An Integrated Model for Strategic Environment Impact Assessment of Urban Transportation in Metropolitan Areas: A Case Study on Greater Cairo Region / نموذج متكامل لتقييم الأثر البيئي الاستراتيجي للنقل الحضري بالمدن الكبرى: دراسة حالة على منطقة القاهرة الكبرى

Abstract

Air pollution poses a significant threat to human health and the environment, with major pollutants including gases, odors, and particulate matter (dust, mist, and smoke). High concentrations of these pollutants in urban areas severely impact residents, animals, and plants. The World Health Organization (WHO) attributes seven million annual deaths globally to poor air quality, citing risks such as stroke, heart disease, lung cancer, and respiratory illnesses like asthma. Reports from the World Bank, Climate Watch, and Egypt's 2020 State of the Environment Report indicate that transportation is a major contributor to air pollution in the Greater Cairo Region (GCR), where pollution levels often exceed international standards. Due to limited and incomplete environmental data for the GCR, this paper aims to assess the environmental impact of various transportation policies through the development of a mathematical model. Utilizing an open-source software platform, the model integrates land use, activity-based travel data, traffic simulation, and emission modeling to enhance air quality planning in metropolitan areas. To address data gaps and improve coverage, the study also incorporates integrated environmental datasets derived from Landsat-8 imagery and GIS techniques. Remote sensing, a crucial data acquisition method, is employed to analyze and interpret satellite images and maps for land use, cultivated land, and urban distribution. The paper concludes that the developed open-source software platform and mathematical model can effectively support environmental impact assessments, track implementation progress, monitor air pollutants, and identify heavily polluted zones, ultimately aiding in informed decision-making.

يُشكل تلوث الهواء تهديدًا كبيرًا لصحة الإنسان والبيئة، حيث تشمل الملوثات الرئيسية الغازات والروائح والجسيمات العالقة (الغبار والضباب والدخان). تؤثر التركيزات العالية من هذه الملوثات في المناطق الحضرية بشدة على السكان والحيوانات والنباتات. تُعزي منظمة الصحة العالمية (WHO) سبعة ملايين حالة وفاة سنويًا على مستوى العالم إلى سوء جودة الهواء، مشيرةً إلى مخاطر مثل السكتة الدماغية وأمراض القلب وسرطان الرئة وأمراض الجهاز التنفسي مثل الربو. تشير تقارير البنك الدولي ومنظمة مراقبة المناخ وتقرير حالة البيئة في مصر لعام 2020 إلى أن النقل يُساهم بشكل كبير في تلوث الهواء في منطقة القاهرة الكبرى، حيث غالبًا ما تتجاوز مستويات التلوث المعايير الدولية. ونظرًا لمحدودية البيانات البيئية وعدم اكتمالها لمنطقة القاهرة الكبرى، تهدف هذه الورقة إلى تقييم الأثر البيئي لسياسات النقل المختلفة من خلال تطوير نموذج رياضي. باستخدام منصة برمجية مفتوحة المصدر، يدمج النموذج استخدام الأراضي وبيانات السفر القائمة على النشاط ومحاكاة حركة المرور ونمذجة الانبعاثات لتعزيز تخطيط جودة الهواء في المناطق الحضرية. لمعالجة فجوات البيانات وتحسين التغطية، تتضمن الدراسة أيضًا مجموعات بيانات بيئية متكاملة مستمدة من صور لاندسات-8 وتقنيات نظم المعلومات الجغرافية. ويُستخدم الاستشعار عن بُعد، وهو أسلوب أساسي لجمع البيانات، لتحليل وتفسير صور وخرائط الأقمار الصناعية المتعلقة باستخدام الأراضي والأراضي المزروعة والتوزيع الحضري. وتخلص الورقة إلى أن منصة البرمجيات مفتوحة المصدر والنموذج الرياضي المُطورين يمكنهما دعم تقييمات الأثر البيئي بفعالية، وتتبع تقدم التنفيذ، ورصد ملوثات الهواء، وتحديد المناطق شديدة التلوث، مما يُسهم في نهاية المطاف في اتخاذ قرارات مستنيرة.