نقشه برداری با پهپاد

نقشه برداری هوایی با پهپاد

فتوگرامتری عبارتست از هنر، علم و تکنولوژی تهیه اطلاعات درست از عوارض با اندازه­‌گیری، ثبت و تفسیر بر روی عکس­‌ها. عکس بعنوان مهم‌ترین منبع اطلاعاتی در تصویربرداری می‌­باشد و در واقع اصول کار در فتوگرامتری بر روی عکس‌های هوایی است. تهیه نقشه‌های زمینی به صورت سنتی و مدلسازی آن بسیار زمان‌گیر و پر هزینه است. مشکلات زیادی از قبیل وجود خطوط شکست مختلف، دسترسی‌های سخت و صعب العبور، تغییرات ارتفاعی شدید و شرایط بد آب و هوایی در آن مطرح است. پیشرفت در صنعت هوافضا، پرنده‌های بدون سرنشین و ظهور سیستم‌های تصویربرداری با قدرت، باعث شکوفایی نقشه برداری با پهپاد در صنایع مختلفی همچون شهرسازی، کشاورزی، معادن و… جهت تهیه نقشه‌های مختلفی همچون رقومی ارتفاعی، کاداستر و مدل‌های سه بعدی شده است.

سیستم‌های تصویربرداری هوایی علاوه بر حل مشکلاتی همچون عبور از مناطق صعب العبور، زمان عملیات نقشه برداری را بسیار کاهش داده و تصاویری با دقت بالا ثبت می‌کنند. بر خلاف هواپیماهای سرنشین دار و ماهواره‌های عکس برداری، پهپادها در ارتفاع کمتر پرواز می‌کنند که باعث افزایش رزولوشن نقشه و دقت آن می‌شود.

نقشه برداری هوایی با پهپاد و اهمیت آن

عملیات نقشه برداری، جمع آوری اطلاعات مکانی و ارتفاعی از تمامی عوارض بر روی سطح زمین است. این اجسام و عوارض در هر ابعاد و هر ارتفاعی قابل ثبت‌اند. ابعاد و اندازه، روش‌های مختلف ثبت داده‌ها و تهیه اطلاعات و همچنین تجهیزات استفاده شده در سیستم ثبت اطلاعات تاثیر مستقیمی در فرآیند تهیه نقشه‌ها خواهد داشت. از همین رو سیستم‌های نقشه برداری به گروه‌های متعددی تقسیم شده‌اند. یک سامانه نقشه برداری هوایی، مجموعه‌ای از عوامل متعدد است که در کنار یکدیگرند به وسیله یک پهپاد از مناطق مختلف با وسعت‌های مختلف تصویربرداری می‌کنند.

استفاده از پهپاد برای تصویربرداری هوایی در نقشه‌برداری‌های هوایی بسیار کارآمد است. با استفاده از سیستم‌هایی همچون GPS، RTK و PPK دقت تصویربرداری هوایی افزایش پیدا کرده است. دقت زیر یک سانتی‌متر این سیستم باعث شده تا پیشرفت سریعی بین سیستم‌های نقشه برداری هوایی داشته باشد. علاوه بر این ویژگی‌ها هواپیماهای سبک در مقایسه با پهپادها نیاز به هزینه بالایی برای اجاره کردن دارند و استفاده از پهپادها بسیار مقرون به صرفه می‌باشد. این تصاویر به کمک نرم افزارهایی همچون Pix4D تحلیل و خروجی آن نقشه‌هایی با کیفیت و دقت بالا است.

1. بررسی نقشه جغرافیایی اطراف

نقشه جغرافیایی محل مورد نظر جهت نقشه برداری هوایی باید با توجه به عوارض جغرافیایی، وزش باد، نور کافی و… بررسی شود. دلیل آن است که بتوان تصاویر با کیفیت و مناسبی در روند تصویربرداری با پهپاد بدست آورد. این اطلاعات به عنوان پیش نیاز شروع هر پروژه نقشه برداری ثبت و در دیگر مراحل بسیار تاثیرگذار خواهد بود.

2. تعیین محدوده دقیق عملیات نقشه برداری با پهپاد

با بررسی عوارض و دیگر شرایط محیطی، نقشه دقیق‌تری از محل انتخاب می‌شود. این نقشه علاوه بر هم پوشانی کامل با مناطق تعیین شده جهت تصویربرداری با پهپاد باید بهینه نیز باشد. این یهینه سازی توسط متخصصین نقشه بردار آسا صورت گرفته تا علاوه بر کاهش هزینه‌ها، سرعت نقشه برداری نیز کاهش یابد.

3. نقاط کنترل یا RTK – PPK

در سامانه نقشه برداری با پهپاد، مهمترین بخش جهت افزایش دقت ثبت اطلاعات، ایجاد نقاط کنترل زمینی است. نقاط کنترل زمینی باید اندازه مناسبی داشته باشند تا در تمام تصاویر ثبت شده توسط پهپاد قابل رویت بوده و در طول فرآیند نقشه برداری از بین نروند. فرآیند ایجاد نقاط کنترل، فرآیندی زمان گیر بوده و احتمال بروز خطای انسانی در آن نیز وجود دارد. نقشه برداری هوایی با پهپاد توسط سیستم‌های RTK / PPK دیگر نیازی به ایجاد نقاط کنترل زمینی ندارد.این نکته باعث شده تا علاوه بر حذف خطاهای انسانی از عملیات نقشه برداری هوایی با پهپاد، دقت عملیات را افزایش و زمان انجام آن را نیز کاهش دهد.

در همین راستا متخصصین شرکت آسمان سرخ آدینه با بهره گیری از این خصوصیات ماژول‌های RTK / PPK توانسته‌اند فرآیند ثبت نقاط کنترل زمینی را از سیستم نقشه برداری هوایی با پهپاد حذف کنند. همانطور که توضیح داده شد این کار علاوه بر کاهش زمان عملیات و افزایش دقت، هزینه‌های اضافی ثبت نقاط کنترلی را نیز حذف می‌کند.

4. بررسی کلی پروژه و بهینه سازی‌های موردنیاز

با اطلاعات بدست آمده از تعیین محدوده دقیق عملیات تصویربرداری هوایی و بررسی عوارض جغرافیایی، برنامه‌ریزی‌های متعددی جهت افزایش راندمان پروژه نقشه برداری هوایی صورت می‌گیرد. در این مرحله برنامه های مختلف پروازی شبیه سازی شده تا بهترین آنها در بهینه ترین شرایط انتخاب شوند.

5. تعیین پارامترهای مهم پروازی انتخاب پرنده مناسب

پس از بررسی و انتخاب برنامه پروازی دقیق در تصویربرداری هوایی، اطلاعاتی همچون برد پروازی و مدت زمان پرواز مورد بررسی قرار می‌گیرند. تمامی این اطلاعات ارتباط مستقیمی با انتخاب نوع پرنده جهت تصویربرداری هوایی، زمان عملیات، هزینه‌های آن و دقت نقشه خروجی خواهند داشت. تیم تخصصی آسا با در اختیار داشتن دانش فنی، مولتی روتورهای متفاوت و خلبانان با تجربه در تعیین این پارامترها، بهینه‌ترین شرایط را برای شما در نظر خواهند گرفت.

6. شروع عملیات نقشه برداری هوایی و ثبت تصاویر

فرآیند تصویربرداری هوایی به صورت تمام خودکار توسط پهپاد های آسا و مولتی روتورهای مجهز به سیستم های تصویربرداری هوایی صورت میگیرد. تصاویر ثبت شده دارای استاندارهای مشخصی بوده تا در تهیه نقشه از کیفیت مطلوبی برخوردار باشند. این تصاویر علاوه بر کیفیت مناسب، بایستی مختصاتی مطابق با مختصات جغرافیایی داشته باشند و تمام منطقه تصویربرداری را پوشش دهند.

7. پردازش تصاویر توسط متخصصین آسا

فرآیند پردازش تصاویر به دلیل اهمیت بالا و حجم تصاویر ثبت شده، زمان بر می‌باشد. شرکت آسمان سرخ آدینه با دارا بودن سیستم‌های پردازش قوی و متخصصین نقشه‌بردار با استفاده از نرم‌افزارهای پردازش تصاویر در زمینه نقشه برداری هوایی با پهپاد، قادر به ارائه خروجی‌های متفاوتی همچون خطوط منحنی میزان، ارتوفتو، کاداستر، نقشه‌های سه بعدی و دیگر خروجی‌های مورد نیاز هر پروژه نقشه برداری هوایی می‌باشند. دقت و کیفیت مطلوب این نقشه‌ها بیانگر تخصص ما در این صنعت خواهد بود.

خروجی‌های پر کاربرد در نقشه‌برداری با پهپاد

ابر نقاط متراکم (Point Cloud)

نقشه برداری با پهپاد - نقشه ابر نقاط متراکم Point Cloud

ابرهای نقطه ای معمولاً با استفاده از اسکنرهای لیزری سه بعدی و فن آوری و تکنیک های Lidar (تشخیص و تابش نور توسط پهپادهای نقشه بردار و سنسورهای مخصوص) تولید می شوند. در ابر نقاط هر نقطه نشان دهنده یک اندازه است. این نقاط با قرارگیری در کنار یکدیگر باعث ایجاد فضایی سه بعدی می شوند که به عنوان یکی از خروجی های نقشه برداری هوایی با پهپاد مورد استفاده قرار میگیرد. از آنجایی که تعداد و تراکم این نقاط بسیار زیاد است به این داده ها در فضای سه بعدی «ابرنقاط» گفته می شود. این نقاط می توانند اندازه دقیقی از حجم ها و یک بینشی کلی از منطقه موردنظر را نمایش دهند.

مدلهای سه بعدی (3D Model)

نقشه سه بعدی 3d model

از تصاویری که به کمک پهپادهای نقشه برداری در زوایای مختلف ثبت می‌شوند می‌توان نقشه سه بعدی رنگی با دقت و کیفیت خوبی به دست آورد. در این نقشه‌ها کلیه اجسام دارای ابعاد دقیقی بوده که دید بصری واضح‌تری از عوارض موجود را به نمایش می‌گذارند. دقت و کیفیت این نقشه‌ها به قدری است که در بسیاری موارد جهت محاسبه حجم‌ها و خاکبرداری‌ها نیز به کار می‌روند.

نقشه DEM – DSM – DTM

نقشه DEM - DSM - DTM

به منظور تولید مدل‌های ارتفاعی رقومی با استفاده از نرم‌افزارهایی همچون PIX4D و Agisoft در صورت استفاده از فیلترینگ و حذف درخت‌ها، ساختمان‌ها، به طور کلی حذف تمامی عوارض طبیعی و غیر طبیعی مدل رقومی DEM تولید خواهد شد. این مدل نقشه تنها شیب زمین و پستی بلندی آن را نشان خواهد داد. مدل DTM بسیار نزدیک به مدل DEM بوده و تنها عوارض طبیعی همچون کوه‌ها و رودخانه‌ها در آن قابل تشخیص خواهند بود.

از این مدل نقشه رقومی در پروژه‌هایی همچون ساخت سدها، مخازن آب و تعیین عوارضی همچون کانال‌های آب و دریاچه‌ها استفاده می‌شود. در صورت حفظ تمامی نقاط و ارتفاعات طبیعی و غیر طبیعی مدل رقومی DSM تولید می‌گردد. این نقشه‌های رقومی کاربردهای فراوانی همچون بررسی شاخصه‌های گیاهی منطقه، بررسی ساختمان‌ها و خیابان‌ها جهت برنامه‌ریزی‌های شهری استفاده می‌شود. مدل‌های ایجاد شده دارای پیکسل‌های متعددی‌اند که اطلاعات ارتفاعی هر نقطه با توجه به پیکسل‌های موجود در نقشه مشخص شده و هر پیکسل نشانگر یک ارتفاع به خصوصی خواهد بود. تیم نقشه برداری هوایی آسا قادر به استخراج تمامی نقشه‌های ارتفاعی رقومی با کیفیت مناسب جهت استفاده در صنایع مختلف همچون کشاورزی، معادن و شهرسازی است.

ارتوفتو (Orthophoto)

نقشه برداری با پهپاد - نقشه توپوگرافی topography

یکی از مهمترین محصولات سامانه پهپاد نقشه برداری، ارتوفتو است. ارتوفتو عکس های قائم و عمودی است که به دلیل شباهت زیاد به نقشه های هوایی دو بعدی و قائم، به عکس نقشه نیز معروف است. این عکس ها دارای تصحیح هندسی و کاملا مطابق با اندازه های واقعی اند. در این تصاویر اثر توپوگرافی نسبی، تیلت تصاویر و اعوجاج لنز به طور کامل حذف شده است. برای مثال در ارتوفتو شهری، ساختمان ها به صورت مستطیل دیده میشوند. در این حالت هیچ ارتفاعی برای یک ساختمان درنظر گرفته نمیشود. مهندسان ما با استفاده از سیستم نقشه برداری با پهپاد و استخراج نقشه های ارتوفتو، تصحیح و پردازش آنها در نرم افزارهایی همچون AutoCAD، قادر به ساخت نقشه های مساحتی اند که علاوه بر اندازه های دقیق، مساحت خیابان ها و ساختمان ها نیز به خوبی قابل محاسبه خواهند بود.

ارتوموزائیک (Orthomosaic)

نقشه ارتوموزائیک Orthomosaic

 ارتوموزاییک ها تصاویری اند که از ادغام تصاویر ارتوفتو به دست می آیند. این نقشه ها همچون نقشه های ارتوفتو دارای دقت بالا و اندازه های دقیق هستند. عکس های هوایی که با استفاده از ماهواره ها گرفته میشوند دارای خطای perspective بوده و نیاز به اصلاحات زیادی دارند، صدها تصویر ارتو نیاز به اصلاح و تصحیح بیشتری داشته تا مرزهای این تصاویر کاملاً با یکدیگر همپوشانی داشته باشند. اما در تصویربرداری هوایی با پهپاد این عکس ها درصد خطای بسیار کمتری دارند لذا عملیات تصحیح هندسی آنها زمان کمتری میبرد. اساساً این تصحیح ها انجام میشود تا نقشه نهایی به صورت نقشه ای از دید بینهایت بالا به نظر برسد. از آنجا که نقشه های ارتوموزاییک نمایشی دقیق از زمین ارائه می دهند، می توان از آنها برای اندازه گیری فاصله های واقعی نیز استفاده کرد.

کاداستر (Cadastre)

نقشه برداری با پهپاد - نقشه کاداستر cadastre

با پیشرفت زمین های زراعی و غیر زراعی و بالا رفتن ارزش آنها، اهمیت نقشه برداری نیز افزایش یافته است. کاداستر یکی از قدیمی ترین تکنیک های تعیین حدود اراضی است. کاداستر ها نقشه هایی حقوقی اند که میتوانند مرزهای دقیق زمین ها را مشخص کنند این ویژگی حقوقی این نقشه ها باعث شده تا به عنوان اسناد قانونی نیز از آنها استفاده شود. ازجمله کاربردهای مهم این نقشه ها سرعت و سهولت دسترسی به اطلاعات ملک، مستندسازی اطلاعات اراضی، استناد قانونی و دقیق و آسان‌سازی معاملات ارضی است.

توپوگرافی (Topography)

نقشه برداری با پهپاد - نقشه توپوگرافی topography

نقشه‌های توپوگرافی در اغلب صنایع همچون جغرافیا، زمین‌شناسی، هواشناسی، شهرسازی و غیره از اهمیت ویژه ای برخوردارند. این نقشه ها دارای منحنی های میزان اند که پستی بلندی ها، عوامل انسانی و طبیعی، خطوط هم فشار و اطلاعات مفید دیگری را دراختیار شما قرار میدهد. هر یک از منحنی های میزان ارتفاع خاصی را در پستی و بلندی های زمین نشان می دهند و می توان توسط آنها شیب زمین را نیز مشخص کرد. مديريت جنگل ها و مراتع ، مديريت كاربری اراضی ، بررسي نقشه های پوششی و آناليزهای طرح جامع شهرها و غيره ازجمله دیگر مزایای این نقشه ها هستند.