نقشه برداری با پهپاد

ترکیب تکنولوژی و علم در عرصه های مختلف، منجر به تولید ابزار و وسایلی می‌شود 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 تصویر برداری 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.

آشنایی با پهپاد نقشه برداری

پهپاد نقشه بردار، هواپیمای بدون سرنشینی است که قابلیت هدایت از دور را دارد و برای انجام عملیات نقشه برداری استفاده می‌شود. پهپاد نقشه برداری نوعی سنجنده محسوب می شود که مجهز به دوربین تصویر برداری، 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.

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 در عملیات 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 زمینۀ نقشه برداری با پهپاد برداشت.

محاسن و مزایای نقشه برداری با پهپاد

• کیفیت بهتر تصاویر یکی 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 می‌باشد.

دلیل دیگر بالا بودن کیفیت این است که پهپادها در ارتفاعی زیر ابرها حرکت می‌کنند. ابرها در هنگام عکس برداری ماهواره ای مانند لندست و یا هواپیمایی مقابل دوربین قرار می‌گیرند و کیفیت تصاویر را پایین می آورند اما در پهپادها به دلیل پرواز در ارتفاع پایین این مشکل به وجود نمی آید.

با استفاده از پهپادها شما قادر خواهید بود مناطق را با جزئیات خیلی بیشتر تصویر برداری نمایید.

• صرفه جویی در وقت

در نقشه برداری با پهپاد شما در زمان کوتاه منطقه وسیعی را نقشه برداری می کنید در صورتی که نقشه برداری زمینی همان پروژه می تواند ماه ها زمان ببرد. همچنین پردازش داده های پهپاد در چند روز صورت می گیرد 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 تعداد پرسنل کم تر توانسته اید پروژه نقشه برداری خود را انجام دهید که این 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 آنجا 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

پهپادها برای نقشه برداران این امکان را فراهم کرده اند تا در مناطقی که دسترسی غیرممکن است داده برداشت کنند. درنتیجه یکی دیگر از محاسن نقشه برداری با پهپاد برداشت داده از مناطقی است که دسترسی به آن ها به دلیل بلایای طبیعی مانند سیل و زلزله و یا مواردی همچون ازدحام جمعیت، غیرممکن شده است .

فرض کنید می خواهید 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 پهپادها از جمله دوربین ها بسیار ارزانتر از دوربین های فتوگرامتری می‌باشد. 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 می‌باشد.

معایب نقشه برداری هوایی با پهپاد

در کنار تمام مزایا، 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 نامتصاعد است استفاده کرد.

پهپادها نسبت به شرایط آب 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 وزش‌های ملایم باد مقاوم شده اند.

• آسیب پذیر در مقابل حیوانات

شاید بارها در کلیپ های ویدیویی دیده باشید که پهپادی در حال عکس برداری یا فیلم برداری از مناظراست و مورد تهاجم حیوانات شکاری از جمله پرندگان قرار می گیرد. همان طور که گفته شد حیوانات تهدیدی برای این روش می‌باشند.

• محدودیت در ذخیره سازی انرژی

یکی از مشکلات اصلی که در نقشه برداری با پهپاد با آن مواجه هستید عمر باتری می باشد. زمان پرواز در اکثر پهپادها مخصوصا پهپادهای چهار موتور حدود ۱۵ دقیقه است. این مدت زمان در مقابل با روش‌های فتوگرامتری با هواپیما بسیار کم و مشکل ساز می‌باشد.

• داده های زیاد

با این که پهپادها نزدیک به زمین پرواز می کنند و این مسئله باعث بالا رفتن کیفیت می‌شود و مشکلات عکس برداری 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.

• 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 حق پرواز تا ارتفاع زیادی را ندارند. در مناطق نظامی خیلی کمتر و یا به سختی مجوز پرواز داده می شود یا اکثر مواقع اصلا مجوزی صادر نمی شود.