قد نتفاجأ أحيانًا بمعرفتنا بعض سلوكيات العلوم وتطبيقاتها وغياب اسم هذا العلم عنا بل ربما غرابة الاسم حتى، لعل علم الجيوديسيا هو أحد هذه الأمثلة، فلنتابع قراءة هذا المقال.

تعريف الجيوديسيا

الجيوديسيا Geodesy هو صنفٌ من أصناف علوم الرياضيات والقياس يهتم بشكل أساسي بقياس هندسية الأرض وأبعادها وحساب أبعاد تضاريسها بدقةٍ، فهو يستند بشكلٍ أساسيٍّ على الرياضيات التطبيقية بالإضافة لعلوم وأجهزة القياس.

اعتمدت الجيوديسيا في حساباتها وقياساتها على القياسات والجولات الاستطلاعية والميدانية الأرضية، إلا أنه ومع دخول الإنسان عالم الفضاء واستخدامه للأقمار الصناعية أصبحت الأقمار وسيلة مساعدةٍ هامةٍ جدًا في تطبيقات الجيوديسيا، حتى أن البعض يسمي استخدام الأقمار الاصطناعية في حساب مساحات وتضاريس الأرض بالجيوديسيا الفضائية (Satellite Geodesy).1

ترتبط الجيوديسيا مع باقي العلوم المتعلقة بدراسة الأرض مثل الجيوفيزياء Geophysics والميكانيك الجيولوجي Geodynamics، وذلك لأن القياسات الجيوديسية تتأثر بشكلٍ كبيرٍ بتغيرات حقل الجاذبية الأرضية التي تعتبر مجال دراسة الجيوفيزياء وكذلك فإن بنية القشرة الأرضية وغلاف هذه القشرة تعتبر مجال دراسة الميكانيك الجيولوجي.2

نشأة الجيوديسيا

قد يبدو الاسم غريبًا بعض الشيء إلا أن علم الجيوديسيا قديم جدًا ويعود في تاريخه حتى آلاف السنين، حيث ينسبه معظم الباحثين إلى المصريين القدماء الذي استخدموا الرياضيات والنسب المثلثية لحساب مساحات الأراضي الزراعية على ضفاف النيل، ليس هذا فقط بل استطاع المصريون قياس محيط الأرض بالاستفادة من الشمس والنجوم وبعض العلاقات الرياضية.

وبطبيعة الحال تطورت الجيوديسيا مع تطور الأدوات والوسائل التي يستخدمها الإنسان حتى وصلنا لاستخدام الأقمار الاصطناعية في وقتنا الحاضر.3

أهم تطبيقات هذا العلم

  • رسم الخرائط بدقة: تستخدم تقنيات علم الجيوديسيا في تحديد الخطوط والحدود التي تفصل مناطق اليابسة عن مناطق البحار والمحيطات بدقة حيث يعتبر هذا أمرًا صعبًا عندما يكون مستوى منسوب المياه في تغيّرٍ دائمٍ ومتكررٍ.
  • تحديد وترسيم الحدود: تستخدم الجيوديسيا لتحديد وترسيم الحدود بين البلدان وبذلك يساهم هذا العلم بحل الكثير من الخلافات الحدودية بين الدول كما تستخدم في تحديد حدود الأراضي الزراعية والملكيات الفردية أيضًا.
  • رسم أفضل لطرق المواصلات: تساهم الجيوديسيا بشكلٍ كبيرٍ في تحسين الطرق والمواصلات حيث تستخدم تقنياتها في تحديد أفضل المسارات الممكنة للطرق أو الأنفاق عبر الجبال أو تلك التي تمر تحت الماء والمسطحات المائية، كما يمكن أن تساعد في دراسة الازدحمات المرورية داخل المدن.
  • الملاحة الآمنة: تزيد الجيوديسيا من أمان وسلامة الرحلات الملاحية حيث تحدد المناطق الضيقة أو الخطرة وبالتالي يمكن للمستكشفين أو الملاحين تجنبها أثناء تنقلاتهم.4
  • التحذير المبكر من الهزات الأرضية المحتملة: تستخدم البيانات المستقبلة من الأقمار الصناعية بالإضافة للحسابات أو القواعد الجيوديسية للتحذير من الهزات الأرضية المحتملة قبل وقوعها.5

الأدوات المستخدمة في الجيوديسيا

  • DORIS: تعتبر DORIS أداة جيوديسية مميزة وتأتي أحرفها اختصارًا للعبارة Oropography Orbitography and Radiopositioning by Satellite، يزود هذا الجهاز بنظام دوبلر مزدوج التردد ويستخدم هذا الجهاز بشكلٍ أساسيٍّ لتحديد مدارات الأقمار الصناعية ومراقبة دوران الأرض.
  • نظام GPS: يتكون نظام GPS أو نظام تحديد المواقع العالمي من أربعة وعشرين قمرًا صناعيًا تدور بشكلٍ دائمٍ حول الأرض بحيث يمكن رصد ستة أقمار منها على الأقل في أي مكان من العالم. يستفيد الجيوديسيون من أقمار الـ GPS من خلال استخدامهم لأجهزة استقبال GPS متطورة تسمح لهم بتحديد المواقع والسرعات والزمن في أي منطقةٍ يدرسونها.
    • بالإضافة للمستقبلات المحمولة التي يستخدمها الجيوديسيون في جولاتهم الميدانية فقد أنشئت مراكز استقبالٍ دائمةٍ في مناطق مختلفةٍ من العالم سميت بشبكة ملاحة عالمية The Global Navigation Satellite System، وذلك بهدف استقبال إشارات ومعلومات منGPS والـ GLONASS (وهو شبكة أقمارٍ تشبه الـGPS إلا أنها روسية الصنع والإدارة) ومعالجتها لاستخلاص معلومات عن دوران الأرض ومراقبة تغيرات الغلاف المائي الأرضي والأيونوسفير وغيرها من محددات الأرض وغلافها المائي والجوي.
  • مقياس الانحدار Gradiometer: يتكون مقياس الانحدار من ثلاثة أزواجٍ من كتلٍ معياريةٍ متموضعةٍ على محاورٍ متعامدةٍ بحيث يؤثر فيها حقل الجاذبية الأرضية بشكل مختلف بسبب اختلاف مواقعها، يستفاد من هذا الجهاز في دراسة تغيرات حقل الجاذبية الأرضية ويمكن أن تتم القياسات على الأرض أو باستخدام الأقمار الصناعية.
  • مقياس الارتفاع الراداري Radar Altimeter: يعتمد هذا المقياس على إرسال نبضات رادارية من القمر الصناعي باتجاه الأرض التي تنعكس بدورها لتعود باتجاه القمر وبالتالي يستفاد من زمن رحلتها في تحديد الارتفاع.6

بالإضافة للأدوات التي ذكرناها هناك العديد من الأدوات الأخرى المستخدمة في القياسات الجيوديسية وكلما تطورت وسائل القياس والتكنولوجيا دخلت المزيد من الأجهزة والوسائل في الاستخدام.

المراجع