هوش‌ مصنوعی ناجی تالاب‌ های ایران

امروز کمتر کسی است که از اهمیت حفظ تالاب‎‌ها در ایران خبر نداشته باشد، تالاب‌‎هایی که شاید در ظاهر، فقط تعدادی پرنده و چند گونه گیاهی خاص به آن وابسته‌‎اند اما در چرخه طبیعت، نقش غیر‎قابل انکاری برای حفظ ذخایر ژنتیکی و تنوع زیستی دارند.

کم ‌‎آبی آنها به‎طور مستقیم در زندگی مردم منطقه تاثیر می‎گذارد و باعث خشکی محیط، افزایش ریزگردها و کم شدن گونه‌‎‏های آبزی و به خطر افتادن سلامت غذایی منطقه می‌‎شود. همه این موارد باعث شده وضعیت آب تالاب‎‌ها در گذر زمان اهمیت زیادی پیدا کند.

از طرفی قانع نبودن برخی از کشورهای منطقه به حقابه خود از منابع آبی مشترک، بررسی میزان آب تالاب‎‌ها را به مساله‌ای جدی و حیاتی تبدیل کرده است.

در همین راستا تعدادی از محققان ایرانی در دانشکده مهندسی نقشه‌‎برداری دانشگاه تهران تلاش کرده‌اند تا با استفاده از هوش مصنوعی و تصاویر ماهواره‎ای، از پهنه‌‎های آبی ایران نقشه‌‎هایی دقیق و با قابلیت به‎‌روزرسانی تهیه کنند.

در گفت‌وگو با دکتر مهدی حسنلو، دانشیار دانشگاه تهران جزئیات این پژوهش و اثرگذاری آن بر مدیریت بهتر منابع آبی کشور را جویا شده‌ایم.

از آنجا که تالاب‎‌ها از مهم‌‎ترین بخش‎ های طبیعت برای حفظ سلامت و تعادل کره زمین هستند و ارزش زیست‎بوم تالاب‌ها ۱۰برابر جنگل‌ها و ۲۰۰برابر زمین‌های زراعی است، تعدادی از کشورهای جهان تصمیم گرفتند با بستن پیمانی برای حفاظت از تالاب‌‎های جهان اقدام کنند. این پیمان که با عنوان «کنوانسیون رامسر» شناخته می‎‌شود در سال ۱۹۷۱/۱۳۴۹ به امضای نمایندگانی از ۱۸کشور جهان‌رسید.

پایش تالاب‌ها به تصاویر هوایی نیاز دارد

برای مراقبت از هر چیزی نیاز است که با دقت تمام تغییر و تحولات آن را بررسی کنیم و بدانیم عامل هر تغییر چه بوده و آیا نتیجه مثبت و موثری داشته یا نه. درست مانند زمانی که برای کنترل سلامتی خود آزمایش‌‎های دوره‎ای انجام می‌‎دهیم، برای تحت نظر گرفتن شرایط منابع آبی کشور هم نیاز داریم تا تغییرات آنها را رصد و عوامل ایجادکننده این تغییرات را شناسایی کنیم. این کار در دفتر تالاب‎های سازمان حفاظت محیط‌‌زیست انجام می‎‏شود اما انجام این بررسی‌‏‎ها، زمان، هزینه و نیروی انسانی متخصص می‎‌خواهد و به همین دلیل ممکن است تهیه اطلاعات از وضعیت تالاب‎‌ها کار ساده‌‎ای نباشد.

دکتر مهدی حسنلو، دانشیار دانشکده مهندسی نقشه‌‎برداری دانشگاه تهران به همراه سه نفر از پژوهشگران ایرانی توانسته‌اند با ارائه طرحی به جمع‌‎آوری داده‌های تالاب‌های ایران کمک کنند. دکتر‌حسنلو در توضیح پژوهش انجام شده به «جام‌جم» می‌‎گوید: «برای نگهداری و حفاظت از تالاب‌‎ها باید شرایط زیست‌محیطی‎شان به‌طور مرتب کنترل شود، ما برای این کار نیاز به تهیه نقشه دقیق از آنها داریم. بنابراین تصویربرداری و امکان تکرارپذیری آن برای ما اهمیت دارد. چون تالاب‌‎ها و آب درون آنها در فصل‎‌های مختلف متناسب با میزان بارندگی تغییراتی دارند که باید ثبت شود.»

او با اشاره به این که برداشت آب‎‌های زیر‌زمینی در شرایط تالاب‎ها تأثیر جدی دارد، می‎‌گوید: ‌«‌برای آن که قبل از نابودی تالاب‌‎ها بتوانیم اقدامی انجام دهیم، باید بتوانیم میزان دقیق تبخیر سطحی و برداشت آب‏های زیرزمینی را زیر نظر داشته باشیم. پس ابزاری نیاز داریم که به صورت دوره‌ای وضعیت پهنه‎‌های آبی کشور را بررسی کند.»

این روش چه مزیت‎‌هایی دارد؟

به گفته دکتر حسنلو، خیلی‎‌ها با شنیدن نام تالاب، آبی که در محیطی بسته جمع شده را تصور می‎‌کنند در حالی که تالاب صرفا به محیطی که آب در آن وجود داشته باشد اطلاق نمی‎‌شود بلکه در تعریف دقیق تالاب آمده است‌: مناطق مردابی، آبگیردائم یا موقت با آب ساکن یا جاری، پهنه‌های گلی و سنگی، رودخانه‌ها، مرداب‌های جنگلی و دریاچه‌های شور نیز جزو تالاب‌ها محسوب می‌شوند.

او در توضیح روش استفاده از هوش‌مصنوعی و تصاویر ماهواره‎ای برای زیر نظر گرفتن تالاب‎‌ها می‎‌گوید:‌ «ماهواره سازمان فضایی اروپا سنتینل۱و۲(Sentinel)، پنج روز یک‌بار از زمین تصویر تهیه می‌کند و داده‎‌های آن به صورت رایگان قابل دریافت است. ما با بهره‎‌گیری از الگوریتم‌‎های هوش مصنوعی توانسته‌ایم داده‎‌های ماهواره‎ای دریافت شده را به اطلاعات قابل استفاده درباره گونه‌‎های مختلف تالاب‌‎ها تبدیل کنیم.»

این پژوهشگر مهندسی نقشه‌برداری در توصیف مزیت این روش نسبت به روش‌‎های سنتی و قدیمی می‎‌گوید:‌ «‎قبل از این روش، متخصصانی که می‌‏خواستند وضعیت آب تالاب‎‌ها را بررسی کنند می‌‎بایست حضوری به منطقه مورد نظر می‌‎رفتند و با انجام آزمایش‎‌های مختلف شرایط زیست‌محیطی منطقه را ارزیابی می‌‎کردند، گاهی ابعاد این بررسی محدوده‎ای حدود ۱۰۰کیلومتر در ۱۰۰کیلومتر بود که واقعا زمان‎گیر و هزینه‌‎بر می‎‌شد اما با روش جدید، محققان می‌‏توانند در هر لحظه‎‌ای که بخواهند به شکل تکرار‎پذیر داده‎‌های مربوط به پهنه‎‌های آبی کشور را دریافت کنند و مورد ارزیابی قرار دهند. به این ترتیب روال تهیه نقشه‌‎ها و داده‎‌ها بسیار سریع‌تر از قبل پیش خواهد رفت و فرصت بررسی تغییر و تحولات در تالاب‎‌ها و رودخانه‎‌های ایران مهیا می‌‎شود.» این کار کمک می‎کند تا سازمان محیط‌زیست بتواند نظارت دقیق‌تری بر وضعیت آب کشور داشته باشد و قبل از آن که خطر جدی برای زیست‌بوم یک ناحیه رخ دهد، اقدام کند.

داده‎‌های متنوع جغرافیایی از تمام جهان

از مهم‌‎ترین کاربردهای ماهواره‎‌هایی که در جو زمین مشغول عکسبرداری هستند، تهیه تصاویر جغرافیایی و جوی است. ماهواره‎‌های سنتینل از معروف‎ترین و پرکاربردترین ماهواره‎‌هایی است که داده‎‌های کاملی از سراسر کره زمین به صورت رایگان در پایگاه داده‎‌های خود ارائه می‎‌کند. این ماهواره‎‌ها در اتحادیه اروپا و با هدف تهیه تصاویر زمینی و اقیانوسی و بررسی شرایط آب‎‌و‎هوایی ساخته و تا به حال پنج سری از آنها به فضا پرتاب شده است. ماهواره‎ سنتینل۱ قادر است تصاویر هوایی تهیه شده از سراسر کره زمین را به صورت شبان‌ه‎روزی در هر شرایط آب‎و‎هوایی ثبت و به زمین ارسال کند. سنتینل۲ به صورت اختصاصی روی عوارض زمینی پوشش گیاهی و آب تمرکز دارد. این ماهواره با کار در ۱۳باند طیفی با توان تفکیک ۲۰،۱۰،۶۰ متر می‌تواند اطلاعات خوبی درباره پهنه‎‌های آبی سرزمین‎های مختلف به دست دهد. اندازه‌‎گیری بخار و میزان آب موجود در ابرها از امکانات ماهواره سنتینل۳ است که می‎‌تواند در پیش‌بینی‎‌های هواشناسی و بررسی تغییرات اقلیم در طولانی مدت بسیار موثر باشد. از دیگر قابلیت‌‎های این ماهواره اندازه‌‎گیری تابش حرارتی منتشر شده از سطح زمین و تعیین درجه حرارت سطح دریاهاست. سنتینل۴ با هدف جمع‎آوری اطلاعات درباره غلظت ذرات گوگرد و گازهای موجود در جو طراحی و داده‎‌های آن به صورت اختصاصی برای برنامه‌‏های مهم و جهانی نظارت بر محیط‌‌زیست مورد استفاده قرار می‎‌گیرد. بررسی و سنجش کیفیت هوا، میزان تابش خورشید و تغییرات آن، نظارت بر لایه ازن و لایه‌های مختلف جو و بررسی عوارض سطحی زمین با قدرت تفکیک بسیار بالا از ماموریت‌های جدیدترین ماهواره سنتینل یعنی شماره۵ است که سال۲۰۲۰ در مدار زمین قرار گرفت.

​​​​​​​سازمان فضایی ایران سال گذشته با پرتاب ماهواره خیام که در همکاری با کشور روسیه ساخته و به فضا پرتاب شد، اولین گام‌‎های جدی در ساخت ماهواره‏‌های تصویربرداری با دقت بالا را برداشته است. ساخت و توسعه ماهواره‎‌هایی که کاربردهای سنجش از دور دارند می‌‎تواند برای ایران بسیار مفید باشد اما قطعا استفاده از داده‎‌های رایگان تجهیزات باکیفیت جهانی هم می‌‎تواند کمک کند تا از فناوری‌‎های جدید برای پایش بهتر و دقیق‌‎تر ذخایر و منابع کشورمان استفاده کنیم.