكنك ما زلت بحاجة إلى مزيد من المعلومات عن الغابة. في الدرس التالي، سترى كيفية تخطيط مجموعة من قطع المعاينة لجرد مساحة الغابة التي رقمنتها للتو، والحصول على التقدير الإجمالي لمعاملات الغابة.