نقشه برداری هوایی
نقشه برداری هوایی یا مهندسی نقشه برداری ، شاخه ای از علوم مهندسی است که به جمع آوری، آماده سازی، ذخیره سازی، پردازش، مدیریت، تحلیل، تلفیق، بازیابی و انتقال دادههای مکان مرجع میپردازد.
معمولاً عملیات نقشه برداری شامل دو مرحله برداشت (یا اندازهگیری و محاسبه) و ارائه نتایج کار است. در مرحله اندازهگیری، از وسایل و دستگاهها (نظیر توتال استیشنها، تئودولیتها، جیپیاس و …) و نیز روشهای مختلفی استفاده میشود تا دادههای لازم برای مرحله دوم بدست آید. نتایج کار به صورت های آنالوگ (نقشه، مقاطع طولی و عرضی و…) یا رقومی (مانند جدول ها، مدل های رقمی زمین) ارائه میگردد. امروزه با پیشرفته تر شدن پهپادها و افزایش قابلیت های آنها نقشه برداری هوایی نیز دچار تحولات عظیمی شده است. نقشه برداری هوایی به دو شیوه انجام می شود.
روش اول نقشه برداری هوایی با استفاده از عکس ها و تصاویر و سپس پردازش آنها می باشد که به آن فتوگرامتری گفته می شود. روش دوم نقشه برداری هوایی با بازتاب نور لیزر که لایدار (Lidar) نامیده می شود. پهپاد ها و ربات های پرنده هر دو روش را انجام می دهند و بسته به دقت و نوع پروژه روش نقشه برداری تعیین می شود
نقشه برداری هوایی با پهپاد
با پیشرفت تکنولوژی، هواپیماهای بدون سرنشین سهم قابل توجهی از بازار عکس برداری هوایی را به خود اختصاص داده اند. عکسبرداری هوایی با پهپاد این گونه است که دوربین را بر روی هواپیمای بدون سرنشین نصب می کنند و در موقعیت های مناسب دلخواه، عکسبرداری خود را انجام می دهند.از تصویربرداری با پهپاد، برای ایجاد نقشه های دو بعدی و سه بعدی و عکس برداری از نمای بیرونی موقعیت مشخص شده، استفاده می شود. عکس برداری هوایی با پهپاد در نقشه های پارسل شهری ، نقشه های توپوگرافی ، کاداستر و مواردی از قبیل پروژه های تولیدی و استخراج معادن کاربرد فراوانی دارد. کاربردهای بسیار حساسی که عکسبرداری هوایی با پهپاد دارد در زمینه ی ارگان ها و سازمان های است که می خواهند مکانی را مشاهده و بررسی کنند ولی امکان فرستادن نیروی انسانی به آنجا وجود ندارد و خطرناک می باشد. همچنین افزایش سرعت کار،دقت کار و برداشت تمام جزئیات با هزینه ی بسیار پایین تر نسبت به نقشه برداری زمینی از ویژگی های روش هوایی برای تولید نقشه می باشد.
پروسه نقشه برداری هوایی با هواپیماهای بدون سرنشین
برنامه ریزی پرواز در نقشه برداری هوایی
در طول مرحله برنامه ریزی پرواز پارامترهای زیر برای جمع آوری داده های نقشه برداری هوایی باید تعریف شوند.
- انتخاب / وارد کردن نقشه مرجع
- تعیین منطقه مورد نظر (مستطیل / پلی گون)
- تعیین فاصله نمونه برداری زمینی GSD
- تعیین میزان همپوشانی طولی و عرضی تصاویر
- تعیین پارامترهای پروازی نظیر ارتفاع پرواز، سرعت پرنده، خطوط پرواز، فاصله نقاط تصویر برداری و غیره
- محاسبه تعداد خطوط پرواز، زمان پرواز، مکان شروع پرواز و بازنگری در برخی از آیتم های بالا برای بهینه سازی فرآیند انجام پروژه
- استقرار در منطقه امن برای شروع پرواز و فرود پرنده
طراحی و برداشت نقاط کنترل زمینی (GCP)
در نقشه برداری هوایی با پهپاد در پروژه هایی که بایستی از صحت و دقت بالایی برخوردار باشند، به علت متریک نبودن دوربین تصویر برداری و سایر عوامل تاثیر گذار در اجرای پروژه، لازم است نقاطی به عنوان نقاط کنترل زمین تعیین و مختصات دقیق آنها برداشت شود. مکان این نقاط قبل از پرواز طراحی، پیاده سازی و مختصات دقیق آنها برداشت می شود. تعداد، شکل و ابعاد این نقاط با توجه به پارامتر های زیر تعیین می گردد
- GSD تصویر نهایی
- میزان تغییرات عوارض زمینی موجود در محدوده
در نواحی صعب العبور، مناطق وسیع و یا برای تسریع کار میدانی و کاهش هزینه های کارفرما، برای رسیدن به دقت مشابه، با استفاده از سنسور RTK/PPK نصب شده برای روی پرنده نیاز به برداشت تعداد زیاد نقاط کنترل زمینی کاهش می یابد.
عملیات پرواز
در زمان برداشت تصاویر، برنامه پرواز و تنظیمات دوربین با توجه به شرایط محیطی محل اجرای پروژه از قبیل میزان و جهت باد و نور مورد بازبینی قرار می گیرد و دستور های لازم بر روی واحد کنترل کنترل کننده پرواز پهپاد بازگذاری می شود و برداشت تصاویر کاملا اتوماتیک و مستقل انجام می گردد. با این حال برای نظارت بر پیشرفت و یا تغییر برنامه پرواز در صورت بروز شرایط اضطراری و یا پیش بینی نشده، استفاده از سیستم کنترل پرواز دستی ضروری است. در نهایت برای حفظ ایمنی پرواز، پرنده با هدایت خلبان پرواز در محل پیش بینی شده فرود خواهد آمد. با تخلیه تصاویر بر روی سیستم های موجود در محل، کیفیت تصاویر برداشت شده مورد بررسی قرار می گیرد.
پارامتر هایی که برای هر بار پرواز باید دردوربین متناسب با نور محیط تنظیم شوند عبارت ند از:
- ایزو یا حساسیت سنسور به نور
- سرعت شاتر
- میزان بازشدگی دریچه دیافراگم
پردازش تصاویر / تولید خروجی
تصاویر برداشت شده پس از کنترل کیفیت آماده پردازش و تصحیح برای تولید انواع محصولات رقومی مانند DSM، تصاویر ارتوموزائیک و تولید مدل های سه بعدی می باشد. فرآیند پردازش این تصاویر با توجه به حجم قابل توجه آنها و ماهیت الگوریتم های پردازشی که مبتی بر مقایسه میلیون ها گره از تصاویر با یکدیگر می باشد، به طور کلی فرآیند زمانبری خواهد بود. می توان با استفاده از نرم افزارهای بسیار قدرتمندی مانند Pix4D Agisoft فرآیند پردازش را بهینه سازی کرد. در نهایت تجزیه و تحلیل خروجی ها و تهیه گزارش نهایی، پایان این فرآیند برای ارائه به کارفرما خواهد بود
محصولات نقشه برداری هوایی با پهپاد
نقشه ثبتی و کاداستری
تهیه نقشه های کاداستر شهری و روستایی با دقت ۱:۵۰۰ از چالشی ترین پروژه های نقشه برداری خصوصا در نقشه برداری هوایی محسوب می شوند. روش نقشه برداری هوایی با پهپاد به ویژه برای شهرها و روستاهای کوچک تا متوسط که نقشه برداری هوایی با هواپیمای با سرنشین یا روش های زمینی از توجیه اقتصادی برخوردار نیست، بسیار با اهمیت است. چرا که این روش در هزینه و زمان صرفه جویی قابل توجهی به همراه خواهد داشت
محاسبه حجم در نقشه برداری هوایی
با استخراج مدل های سه بعدی از نقشه برداری هوایی با پهپاد، می توان محاسبه دقیقتری برای حجم عملیات خاکبرداری، دپومتری، تهیه مقاطع عرضی و تسطیح زمینی داشت. در پروژه های محاسبه Cut/Fill که سطح مبنا دچار تغییر می شود، دو پرواز قبل و بعد از عملیات خاکی یا سنگی انجام می شود و دو سطح به دست آمده مقایسه می گردد.
تولید مدل رقومی ارتفاعی در نقشه بردای هوایی
مدل رقومی ارتفاعی از جمله مهمترین خروجی های نقشه برداری هوایی با پهپاد می باشد. شرکت ما قادر به استخراج DTM، DSM و DEM با استفاده از این خروجی می باشد. مدل ها رقومی بدست آمده از این طریق در مقایسه با سایر روش از کیفیت بسیار بالایی برخوردار می باشند
تولید ارتوفتو واقعی True Orthophoto
مدل رقومی ارتفاعی از جمله مهمترین خروجی های نقشه برداری هوایی با پهپاد می باشد. شرکت ما قادر به استخراج DTM، DSM و DEM با استفاده از این خروجی می باشد. مدل ها رقومی بدست آمده از این طریق در مقایسه با سایر روش از کیفیت بسیار بالایی برخوردار می باشند
نقشه توپوگرافی
از خروجی های مهم نقشه برداری هوایی با پهپاد نقشه منحنی های تراز است. با ترکیب برداشت های زمینی و هوایی شامل اخذ تصاویر قائم بهصورت یکپارچه و یکنواخت، برداشت دقیق جزئیات در نقاط شکست، ترانشه ها و سایر عوارض خاص توپوگرافی نقشه های توپوگرافی استانداری در مقیاس های ۱:۲۰۰۰، ۱:۱۰۰۰ و ۱:۵۰۰ تولید می شود
تولید مدل سه بعدی در نقشه برداری هوایی
ابر نقاط رنگی (RGB) حاصل ترکیب سه بعدی تصاویر و مدل های رقومی ارتفاعی می باشد. فرمت این محصول las. بوده که در بسیاری از نرم افزارها از جمله ArcGIS و Autodesk برای تجزیه و تحلیل های بیشتر نظیر کنترل کیفیت پروژه های عمرانی و ایجاد برخی از نقشه های ازبیلت، قابل استفاده می باشد.
مزایای روش نقشه برداری هوایی یا فتوگرامتری با پهپاد نسبت به روش کلاسیک
۱- به عنوان مثال خطای نقشه برداری زمینی برای حجم ۲ میلیون مترمکعب برابر ۱۴۳ هزار متر مکعب خواهد شد در حالی که خطای نقشه برداری هوایی تنها ۲۳ هزار متر مکعب خواهد بود.
۲ – سرعت انجام نقشه برداری هوایی بسیار بالاتر از نقشه برداری زمینی است. به طوری که می توان روزانه تا ۳۳۳ هکتار را به صورت یکجا برداشت نمود.
۳ – از آنجا که این روش با استفاده از عکس های هوایی انجام می شود، این عکس ها دید کلی از کار را به شکل قابل لمس و مشاهده نشان می دهد.
۴ – با توجه به مدت زمان اجرای آن هزینه های اجرایی کمتری نسبت به نقشه برداری زمینی دارد
۵ – امکان تهیه نقشه از مناطق صعب العبور و یا با دسترسی محدود