عملیات نقشه برداری زمینی
عملیات نقشه برداری زمینی حین پهباد فتوگرامتری شامل مراحل زیر می‌باشد:
- ایجاد شبکه ایستگاه‌های ماندگار:
- ایستگاه‌های ماندگار به شکل بنچ مارک بتن درجا، حکاکی روی سنگ ریشه دار یا نصب پلاک روی بتن مطابق دستورالعمل تهیه نقشه‌های بزرگ مقیاس سازمان نقشه‌برداری کشور (پیوست نامه شماره ۶۷۷۱ مورخ ۲۷/۱۷/۳۷۳۱) در منطقه ایجاد می‌شود.
- حداکثر فاصله ایستگاه‌های ماندگار از هم برای تهیه نقشه با مقیاس‌های۱:۲۰۰۰، ۱:۱۰۰۰ و ۱:۵۰۰ باید به ترتیب ۲، ۱.۵ و ۱ کیلومتر باشد. در مسیرها (کوریدور) محل ایستگاه‌های ماندگار باید به‌صورت زیگزاگ در دو طرف محور و با لحاظ این فواصل باشد.
- تعیین مختصات سه بعدی ایستگاه‌های ماندگار با انتقال از ایستگاه‌های دائم سازمان نقشه‌برداری و مطابق با دستورالعمل پیوست نامه شماره ۶۷۷۱ مورخ ۲۷/۱۷/۳۷۳۱ انجام می‌گیرد.
- ارتفاع مورد استفاده در ایستگاه‌های ماندگار، نقاط کنترل ، نقاط چک، نقشه و کلیه محصولات مکانی ارتفاعی و سه‌بعدی باید ارتومتریک باشد و صرفا ارائه ارتفاع ژئودتیک مجاز نیست.
- به منظور تبدیل ارتفاع ژئودتیک به ارتومتریک باید ارتفاع ژئوئید اندازه‌گیری شود. این کار به دو روش ترازیابی مستقیم زمینی و به‌کارگیری مدل های جهانی یا محلی ژئوئید انجام می‌گیرد. درصورتی‌که کارفرما روی تهیه ژئوئید به روش ترازیابی مستقیم تأکید نداشته باشد و دقت ارتفاعی بهتر از ۶۰ سانتیمتر مورد انتظار نباشد، در حا حاضر میتوان از مدل محلی ژئوئید ایران ارائه شده توسط سازمان نقشه‌برداری از وبگاه www.irg2016.ir استفاده نمود. بههرحال باید روش اندازه‌گیری ژئوئید در متادیتای محصولات مکانی ذکر شود.
- ازآنجاکه در اکثر موارد نقشه‌های تهیه شده در سیستم مختصات UTM می‌باشند و اکثراً در پروژه‌های عمرانی از مختصات محلی استفاده می‌شود، ارائه ضریب مقیاس برای تمامی ایستگاه‌های شبکه ماندگار الزامی است.
تذکر: آخرین نسخه دستورالعمل ابلاغی تهیه نقشه بزرگ مقیاس به روش زمینی ملاک عمل می‌باشد.
- نصب تارگت های نقاط کنترل و چک
کلیه تارگت ها مطابق با موقعیت طراحی شده در مرحله طراحی و جانمایی نقاط کنترلو چک روی زمین نصب میشوند. (حداکثر جابجایی ۱:۱۰فاصله طراحیشده نقاط)، به‌منظور ایجاد و نصب تارگت‌ها، موارد ذیل مورد توجه قرار گیرد:
- در صورت ایجاد تارگت‌ها توسط نوارهای پارچه‌ای، پلاستیکی و یا چاپ بر روی بنر، از میخ سر کج L در چهارگوشه و مرکز به منظور نصب تارگت استفاده شود.
- تارگت‌ها می بایست در سطح نسبتاً صاف به نحوی قرار گیرند که به خوبی در تصاویر دیده شوند.
- در صورتی‌که تارگت گذاری قبل از پرواز انجام نشود، یا تعدادی از تارگت‌ها در هنگام عملیات پرواز تخریبشده و از دست رفته باشند، باید نقاط کنترل و چک تکمیلی بر اساس دستورالعمل تهیه نقشه‌های بزرگ مقیاس سازمان نقشه‌برداری کشور اخذ شده و با ترسیم کروکی، تعیین مختصات شوند.
- درمقایسه بین عملیات استرئوزمینی و تارگت گذاری، اولویت با نصب تارگت استزی را دقت قرائت مشاهدات عکسی نقاط کنترل و چک میتواند از نیم پیکسل به یکدهم پیکسل افزایش یابد.
- تعیین مختصات سه‌بعدی تارگت های نقاط کنترل و چک
- در تعیین موقعیت تارگت ها از عدم جابجایی آنها در فاصله زمانی بین تصویربرداری و اندازه‌گیری، اطمینان حاصل شود. برای این منظور توصیه می‌شود در زمان اندازه‌گیری تارگت از آن تصویری که نشان دهنده موقعیت تارگت نسبت به عوارض اطراف باشد گرفته شود.
- تعیین مختصات تارگتهای غیر ماندگار به عنوان نقاط کنترل و چک زمینی در شبکه فتوگرامتری، باید بر مبنای شبکه ایستگاه‌هایماندگار انجام شود.
- اندازه‌گیری مختصات نقاط کنترل و چک بایستی از نزدیکترین نقطه ماندگار انجام گیرد.
- در تعیین موقعیت تارگت‌ها علاوه بر روش استاتیک میتوان از روش کینماتیک نیز استفاده نمود با در نظر گرفتن این نکته که دقت مختصاتی یا RMSE تارگت‌ها میبایست کمتر از ۱:۴ خطای هندسی مجاز نقشه باشد.
- در صورت عدم تارگت گذاری و برداشت نقاط کنترل به روش استرئو زمینی، میبایست برداشت هر نقطه کنترل به صورت جفت نقطه مسطحاتی-ارتفاعی مطابق با آخرین دستورالعملهای موجود در این زمینه صورت پذیرد.
- درصورتی که هدف از روش فتوگرامتری پهپاد تولید نقشه سه‌بعدی باشد، ارتفاع نقاط کنترل باید ارتومتریک بوده و سازگار با شبکه نقاط ارتفاعی سازمان نقشه برداری کشورباشد. لذا بایستی با ترازیابی مستقیم یا GPS Leveling ارتفاعات ارتومتریک شبکه سازمان را به نقاط کنترل منتقل نمود. روش GPS Leveling به شرطی قابل قبول است که فاصله از نقطه مرجع بیش از دو کیلومتر در مناطق کوهستانی و چهار کیلومتر در مناطق دشت نشود.
عملیات تصویربرداری هوایی
در انجام عملیات تصویربرداری هوایی با پهپاد موضوعاتی از قبیل مجوز پرواز ،محدوده زمانی تصویربرداری هوایی، تعیین ایستگاه‌های زمینی پرواز و کنترل های قبل، حین و بعد از پرواز اهمیت دارند که در ادامه توضیح داده شده است.
مجوز پرواز و تصویربرداری هوایی
بهطورکلی اخذ سه دسته مجوز باید مدنظر قرار گیرد:
- اخذ مجوز ایمنی از سازمان هواپیمایی کشوری شامل مواردی مانند صدور گواهینامه خلبانی، کارت شناسایی پهپاد و مجوز برای پرواز در مناطق و ارتفاعهای با محدودیت پروازی.
- اخذ مجوز امنیتی از مراجع ذیصلاح
- اخذ مجوز فنی از سازمان نقشه‌برداری کشور یا نهادهای مرجع رسمی دیگر در حوزه نقشه‌برداری و مورد تأیید سازمان نقشه‌برداری کشور. در این رابطه شرکت باید علاوه بر کسب حداقل رتبه سه نقشه‌برداری زمینی و فتوگرامتری، مجوزهای لازم مربوط انجام عملیات فتوگرامتری پهپاد را طبق آخرین مصوبات دفتر نظام فنی و اجرایی سازمان برنامه و بودجه اخذ نمایید.
لازم به ذکر است آخرین دستورالعملهای ابلاغی توسط مراجع قانونگذاری در حوزه‌های ایمنی، مجوز پرواز و فنی ملاک عمل خواهد بود. اخذ مجوزهای پرواز باید بر اساس دستورالعملهای ابلاغی و منتشر شده دستگاه‌های ذیربط در زمان پرواز باشد.
محدوده زمانی و مکانی تصویربرداری هوایی
- تعیین تاریخ و زمان تصویربرداری بستگی زیادی به نیاز پروژه همچنین ویژگی‌های منطقه مورد تصویربرداری دارد. بهطورکلی بهترین زمان برای تصویربرداری هوایی به‌منظور تهیه نقشه و اطلاعات مکانی زمانی است که هوا صاف و فاقد گردوغبار بوده، شرایط آب و هوایی پایدار باشد، پوشش گیاهی سطح زمین در وضعیت حداقل رشد و درختان فاقد برگ باشند.
- محدوده ساعتی پرواز باید به‌گونه‌ای انتخاب شود که با توجه به فصل و روز عملیات پرواز، ارتفاع خورشید بالاتر از ۴۵ درجه بالای افق قرار داشته باشد تا ضمن برخورداری از حداکثر نور، از وجود سایههای بلند در تصاویر اجتناب شود.
- تصویربرداری از مناطق پوشیده از برف فصلی (غیر دائم)، در صورتی که قطر پوشش برف در حدی باشد که عوارض موردنظر قابلشناسایی باشند، مجاز می‌باشد.
- همانطور که قبلااشاره شد تصویربرداری در یک محدوده بزرگتر نسبت به حد کار پروژه انجام می‌شود همچنین در طراحی مسیرهای پرواز باید توجه داشت که چرخشها و تغییرات ارتفاع پرنده در انتهای رنهای پروازی، خارج از این حد پرواز صورتگیرد.
تعیین ایستگاه‌های زمینی پرواز
- با توجه به محدودیت مداومت پروازی و برد مطمئن پرنده، برای محدوده پرواز مورد نظر ،یک یا چند ایستگاه زمینی پرواز تعیین می‌شود بهطوری‌که بتوان با توجه به محدودیت‌های فوق، از طریق این ایستگاه‌ها کل منطقه را تصویربرداری هوایی نمود.
- محل ایستگاه باید ترجیحاً دید آسمانی و زمینی باز و بدون مانع داشته، برروی زمین‌های مرتفع‌تر از اطراف قرار داشته ،از مراکز جمعیتی بیشترین فاصله را داشته و از دکل‌های برق و مخابرات تا حد امکان دور باشد و با توجه به شرایط و امکانات پهپاد، از امکان ایجاد باند یا ایستگاه مناسب برای برخاست و نشست پرنده برخوردار باشد.
- از هر ایستگاه پرواز میتوان چندین پرواز انجام داد و تمام یا بخشی از منطقه پروازی را تصویربرداری نمود.
- بین مناطق پروازی باید به اندازه نصف طول عکس روی زمین همپوشانی وجود داشته باشد.
کنترلهای قبل از پرواز
- از صدور مجوزهای موردنیاز مطمئن بوده و ملاحظات ایمنی پرواز را رعایت کند.
- وضعیت جوی در منطقه را بررسی نموده و بعد از تعیین سرعت و جهت باد، تناسب آن با حداکثر باد قابل‌تحمل ذکرشده در کتابچه راهنمای پهپاد را کنترل نماید.
- بعد از نصبو راه‌اندازی پهپاد، بازدید چشمی بخش‌های پهپاد را انجام داده و از صحت عملکرد فرمان‌های پرواز، تجهیزات پهپاد و ایستگاه کنترل زمینی اطمینان یابد.
- مکان ایستگاه‌های پروازی را بعد از شناسایی منطقه مشخص نماید.
- تنظیمات دوربین را برای کسب تصاویر باکیفیت و با هندسه پایدار با توجه به شرایط نوری و فیلتر نوری مورداستفاده در دوربین انجام دهد.
- برنامهریزی برای تست زیمنس و تست حد تفکیک ارتفاعی را با نصب تارگتهای مربوطه در محل مناسب انجام دهد.
- از نصب تارگت های نقاط کنترل و چک در سطح منطقه مطمئن شود.بهبودهای مورد نیاز برای طراحی پرواز را با توجه به شرایط موجود انجام دهد (مثلاً تغییر جهت نوارها به خاطر تغییر جهت باد) و نقاط مسیر طراحی پرواز را در اتو پایلوت پهپاد بارگذاری نماید.
- درصورتی‌که چند پرواز برای تصویربرداری کامل منطقه لازم است، حداقل پوشش تصاویر در فصل مشترک پروازهای مختلف رعایت گردد.
- با توجه به شرایط آب و هوایی و موانع فیزیکی و فرکانسی در منطقه، اقدام به پرواز دادن پهپاد طبق کتابچه راهنمای آن و آموزش‌های استاندارد نماید.
کنترلهای حین پرواز
- تا حد امکان پهپاد در دید چشمی خلبان قرار داشته باشد .
- از عملکرد مناسب پرنده و دوربین و تجهیزات مخابراتی در حین پرواز اطمینان یابد.
- ناوبری پرنده روی مسیرهای طراحیشده و تصاویر برداشتی را لحظه‌به‌لحظه مانیتور نماید.
- توجه به حضور پرنده‌ها یا اشیاء مزاحم در آسمان داشته و اقدامات ایمنی را انجام دهد.
- از اخذ تصاویر به تعداد و پوشش کافی از تارگت زیمنس و تارگت حد تفکیک ارتفاعی اطمینان یابد.
- در زمان اتمام پرواز، ملاحظات ایمنی برای فرود پرنده را مطابق کتابچه راهنمای آن رعایت شود.
- پروتکل‌های اخلاق حرفه‌ای و حفظ حریم خصوصی در حین پرواز را رعایت نماید.
کنترلهای بعد از پرواز
- از کیفیت بصری تصاویر ازنظر روشنایی، کنتراست ،ISO و کشیدگی تصویر به خصوص در گوشههای تصویر اطمینان حاصل نماید (میزان کشیدگی تصویر حداکثر نیم پیکسل باشد).
- اندکس مراکز تصاویر یا مسیر پرواز را بررسی نموده و از عدم وجود گپ، پوشش کامل منطقه و عدم وجود تیلت بالای تصاویر (در تصویربرداری قائم تیلت به‌صورت معمول زیر ۵ درجه بوده و نباید از ۱۵ درجه بیشتر باشد) اطمینان یابد.
انجام مشاهدات تعیین موقعیت مراکز تصویربرداری و تعیین وضعیت تصاویر
مشاهدات تعیین موقعیت مراکز تصویربرداری
مشاهدات تعیین موقعیت مراکز تصویربرداری به سه روش مستقل و به‌تنهایی، RTKوPPK قابل انجام است.
در انجام مشاهدات تعیین موقعیت مراکز تصویربرداری موارد زیر میبایست مورد توجه قرارگیرد:
- به کارگیری گیرنده‌های تعیین موقعیت ماهواره‌ای با قابلیت ثبت وقایع
- نصب آنتن گیرنده حتیالامکان در امتداد قائم بالای دوربین تصویربرداری و محلی از پرنده که مانعی برای دریافت امواج ماهواره وجود نداشته باشد. در هر صورت میبایست خروج از مرکزیت آنتن نسبت به مرکز مختصات دوربین حداقل بوده و مشخص باشد.
- قرار داشتن حداقل پنج تا شش ماهواره در ارتفاع بیشتر از ۱۵ درجه نسبت به افق در معرض دید آنتن گیرنده و مقدار PDOP در طول پرواز در محدوده ۳ تا ۵
- انتخاب ایستگاه مرجع زمینی در مکان‌هایی بدون وجود مانع بین امواج ارسالی از ماهواره‌ها تا گیرنده مستقر بر روی ایستگاه
- عدم وجود سطوح منعکس‌کننده امواج در مجاورت ایستگاه‌های مرجع زمینی به‌منظور جلوگیری از پیدایش پدیده چند مسیری شدن امواجیا استفاده از آنتن های مجهز به تجهیزات حذف این پدیده
- ثبت اطلاعات در گیرنده مستقر روی ایستگاه‌های مرجع زمینی و گیرنده نصب‌شده در پهپاد به‌طور همزمان و با نرخ یکسان
مشاهدات تعیین وضعیت تصاویر
مشاهدات تعیین وضعیت تصاویر با استفاده از سیستم اندازه‌گیری اینرشیالIMUانجام می‌شود. ازآنجاکه IMU به دوربین متصل می‌شود، در صورت آگاهی از زوایای اتصال، میتوان وضعیت لحظه‌ای دوربین را با نرخ بالا (معمولاً ۱۰۰ تا ۴۰۰ هرتز)اندازه‌گیری نمود و مشاهدات تعیین وضعیت تصاویر را به دست آورد.
عملیات تکمیلی زمینی
عملیات تکمیلی زمینی شامل مواردی مانند گویا سازی نقشه، تکمیل زمینی عوارض فتوگرامتری، تعیین حدود پارسلها و جداسازی بالکنها مطابق با شرح ادمات پروژه انجام شود.