در این مطلب قصد داریم به طور مفصل در مورد فتوگرامتری و کاربرد پهپاد ها  در فتوگرامتری بپردازیم همان طور که می دانید علم نقشه برداری به تعیین موقعیت دقیق یک شی می پردازد که این جسم می تواند یک قطعه کوچک مانند یک سوزن یا یک جسم بزرگ مانند کره زمین باشد . بر اساس  اندازه ی جسم هدف از روش های گوناگون برای نقشه برداری استفاده می کنیم این روش ها می‌توانند زمینی  و یا  هوایی باشند .بر اساس این روش ها علم نقشه برداری  به شاخه های گوناگون مانند ژئودزی ، سنجش از دور و فوتوگرامتری  تقسیم می شود که در زیر به بررسی یکی از این شاخه ها که فوتوگرامتری می باشد می پردازیم.

 فتوگرامتری

علم و هنر اندازه گیری هندسی از روی عکس می باشد. به طور کلی فتوگرامتری از دو واژه photo و grammetry تشکیل شده است photo به معنای عکس و grammetry به معنای اندازه گیری می باشد این دو واژه در کنار یکدیگر به معنای اندازه گیری هندسی از روی عکس می باشد. در فتوگرامتری از دو نوع دوربین ( دوربین های آنالوگ و دیجیتال ) استفاده می شود .  بر اساس فاصله جسم تا شی  فتوگرامتری به زیر شاخه های  فتوگرامتری برد کوتاه ، فتوگرامتری هوایی  و فتوگرامتری فضایی تقسیم می شود .

مهندس محمدزاده تماس: 09152431220 

فوتوگرامتری فضایی

فاصله ی سنجنده از آبجکت بسیار زیاد بوده و در آن از تصاویر ماهواره ای جهت بدست آوردن ویژگی های هندسی استفاده می شود.

فتوگرامتری هوایی

اگر بر زیر یک هواپیما دوربینی نصب کنیم و  ارتفاع هواپیما از سطح زمین در حد چند هزار متر باشد کار ما در حوزه فتوگرامتری هوایی می باشد این روش برای مناطق بزرگ مانند نقشه برداری استانی مناسب می باشد.

فتوگرامتری زمینی(برد کوتاه)

شاخه ای از علم فوتوگرامتری است که فاصله دوربین تا آبجکت مورد نظر در حد چند صد متر به پایین تر می باشد.

انواع فتوگرامتری برد کوتاه

 فاصله تا شی مورد نظر متوسط باشد و عکس برداری به صورت قائم باشد (تهیه ی توپوگرافی):

در فتوگرامتری برد کوتاه با نصب دوربین بر زیر پهپاد ها می توان از منطقه توپوگرافی مناسب با دقت بالا تهیه کرد. در این روش هدف تهیه نقشه از منطقه مورد نظر ، تولید نقشه ی سه بعدی ، تولید مدل رقومی زمین(dem  ) ،تولید ارتوفوتو و سایر محصولات حاصل از عکس برداری با پهپاد می باشد.

 

فاصله تا شی مورد نظر کم باشد و عکس برداری به صورت همگرا باشد:

در فتوگرامتری برد کوتاه با اخذ عکس به صورت همگرا از یک آبجکت در صنعت هایی مثل پزشکی، مکانیکی و ….. برای مهندسی معکوس ، کنترل کیفی، نظارت بر کارها و…. به کار می رود.

مراحل  تهیه نقشه بوسیله ی پهپاد های  فتوگرامتری

برای تهیه نقشه بوسیله ی پهپاد های  فتوگرامتری دو قدم اصلی وجود دارد:

  • پرواز و تصویربرداری هوایی
  • پردازش اطلاعات و بدست آوردن خروجی مناسب

1. پرواز و تصویربرداری هوایی

امروزه سیستم های پهپاد  دارای سیستم خلبانی  اتوپایلوت می باشد که مرحله ی پرواز را به راحتی هرچه تمام تر رسانده و با استفاده از این فناوری نقشه بردار نیاز به پرواز دستی برای عکس گرفتن از منطقه ندارد و اکثر کارها توسط نرم افزار به طور خودکار انجام می شود . با معرفی ارتفاع پرواز منطقه پرواز ، پوشش طولی ، پوشش عرضی ، سرعت سنجنده و سایر پارامتر ها به راحتی می توان عملیات پرواز را به پایان رساند. پهپاد های مرسوم  که برای انجام عملیات نقشه برداری به کار می رود عمدتا از دو نوع می باشند:

پهباد های مولتی روتر

پهباد های مولتی روتور  پهباد هایی هستند که حداقل دارای ۴ موتور می باشند . نمونه های دیگر از این پهپادها دارای ۴ یا ۸ موتور می باشند که هر کدام از آنها معایب و مزایای مربوط به خود را  دارند . این پهپادها عمود پرواز می باشند و برای مناطق شهری و  جاهایی که  محلی برای باند فرود و پرواز پهپادهای بال ثابت وجود ندارند مناسب می باشد.

پهپادهای بال ثابت

پهپادهای بال ثابت دارای دو باله بزرگ می باشند که وزن خود پهپاد با بال ها جبران می شود . این نوع پهپاد ها برای مناطق بزرگ ، نقشه برداری کریدوری (نقشه برداری خط لوله گاز ، خط لوله ی آب ، راه ، راه آهن و….)و یا جاهایی که خطی می باشد مناسب می باشد.این نوع پهپاد ها دارای مداومت پروازی بالا می باشند و هنگام وزش باد بر روی باد سوار می شوند.

 

بر چه اساسی پهباد بال ثابت یا مولتی روتور بخریم؟

مواردی که برای انتخاب  پهباد مناسب جهت نقشه برداری باید مد نظر داشت به شرح زیر می باشد:

  • نوع کاربرد
  • وسعت منطقه
  • قیمت پرنده
  • مدت زمان پرواز
  • کیفیت قطعات

برای اطلاعات دقیق تر درمورد نوع پهپاد ها به پست “انتخاب پهپاد مناسب برای نقشه برداری: مقایسه مولتی روتور و بال ثابت“ مراجعه کنید.

دوربین های تصویربرداری در فتوگرامتری برد کوتاه

به طور کلی در فتوگرامتری برد کوتاه از دو نوع دوربین  استفاده می شود:

 دوربین های متریک 

دوربین های متریک دوربین هایی هستند که بدنه مقاوم دارند و فاصله کانونی در آنها ثابت است . همچنین پارامتر های کالیبراسیون در آن مشخص است و مقدار ثابتی دارند.

دوربین های غیر متریک

 دوربین های غیر متریک  دوربین هایی هستند که در فاصله کانونی ثابت نبوده و پارامتر های کالیبراسیون در هر پرواز تغییر می کند.

مراحله ی طراحی پرواز در نقشه برداری هوایی

  • وارد کردن فایل KML منطقه داخل نرم افزار طراحی پرواز
  • تعیین منطقه مورد نظر با کشیدن پلی گون اطراف آن
  • تعیینپیکسل سایز زمینی( GSD ) مطابق با مقیاس نقشه
  • تعیین پوششطولی و عرضی تصاویر
  • تعیین پارامترهای پروازی (سرعت پرواز ، ارتفاع پرواز و…..)
  • شروع پرواز و کار های لازم برای هدایت پرنده

    2. طراحی نقاط کنترل زمینی (GCP)

    اگر نقاط کنترل زمینی به درستی مورد استفاده قرار گیرند، می توانند دقت کلی نقشه های پهپادی شما را بطور فوق العاده ای بهبود بخشند. این به این علت است که آنها به کسب اطمینان از اینکه طول و عرض جغرافیایی هر نقطه روی نقشه دقیقاً متناظر با مختصات GPSای واقعی آنهاست، کمک می کنند. 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 مورد نظر، با استفاده از سنسور RTK/PPK نصب شده برای روی پرنده نیاز به نقطه ی کنترل را کاهش پیدا کرده است . مختصات مراکز تصویر با پردازش دیتا های Rover  نسبت به Base و ترکیب آن ها با نقاط کنترل زمینی با دقت دو سانتی متر بدست می آید.

    3. برداشت نقاط کنترل زمینی با GPS دو فرکانسه

    به محض اینکه شکل GCP روی زمین ثابت شود، موقعیت دقیق این نقاط با یک روش دیفرانسیلی با دقت بالا از طریق GPS اندازه گیری می شود. یک Rover نقشه برداری مختصات مرکز  GCP را با دقت یک تا دو سانتی متر به ما می دهد. نشانه های GCP باید به خوبی در تمام مکان  نقشه برداری توزیع شده باشند. بسته به میزان ناهمواری زمین این فرایند طول میکشد. سپس UAV بر فراز نقاط کنترل زمینی پرواز نموده و از آنها تصویر تهیه می کند.

  • 4. عملیات پرواز تهیه ی تصاویر از منطقه

  • همانطور که می دانید برای تولید مدل سه بعدی و یا ارتوفتو نیاز به تصاویری است که روشنایی و رنگ درآنها یکسان باشد.ولی متاسفانه بسیاری از استفاده کنندگان از سیستم پهپاد نقشه برداری به این موضوع اهمیت نمی دهند. در نتیجه مدل حاصل مدل مناسبی نبوده و از دقت لازم برخوردار نخواهد بود.

    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

     5. پردازش تصاویر

    با پردازش تصاویر برداشت شده و انجام مراحل توجیه نسبی و توجیه مطلق نرم افزار آماده برای  تولید انواع محصولات رقومی مانند DSM، تصاویر ارتوموزائیک و تولید مدل های سه بعدی می باشد.

    فرآیند پردازش این تصاویر به دلیل اهمیت دقت کار زمان بر می باشد.

شماره تماس جهت استعلام خدمات پهپاد: 09152431220