پهباد ها یا پهپاد ها چگونه فتوگرامتری میکنند ؟
پهپادها چگونه فتوگرامتری میکنند؟
مقدمه
فتوگرامتری (Photogrammetry) یکی از روش‌های علمی است که به کمک تصاویر دو بعدی، اندازه‌گیری‌ها و ساختارهای سه بعدی محیط را تولید می‌کند. در دهه‌های اخیر، پهپادها به عنوان ابزاری قدرتمند برای انجام فتوگرامتری شناخته شده‌اند. با استفاده از پهپاد، می‌توانید به صورت سریع و دقیق نقشه‌های جغرافیایی، مدل‌های سه بعدی و اطلاعات فضایی را تولید کنید. در این مقاله، به طور کامل به این موضوع می‌پردازیم که پهپادها چگونه فتوگرامتری انجام می‌دهند.
چیست فتوگرامتری؟
فتوگرامتری عبارت است از استخراج اطلاعات هندسی از تصاویر دو بعدی. این روش به کمک الگوریتم‌های پیشرفته و نرم‌افزارهای اختصاصی، قادر است تا از تصاویر گرفته‌شده توسط دوربین‌ها، مدل‌های سه بعدی، نقشه‌ها و حتی اندازه‌گیری‌های دقیق را ایجاد کند. در فتوگرامتری با پهپاد، تصاویر هوایی منطقه‌ای که قصد نقشه‌برداری آن را دارید، توسط پهپاد جمع‌آوری میشود.
پهپادها چگونه فتوگرامتری انجام می‌دهند؟
1. جمع‌آوری تصاویر:
پهپاد با استفاده از دوربین‌های عالی‌کیفیت، تصاویر هوایی منطقه‌ای که باید نقشه‌برداری شود، جمع‌آوری می‌کند. در این مرحله، مهم است که تصاویر با زاویه‌های مختلف و با تداخل مناسب (Overlap) گرفته شوند. تداخل تصاویر به دو نوع تقسیم میشود:
- تداخل جانبی (Side Overlap): تصاویری که از دو طرف یک خط پرواز گرفته میشوند.
- تداخل افقی (Forward Overlap): تصاویری که در یک خط پرواز و در جهت حرکت پهپاد گرفته میشوند.
تداخل بالا (معمولاً بین 60% تا 80%) به نرم‌افزارهای فتوگرامتری کمک می‌کند تا نقاط مشترک بین تصاویر را شناسایی کرده و آن‌ها را به هم متصل کنند.
2. استفاده از GPS و موقعیت‌یابی:
به منظور ایجاد یک مدل دقیق، هر تصویر باید دارای اطلاعات موقعیت دقیق باشد. پهپاد‌های حرفه‌ای مجهز به سیستمهای GPS هستند که موقعیت دقیق هر تصویر را ثبت میکنند. این اطلاعات به نرم‌افزارهای فتوگرامتری کمک می‌کند تا تصاویر را در محل صحیح قرار دهد.
3. پردازش تصاویر با نرم‌افزارهای فتوگرامتری:
پس از جمع‌آوری تصاویر، این داده‌ها به کامپیوتر منتقل میشوند و در نرم‌افزارهای فتوگرامتری مانند Pix4D, Agisoft Metashape یا GlobalMapper پردازش میشوند. این نرم‌افزارها شامل مراحل زیر هستند:
- شناسایی نقاط مشترک:
نرم‌افزار نقاط مشترک بین تصاویر را شناسایی می‌کند. این نقاط به عنوان “نقاط سه بعدی” عمل میکنند و بنیاد مدل‌سازی را تشکیل می‌دهند. - ساخت مدل سه بعدی (3D Model):
با استفاده از نقاط سه بعدی، نرم‌افزار یک مدل سه بعدی از منطقه مورد نظر ایجاد می‌کند. این مدل شامل اطلاعات ارتفاعی، حجمی و شکلی است. - ایجاد نقشه‌های 2D:
از مدل سه بعدی میتوان برای ایجاد نقشه‌های دو بعدی مثل نقشه‌های طرحی، نقشه‌های ارتفاعی (DEM) و نقشه‌های غیره استفاده کرد.
4. تحویل نتایج نهایی:
پس از پردازش تمام داده‌ها، نتایج نهایی شامل مدل‌های سه بعدی، نقشه‌های دو بعدی و انواع دیگر از اطلاعات فضایی تحویل داده میشود. این داده‌ها میتوانند برای کاربردهای مختلفی مانند نقشه‌برداری، مدیریت شهری، کشاورزی و مهندسی عمران استفاده شوند.
کاربردهای فتوگرامتری با پهپاد
- نقشه‌برداری و طراحی شهری:
- ایجاد نقشه‌های دقیق از شهرها و مناطق شهری.
- بررسی ترافیک و مدیریت فضای شهری.
- کشاورزی:
- تعیین وضعیت زمین‌ها و محصولات کشاورزی.
- تشخیص مناطقی که نیازمند آبیاری یا سموم کشاورزی هستند.
- محیط زیست:
- بررسی تغییرات زمین‌شناسی و مناطق وحشی.
- تعیین مناطق خطرناک برای گیاهان و حیوانات.
- ساختمان و عمران:
- طراحی و مدیریت پروژه‌های ساختمانی.
- بررسی و ارزیابی زمین‌های ساخت.
- علم و تحقیقات:
- تحلیل تغییرات آب و هوایی.
- بررسی جغرافیای فیزیکی مناطق مختلف.
چالش‌ها و محدودیت‌ها
- کیفیت تصاویر:
- کیفیت تصاویر به‌شدت به نوع دوربین و شرایط آب و هوایی بستگی دارد.
- مدت زمان پرواز:
- مدت زمان پرواز محدود است و برای مناطق بزرگ ممکن است نیاز به چندین پرواز باشد.
- قوانین و مقررات:
- استفاده از پهپاد در برخی مناطق تحت قوانین خاصی قرار دارد که باید رعایت شوند.
تجهیزات مورد نیاز برای فتوگرامتری با پهپاد
- پهپاد:
- پهپاد‌های مجهز به دوربین‌های عالی‌کیفیت.
- پهپاد‌هایی با سنسورهای GPS و IMU برای ثبت موقعیت دقیق.
- نرم‌افزارهای فتوگرامتری:
- نرم‌افزارهایی مانند Pix4D، Agisoft Metashape و GlobalMapper.
- باتری‌های اضافی و تجهیزات حفاظتی:
- برای تأمین انرژی و اطمینان از ایمنی پرواز.
پیشنهادات و نکات کلیدی
- قبل از شروع هر پروژه، مطمئن شوید که تمام مجوزهای لازم اخذ شده است.
- برای دقت بیشتر، از سنسورهای GPS و IMU استفاده کنید.
- برای پروژه‌های بزرگ، از پهپاد‌هایی با ظرفیت باتری بالا استفاده کنید.
- همواره از نرم‌افزارهای جدید و به‌روز استفاده کنید تا بهترین نتایج را بدست آورید.
پیام نهایی
فتوگرامتری با پهپاد یک روش نوین و کارآمد است که به شما امکان می‌دهد با دقت بالا و سرعت زیاد، اطلاعات فضایی را جمع‌آوری کنید. با استفاده از این فناوری، می‌توانید از تصاویر هوایی به مدل‌های سه بعدی و نقشه‌های دقیق دسترسی داشته باشید. اگر به دنبال راه‌حلی سریع، دقیق و ارزان‌تر برای فتوگرامتری هستید، پهپادها گزینه‌ای مناسب هستند.
سیستم فتوگرامتری برد کوتاه شامل یک دوربین غیرمتریک است که بر روی وسیله پرواز بدون سرنشین به گونه ای قرار میگیرد که تا حد امکان نیروهای وارد بر دوربین صفر شود و دوربین در حالت اینرسی قرار گیرد. سپس سیستم توسط هدایت کننده های اتوماتیک شروع به برداشت داده از منطقه موردنظر در ارتفاع کم مینماید و داده موردنیاز برای تهیه اطلاعات هندسی نقشه های توپوگرافی بزرگ مقیاس دریافت میشود. سامانه فتوگرامتری عمودپرواز از بخش مکانیک پرواز و بدنه، بخش مخابراتی در ارسال و دریافت داده، بخش ناوبری و تعیین موقعیت، بخش پیشران و موتور و بخش تصویربرداری تشکیل شده است. پهپاد ها یا همان پهباد ها یکی از این سیستمهای فتوگرامتری هستند که امروزه بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند.
سامانه پرنده های بدون سرنشین عمودپرواز، بصورت عمود از زمین بلند میشوند و مکانیزم عملکردشان بصورت نقطه یابی و ایستادن بالای نقاط است و مسیر مشخصی را طی میکنند. مراحل اجرایی عکسبرداری را میتوان در بخشهای زیر خلاصه نمود :
1- بررسی و شناسایی منطقه
2- طراحی پرواز
3- طراحی نقاط کنترل زمینی
4- انجام عملیات پرواز
5- پردازش تصاویر
مزیت پهباد ها نسبت به هواپیماهای باسرنشین
در فتوگرامتری با پهپاد یا UAV، به دلیل کوچک بودن سنجنده و ارتفاع پایین پرواز، تعداد بالایی از تصاویر را خواهیم داشت و درنتیجه تصاویر میتوانند پوشش عرضی و طولی بیشتری داشته باشند. اما در فتوگرامتری با هواپیمای باسرنشین، تاحدودی با کیفیت پایین تصاویر مواجه هستیم و به هیچ وجه اینچنین پوششی را در تصاویر نخواهیم داشت. از سوی دیگر به دلیل عدم نیاز به آشیانه و فرودگاه، دسترسی و نگهداری این وسیله برای شرکت های نقشه برداری به مراتب آسان تر خواهد بود.
بدون دیدگاه