وحدة الاستشعار عن بُعد (RSU) في منظمة روبمي

مهمة وحدة برنامج الاستشعار عن بُعد بالأقمار الصناعية في منظمة روبمي هي تحقيق أقصى استفادة من بيانات الاستشعار عن بُعد المتاحة والتقنيات الفضائية ذات الصلة في مجال رصد البيئة البحرية لمنطقة بحر روبمي.

تأسست وحدة الاستشعار عن بُعد (RSU) في منظمة روبمي عام 1996، وذلك وفقًا لقرارات مجلس وزراء روبمي التاسع الذي عُقد في دولة الكويت في نوفمبر 1996. وكان الهدف الرئيسي من إنشاء الوحدة هو دعم عملية تقييم حالة البيئة البحرية في المنطقة البحرية للمنظمة (RSA)، وضمان الرصد البيئي المستمر لحوادث تلوث النفط، وتكاثر الطحالب، والعواصف الترابية، وغيرها من المخاطر الساحلية والبحرية المزمنة والمستجدة، وذلك بالاعتماد على صور الأقمار الصناعية وبيانات الاستشعار عن بُعد.

المهام / الأهداف الأخرى لوحدة RSU تشمل:

• توثيق الحوادث البحرية وتقييم الأضرار التي تلحق بالبيئة البحرية في المنطقة البحرية للمنظمة ، لأغراض المراقبة البيئية وتحديد مصادر التلوث أو الجهات المسؤولة عن التلوث أو الضرر.

• توفير المعلومات والمنتجات الصورية القياسية لدعم الإنذار المبكر وإدارة المخاطر الساحلية الطبيعية والبشرية الناشئة، مثل تكاثر الطحالب الضارة (HABs)، وانسكابات النفط البحرية، والعواصف الترابية، والعواصف البحرية، والأعاصير وغيرها.

• تحليل وتحديد التغيرات في الموائل البحرية الحساسة الرئيسية مثل الشعاب المرجانية، وأشجار القرم (المانغروف)، ومروج الأعشاب البحرية، إضافة إلى تطبيقات الاستشعار عن بُعد الأخرى ذات الصلة لتحسين إدارة الموارد الطبيعية والبيئة الساحلية في المنطقة.

• تدريب وبناء قدرات الباحثين والمتخصصين في الدول الأعضاء على استخدام صور الأقمار الصناعية وتطبيقاتها في رصد البيئة البحرية.

القبة الواقية الجديدة المقاومة للعوامل الجوية، والتي تحمي هوائي الاستقبال بنطاق X بقطر 3 أمتار الخاص بمحطة روبمي، والتي تم تركيبها في مقر المنظمة بمنطقة غرناطة في دولة الكويت في مايو 2018.

---

من أجل تمكين المراقبة الدورية للمنطقة البحرية للمنظمة وتنفيذ جميع المهام المذكورة، تم في البداية تركيب محطة استقبال أقمار صناعية (Earth Observation – EO) تعمل بنطاق X-band في مبنى الأمانة العامة القديم غير المستخدم في منطقة الجابرية بدولة الكويت في أوائل عام 2003. وكانت هذه المحطة الأولى من نوعها في المنطقة، حيث كانت تستقبل البيانات الفضائية بشكل فوري من منصتين مختلفتين (حساس MODIS التابع لوكالة ناسا على متن قمري Terra وAqua) عبر البث المباشر باستخدام هوائي استقبال بقطر 3 أمتار.

ومؤخرًا، انتقلت أمانة منظمة روبمي إلى مقرها الجديد في منطقة غرناطة، مما استدعى استبدال محطة X-band القديمة بمحطة استقبال أكثر تطورًا. وبالفعل، تم شراء محطة جديدة بقدرات أعلى من شركتين في المملكة المتحدة (CGC Technology Ltd وeOsphere Ltd)، وتم تركيبها في المقر الجديد للمنظمة في غرناطة – الكويت منذ مايو 2018.

وتعمل المحطة الجديدة حاليًا بشكل كامل، حيث تستقبل البيانات الفضائية بشكل يومي وفوري من ليس فقط حساس MODIS على متن قمري Terra وAqua، بل أيضًا من حساس VIIRS على متن القمرين Suomi-NPP وNOAA-20. وبذلك، أصبحت المحطة تستقبل البيانات من أربعة منصات فضائية مختلفة: Terra، وAqua، وSuomi-NPP، وNOAA-20..

محطة الاستشعار عن بُعد للأرض التابعة لروبمي

تم تركيب هذه المحطة في المقر الجديد لمنظمة روبمي في منطقة غرناطة بدولة الكويت، وذلك بهدف جدولة واستقبال ومعالجة وعرض وتحليل وأرشفة بيانات البث المباشر(X-band) وصور الأقمار الصناعية الحية الصادرة من منصات أقمار الاستشعار عن بُعد المتاحة.

حاليًا، تستقبل المحطة بيانات من 4 منصات فضائية مختلفة لرصد الأرض، وهي: أقمارNASA Terra وAqua وSuomi-NPP وNOAA-20، وذلك بشكل يومي على مدار الساعة (ليلًا ونهارًا) وبنظام فوري(Real-Time). وتُستخدم البيانات والصور المعالجة في عمليات الرصد البيئي البحري والتعامل السريع مع المخاطر الساحلية والبحرية. كما صُممت المحطة بحيث تكون قابلة للتحديث بسهولة لاستقبال بيانات من أقمار أخرى تعمل بنطاقX-band، مثل القمر الصينيFengYun-3B (FY-3B).

وتُعد هذه المحطة، شأنها شأن سابقتها، المحطة الأرضية الرئيسية والأعلى تشغيلًا في المنطقة البحرية للمنظمة ، حيث تعمل على مدار 24 ساعة يوميًا و7 أيام أسبوعيًا، وتقوم بتوزيع بيانات الأقمار الصناعية مجانًا بشكل أساسي على الجهات البيئية المعنية وأصحاب المصلحة في المنطقة.

وتبلغ مساحة التغطية الخاصة بالمحطة الأرضية لروبمي حوالي 25 مليون كيلومتر مربع (ضمن نطاق يصل إلى 2800 كيلومتر من موقع المحطة). وبناءً عليه، يمكن للمحطة الحصول على صور أقمار صناعية لا تغطي المنطقة البحرية للمنظمة فقط، بل تمتد لتشمل مناطق بعيدة مثل بحر قزوين، والبحر الأحمر، وشرق البحر الأبيض المتوسط، والبحر الأسود (انظر خريطة التغطية المرفقة)، عند الحاجة.

النطاق الجغرافي ومساحة التغطية الخاصة بمحطة الاستقبال الأرضية التابعة لروبمي.

البيانات والمعايير المستخلصة من الأقمار الصناعية التي تعالجها هذه المحطة يوميًا تشمل، من بين أمور أخرى:

درجة حرارة سطح البحر(SST)، تركيز الكلوروفيل(Chl-a)، مؤشر العكارة(KD490)، المادة العضوية الذائبة الملونة(CDOM)، ومعاملات التشتت الخلفي والامتصاص. كما يتم إنتاج صور مركبة بالألوان الحقيقية والكاذبة(True & False Color Composites).

تُستخدم البيانات المستقبلة والمعالجة في التقييم الروتيني لجودة المياه الساحلية وحالة البيئة البحرية، بالإضافة إلى الإنذار المبكر بمخاطر الظواهر الناشئة مثل ازدهار الطحالب الضارة (HABs)، والعواصف الترابية، وانسكابات النفط البحرية في منطقة بحر روبمي.

مكونات ومعدات المحطة:

درجة حرارة سطح البحر (SST)، تركيز الكلوروفيل (Chl-a)، مؤشر العكارة (KD490)، المادة العضوية الذائبة الملونة (CDOM)، ومعاملات التشتت الخلفي والامتصاص. كما يتم إنتاج صور مركبة بالألوان الحقيقية والكاذبة (True & False Color Composites).

تُستخدم البيانات المستقبلة والمعالجة في التقييم الروتيني لجودة المياه الساحلية وحالة البيئة البحرية، بالإضافة إلى الإنذار المبكر بمخاطر الظواهر الناشئة مثل ازدهار الطحالب الضارة (HABs)، والعواصف الترابية، وانسكابات النفط البحرية في منطقة بحر روبمي.

:مكونات ومعدات المحطة

:يتكون نظام المحطة من المكونات الرئيسية التالية

نظام هوائي التتبع X-Y (معدات خارجية)

يشمل هوائي استقبال نطاق X (7.7 – 8.5 GHz) بقطر 3 أمتار يعمل بالتتبع الآلي، مصنوع من ألياف الكربون، إضافة إلى نظام التدوير (Rotator)، ووحدة التحكم، ومكونات الترددات الراديوية (RF)، وهوائي GPS، ووحدة تغذية X-band، ومضخم منخفض الضجيج (LNA)، ومحوّل خفض التردد (Downconverter).

وجميع هذه المكونات محمية داخل قبة واقية مقاومة للعوامل الجوية(Radome) بأبعاد 5.0 م × 5.5 م، مثبتة أعلى مبنى الأمانة العامة الجديد في منطقة غرناطة – الكويت.

كما يشتمل هذا النظام على حزمة كاملة من برامج التحكم بالهوائي، التي تتيح مراقبة وتشغيل جميع وظائف النظام بشكل متكامل.

II. وحدة التحكم (معدات داخلية)

تتضمن رف استقبالX-band معياري، ووحدة إزالة التضمين(Demodulator)، ونظام طاقة غير منقطعة(UPS)، وجهاز إدخال وجمع البيانات(Acquisition PC)، إضافة إلى جهاز معالجة وعرض البيانات، وذلك كما يلي:

1. مستقبل X-Band:

يتضمن جهاز استقبال الأقمار الصناعية بنطاقX رفًا معيارياً(4U Rack Mount) متعدد المهام، مزودًا بوحدة إزالة التضمين(Demodulator) ومزامنة البتات(Bit-Synchronizer)، وقادرًا على التعامل مع مختلف أنظمة إزالة التضمين والمزامنة اللازمة لاستقبال بيانات أقمار الاستشعار عن بُعد مثل(Aqua وTerra وNPP وJPSS وFengYun-3).

2. نظام جمع بيانات X-Band:

يعد نظام جمع البيانات جهاز حاسوب عالي المواصفات يعمل بنظامLinux، مزودًا بالعتاد والبرمجيات اللازمة لجدولة الأقمار الصناعية، وتتبعها، واستقبال البيانات، وإدخالها إلى النظام، مع حفظ أرشيف متجدد لبيانات المستوى(Level-0) على الأقراص.

كما يشتمل على بث متزامن(Simulcast) من وكالة ناسا، مع أداة عرض سريع(Quick-Look Viewer) لمتابعة استقبال الصور وتقييم جودتها بشكل فوري.

3. نظام معالجةX-Band:يعد نظام معالجة البيانات جهاز حاسوب عالي المواصفات يعمل بنظام Linux، مزودًا بالبرمجيات اللازمة لإنتاج منتجات بيانات من المستوى الأول (Level-1B) والمستوى الثاني (Level-2) من البيانات المستقبلة، إضافة إلى استيراد البيانات ومعالجتها وعرضها وتصديرها.

التسلسل الهرمي ومفهوم عمل محطة الاستقبال X-band التابعة لروبمي.

بدأ التسلسل الهرمي لعمل المحطة أولاً باستقبال البيانات الخام الفورية من حساسي MODIS أو VIIRS عبر خاصية البث المباشر (Direct Broadcast) لمحطة روبمي الأرضية، حيث تتم معالجتها في الوقت المناسب باستخدام الأساليب والخوارزميات القياسية لتحويلها إلى بيانات ومنتجات ذات مستوى أعلى، بما في ذلك الصور السريعة (Quick Look Images) والخرائط الموضوعية وغيرها.

وفي حال وقوع أي حادث أو خطر بحري، يقوم خبراء الاستشعار عن بُعد في روبمي بإصدار تنبيه إلى مركز المساعدة المتبادلة للطوارئ البحرية (MEMAC) وإلى نقطة الاتصال الوطنية المعنية في الدولة العضو لاتخاذ إجراءات الاستجابة والتعامل مع الحدث.

منظر بانورامي لوحدة التحكم الخاصة بمحطة الاستقبال الأرضية الجديدة في المقر الجديد لمنظمة روبمي في منطقة غرناطة بدولة الكويت.

منتجات بيانات الأقمار الصناعية:

تشمل منتجات البيانات القياسية التي تعالجها محطة روبمي من عمليات الاستقبال اليومية لبيانات MODIS وVIIRS، من بين أمور أخرى، درجة حرارة سطح البحر (SST)، تركيز الكلوروفيل (Chl-a)، مؤشر العكارة (KD490)، المادة العضوية الذائبة الملونة (CDOM)، معاملات التشتت الخلفي والامتصاص. كما يتم إنتاج صور مركبة بالألوان الحقيقية والكاذبة (True & False Color Composites) بشكل يومي، والتي تُظهر الغطاء السحابي والعواصف الترابية، والغطاء النباتي، وغيرها من السمات الرئيسية وأنماط استخدامات الأراضي والغطاء الأرضي بدقة مكانية تتراوح بين 250 و500 متر.

يتم تسليم معظم هذه المنتجات البيانية بعد 35–45 دقيقة من اكتمال استقبالها بصيغة (HDF)، كما يمكن توفيرها أيضًا بصيغ أخرى قياسية مثل GeoTIFF أو غيرها، بما يتيح دمجها ضمن أنظمة المعلومات الجغرافية (GIS).

Most of these data products are delivered after 35 – 45 minutes of completion of their reception in hdf format but they can also be supplied in GeoTIFF or other standard formats for assimilation by GIS systems.

الاستخلاص الفضائي لدرجة حرارة سطح البحر (SST) كما تمت معالجته بواسطة وحدة الاستشعار عن بُعد (RSU) في منظمة روبمي، اعتمادًا على بيانات MODIS-Terra التي تم الحصول عليها في 27 مايو 2021.