گفت‌وگوی یک محقق با سیتنا: تشریح کاربرد داده‌های تصاویر ماهواره‌ای در صنایع مختلف با تلفیقی از هوش مصنوعی و سیستم‌های یادگیری ماشینی

بهروز ارسطو، محقق سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی و دکتری تخصصی سنجش از دور و GIS در گفت‌وگو با خبرنگار سیتنا پیرامون کاربرد ماهواره ها در صنایع مختلف، گفت: از زمانیکه بشر پا به کره خاکی گذاشت، ناچار بود از ابزارهای مختلف بر اساس پدیده‌های اطراف استفاده کند، به طور مثال انسان از انگشت های دست برای شمارش استفاده می کرد؛ همانطور که پدیده ها افزایش می یافت، به ناچار انسان به ابزارهای دیگر روی آورد؛ اولین چرتکه‌ها بر اساس این پدیده‌ها استفاده می شد و الان از ابر رایانه‌ها و ماهواره‌ها استفاده می کند.

وی، ادامه داد: ماهواره‌ها از دو منظر مهم هستند، یکی به عنوان سکوی ارتباطی که برای اقصی نقاط جهان وضعیت ارتباطی را تسهیل می‌کند و بخش دیگر خدمات ماهواره‌ای منوط به جمع آوری اطلاعات از نقاط مختلف زمین بود.

ارسطو، اظهار کرد: ماهواره‌ها برای مدت طولانی برای گردآوری اطلاعات مختلف از سطح زمین، رصد پوشش گیاهی، پهنه‌های آبی و آب و هوای جهانی در چند دهه گذشته به میدان آمدند و خدمات خوبی را ارائه کردند و با پیشرفت ماهواره‌ها و ارائه تصاویر با وضوح بالا، شاهد کاهش هزینه و در دسترس بودن اطلاعات بودیم، تا جایی که امروزه استفاده کامل تری به دست می‌آید و دسترسی برای عموم راحت‌تر شده است.

این محقق سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی، خاطرنشان کرد: فناوری که تصویربرداری ماهواره ای را انجام می دهد، منجر به توسعه سنجنده‌های فراطیفی شده و می‌توانند در یافتن اشیاء و مواد یا شناسایی فرایندها کمک کنند.

وی، افزود: تصاویر ماهواره ای یا دیجیتال که از سطح زمین یا هر سیاره دیگری از داده‌های راداری جمع آوری می‌شود و توسط یک سری سنجنده در سکوی ماهواره ذخیره می‌شود، می‌توانند برای نقاط مختلف جهان و از منابع مختلف، هم تجاری و هم حاکمیتی استفاده شوند؛ به بیان دیگر تصاویر ماهواره ای که توسط ماهواره‌ها جمع می‌شود، می‌تواند توسط حاکمیت جمع آوری شود و تجارت‌های مختلفی را شکل دهد تا این داده‌ها را استفاده کنند.

ارسطو اظهار کرد: به علم و فناوری که این داده را پردازش می‌کند و در شناسایی پدیده‌ها از راه دور کمک می کند، سنجش از دور گفته می‌شود. به طور خلاصه کاربردهای مطرح سنجش از دور که امروز در تلفیقی که با هوش مصنوعی و سیستم‌های یادگیری ماشینی تهیه شده، در ادامه مطرح می‌شود؛ کاربرد تصاویر ماهواره و سنجش از دور در برنامه ریزی شهری یکی از این موارد است، گسترش سریع شهرها و افزایش جمعیت، فشار فزاینده ای را به محیط زیست وارد می‌کند و نیاز زیست پذیری شهرها به عنوان یک رهیافت در عصر حاضر الزام می کند که ما از ابزاری که اطلاعات را با وضوح بالاتر و با دقت بیشتر و به صورت تکرارپذیر به ما می دهد، هر روز بیشتر می شود، به طور مثال فضاهای سبز شهری همچون باغ ها و جنگل های شهری می توانند اثرات زیادی در زیست پذیری شهر داشته باشند و همین طور می توانند از بسیاری از بحران ها همچون سیلاب پیشگیری کنند.

وی، ادامه داد: تصاویر ماهواره‌ای با تجزیه و تحلیل دقیقی که برای تشخیص تغییرات عمده در کاربری‌های مختلف شهری ارائه می‌دهند و با توجه به پوشش مستمر و تکرارپذیر در فاصله‌های زمانی مختلف، می توانند این تغییرات را نشان دهند و از طرف دیگر مکان‌های مقاومی که برای زیست مناسب‌تر است، شناسایی کنند و در اختیار تصمیم گیران توسعه شهری قرار دهند.

ارسطو، در ادامه گفت‌وگو با سیتنا، گفت: یکی از کاربردهای جدید و مهم تصاویر ماهواره‌ای برای ردیابی انتشار گازهای گلخانه ای است و در چند دهه اخیر با پیشرفت‌های به دست آمده، امکان رصد و پایش گازها که سهم عمده ای در تغییر اقلیم دارند، به دست آمده و امروزه با استفاده از هوش مصنوعی و سیستم های یادگیری ماشینی، افزون بر اینکه می‌توانیم با الگوریتم‌های پردازش تصویر برای تشخیص انتشار کربن استفاده کنیم، می‌توانیم پایگاه داده جامعی از فعالیت کارخانه‌ها و نیروگاه‌ها داشته باشیم و ببینیم که منابع مختلف به چه صورتی در تولید کربن و انتشار آن نقش دارند.

این محقق سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی، خاطرنشان کرد: از کاربردهای مهم و قدیمی تصاویر ماهواره‌ای، پایش پوشش گیاهی است که در بخش های مختلف حائز اهمیت است و به این نیاز رسیدیم که باید میزان پوشش گیاهی را در هر منطقه ای پایش کنیم و ببینیم به چه صورت این گیاهان رشد می کنند و چه تنش‌هایی دارند. امروز این تصاویر در تنش‌های خشکی، آفت و بیماری‌ها می‌تواند کمک کند، هم به کشاورزان و هم به حاکمیت که بتوانند مراتع و کشاورزی و بسیاری از عرصه‌های مرتبط با پوشش گیاهی با شاخص‌های مختلف را پایش کنند و تاثیر آن را در جبران پوشش‌های گیاهی از دست رفته و همچنین پیشنهاد سایت‌های مختلف برای رشد گیاهان را نشان دهد.

وی افزود: برای صنعت کشاورزی به طور کلی در سه حوزه طبقه بندی انجام می دهیم تا کاربرد تصویربرداری ماهواره‌ای مشخص شود، در تعیین نوع محصول، سطح زیر کشت و عملکرد محصول در مناطق مختلف.

ارسطو، ادامه داد: بخش کشاورزی به عنوان یک نیاز حاکمیتی نیاز دارد که محصول و تولیدات کشاورزی را مشخص کند. تصاویر ماهواره ای با برخورداری از زمان‌های مختلف می تواند کمک کند که ما نوع محصول و سطح زیر کشت را در مناطق وسیع با وضوح بیشتر تشخیص دهیم و قبل از برداشت، اطلاعات پایه را برای سیاست گذاران و حاکمیت کشاورزی به دست آوریم و از این اطلاعات به دست آمده در مدیریت بازار کشاورزی و اقدامات لجستیکی استفاده کنیم.

وی، گفت: در این حوزه پایش مستمر بر پوشش گیاهی حائز اهمیت است و ما می‌توانیم با نظارت مستمر بر عرصه‌های کشاورزی آفت و بیماری‌های گیاه و تنش‌های مختلف آسیب زننده به پوشش گیاهی را تامین کنیم و از طرف دیگر می‌توانیم با دقت بیشتر میزان نیاز آب قابل دسترس گیاه را تعیین کنیم و از هدر رفت منابع جلوگیری کنیم. حتی امکان این وجود دارد که با نظارت مستمر بتوانیم نهاده‌های کشاورزی را بهتر مدیریت کنیم و در حفظ منابع پایه آب و خاک کوشا باشیم.

این محقق سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی، در ادامه گفت‌وگو با سیتنا، خاطرنشان کرد: همانطوری که می دانید و واضح است، کشاورزی اساس تامین غذای جهان است و تغییرات آب و هوایی، محدودیت منابع و افزایش جمعیت چالش‌های جدی این حوزه است. اگر کشاورزان به عنوان تولیدکننده مایل به افزایش بهره وری و سود باشند، می‌توانند از سنجنده ها برای پایش محصول استفاده کنند. سیاست گذاران و حاکمیت می‌توانند از داده‌های سنجش از دور برای آنکه زمان مناسب برای سازگاری با تغییرات اقلیم و همچنین زمان های مختلف برای مبارزه با مخاطرات جوی در بخش کشاورزی فراهم کند، استفاده کنند.

وی ادامه داد: دیگر کاربرد سنجش از دور این است که با تصاویر با وضوح بالا می‌توانیم محیط زیست و حیات وحش را مدیریت کنیم و از بین رفتن آنها جلوگیری یا پیشگیری کنیم. نجات حیات وحش را می‌توانیم با استفاده از سنجش دور انجام دهیم و معمولا این مناطق در مراکز صعب العبور و برای حضور فیزیکی سخت است، ولی داده‌های سنجش از دور با کمکی که در تعیین زیستگاه و محدوده زیستی آنها می کند، کمک شایانی در حفظ گونه‌های در حال خطر و ردیابی و نظارت بر آنها را داشته است.

ارسطو، افزود: فناوری‌های سنجش از دور کمک زیادی به مدیریت بلایای طبیعی یا بحران‌های طبیعی می‌کند و برای کمک به طرح‌های کاهش خطر با شناسایی مناطق خطرپذیر مرتبط با گسل‌های فعال، آب گرفتگی‌های ساحلی و دشت‌های سیلابی می‌توانیم با موفقیت از این ابزار استفاده کنیم.

این محقق سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی، خاطرنشان کرد: این تصاویر اندازه گیری با مقیاس وسیع انجام می‌دهد و رویدادهای واقعی و مکانی را به صورت لحظه ای برای ما تعیین می‌کند و مدل‌های مدیریت خطر هم به دست می آورد. از طرفی هواشناسان از تصاویر برای ارائه هشدارهای شرایط آب و هوایی مرگبار هم استفاده می کنند. این فناوری اطلاعاتی را در اختیار امدادگران و مردم عادی قرار می دهد تا تصمیمات فوری گیرند و علاوه بر پردازش آنها، در اینترنت به اشتراک می گذارند تا قابل مشاهده باشد.

وی، اظهار کرد: از دیگر کاربردهای این تصاویر سنجش از دور، بهینه سازی انرژی‌های خروجی از پنل‌های خورشیدی است. همانطور که می دانید در حال حاضر در نقطه تغییر بین سوخت‌های فسیلی و انرژی‌های تجدیدپذیر هستیم و نگران ایمنی محیط زیست هستیم و ابزارهای جدیدی به ما کمک می‌کنند تا آنکه کارآمدتر وضعیت انرژی را پایش کنیم و باید داده‌های قابل اعتماد و روزآمدی را داشته باشیم که یکی از آنها تصاویر سنجش از دور است که در این چالش‌ها برای درک و پایش زیرساخت‌های انرژی به ما کمک می‌کند و همچنین در مکان گزینی این سایت‌های خورشیدی به ما کمک می کند و حتی می‌تواند رویدادها و پدیده‌های آسیب رسان را تشخیص دهد.

ارسطو، در ادامه گفت‌وگو با سیتنا، افزود: تولید و مطالعه ارتفاع سطح زمین از طریق داده‌های راداری برای ما قابل دسترسی است. در ناسا پیش‌تر ماموریت ماهواره‌ای داده‌های رادار شاتل، محصولی را به نام SRTM ارائه داده که تصاویر دیجیتالی را تهیه می کند که ارتفاع جهانی را با دقت قابل قبول فراهم می کند تا داده‌های توپوگرافی را داشته باشیم و برای کل زمین و در سیستم های نقشه برداری استفاده کنیم.

وی، گفت: مشاهده رشد جمعیت نواحی سکونت‌گاهی از دیگر ویژگی های سنجش از دور است که این رشد جمعیت پدیده پویا است و یک محیط طبیعی را تحت تاثیر قرار می دهد که سوالی را به وجود می‌آورد که چگونه در توسعه مورد توجه قرار دهیم، در حالیکه اثرات زیست محیطی ما حداقل باشد و برای انجام این کار باید داده و دانش کافی برای پویایی جمعیت و تراکم جمعیت و ایجاد برنامه‌ها و سیاست‌های مناسب داشته باشیم.

ارسطو، خاطرنشان کرد: تصاویر حاصل از سنجش از دور یک روش کارآمد برای تجزیه و تحلیل جمعیت در شهرها و شهرک‌های بزرگ ارائه می‌دهد و سال‌هاست داده های قابل اعتمادی ارائه می‌دهد و ایده مختلف درباره جمعیت و تراکم در مناطق مختلف می دهد که نمونه آن در همه گیری کرونا به دست آمد که مناطق متراکم و شلوغ با استفاده از این داده مشخص شد و به عنوان مناطق پر ریسک شناسایی می‌شدند.

انتهای پیام

گفت‌وگو از زهرا طاهری