تخطيط استعمالات الأراضي باستخدام تقانات الاستشعار عن بعد ونظم المعلومات الجغرافيّة والبرمجة الخطيّة في المنطقة الغربية من محافظة حماة

اسم الباحث: علاء حسن خلوف 

المشرف : أ.د. سمير شمشم – د. يونس ادريس

العنوان : تخطيط استعمالات الأراضي باستخدام تقانات الاستشعار عن بعد ونظم المعلومات الجغرافيّة والبرمجة الخطيّة في المنطقة الغربية من محافظة حماة

العنوان باللغة الانكليزية : Land use planning by using remote sensing, geographic information systems, and linear programming in the western region of Hamah governorate

العام : 2022

القسم : التربة واستصلاح الأراضي

الملخص :

تعد المنطقة الغربيّة من محافظة حماة من المناطق الرائدة زراعياً واقتصادياً، وبهدف توفير بيانات تربة كافية، استخدمت تقانات الاستشعار عن بعد ونظم المعلومات الجغرافيّة في إعداد النماذج الرياضيّة الإحصائية لبعض خصائص خصوبة التربة بما فيها قوام التربة، تفاعل التربةpH ، % للمادة العضوية، % للآزوت الكلي، % لكربونات الكالسيوم الكليّة، وكمية الفوسفور المتاح، والكاتيونات القاعدية المتبادلة (البوتاسيوم، والكالسيوم، والمغنيزيوم)، والعناصر الصغرى المتاحة (الحديد، والمنغنيز، والزنك، والنحاس، والبورون). ولتحقيق هذا الهدف تم أخذ 408 عينة تربة سطحية مركبة (0-30 سم) من ترب منطقة الدراسة موزعة اعتماداً على موقعها الفيزيوغرافي. حللت العينات وفق الطرائق المرجعية المعتمدة في مخابر الهيئة العامة للبحوث العلميّة الزراعيّة، في حين استخدمت البيانات الاستشعاريّة للقمر الصناعي Landsat 8 OLI ونموذج الارتفاعات الرقميDEM في اشتقاق العديد من المؤشرات الاستشعاريّة والطبوغرافيّة والجيولوجيّة. بالإضافة لذلك، تم إعداد خارطة استعمالات الأراضي لدلالة على عامل الكائنات الحيّة والنشاط البشري، واستخدمت بيانات 38 محطة مناخية وبرنامج ArcGIS في إعداد الخرائط المناخيّة.

استخدم نموذج الانحدار المتعدد التدريجي في إعداد النماذج الرياضيّة الإحصائية، في حين قيّمت دقة النماذج وكفاءتها بواسطة المؤشرات: متوسط الخطأ المطلق MAE والجذر التربيعي لمربع الخطأ RMSE، ومعامل التحديد R²، ومعامل التحديد المعدل R² _Adj. أظهرت النتائج أنه يمكن استخدام منهجية SCORPAN والتي تعني استخدام كافة العوامل المنشئية (البيانات الاستشعارية، المناخ، الصخر الأم، الكائنات الحيّة، الطبوغرافيا، والزمن) المكونة للتربة بكفاءة متباينة في وضع النماذج الرياضيّة للتنبؤ بخصائص خصوبة التربة في الطبقة السطحية لمنطقة الدراسة. حيث كانت هذه المنهجية الأفضل للتنبؤ لكل من المنغنيز (0.83R² Adj =)، والحديد (0.78 R² Adj =)، وتفاعل التربة (R² Adj =0.699)، في حين كانت بكفاءة منخفضة لكل من الآزوت الكلي (R² Adj =0.37)، والسلت (R² Adj =0.404)، والبوتاسيوم المتبادل (R² Adj =0.40)، ومتوسطة لبقية الخصائص. وبينت الدراسة استجابة بعض خصائص التربة بشكل واضح لبعض النطاقات الطيفيّة، حيث أبدت نسب كل من الرمل والآزوت الكلي والطين استجابة واضحة للنطاق الطيفي SWIR2، في حين استجابت المادة العضويّة وتفاعل التربة للنطاق الطيفي تحت الأحمر القريب NIR والفوسفور المتاح للنطاق الطيفي الأخضر G، واستجابت كربونات الكالسيوم للنطاق الطيفي الأزرق B بشكل أساسي.

استخدمت النماذج الرياضيّة الناتجة في إعداد الخرائط للعناصر الغذائيّة الموافقة، ومن ثم باستخدام مؤشر الخصوبة SFI في إعداد الخارطة الخصوبية لمنطقة الدراسة. وبينت النتائج أن معظم أراضي منطقة الدراسة جيدة الخصوبة وبنسبة 60.9%، في حين كانت الأراضي متوسطة الخصوبة بنسبة 32.05%، والفقيرة 5.6% والفقيرة جداً بنسبة محدودة جداً 1.45%. كما استخدمت الطريقة الجيو-إحصائية Kriging في إعداد الخارطة الخصوبية بهدف المقارنة مع الطريقة الاستشعاريّة، وبينت النتائج أنه وفق هذه الطريقة كانت النتائج متقاربة مع الطريقة الاستشعاريّة، حيث بلغت نسبة الأراضي ذات الخصوبة الجيدة 56.052%، والمتوسطة الخصوبة 33.26%، والفقيرة 8.98%، وبمساحة محدودة جداً 1.7% فقيرة جداً. وعند تقييم كفاءة كل من الطريقتين في تقييم خصوبة التربة، فقد تبين أن معامل التحديد R²= 0.787 للطريقة الاستشعاريّة، و0.856 للطريقة الجيو-إحصائية Kriging. وعلى الرغم من أن معامل التحديد للطريقة الاستشعاريّة أقل منه في طريقة Kriging إلا أنه نموذج قوي قادر على التنبؤ بصف خصوبة التربة، ويفضل استخدامه كونه قادر أن يعطي نتيجة لمؤشر الخصوبة لكل بكسل Pixel.

كما هدفت الدراسة إلى تعديل واختبار برنامج LAMIS وذلك من خلال تعديل منهجية تحديد صفوف الملاءمة إلى المنهجية FAO للعام 1976، وقد أظهرت النتائج تباين واضح في صفوف الملاءمة بعد إجراء التعديل، حيث أنّه تمت المقارنة على مستوى إنتاجية القمح في كل وحدة أرض من خلال دراسة علاقة الارتباط بين إنتاج الوحدة من القمح (طن) مع صف الملاءمة المحدد من قبل البرنامج بنسختيه القديمة والمعدلة. بينت النتائج أن العلاقة الارتباط بين صف الملاءمة وإنتاجية القمح في كل وحدة أرض – 0.728 وهي علاقة معنوية عند مستوى ثقة 1%، في حين أن النسخة القديمة كانت بعلاقة ارتباط – 0.372.

تم التخطيط لاستعمالات الأراضي باستخدام البرمجة الخطيّة استناداً إلى عدة معايير: المساحات المزروعة، التكاليف، الاحتياجات المائيّة، وحجم قوة العمل. وتم حل النماذج اعتماداً على طريقةSimplex  باستخدام برنامجSolver ، وقد تبين أنّه وفق الفرضيات الموضوعة أن الخطة الزراعيّة الراهنة تسبب هدراً في قيمة الإنتاج الزراعي تراوحت نسبته بين 9.28 و12.47% في منطقة مصياف و 8.104 و51.3% في منطقة الغاب فيما لو استغلت الأراضي وفقاً للنموذج 2،1 على الترتيب. كما أظهرت الدراسة أنه عند التخطيط لزراعة الأراضي غير المستثمرة مع الحفاظ على الواقع الراهن لبقية المساحات يمكن التوسع وفق مساحات النموذج 3 فإنها تحقق زيادة في الإنتاج الفعلي بنسبة 12.47% و8.104% لمنطقتي مصياف والغاب على التوالي. أما في النموذج 4 حيث أخذ بالحسبان صف ملاءمة الأراضي لزراعة نمط الاستعمال الراهن، فقد تبين أنّه يحقق تراجع في قيمة الإنتاج الفعلي بنسبة 29.87% في منطقة مصياف، و9.35% في منطقة الغاب، ولكنه بنفس الوقت يحقق أهداف التنميّة المستدامة من خلال وضع الاستعمال الأمثل على قطعة الأرض الأكثر ملاءمةً.

الكلمات المفتاحية :

تخطيط استعمالات الأراضي, خرائط التربة الرقمية, الاستشعار عن بعد, نظم المعلومات الجغرافية, البرمجة الخطية, المنطقة الغربية من محافظة حماة.

تحميل البحث