مقدمه

ترکیب تکنولوژی و علم در عرصه های مختلف، منجر به تولید ابزار و وسایلی می شود که بشر را برای رسیدن به پیشرفت های بیشتر یاری می‌کند. ساخت پهپاد برای انجام عملیات نقشه برداری با پهپاد، نمونه ای از این تکنولوژی در علم نقشه برداری می باشد که نه تنها منجر به سهولت در این امر شده بلکه، کیفیت در تصویربرداری را افزایش داده است. واژه هایی چون نقشه برداری با پهپاد یا بعبارت دیگر فتوگرامتری با پهپاد نیز در این دوره جای خود را بین کارشناسان فتوگرامتری باز کردند.

نقشه برداری با پهپاد یا به عبارتی فتوگرامتری با پهپاد ، راهکاری نوین است که می تواند بسیاری از محدودیتهای موجود در تهیه نقشه های بزرگ مقیاس را از بین ببرد.

شماره تماس جهت استعلام خدمات پهپاد: 09152431220 

آشنایی با پهپاد نقشه برداری

پهپاد نقشه برداری هواپیمای بدون سرنشینی است که قابلیت هدایت از دور را دارد و برای انجام عملیات نقشه برداری با پهپاد استفاده می‌شود. پهپاد نقشه برداری نوعی سنجنده محسوب می شود که مجهز به دوربین تصویربرداری، سنجنده ی مادون قرمز و لیدار می باشد. استفاده از پهپاد نقشه برداری، علاوه بر دقت و سرعت بالا، قابلیت عبور در مناطق خطرناک و صعب العبور را در هر بازه زمانی فراهم می‌کند. استفاده از پهپاد نقشه برداری، کاربرد دوربین غیرمتریک به جای دوربین متریک را سبب می‌شود.

پهپاد نقشه برداری یا همان هواپیماهای بدون سرنشینی که در انجام عملیات نقشه برداری با پهپاد استفاده می شوند از دو بخش سخت افزاری شامل: ناوبری، مخابرات، برداشت داده و ایستگاه زمینی و هم چنین بخش نرم افزاری شامل: کنترل ناوبری، طراحی پرواز، آماده سازی و پردازش تصاویر دریافتی از سطح زمین، و تهیه نقشه DEM تشکیل شده اند.

نقشه برداری با پهپاد کمک گرفتن از یک سنسور پان نگر نصب شده بر روی پهپاد مانند دوربینهای RGB و چند طیفی، لیزرها و... جهت جمعآوری دادهها است. مهمترین و اصلیترین سنسور مورد استفاده در نقشه برداری هوایی دوربینهای RGB هستند. در هنگام نقشه برداری، پهپاد با جمعآوری عکسها از زوایای مختلف و ثبت موقعیت دقیق جغرافیایی هر عکس این امکان را به نقشه بردار میدهد تا خروجیهای مورد نیاز خود را تهیه کند.

با استفاده از دادههای جمعآوری شده توسط پهپاد و کمک گرفتن از نرمافزارهای پردازشی (مانند نرم افزار Pix4d میتوان نقشههای دو بعدی، ارتفاعی، چندطیفی، مدلهای سه بعدی و... را تهیه نمود.

این خروجیها در راستای نیازهایی مانند محاسبه حجم، امنیت، وضعیت جغرافیایی و... مورد استفاده قرار میگیرند.

مراحل نقشه برداری با پهپاد

 باید قبل از پرواز، منطقه ای که قرار است عملیات نقشه برداری با پهپاد روی آن انجام شود، شناسایی شده و سپس تنظیمات فوکوس و تنظیمات مربوط به دوربین و پرنده را انجام دهیم و سپس طبق نرم افزار pix4d  رن های پرواز را طراحی کنیم به این مرحله، مرحله طراحی پرواز گفته می شود.

تنظیمات مربوط به پوشش را نیز باید انجام داد که برای مناطق شهری اکثرا 85% و مناطق بیابان‌ و خالی از املاک 70% در نظر گرفته می شود.

اخذ مجوز نقشه برداری با پهپاد و هم چنین طراحی نقاط کنترل زمینی و نشانه گذاری از دیگر مراحل ضروری قبل از پرواز پهپاد و آغاز عملیات نقشه برداری با پهپاد می باشد.

پهپاد نقشه برداری در حین پرواز، مطابق با برنامه ای که از قبل تعیین شده، عکس برداری را انجام می ‌دهد. سپس تصاویر اخذ شده را براساس نقشه پروازی کنترل می‌کند. پس از اتمام پرواز پهپاد نقشه برداری، تصاویر در دو مرحله پیش پردازش و پردازش، مورد بررسی قرار می گیرند. در مرحله پیش پردازش، کلیه مشاهدات اضافی حذف و داده های GPS/ IMU تنظیم می گردند. در مرحله پردازش نیز خود کالیبراسیونی و مثلث بندی هوایی انجام می ‌شود. تولید مدل سه بعدی، ابر نقاط متراکم، DTM، DSM، منحنی میزان و مدل سه بعدی بافت دار، همچنین تولید تصاویر بدون اعوجاج برای تبدیل دستی، از دیگر مراحل پردازش می باشند که باید در طی انجام پروژه نقشه برداری با پهپاد انجام شوند.

آینده پهپادهای مورد استفاده درعملیات نقشه برداری با پهپاد

در حال حاضر محدودیت ها و مشکلاتی در استفاده از پهپاد نقشه برداری وجود دارد که انتظار می‌رود در آینده، مرتفع گردند. از جمله اینکه انتظار می‌رود، پهپادهای مورد استفاده در عملیات نقشه برداری با پهپاد به کیت PTK مجهز شوند. همچنین با به روز رسانی تکنولوژی روز دنیا در آینده ای نزدیک، بتوان مدت زمان پرواز پهپادها را در پروژه های نقشه برداری با پهپاد افزایش داد. افزایش سطح ایمنی پرواز از جمله مواردی است که برای آینده ی پهپاد نقشه برداری، پیش بینی می شود. کاربرد سنسورهای حرارتی، طیفی و لیدار در پهپاد نقشه برداری، نیز برای آنها قابل انتظار است. امید است که با توسعه و فراگیر شدن این سیستم، بتوان گام های مؤثری در زمینه ‌ی نقشه برداری با پهپاد برداشت.

محاسن و مزایای نقشه برداری با پهپاد

کیفیت بهتر تصاویر از مزایای نقشه برداری با پهپاد

یکی از دلایل و مزایای نقشه برداری با پهپاد به جای نقشه برداری فتوگرامتری و دیگر روش ها بالا بودن کیفیت تصاویر به دلیل نزدیک بودن آن به زمین می  باشد.

دلیل دیگر بالا بودن کیفیت این است که پهباد ها در ارتفاعی زیر ابر ها حرکت میکنند.

ابر ها در هنگام عکس برداری ماهواره ای مانند لندست و یا هواپیمایی مقابل دوربین قرار میگیرند و کیفیت تصاویر را پایین می آورند اما در پهباد ها به دلیل پرواز در ارتفاع پایین این مشکل به وجود نمی اید.

با استفاده از پهپاد ها شما قادر خواهید بود ناطق را با جزئیات خیلی بیشتر برداشت نمایید.

صرفه جویی در وقت

در نقشه برداری با پهپاد شما در زمان کوتاهی منطقه وسیعی را برداشت مینمایید در صورتی که در نقشه برداری زمینی همان پروژه میتواند ماه ها زمان ببرد.

همچنین پردازش داده های پهپاد در چند روز صورت میگیرد که این آمار در مقایسه با فتوگرامتری هوایی بسیار کوتاه است.

همه این گزینه ها باعث شده که نقشه برداری با این روش به یک روش سریع و کاربردی بدل شود.

صرفه جویی در هزینه

زمان کم تر هزینه کم تر!

زمان در پروژه رابطه مستقیمی با هزینه مصرفی دارد.

این در صورتی است که شما در مدت کم با پرسنل کم تر توانسته اید پروژه نقشه برداری خود را انجام دهید که خود یکی از مزایا و محاسن نقشه بردای با پهپاد است.

عبور از خطرات

در نقشه برداری با این روش شما قادر خواهید بود که در مناطقی که خطرات مختلفی وجود دارد بدون حضور در انجا پروژه خود را انجام دهید.

حال این خطرات می توانند خطرات مربوط به مناطق سیل و زلزله زده باشد یا خطرات مربوط جانوران و یا اصلا حضور در محیط های صعب العبور.

نقشه برداری در مناطق عدم دسترسی

پهپاد ها این امکان را برای نقشه برداران براورده کرده اند که می توانند در مناطقی که دسترسی غیرممکن است داده برداشت کنند.

پس دیگر محاسن نقشه برداری با پهپاد برداشت داده از مناطقی است که دسترسی به آن ها مثلا مواردی که به وسیله عوارض طبیعی یا مواردی همچون ازدحام جمعیت غیرممکن شده است .

فرض کنید میخواهید منطقه ای مانند بازار بزرگ تهران را نقشه برداری نمایید در روز عادی با ازدحام جمعیت نقشه برداری ممکن است؟

هزینه کمتر

هزینه خرید تجهیزات مربوط به پهپاد ها از جمله دوربین ها بسیار ارزان تر از دوربین های فتوگرامتری می باشد. دوربین های فتوگرامتری قیمتی حدود چند میلیون دلار دارند این در صورتی است که دوربین های پهپاد به دو یا سه هزار دلار میرسد.

همچنین هزینه نگهداری و استقرار هواپیما بسیار زیاد است که این در پهپاد بسیار ناچیز می باشد.

معایب نقشه برداری هوایی با پهپاد

در کنار تمام مزایای ، معایب نقشه برداری هوایی با پهپاد را نیز باید گفت.

از جمله این معایب :

تاثیری پذیری از شرایط آب و هوایی

یکی از معایب نقشه برداری هوایی با پهپاد تاثیر پذیر بودن آن در شرایط آب و هوایی بد همچون طوفان می باشد، این روش را نمی توان زمانی که شرایط آب  و هوایی نا متصاعد است استفاده کرد.

پهپاد ها نسبت به شرایط اب و هوایی بسیار حساس می باشند و قادر به پرواز در این مواقع نیستند.

لازم به ذکر است که در نسل های جدید کوداکوپترها، این مشکل تا حدودی برطرف شده و مقداری در مقابل وزش های ملایم باد مقاوم شده اند.

آسیب پذیر در مقابل حیوانات

شاید بارها در کلیپ های ویدیویی دیده باشید که پهبادی در حال عکس برداری یا فیلم برداری است مورد تهاجم حیوانات شکاری از حمله پرندگان قرار می گیرد.

همان طور که گفته شد حیوانات تهدید بر این روش می باشند.

محدودیت در ذخیره سازی انرژی

یکی از مشکلات اصلی که در نقشه برداری با پهپاد با ان مواجه هستید عمر باتری می باشد.

زمان پرواز در اکثر پهپادها مخصوصا پهباد های چهارموتور حدود ۱۵ دقیقه است.

این مدت زمان در مقابل با روش های فتوگرامتری با هواپیما بسیار کم و مشکل ساز می باشد.

داده های زیاد از جمله معایب نقشه بردای با پهپاد

با این که پهپاد ها نزدیک به زمین پرواز میکنند و این مسئله باعث بالا رفتن کیفیت می شود و مشکلات عکسبرداری هوایی را ندارد،

اما همین عمل باعث می شود شما برای یک منطقه کوچک نیاز به داده و عکس های خیلی زیادی داشته باشید در نتیجه بعد از اتمام پروژه شما با حجم زیادی از تصاویر مواجه می شوید.

نقشه برداری با پهپاد مناسب مناطق بزرگ نمی باشد.

محدودیت در پرواز از سوی دولت ها

دولت ها برای مقابله با مسائل امنیتی قوانینی در خصوص پرواز پهپادها قراد داده اند.

پهپادها بدون مجوز تا ارتفاع زیادی را حق پرواز ندارند.

در مناطق نظامی خیلی کمتر و یا به سختی مجوز پرواز داده می شود یا اکثر مواقع اصلا مجوزی صادر نمی شود.

خروجی پهپاد نقشه برداری چیست؟

وابسته به سنسورهای مورد استفاده در پهپاد نقشه برداری، نرم افزار پردازش و نوع پهپاد میتوان خروجیهای متنوعی را بدست آورد که هر کدام برای صنایع مختلف کاربرد دارند. برای مثال در صورت استفاده از دوربینهای RGB نقشه برداری و نرمافزارهای متداول پردازشی میتوان خروجیهای زیر را بدست آورد. (منظور از خروجیهای پهپاد آن دسته نقشهها میباشند که نیاز به پردازش اضافی ندارند و مستقیما از پهپاد و عکسهای آن استخراج میگردند)

کاربرد پهپاد نقشه برداری در کجاست؟

پهپاد نقشه برداری در صنایع و حوزههای بسیار متنوعی کاربرد دارد و به صورت مداوم درب بازارهای جدیدتری بر روی این محصول باز میشود. در ادامه به برخی از مهمترین کاربردهای پهپاد نقشه برداری به صورت مختصر پرداخته میشود.

کاربرد پهپاد در راه و شهر سازی

در صنعت راه و شهرسازی یکی از مهمترین عوامل تاثیر گذار در تصمیمگیریها وجود نقشه از منطقه میباشد. اگر این نقشه به صورت هوایی و با جزئیات مورد انتظار باشد، میتواند راندمان ساخت و ساز را بسیار بالا ببرد. امروزه پهپاد به دلیل داشتن قابلیتهای ویژه جهت انجام نقشه برداری هوایی در این صنعت به صورت گسترده مورد استفاده قرار میگیرد.

کاربرد پهپاد در کشاورزی و محیط زیست

یکی از جذابترین کاربردهای پهپاد نقشه برداری، استفاده از آنها در زمینه کشاورزی و محیط زیست است. با وجود این که در صنعت کشاورزی دنیا هنوز به طور گسترده از آنها استفاده نمیشود، نتیجه کار با پهپادهای نقشه برداری در زمینه کشاورزی کاملا قابل قبول و ملموس است. همچنین میتوان پیش بینی کرد که آینده صنعت کشاورزی با پهپادهای نقشه برداری گره خواهد خورده است.

کاربرد پهپاد در معادن

محاسبه حجم خاکریزی و خاک برداریها در معادن از اهمیت زیادی برخوردار است. چرا که به مدیریت بهتر و دقیقتر معادن و در نتیجه افزایش بهرهوری کمک خواهد کرد. این محاسبات با روشهای گوناگونی مانند محاسبه حجم از طریق نقشه برداری زمینی قابل انجام میباشد. اما هرکدام از این روشها دارای معایبی هستند. به طور مثال در محاسبه احجام به وسیله نقشه برداری زمینی، نقشه بردارها برای اندازهگیری ارتفاع نقاط معیار باید بر روی تودههای خاک ریزی شده یا درون گودالهای خاک برداری شده میرفتند. این خود باعث ایجاد خطرات جانی مانند سقوط از ارتفاع و ایجاد خستگی مفرط بر تیم ارزیابی میشود.

از طرف دیگر اندازهگیری حجم با روشهای متداول پیشین نیازمند صرف زمان قابل توجهی است، که گاه چندین روز به طول میانجامد. با پیدایش روش نوین محاسبه حجم به وسیله تصویربرداری هوایی با پهپاد و مدل سازی سه بعدی هوایی، مشکلات روشهای پیشین تقریبا به طور کامل رفع شده است. به طوری که میتوان آن را جایگزین قابل اطمینانی برای روش های گذشته دانست.

قیمت نقشه برداری هوایی با پهپاد چقدر است؟

نقشه برداری هوایی با پهپاد یکی از کمهزینهترین روشهای نقشه برداری است. اگر بخواهیم مقایسهای اجمالی بین نقشه برداری با پهپاد و نقشه برداری با هواپیمای سرنشیندار انجام دهیم؛ در ابتدا باید بگوم که مهمترین پارامتر بر برتری پهپاد قیمت به صرفه آن است. بودجه لازمه جهت تهیه آن در مقایسه با هواپیمای سرنشیندار به یک پنجم کاهش پیدا میکند. اگر نقشه برداری مساحتی با هواپیمای سرنشیندار حدود یک الی دو ماه زمان ببرد، همین مساحت با هواپیمای بدون سرنشین به یک الی دو هفته کاهش پیدا میکند. دقت نقشه برداری با سیستم پهپاد با خطای کمتر از ۵-+  سانتیمتر است و در سیستم سرنشیندار ۳۰ -+ سانتیمتر است.

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

ما 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 را کاهش داده ایم.

پردازش تصاویر / تولید خروجی

تصاویر اخذ 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. ما به شیوه های مختلف  سعی در بهینه سازی فرآیند پردازش انجام نموده ایم. از طرفی، نرم افزارهای بسیار قدرتمندی مانند Pix4D  Agisoft گام های مهمی در ارائه هرچه با کیفیت تر محصولات برداشته اند. در نهایت تجزیه و تحلیل خروجی ها و تهیه گزارش نهایی، پایان این فرآیند برای ارائه به کارفرما خواهد بود.

پردازش تصاویر / تولید خروجی

تصاویر اخذ 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. ما به شیوه های مختلف  سعی در بهینه سازی فرآیند پردازش انجام نموده ایم. از طرفی، نرم افزارهای بسیار قدرتمندی مانند Pix4D  Agisoft گام های مهمی در ارائه هرچه با کیفیت تر محصولات برداشته اند. در نهایت تجزیه و تحلیل خروجی ها و تهیه گزارش نهایی، پایان این فرآیند برای ارائه به کارفرما خواهد بود.

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

تولید ارتوفتو واقعی تنها در شرایطی امکان پذیر است که تصاویر با همپوشانی لازم از کلیه زوایای یک عارضه زمینی تهیه گردد. چنین امری در تصویربرداری ماهواره ای که تصاویر تنها از دو زاویه چپ/راست تهیه می شوند امکان پذیر نیست. در تصویر برداری هوایی با پهپاد چنین شرایطی تحقق یافته و می توان با اتکا به مدل های رقومی ارتفاعی دقیقی که در مرحله قبل تهیه می گردد، تصاویر را قائم سازی شده واقعی تهیه نمود. شرکت ما به کمک تجهیزات به روز قابلیت و اجرای دقیق عملیات تصویر برداری، تولید تصاویر ارتوفتو و ارتوموزائیک از عکس های هوایی را فراهم می نماید.

تولید مدل سه بعدی در نقشه برداری هوایی

تولید ابر نقاط رنگی (RGB) حاصل ترکیب سه بعدی تصاویر و مدل های رقومی ارتفاعی از دیگر محصولاتی است که در نقشه برداری هوایی ارائه می دهیم. 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 اسفاده می باشد.

نقشه توپوگرافی

از خروجی های مهم نقشه برداری هوایی با پهپاد نقشه منحنی های تراز است. متخصصان ما یا 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 به شما ارائه خواهند کرد.

مهندس محمدزاده تماس: 09152431220