همان‌طور که می‌دانید، فتوگرامتری یکی از شاخه‌های علم نقشه‌برداری یا ژئوماتیک است. چندی است که استفاده از پرنده‌های بدون سرنشین (UAV) برای تهیه نقشه به روش فتوگرامتری معمول شده است. تحت عناوین پهپاد فتوگرامتری، نقشه برداری با پهپاد و یا فتوگرامتری با پهپاد می‌توان مطالبی را در محافل مختلف علمی در مورد آن شنید.
در این مقاله قصد داریم تا شما را با کلیات مقوله پهپاد فتوگرامتری و تهیه نقشه با پهپاد آشنا سازیم. همچنین ابهاماتی را که شاید در ذهن بسیاری از شما وجود دارد پاسخ دهیم.
فتوگرامتری یا نقشه‌برداری هوایی
به علم و تکنولوژی استخراج اطلاعات مکانی از تصاویر و عکس‌های هوایی تهیه‌شده توسط هواپیما از سطح زمین فتوگرامتری میگویند. در فتوگرامتری به دنبال ایجاد دید سه‌بعدی از طریق تصاویر پوشش‌دار، تهیه مدل سه‌بعدی و ترسیم عوارض با استفاده از ابزارهای ترسیم سه‌بعدی هستیم.
در اکثر اوقات عکس‌های پوشش‌داری که از یک منطقه موردنیاز است با یک هواپیمای مخصوص گرفته میشود. این امکان وجود دارد که توسط پرنده‌های دیگری چون بالگردها و بالن نیز این عکس‌ها تهیه شوند.
پس از اینکه عکس‌ها آماده شد، با استفاده از مثلث‌بندی و انجام محاسبات خاصی که در این بخش معمول می‌باشد، مدل سه‌بعدی تشکیل میشود. هر مدل حاوی بخش‌های مشترک دو عکس مجاور است. این مدل (زوج عکس) در دستگاه‌های تبدیل قرار داده شده و با استفاده از ابزارهای ترسیمی موجود در نرم‌افزارهای تبدیل فتوگرامتری، عوارض موجود در آن مطابق استانداردهای سازمان نقشه‌برداری کشور ترسیم می‌گردند. نقشه‌های تهیه‌شده در این مرحله پس از ویرایش رقومی و انجام تصحیحات گرافیکی و افزودن اطلاعات توصیفی مناسب به‌صورت فایل‌های سه‌بعدی ارائه می‌شوند.
انجام پروژه‌های نقشه‌برداری به روش فتوگرامتری میتواند منافع بسیاری داشته باشد و می‌توان مزیت‌های فراوانی را در مقایسه با نقشه‌برداری زمینی برای آن برشمرد. اما موضوع بحث امروز ما مقایسه این روش با پهپاد فتوگرامتری است، پس از مشکلات این روش و دغدغه‌های کارشناسان این بخش میگوییم.
مشکلات پیش روی ما برای انجام یک پروژه به روش فتوگرامتری
1- برای پرواز بر فراز منطقه یک پروژه می‌بایست مجوزهای لازم تهیه گردد. اخذ این مجوزها معمولاً زمان‌بر هستند و باعث ایجاد تأخیر در مرحله عکسبرداری هوایی می‌شوند.
2- هزینه‌های نگهداری و استفاده از هواپیمایی که کار عکسبرداری هوایی را انجام می‌دهد بسیار زیاد است.
3- عکسبرداری هوایی با دوربین‌های متریک و سامانه‌های ناوبری پیشرفته انجام میشود که بسیار پرهزینه هستند.
4- طراحی پرواز می‌بایست با دقت بالایی انجام شود، زیرا اگر به هر دلیل نیازمند پرواز مجدد از منطقه باشید هزینه‌های بسیاری را متحمل خواهید شد.
5- برای مثلث‌بندی و ایجاد مدل سه‌بعدی می‌بایست مختصات نقاط کنترل با دقت بالایی قرائت شوند. پس می‌توان گفت فتوگرامتری هم نیاز به انجام نقشه‌برداری زمینی دارد، هرچند جزئی و ناچیز باشد.
6- عکسبرداری به این روش نیازمند استفاده از یک گروه پروازی کارآزموده است، که همین امر نیز هزینه‌های پروژه را افزایش می‌دهد.
پرنده‌های بدون سرنشین یا UAV
در سال‌های اخیر پیشرفت‌های بسیاری درزمینهٔ ساخت و بهره‌برداری از پرنده‌های بدون سرنشین یا همان پهپادها به وقوع پیوسته است. البته این تکنولوژی در دو بخش سخت‌افزار و نرم‌افزار، به‌صورت هم‌زمان، توسعه یافته و به کمک مهندسان نقشه‌بردار آمد. 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. در آغاز فاصله زیادی بین توانمندی‌های این پرنده‌ها و ملزومات نقشه‌برداری هوایی وجود داشت، اما روزبه‌روز این فاصله کمتر و کمتر شد.
پیشنهاد میشود مقاله ” پهپادها چگونه فتوگرامتری می‌کنند ” را مطالعه نمایید تا با مراحل نقشه برداری با پهپاد یا فتوگرامتری با پهپاد بیشتر آشنا شوید.
مزایا و معایب نقشه برداری با پهپاد یا فتوگرامتری با پهپاد
1- پهپادها توانایی حمل بار محدودی دارند و به همین دلیل نمی‌توان دوربین‌های دقیق و مترک فتوگرامتری را بر روی آن‌ها استفاده نمود. عدم استفاده از دوربین‌های متریک میتواند تأثیرات منفی بسیاری را ایجاد نماید. البته روند روبه رشد تکنولوژی در این بخش باعث تولید دوربین‌های کارآمدی شده و امیدهای بسیاری را برای ما ایجاد کرده است.
2- ارتفاع پرواز پهپادها محدود بوده و صرفاً می‌توان از آن‌ها برای تولید نقشه‌های بزرگ‌مقیاس استفاده نمود. پرواز در ارتفاع اندک باعث میشود اثر تغییرات توپوگرافی در مقیاس عکس‌ها بیشتر شود و ثبات کمتری را در خصوص مقیاس عکسبرداری شاهد خواهیم بود.
3- به دلیل فیزیک و اندازه کوچکی که دارند، در مقابل تغییرات ناگهانی هوا و چاله‌های هوایی مقاومت کمتری از خود نشان می‌دهند. به همین دلیل می‌بایست هنگام نقشه برداری با پهپاد شرایط جوی را با حساسیت بیشتری کنترل نمود. عواملی مانند سرعت و جهت باد، میزان نور آفتاب و توپوگرافی منطقه تأثیر مستقیمی بر کیفیت کار فتوگرامتری با پهپاد دارند.
4- به دلیل نوسانات بسیاری که در مسیر حرکت و زاویه عکسبرداری پهپاد اتفاق می‌افتد، میزان پوشش‌های طولی و عرضی عکس‌ها را بیشتر در نظر می‌گیرند. افزایش پوشش طولی تأثیر چندانی بر هزینه‌های پروژه ندارد، اما پوشش عرضی زیاد باعث کاهش فاصله عرضی خطوط پرواز و افزایش زمان و هزینه کار می‌گردد.
پرنده بال‌ثابت یا مالتی‌روتور ؟ کدامیک مناسب‌تر است؟
دانستن این مسئله هم خالی از لطف نیست که، پرنده‌ها یا به‌صورت بال‌ثابت (هواپیما) و یا مالتی‌روتور (هلی‌کوپتر) هستند. هرکدام از این نوع پرنده‌ها خصوصیات خاص خود را دارند و با توجه به شرایط پروژه می‌توان یکی را انتخاب نمود.
پرنده‌های بال‌ثابت وزن کمتری دارند، برای پرواز نیاز به نیروی محرکه بسیار کمی دارند. به همین دلیل مصرف باتری آن‌ها حداقل بوده و می‌توانند زمان زیادی، در حدود یک ساعت یا بیشتر، را پرواز کنند. جریانات هوا میتواند به‌راحتی این پرنده‌ها را نوسان درآورد و این امر باعث میشود تصاویر با تیلت بالا گرفته شود. خطرات احتمالی ناشی از سقوط در این نوع از پرنده‌ها بسیار کم است.
مالتی‌روتورها از چندین موتور پرقدرت برای بالا بردن بدنه و تجهیزات موردنیاز خود استفاده می‌کنند. نیازمند استفاده از باتری قوی‌تر و سنگین‌تری هستند و معمولاً از ارتفاع مشخصی (حدود 250 متر) بالاتر نمی‌روند.دوربین‌های قوی‌تری روی آن‌ها نصب میشود و نوسانات بسیار کمتری دارند. مدت پرواز آن‌ها بسیار کم و در حدود 20 دقیقه می‌باشد، البته این موضوع به عوامل مختلفی مانند وزن پرنده بستگی داشته و می‌توان این مدت را افزایش داد. سقوط این پرنده‌ها بسیار خطرناک است و گاهی برای آن‌ها چتر نجات در نظر گرفته میشود. میزان تیلت تصاویر در این پرنده‌ها بسیار اندک است و تصاویر با کمترین خطا ذخیره می‌شوند.
تفاوت‌های این دو نوع پرنده بیش از موارد فوق است و ریزه‌کاری‌های بسیاری در مورد کار با هریک وجود دارد. معمولاً با توجه به نیاز پروژه و خصوصیات هر پرنده گزینه مناسب انتخاب شده و پرواز بر روی منطقه انجام می‌پذیرد.
