استخدام نظم المعلومات الجغرافية في إدارة الري

تظهر التوقعات أنه ستكون هناك زيادة حادة في عمليات سحب المياه على نطاق عالمي مع زيادة الطلب على المياه في المستقبل للقطاعات الحضرية والصناعية والزراعية والبيئية، وسيكون الوضع أسوأ في المناطق شبه القاحلة في آسيا والشرق الأوسط وأفريقيا جنوب الصحراء، حيث يوجد بالفعل تركيز سكاني مرتفع، ولا شك أنه ستكون هناك حاجة ماسة لإدارة واستخدام موارد المياه بشكل أفضل لتلبية الطلب المتزايد باستمرار على المياه.

تابعونا على قناة الفلاح اليوم

تابعونا على صفحة الفلاح اليوم على فيس بوك

تعتبر الزراعة هي أكبر قطاع مستهلك للمياه، حيث تمثل 69٪ من المياه العذبة المسحوبة على المستوى العالمي بينما 85٪ إلى 95٪ لمعظم البلدان النامية، ويتم الحصول على حوالي 40٪ من إجمالي الإنتاج الزراعي من المناطق المروية.

يعتبر الري أحد أهم مدخلات الإنتاج الزراعي الفعال والمستدام، وإدارة مياه الري لها دور رئيسي في زيادة إنتاج الحبوب الغذائية بمياه أقل وكذلك لتلبية الطلب المتزايد باستمرار من قبل الآخرين. إن استخدامات المياه تقلل إدارة نظام الري من الطلب على المياه، وتوفر المياه للاستخدامات الأخرى وتساعد بشكل أكبر في تحسين الإنتاجية الزراعية.

اقرأ المزيد: تحسين إدارة الري الحقلي 

تعد إدارة الري أحد التحديات الرئيسية التي يواجهها المهنيين والمديرين في الري لأنها تتضمن مهاما متعددة، وأصحاب مصلحة متعددين بأهداف مختلفة، حيث تسمح الإدارة الفعالة للمياه بتحسين المياه المتاحة والتحكم الفعال في جودة المنتجات الزراعية وتساعد كذلك في الحد من الآثار البيئية الضارة للري.

معظم البيانات المتعلقة بإدارة الري معقدة وموزعة مكانيا وزمنية بطبيعتها وأدى تكامل بيانات الري واستخدامها في تخطيط الري وإدارته إلى إدخال نظم المعلومات الجغرافية (GIS) والتكنولوجيات الأخرى.

تعد نظم المعلومات الجغرافية أداة فعالة لاستكشاف وتخزين وإدارة وعرض البيانات المكانية ويمكن استخدامها في صنع القرار ووظائف الإدارة التي تكمن في صميم تخطيط وإدارة أي مخطط للري. لا يسمح نظام المعلومات الجغرافية للمستخدم بتحليل وتصور البيانات المكانية وغير المكانية وفي شكل خرائط فحسب، بل يسمح أيضا بالتخصيص معها لتطوير أداة مخصصة.

الاستشعار عن بعد ونظام المعلومات الجغرافية مفيدان للتحليلات المكانية والتصور لتحسين إدارة الري، حيث يمكن أن يكون نظام المعلومات الجغرافية أداة فعالة للغاية لتوفير المعلومات للمزارعين ومهنيي الري في شكل خرائط باستخدام الاستيفاء، ويمكن فهم هذه الخرائط بسهولة من قبل المزارعين والمخططين والمتخصصين لتخطيط الري وإدارته والبحث فيه لتوفير المعلومات بشكل أكثر فعالية ودقة.

اقرأ المزيد: تحسين إدارة الري الحقلي 

مع التقدم السريع في تكنولوجيا الكمبيوتر تبذل وكالات المياه والباحثون حول العالم جهودا مكثفة لتطوير نماذج / أدوات حاسوبية عامة لمحاكاة إدارة الري، وعلى الرغم من تطوير البرمجيات لتحسين إدارة أنظمة الري يتحرك ببطء شديد مقارنة بالقطاعات الأخرى، في الماضي تم تطوير عدد من نماذج المحاكاة ونماذج جدولة الري ونظام دعم القرار لدعم إدارة الري، حيث تساعد الأنظمة والأدوات المستندة إلى الكمبيوتر صانع القرار على إدارة نظام الري بسرعة وكفاءة.

تتضمن سطور هذا المقال، أولا: أهمية نظام المعلومات الجغرافية GIS, ثانيا: تخصيص ARCGIS, ثالثا: نظم المعلومات الجغرافية في إدارة الري, رابعا: الاستشعار عن بعد RS مع GIS فى إدارة الري, خامسا: أداة المستقبل لإدارة مياه الري.

أولا: أهمية نظام المعلومات الجغرافية

GIS عبارة عن مجموعة من أجهزة وبرامج الكمبيوتر والبيانات والموظفين المهرة لإدارة وتحليل البيانات الجغرافية، ويتم تمثيل البيانات في GIS في شكل نقاط أو خطوط أو مضلعات أو وحدات بكسل بدلاً من مجرد خريطة، حيث تمثل الألوان والرموز ميزات جغرافية يمكن للمستخدم التفاعل مع مستويات مختلفة باستخدام نظام المعلومات الجغرافية.

في الوقت الحاضر يتم تطبيق تكنولوجيا نظم المعلومات الجغرافية على نطاق واسع في العديد من المجالات مثل إدارة الموارد الطبيعية، وإدارة الزراعة، والإدارة التجارية والحضرية والإقليمية لمعالجة مشاكل التخطيط والإدارة المعقدة والمتعددة التخصصات على المستويات الإقليمية والعالمية.

لقد حظيت نظم المعلومات الجغرافية بقبول واسع النطاق كأداة مهمة متعددة الاستخدامات نظرا لقدرتها على تنفيذ عمليات مكانية معقدة وقدرتها على ربط البيانات المكانية وغير المكانية.

تمتلك نظم المعلومات الجغرافية القدرة على إدارة طبقات عديدة ودمج وتحليل البيانات المكانية من مصادر مختلفة بتنسيقات وهياكل وإسقاطات متنوعة وتساعد في النمذجة المكانية قادر على استيراد تنسيقات البيانات الأكثر شيوعا لكل من الخرائط النقطية والمتجهية.

تتمثل الوظائف الأساسية لنظام المعلومات الجغرافية في جمع البيانات والتقاطها؛ تخزين البيانات ومعالجتها وتحليلها؛ تخزين البيانات والمحاجر وتحليلها؛ إنتاج البيانات عرض البيانات؛ إنتاج ناتج من المعلومات الموجودة فيه.

GIS هو مصطلح واسع بشكل جماعي يحتوي على عدد من التقنيات والعمليات والأساليب، وهو مرتبط بالعديد من العمليات وله تطبيقات أوسع تتعلق بالهندسة والتخطيط والإدارة والنقل / اللوجستيات والتأمين والاتصالات والأعمال.

ثانيا: تخصيص ARCGIS

ArcGIS هو تطبيق GIS الأكثر استخداما وتنوعا وسهل الاستخدام في مشاريع إدارة موارد المياه والري ويسمح ArcGIS للمستخدم بتحليل وتصور البيانات المكانية وغير المكانية وفي شكل خرائط ويسمح أيضا بالتخصيص معها لتطوير أداة وواجهة مخصصة.

يمكن تخصيص ArcGIS بالتفاعل الوثيق مع Python المضمن والمدعوم بالكامل في ArcGIS. ESRI ArcObjects هو النظام الأساسي للتطوير لمجموعة تطبيقات ArcGIS، مثل ArcMap للمطورين.

مع إضافة Python وArcObjects الخاصة بالقوائم والأدوات يمكن إنشاء مهام سير العمل والتطبيقات وفئات المعالم المخصصة للاستخدام مع ArcGIS، حيث يمكن الوصول إلى هذه الكائنات ArcObjects عبر القوائم والأزرار التي يجب أن تحتوي على بعض البرامج لتوفير وظائف إضافية من خلال واجهات الكائنات.

يمكن تخصيص ArcGIS وتحسين الإنتاجية باستخدام وظيفة Python الإضافية ويمكن أن تحتوي ArcObjects على برامج نصية، كما يمكن ربطها بإطار عمل التطبيق والاستجابة للإجراءات التي تحدث على الأزرار أو الأوامر التي تم إنشاؤها (ArcGIS Resources Center).

يمكن استخدام إمكانية تخصيص ArcGIS لتطوير أداة أساسية لنمذجة متطلبات مياه الري مكانيا والتي يمكن أن تساعد صانع القرار على إدارة نظام الري بسرعة وكفاءة.

ثالثا: نظم المعلومات الجغرافية في إدارة الري

نظم المعلومات الجغرافية هي أداة مألوفة وشائعة للإدارة واتخاذ القرار في الموارد المائية لأغراض الزراعة والحفظ، ويعتبر النهج المكاني مثل GIS مناسبا بشكل خاص لمعالجة البيانات المكانية في إدارة الري.

تم استخدام تكنولوجيا نظم المعلومات الجغرافية مثل برنامج ARC / INFO بكفاءة وفعالية في العديد من تخطيط وإدارة الموارد المائية في جميع أنحاء العالم، حيث يمكن أن يساعد في إنشاء حقوق المياه الزراعية ودعم طلب تصاريح الحفر لأغراض الري، وتتبع معلومات حقوق المياه.

اقرأ المزيد: معامل المحصول لنخيل البلح وإدارة الري

يمكن استخدامه أيضا لتقييم فقد المياه من تصريف التربة والقنوات غير المبطنة، فضلا عن المساعدة في تحديد مدى ملاءمة مشاريع القناة وفعالية التكلفة وتحديد أولوياتها في مراحل التخطيط.

تم اعتماد استخدام نظم المعلومات الجغرافية خاصة لتحليل متطلبات المياه المكانية والري بأحجامها الكبيرة من البيانات الموزعة مكانيا وزمانيا على نطاق واسع. إن قدرة نظم المعلومات الجغرافية على دمج البيانات المكانية ودمج بيانات الاستشعار عن بعد والتعامل مع حجم كبير من البيانات كانت شائعة بين خبراء الري، ويتطلب تكامل واستخدام البيانات ذات المرجعية الجغرافية في إدارة الري بالتأكيد استخدام تقنيات نظم المعلومات الجغرافية.

اقرأ المزيد: معلومات هامة في إدارة نظم الري بالتنقيط داخل المزرعة

تتمتع نظم المعلومات الجغرافية بالقدرات على دمج قواعد البيانات والإحصاءات والاستشعار عن بعد والخرائط مع الرسومات المتقدمة للتصور والتحليل، ويمكن تنفيذ قاعدة البيانات المكانية للتربة وهطول الأمطار والجيولوجيا واستخدام الأراضي والنقل والتضاريس والديموغرافيا والاجتماعية الاقتصادية لاتخاذ قرارات أفضل في تخطيط الري وإدارته.

لقد أصبحت نظم المعلومات الجغرافية بفضل قدرتها القوية على إدارة وتحليل البيانات المكانية أداة مهمة في إدارة الري، وشجع التقدم السريع في أجهزة وبرامج الكمبيوتر جنبا إلى جنب مع التطوير مع قاعدة بيانات رقمية واسعة النطاق على تطبيق نظم المعلومات الجغرافية في إدارة الري.

اقرأ المزيد: كيفية إدارة الري في مشاتل الفاكهة؟

اقرأ المزيد: إدارة الري خلال المرحلة الحالية لأشجار الفاكهة

اقرأ المزيد: إدارة الري لنباتات الخيار المزروعة تحت الصوب الزراعية

اقرأ المزيد: إدارة الري لمحاصيل الخضر والفاكهة خلال الموجة الحارة

تسمح تقنية نظم المعلومات الجغرافية بنمذجة الطلب على المياه مع سيناريوهات مختلفة لبيانات التربة والمحاصيل والطقس والري، وتم تطوير نظام دعم القرار القائم على GIS لتقدير الوقت الحقيقي لمتطلبات المياه في أنظمة التوصيل وطبق في مشروع Sone Irrigation فى الهند.

تم استخدم نظام الاستشعار عن بعد ونظام المعلومات الجغرافية لتقدير تبخر المحاصيل في منطقة قيادة قناة ماهي اليمنى بالضفة (MRBC) في غوجارات بالهند، وتم وصف التقدير المكاني للتبخر الإقليمي للمحاصيل لمنطقة الدراسة في حوض بودري في كولورادو، وتطبيق نظم المعلومات الجغرافية لتحسين الري في اليمن.

تم إجراء العديد من الدراسات البحثية لتقدير الاحتياجات من مياه الري وركزت في الغالب على إيجاد الاحتياجات المائية لمختلف سيناريوهات المناخ والتربة والمحاصيل، ولجدولة ونمذجة الري على مستوى المزرعة يتوفر عدد كبير من الأدوات والنماذج وأنظمة دعم القرار.

على الرغم من أن هذه الأدوات تساعد في تحسين إدارة الري في جوانب محددة إلا أن عددا كبيرا من النماذج يثير الشكوك حول صلاحيتها العامة، وتقتصر معظم هذه الأدوات المتاحة على حساب متطلبات المياه للمحاصيل ومحاكاة توازن مياه التربة، وتقدير جدول الري وتقييم جدول الري الحالي على مستوى الحقل.

هذا النوع من أدوات جدولة الري ونماذجها مفيدة بشكل خاص على مستوى المزرعة لدعم المزارعين والخدمات الاستشارية المتعلقة بالري.

كان التركيز الرئيسي لهذه النماذج هو محاكاة جدول الري مع جدول الري البديل في مراحل المحاصيل المختلفة والمحاكاة مع توافر المياه المختلفة، حيث تم دمج أدوات قليلة مع نظم المعلومات الجغرافية لتقدير متطلبات الري لتمديد العمل من مستوى المزرعة إلى مستوى المنطقة جنبا إلى جنب مع قدرات أفضل لإدارة الري.

تم دمج بعض النماذج مع نظام المعلومات الجغرافية الذي يوسع نطاق تحليله من نطاق المزرعة إلى نطاق المنطقة، مما يتيح تخطيط موارد المياه والدراسات البيئية.

نموذج محاكاة جدولة الري ISAREG هي نموذج موازنة مياه التربة لمحاكاة جدول الري بالنظر إلى التربة والمحاصيل والمناخ، وتستخدم ISAREG بيانات الطقس والتربة والمحاصيل كمدخلات وتحسب متطلبات المياه للمحاصيل أو تقيم نظام الري الحالي باستخدام توازن مياه التربة.

ISAREG مفيدة لحساب متطلبات ري المحاصيل واختيار جدولة الري لدعم الري الميداني، حيث تم استخدام ISAREG لمحاكاة جدول الري لفترة طويلة بنجاح مع العديد من أنظمة الري في عدة أجزاء من العالم، وهذا النوع من نماذج المحاكاة مناسب فقط للحسابات على نطاق ميداني لتربة ومحصول وظروف مناخية معينة.

عندما تم تطبيق أداة ISAREG على نطاق واسع فإنها لا تستطيع الأداء بسبب العدد الكبير من مجموعات متطلبات خصائص الحقل والمحصول، ويتمثل القيد الرئيسي لهذا النوع من النماذج في عدم تمكنهم من التعامل مع البيانات المكانية التي تعد من المدخلات الرئيسية للتعامل مع نطاق المنطقة.

تصبح هذه الأدوات مفيدة وجذابة لمجموعة واسعة من المقاييس خاصة للمناطق إذا كان من الممكن دمج هذه الأدوات مع نظم المعلومات الجغرافية للتعامل مع البيانات الموزعة مكانيا للإدخال والإخراج مع التقدم في الاستشعار عن بعد وتوافر بيانات الاستشعار عن بعد ازداد الاهتمام بهذا النوع من التكامل.

للتغلب على قيود ISAREG لاستخدامها على نطاق المنطقة تم دمج ISAREG مع GIS لتطوير نموذج أكثر فائدة GISAREG، فهو القادر على التعامل مع بيانات الري الموزعة مكانيا بشكل كبير، ويمكن لـ GISAREG التعامل مع البيانات المكانية وغير المكانية مما يسمح بتصور التوزيع المكاني للطلب على المياه لمنطقة كبيرة.

يهدف GISAREG إلى محاكاة جدولة الري على المنطقة أو المشروع لتحسين إدارة الري، ويمكنه حساب متطلبات المياه للمحاصيل وجدولة الري باستخدام البيانات المناخية المكانية للحقول المزروعة وسيناريو المحاصيل المختارة من قبل المستخدم.

يتطلب هذا النموذج بيانات مكانية ويمكن استخدام النموذج لسيناريوهات مختلفة لإدارة المياه، كما يمكنه إنتاج خرائط لري المحاصيل ومحاكاة جدول الري من نطاق المزرعة إلى نطاق المنطقة، حيث يتم توزيع نتائج سيناريو إدارة المياه مكانيا ومفيدة لدعم جدولة الري والتحكم البيئي.

ايضا تحسين GISREG سيكون تضمين المياه الجوفية بتأثيرها على متطلبات المياه، ويمكن تحديث GISAREG الإضافي بإصدارات أحدث من ArcGIS لأنه يستخدم Arcview3.2، وهو إصدار قديم من ArcGIS.

نظام معلومات إدارة الري بالمخطط (SIMIS)، الذي طورته منظمة الأغذية والزراعة، هو نظام لدعم القرار لإدارة مخططات الري على مستوى المزرعة والقناة، بناءً على نموذج بسيط لتوازن المياه، حيث تهدف SIMIS إلى تسهيل الإدارة اليومية إلى جانب إدارة المياه في مخطط الري وهي صالحة لمعظم التخطيط والجدولة والصيانة.

أنشطة الإدارة والأداء في أي منطقة ري تقوم SIMIS بتخزين بيانات المناخ والتربة والمحاصيل والري وتحسب متطلبات المياه واحتياجات الري والجدول الزمني الإضافي لتسليم المياه في مخطط الري، ويمكن لـ SIMIS محاكاة سيناريو مختلف للمحاصيل والري ومقارنتها بالوضع الحالي لمزيد من التحسين في نظام الري.

يمكن للمستخدم محاكاة جدول التسليم والاطلاع على النتيجة واختبار بديل جديد حتى الحالة المرضية، وبالتالي يمكن استخدام SIMIS في حساب متطلبات الري وإدارة المياه وتطوير مخططات الري وجدولة تسليم المياه وحفظ سجلات استهلاك المياه.

بمعنى أوسع يمكن أن تساعد SIMIS في الإدارة المتكاملة لمشروع الري، ويمكن تصور العديد من المدخلات والمخرجات ذات المرجعية الجغرافية من خلال نظام المعلومات الجغرافية الموجود في SIMIS، كما يمكن طباعتها في التقارير، حيث تعد SIMIS مفيدة جدا لمدير المخطط لتحديد جدول الري في ظروف الطلب المختلفة على المياه.

قد يكون دمج نظم المعلومات الجغرافية في الإنترنت لإدارة الري بمثابة دعم قوي لقرار مديري الري والمزارعين، حيث أصبح الإنترنت أسهل طريقة لمشاركة المعلومات، ويتيح تكامل بيانات الري داخل الإنترنت لمعالجة الخرائط وعرضها في الإنترنت مشاركة أفضل وسريعة للمعلومات المتعلقة بالمعلومات المهمة لمتطلبات الري من أجل إدارة أفضل للري.

تم تطوير نظام المعلومات الجغرافية المستند إلى الويب عن طريق تحريك خريطة الطقس والنتح لدعم إدارة الري في منطقة ألينتيخو البرتغال، حيث يعمل النظام تلقائيا ولا يحتاج إلى تحديث يدوي وتوفر محطة الطقس الأوتوماتيكية بيانات الطقس تلقائيا وعمليات الويب الاستيفاء ونشر الخرائط تلقائيا.

يمكن إنشاء خرائط طقس متحركة من بيانات الطقس والتي تكون مفيدة لتصور تغيير نمط معلومات الطقس ومتطلبات المياه والتي تعد معلومة رئيسية لإدارة الري بمرور الوقت، حيث من الممكن أيضا التنبؤ بخرائط الطقس ومعايير متطلبات الري.

تم تطوير وسيلة أخرى قائمة على نظم المعلومات الجغرافية واستخدامها في منطقة بوليا بإيطاليا لمعالجة بيانات الري المكاني وغير المكاني لتقييم سيناريوهات الري في ظل ظروف التربة والمناخ والإدارة المختلفة. كان الهدف من النظام هو تقديم الدعم لسلطات الري في تقييم سيناريو الري وتحديد المناطق التي تعاني من عجز في المياه.

تم تخصيص ArcView GIS باستخدام لغة برمجة Avenue لتصميم وتطوير نظام إدارة مياه الري وهو أداة جديدة لنمذجة متطلبات مياه الري، ويمكن تقدير متطلبات الري المكاني من خلال مراعاة السيناريوهات المختلفة لنمط المحاصيل والظروف المناخية وطريقة الري المطبقة وحجم المياه المتاحة للري والخصائص الهيدروليكية لنظام توزيع المياه.

نظرا لاستخدام قاعدة بيانات ArcGIS كمدخل في هذا النظام ومتكاملة لحساب الري يمكن إظهار المخرجات في شكل خرائط. تم إعداد قاعدة البيانات المناخية باستخدام البيانات التاريخية في هذه الحالة، وباستخدام بيانات المحاصيل والتربة ونظام التوزيع وتم حساب متطلبات مياه الري وتعيينها للمنطقة.

استخدم نظام دعم القرار القائم على نظام المعلومات الجغرافية الذي تم تطويره في مركز البحوث في الموارد المائية (CRWR) بالاشتراك مع ESRI لإدارة الري المترابط في الهند لتخطيط أحواض تنسيق حوض فرع Jaunpur الفرعي للتطبيقات الهيدرولوجية بما في ذلك جميع المكانية وبيانات السلاسل الزمنية.

إنها أداة يدوية لتخطيط الأحواض والتشغيل في الوقت الحقيقي لأنظمة القنوات خاصة نظام الجريان السطحي للمياة، حيث يمكن تقييم السيناريوهات المختلفة ذات الصلة بـ التغيير في تشغيل وإدارة القناة والممارسات الزراعية واستخدام الأراضي والمناخ وما إلى ذلك. نظام دعم القرار القائم على نظم المعلومات الجغرافية لتقدير الطلب على المياه في الوقت الحقيقي في أنظمة ري القنوات في الهند.

يستخدم النظام بيانات الموسم الحالي وتوقعات الطقس وبيانات المحاصيل والتربة لحساب متطلبات المياه والري ويمكنه حساب توصيل المياه المطلوبة في التوزيع في شبكة القناة. يسمح النظام للمستخدمين باختيار الحساب التوزيعي والحقيقي للطلب على المياه في المنطقة التي تغطيها شبكة التوزيع ويساعد أيضا في اتخاذ القرار بشأن تشغيل القناة. تتمتع قدرة النظام على تحديد كمية المياه المطلوبة لشبكة القناة بدعم قوي للقرار في تشغيل القناة وإدارة الري الشاملة.

رابعا: الاستشعار عن بعد RS مع GIS  في إدارة الري

تقدم التطورات الحديثة في تقنية الاستشعار عن بعد تحسينات محتملة في مختلف التخصصات جنبا إلى جنب مع إدارة موارد المياه من خلال المعلومات الهامة المتعلقة بالموارد المائية.

من المحتمل أن تكون هذه المعلومات مفيدة في التشريع والتخطيط وتخصيص المياه والأداء التقييم وتقييم الأثر والبحوث وفي المجالات المتعلقة بالصحة والبيئة تمتلك بيانات نظام المعلومات الجغرافية والاستشعار عن بُعد العديد من السمات المتشابهة التي تهتم بالتمثيل الرقمي للظواهر الجغرافية وغالبا ما يستخدم كلاهما نفس التقنيات التحليلية المكانية لمعالجة البيانات.

توفر بيانات عن بعد جنبا إلى جنب مع البيانات التقليدية الأخرى معلومات قيمة عن التضاريس واستخدام / غطاء الأرض والميزة الجيولوجية المفيدة في تخطيط الري وإدارته، وتوفر مراقبة الأرض القائمة على المكان والزمان في الاستشعار عن بعد فرصة فريدة في التعامل مع بيانات الري المكاني والزماني لتحسين إدارة الري.

يمكن استخدام بيانات عن بعد بطريقتين فيما يتعلق بإدارة الري، أولهما الوصول إلى الغطاء الأرضي في غطاء مختلف والأخرى من خلال تقدير معلومات متطلبات المياه. عندما نتعامل مع مساحة / سطح كبير نسبيا ، يكون الاستشعار عن بعد أكثر فائدة وهناك دائما مساحة كبيرة عند التعامل مع إدارة الري.

بدأت بيانات الاستشعار عن بعدRS لتحديد التبخر الفعلي والإجهاد المائي للمحاصيل لإدارة أنظمة الري خلال الثمانينيات، وتمكن الاستشعار عن بعد من توفير المعلومات بدرجات متفاوتة من النجاح والدقة؛ المساحة المروية، نوع المحصول، تنمية الكتلة الحيوية، غلة المحاصيل، متطلبات المياه للمحاصيل، تبخر المحاصيل، تشخيص الأداء، الملوحة وتسجيل المياه.

تظل بيانات الاستشعار عن بعد المتاحة غير مستغلة بالقدر الكافي على الرغم من أن للاستشعار عن بعد العديد من المزايا التي يمكن أن تكون مكملة للقياسات الميدانية. يمكن أن تسهم المعلومات الموزعة مكانيا حول توفر مياه التربة للمحاصيل في تعزيز الإحصائيات الخاصة بتوافر المياه في المكان والزمان.

يمكن استخدام تقنية الاستشعار عن بعد لتقييم توافر المياه في الخزان من أجل الإدارة المثلى للمياه لتلبية الطلب على الري، ويمكن استخدامه أيضا في تحديد الطلب على مياه الري عبر المكان والزمان، وتسجيل المياه ومشاكل الملوحة في الأراضي المروية، علاوة على ذلك يمكن استخدامه لتقييم أداء نظام الري من خلال تحديد وتقييم المحاصيل المروية.

يمكن استخدام التقنية المكانية ونظام المعلومات الجغرافية لتطوير خرائط موضوعية لمتطلبات الري لاستخدامها من قبل صانعي القرار لتحديد الحد الأقصى لسحب الري المسموح به لمنطقة ما، واستخدم الاستشعار عن بعد ونظام المعلومات الجغرافية لتقدير التبخر الموسمي للمحاصيل.

يمكن استخدام المنهجية لتقدير التبخر الأسبوعي وجدولة الري في الوقت الفعلي، كما يمكن استخدام تكامل بيانات RS وأدوات نظم المعلومات الجغرافية لحساب مؤشرات الأداء، وكذلك يمكن للحساب المنتظم ورصد مؤشرات الأداء أن يزود مديري الري بالوسائل اللازمة لإدارة نظام الري بكفاءة.

تعد المقارنة المعيارية (BM)، باستخدام مجموعة من المؤشرات المحددة لتحديد أداء المكونات المختلفة لنظام الري مهمة جدا لتقييم أداء الري والإدارة المطبقة لمشروع الري. استخدم مكونات مختلفة لأنظمة الري مثل البنية التحتية للري (IIS) والنظام الزراعي (AS) وديناميكيات توصيل المياه (WDD) كمؤشرات لتقييم الأداء لدراسة قياس الأداء باستخدام النهج الجغرافي المكاني.

يمكن أن توفر تقنيات الاستشعار عن بعد مجموعة بيانات معيارية للمحاصيل وتوزيع المياه وبيانات أساسية وبيانات أخرى للمقارنة بين الحقول لتقييم أداء الري أو مدخلات الإدارة الأخرى، وقد يكون النهج الجغرافي المكاني للقياس المعياري لأنظمة الري مفيدا لتقييم أداء الري من خلال مؤشرات الأداء المختلفة ومقارنة مؤشرات الأداء داخل الأمر لتحديد المشكلة من أجل إدارة أفضل.

يتيح النهج الجغرافي المكاني للدراسة المعيارية في إدارة الري إدخال تحسينات على طرق جمع البيانات عبر المسح الميداني التقليدي الذي يستغرق وقتا طويلا لمساحة كبيرة، مما يوفر آلية بديلة وتحليلا تشخيصيا وتصورا مكانيا وزمانيا لمؤشرات BM.

وبالتالي، فإن استخدام بيانات الأقمار الصناعية مع البيانات الميدانية حول إمدادات المياه يمكن أن يكون بديلا عن الأساليب التقليدية غير المكانية لدراسة BM مفيدة لدعم القرار لتحسين إدارة مشاريع الري وتخطيط وإدارة موارد المياه بشكل أفضل.

يمكن أن تكون الدراسة المعيارية مفيدة جدا لتشخيص مدى اختلاف الأداء على طول المساحة وتسهيل التحليل التشخيصي السريع للمشكلة من أجل تحسين إدارة الري.

خامسا: أداة المستقبل لإدارة مياه الري

عند التعامل مع بيانات الري المكاني والزمني، فإن الأدوات التي تدعم نظام المعلومات الجغرافية لها قيود كبيرة بحيث يمكنها تقديم مخرجات في شكل خرائط مفيدة جدا في تصورها وفهمها من قبل المزارعين وخبراء الري، ويمكن للأداة مثل CROPWAT ، ISAREG توفير مجموعة واسعة من المرافق لتنفيذ الحسابات القياسية لتصميم وإدارة مخططات الري.

ركزت نظم المعلومات الجغرافية منذ سنوات عديدة على تحليل بيانات الاستشعار عن بعد  RS ولم يتم تطوير سوى عدد قليل من الأدوات فيما يتعلق بإدارة الري، ومع التقدم في GIS المتطورة والمنهجية الدقيقة التي طورتها متطلبات الري، يبحث الخبراء عن أداة جديدة حيث تتوفر الخرائط المرئية وقاعدة البيانات ونظام دعم القرار في منصة واحدة. يعد تكامل بيانات الاستشعار عن بعد مهما بنفس القدر للتعامل مع بيانات الري المؤقتة في إدارة الري.

اقرأ المزيد: «منسق عام التعاون بين الري والزراعة» يؤكد على أهمية إدارة طلب المياه لمواجهة تحديات الندرة

على الرغم من تطوير عدد قليل من أدوات الري سواء القائمة على نظم المعلومات الجغرافية أو عدم التكامل مع نظم المعلومات الجغرافية، إلا أنها لا تحظى بشعبية بين المزارعين وخبراء الري بسبب التعقيد الذي ينطوي عليه العديد من المعلمات والبيانات الزمنية.

يتمثل القيد الرئيسي لهذه النماذج في أنها لا تحاكي في الوقت الفعلي وليست سهلة الاستخدام، حيث لا تزال هناك حاجة للعمل على تطوير أداة إدارة الري لتلبية طلب خبراء الري والمزارعين والتي يمكن أن تقدم إجابة عن متطلبات المياه المكانية وفائض / عجز المياه في منطقة القيادة.

توجد طريقة سهلة للتطوير لسد فجوة أداة إدارة الري داخل ArcGIS باستخدام بيئة التطوير المتكاملة، ويمكن تخزين جميع بيانات الري المكاني وغير المكاني وتحليلها وتصورها باستخدام ArcGIS، كما يمكن تخصيص هذه البيانات باستخدام بيئة التطوير المتكاملة لتقديم جميع خرائط الطلب المكاني على المياه وخريطة الري وخرائط فائض / عجز المياه.

باستخدام ArcGIS ولغة Python و ArcObjects لتخصيص تطبيقات GIS، يمكن تصميم أدوات جديدة لنمذجة متطلبات مياه الري مكانيا وتحديد عجز / فائض المياه المقابل. يمكن استخدام الأداة من قبل هيئة الري واتحادات إدارة الري لتحليل متطلبات المياه واتخاذ القرار بسرعة وسهولة.

خاتمة

نظم المعلومات الجغرافية هي واحدة من أسهل الطرق لتوفير أداة إدارة للري، وتكامل بيانات تقنية الاستشعار عن بعد RS مع GIS مفيد عند التعامل مع إدارة الري. نظام المعلومات الجغرافية هو تطبيق متعدد الاستخدامات وسهل الاستخدام يمكن استخدامه لتوفير إطار عمل مناسب من خلال التصوير والتحليل المكاني لدعم التخطيط وعملية صنع القرار ذات الصلة بإدارة الري.

يعد تكامل نظم المعلومات الجغرافية مع أدوات إدارة الري المتاحة أكثر قوة وفعالية عند التعامل مع بيانات زمنية كبيرة ومعقدة، على الرغم من تطوير عدد قليل من الأدوات / الأنظمة في الماضي لمحاكاة نماذج الري، ولا تزال هناك حاجة لتطوير أداة جديدة بهدف تحليل متطلبات مياه الري المكانية.

 المراجع:

Bastiaanssen, G. M. and Bos, M.G., 1999. Irrigation performance indicators based on remotely  sensed  data: a review of   literature.   Kuluwel   Academic   Publishers, Irrigation and Drainage System, 13:291-311.

 Bastiaanssen, G. M. and Makin, W. I., 2000. Remote sensing for irrigated agriculture: examples from   research and possible applications. ELSEVIER, Agricultural Water Management, 46: 137-155.

 Bioggio, R. and Ding, Y., 2001. An integrated regional watershed model.  In:  Phelps,  D.,  Sehlke,  G.  (Eds.), Bridging   the   Gap   Meeting   the   World’s   Water   and Environmental Resources Challenges, Proceedings of the World Water and Environmental Resources Congress, 20– 24  May  2001,  Orlando,  FL.  American  Society  of  Civil Engineers, ASCE, EWRI, p. 10. CD ROM publication.

 Choudhury, , Ahmed, N. U., Idso, S. B., Reginato, R. J. and Daughtry, C.S., 1994. Relations between evaporation coefficients and  vegetation  indices  studied  by  model simulations. ELSEVIER, Remote Sensing of Environment, 50:1-17.

 Dhakal, ,   2010.   Web   GIS   to   support   irrigation management  a  prototype  for  Sagra  network,  Alentejo Portugal. Master’s thesis, Universidade Nova de Lisboa.

 ESRI Developing Network, Customizing ArcGIS Desktop 3 using VBA. http://resources.esri.com/help/9.3/arcgisdesktop/com/vba_ start.htm

 Fortes, S., Platonov, A. E. and Pereira, L. S., 2005. GISAREG-A GIS based irrigation scheduling simulation model to   support   improved   water   use.   ELSEVIER, Agricultural Water Management, 77: 159–179.

 Goodchild,    F.,   1992.   Geographical   information science.       International      Journal of Geographical Information Systems 6(1): 31-45.

 Ray, S, Dadhwal, V. K. and Navalgund, R. R., 2002. Performance evaluation of an irrigation command area using remote sensing: a case study of Mahi command, Gujarat, India.             ELSEVIER,                   Agricultural                   Water Management 56: 81-91.

Shiklomanov, A., 2000. Appraisal and Assessment of World Water Resources. Water International, 25(1): 11- 32.

 Su, D. and Wen, T. H., 2001. Spatial decision system for irrigation demand planning. In: Phelps, D., Sehlke, G. (Eds.), Bridging the GAP meeting the Worlds Water and Environmental Challenges,  Proceedings  of  the  World Water  and  Environmental  Resources  Congress,  20-24 May 2001, Orlando, FL. ASCE, EWRI, P.11.

Suresh Babu, V., Shanker, B. M. and Rao, V. V., 2012. Satellite Derived   Geospatial   Irrigation   Performance Indicators   for   Benchmarking   Studies   of   Irrigation Systems. Scientific Research, Advance in Remote Sensing, 1:1-13.

Teixeira,   L.  and  Pereira,  L.  S.,  1992.  ISAREG,  an irrigation scheduling model. ICID Bulletin, 41(2): 29-48.

Todorovic, and Steduto, P., 2003. A GIS for irrigation management. Pergamon,  Physics  and  Chemistry  of  the Earth, 28: 163–174.