شرکت آشیانه ققنوس ایرانیان | علیرضا نوروزی | آموزش ساخت پهپاد | پهپاد

آموزش، طراحی، ساخت، تعمیر و پشتیبانی انواع پرنده های بدون سرنشین (غیرنظامی)

شرکت آشیانه ققنوس ایرانیان | علیرضا نوروزی | آموزش ساخت پهپاد | پهپاد

آموزش، طراحی، ساخت، تعمیر و پشتیبانی انواع پرنده های بدون سرنشین (غیرنظامی)

شرکت آشیانه ققنوس ایرانیان
تیم ما جمعی از مهندسان هوافضاست و هدف ما آموزش، طراحی، ساخت، تعمیر و پشتیبانی انواع #پهپاد و آسان کردن زندگی از طریق محصولاتمون در این زمینه است.
به سایتمون حتما سر بزن خیلی امکانات بیشتری وجود داره:
www.phoenix-air.ir

طبقه بندی موضوعی

۳ مطلب با کلمه‌ی کلیدی «#نقشه_برداری» ثبت شده است

مقدمه

رشد فزاینده مناطق شهری و نرخ بالای تغییرات آنها در کنار

و پیچیده بودن برخی ساختارهای شهری و

دشواری تحلیل اطلاعات موثق از این ساختارها

در سطح زمین روشهای نقشه‌برداری متداول را به منظور

تهیه و به روز رسانی نقشه های کاداستر از این مناطق با چالش جدی مواجه است.

روشن نوین

اخیرا این روش نوین فتوگرامتری پهپاد برد کوتاه

با غلبه بر برخی مشکلات فتوگرامتری هوایی کلاسیک

به عنوان یک راه حل جدی به منظور تهیه نقشه های توپوگرافی مطرح شده است.

در تحقیق حاضر امکان استفاده از سکوهای بدون سرنشین جهت

و تولید نقشه های کاداستر با مقیاس ۱:۵۰۰ از

مناطق شهری نسبتاً وسیعی ارزیابی گردیده است.

تحلیل جامع بر روی پارامترهای اثرگذار بر دقت و

ویژگی‌های اطلاعات سه بعدی تولید شده

از این روش ارائه شده است با توجه به دقت مورد درخواست

این پارامتر ها تحلیل و نهایتاً مقدار بهینه برای آنها انتخاب می شود.

ارزیابی جامعه ای بر روی دقت و قابلیت اعتماد

این روش در نقشه های کاداستر ارائه شده است

به علت وجود مشکل نواحی پنهان اعوجاجات نسبتاً شدیدی

در محل لب ساختمان ها و دیوارها به عنوان مهمترین عوارض شهری مشاهده گردید.

نتایج بهبود چشمگیر دقت ها را نشان داد.

مشاهدات کیفی و ارزیابی

همچنین مشاهدات کیفی و ارزیابی های کمی کارایی های

طرح پرواز مضاعف در مقایسه با طرح پرواز های متداول را نشان داد.

ارزیابی های دقت نشان دادند که با استفاده از

طراحی پرواز مضاعف و بهره بردن تنها ۹ نقطه

کنترل برای مساحت در حدود  ۵۰۰ هکتاری

مسطحاتی و ارتفاعی در حدود ۵ سانتی متر دست یافت.

امروزه اطلاعات مکانی یکی از مهم‌ترین ابزارهای تصمیم گیری

در سطوح مختلف یک جامعه محسوب می گردد

اطلاعات مکانی

اهمیت اطلاعات مکانی و کارآیی آن در تسهیل روند

تصمیم سازی به حدی است

که در کشورهای بسیاری در بین سایر اطلاعات

از اطلاعات مکانی به عنوان اطلاعات ویژه یاد میگردد.

اطلاعات کاداستر به عنوان یکی از مهمترین

انواع اطلاعات مکانی محسوب می گردد و

به عنوان یکی از ابزارهای لازم برای رسیدن به

اهداف توسعه پایدار در مرکزیت سیستم مدیریت زمین

هر کشوری قرار می‌گیرد

اهمیت کاداستر کارآمد زمانی آشکارتر می گردد

که سیستم های مدیریت زمین مبتنی بر آن می توانند

به آسانی حقوق محدودیت ها و مسئولیت های

وابسته به املاک ارزیابی بازار زمین و ملک و

همچنین کاربری زمین را تحت کنترل درآورند.

کاداستر

روش های تهیه نقشه های کاداستر

روش های تهیه نقشه های کاداستر را می توان به دو روش مستقیم و غیر مستقیم دسته بندی نمود:

1- مستقیم

در روش مستقیم ممکن است برخی تغییرات

در وضعیت و موقعیت خطوط مالکیت پس از انجام نقشه‌برداری مستند

و منظم نبودن داده های کمی و مکانی

به داده های کیفی نظیر عکس ها و ارتوفتوی یکپارچه

سبب بروز برخی ابهامات و دعوی های حقوق شود.

2- روش غیر مستقیم

در مقابل روش مستقیم زمینی روشهای غیر مستقیم

از تکنولوژی‌های نوین ترین نظیر فتوگرامتری هوایی

فتوگرامتری فضایی و لیدار بهره می‌برند.

 

کاداستر
کاداستر

نقشه های کاداستر امروزه

در حال حاضر نقشه های کاداستر که با استفاده از تصاویر ماهواره ای

با قدرت تفکیک مکانی بالا یا تصاویر هوایی تهیه می شوند

کوچک مقیاس یا متوسط مقیاس هستند

که توانایی تفکیک مرزهای مالکیت به صورت انفرادی برای هر قطعه را ندارند

و یا دقت در خور نیازهای کاداستر ارائه نمی دهند.

رشد سریع نیازمندی های مربوط به هیچ اطلاعات مکانی

به ویژه در سیستم های کاداستر سبب ایجاد تقاضاهایی

برای ارائه روشهای سریع و کارآمد و نقشه برداری شده است

تصاویر اخذ شده از سکوهای پرنده بدون سرنشین

امروزه به عنوان یک منبع داده با ارزش به منظور تهیه نقشه ها

و اطلاعات مکانی با قدرت تفکیک مکانی بالا به صورت جدی مطرح شده اند.

از آنجایی که فتوگرامتری هوایی برد کوتاه با استفاده

از پرنده های بدون سرنشین را میتوان به عنوان

یک جایگزین ارزان‌قیمت و سهل‌الوصول

برای فتوگرامتری هوای کلاسیک دانست

کاربرد های جدید در حیطه فتوگرامتری برد کوتاه را می توان برای آن متصور شد.

کاداستر

عمود پرواز ها و هواپیماهای بدون سرنشین

قابلیت اخذ داده توسط دوربین های رقومی غیر متریک

و پرواز در حالت های دستی نیمه خودکار و خودکار را دارا هستند

و گرامشی با استفاده از پهپاد در مقایسه

با فتوگرامتری سنتی به دلیل استفاده از سکوهای بدون سرنشین

سبک و کوچک بسیار انعطاف پذیر است.

کاداستر

عمود پرواز ها را می توان از هر مکانی پرواز داد

و نیاز به باند پرواز ندارند ارتفاع پرواز آنها در مقایسه

با انواع با سرنشین شان آنها را در تراز پایین تر

از ابرها قرار می دهد

در نتیجه در روزهای ابری نیز امکان اخذ اطلاعات

را خواهند داشت از طرف دیگر ارتفاع پایین سبب

اخذ تصاویر با قدرت تفکیک مکانی و کیفیت محتوا تصویر بالاتر می شود.

بنابراین با استفاده از آنها می‌توان اطلاعات سه بعدی دقیق تری از سطح زمین را تولید نمود.

نقشه برداری زمینی و هوایی

با نقشه برداری زمینی می توان به نقشه توپوگرافی یک منطقه

در زمان طولانی و با هزینه زیاد دست یافت

در حالی که در نقشه های استخراج شده

از تصاویر هوایی می توان علاوه بر کاهش زمان و هزینه

به محصولات دیگری نظیر ارتوفتو مدل سه بعدی و ابر نقطه رنگی نیز دست یافت.

در حالی که بسیاری از نیازهای مطرح شده

در زمینه کاربرد و تهیه نقشه های کاداستر فقط

محدود به جنبه دقت اطلاعات سه بعدی تولید شده

برای خطوط مالکیت نیست بلکه صحت و قابلیت اعتماد

این اطلاعات از اهمیت بیشتری برخوردار است.

مسافت های با قدرت تفکیک مکانی و رادیومتریکی بالا

به عنوان یک منبع اطلاعاتی بالاسری

به علت منظم بودن ویژگی های کیفی اطلاعات کمی

در آن می‌تواند از پیچیدگی های اخذ اطلاعات سه بعدی

در سطح زمین و اشتباهات احتمالی در تشخیص مرزهای مالکیتی بین قطعات بکاهد.

هدف از تحقیقات

هدف از این تحقیق انجام یک مطالعه جامع هدف

از این تحقیق انجام یک مطالعه جامع بر روی امکان استفاده

از پهپاد به منظور تهیه نقشه های کاداستر بزرگ مقیاس است.

در تحقیق حاضر از پهپاد عمود پرواز به منظور

اخذ تصویر از منطقه نیمه شهری به منظور

تهیه نقشه کاداستر به مقیاس ۱:۵۰۰ استفاده شده است.

طراحی پرواز

کاداستر

طراحی پرواز به عنوان یکی از مهم‌ترین و تعیین کننده ترین

مراحل تهیه نقشه به روش فتوگرامتری به شکل ویژه پرداخته شده است

انتخاب دوربین فاصله کانونی در ارتفاع پرواز پوشش های طولی

و عرضی در نوارهای عکسبرداری موقعیت ایستگاه های عکسبرداری

و هندسه نوارهای عکسبرداری در این مرحله و برحسب دقت مورد درخواست

تعیین گردیده اند.

بر اثر این پارامترها بر دقت نهایی تحلیل شده است

مشکل ذاتی فتوگرامتری در اعوجاج ارتوفتوی مناطق شهری

در لبه ساختمان ها و دیوارها بررسی گردید و جهت حل آن

طراحی پرواز ویژه ابتکاری تحت عنوان نوارهای موضوع و متعامد پیاده سازی گردید.

و نتایج حاصل از آن موارد ارزیابی واقع شده است

کاداستر

منطقه مورد مطالعه

منطقه مورد نظر جهت تهیه نقش روستای باستانی

تیز از توابع شهرستان چابهار ایران به مساحت ۴۷۱ هکتار است

که در منطقه کوهپایه ای در ۵ کیلومتری شمال غربی

چابهار و در کنار دریای عمان واقع شده است.

مواد مورد استفاده و ویژگی های آن

سیستم بدون سرنشین مورد استفاده در تحقیق حاضر

یک عمود پرواز ۶ بال بوده است

مجموعه باتری تعبیه شده برای این سیستم

مداومت پرواز ۲۰ دقیقه ای را برای آن فراهم می‌سازد

استفاده از سیستم‌های ناوبری خودکار حرفه‌ای نیز امکان

انجام پرواز در حالت خودکار بر روی یک نقشه یا ارتوفتوی

زمین مرجع را فراهم ساخته است الگوریتم های نوین

این سیستم ها قابلیت و کنترل شاتر دوربین را فراهم کرده است.

بنابراین پس از انجام طراحی پرواز و مشخص شدن

موقعیت مراکز عکسبرداری پرنده قابلیت اخذ تصاویر

در تمامی ایستگاه های عکسبرداری  از پیش تعیین شده را به صورت خودکار دارد.

به منظور پایدارسازی دوربین و جلوگیری از تاثیر لرزش

و تکان ها پایدار ثالث محور را در پرنده استفاده گردیده است

با استفاده از پایدار ساز ها می توان تصاویر قائم

و یا با زوایای دورانی دلخواه اخذ نمود و خطای کشیدگی

تصویر در اثر حرکت دوربین را کمینه نمود.

نرم افزار پردازش فتوگرامتری

کاداستر
کاداستر

نرم افزارهای بسیاری تاکنون به منظور پردازش تصاویر هوایی

جهت تولید نقشه توسعه یافته اند

اخیراً این نرم‌افزارها دانش فتوگرامتری و ماشین بینایی

را هم با هم تزریق نموده و تا حدود زیادی مختص پردازش تصاویر هوایی برد کوتاه

اخذ شده توسط دوربین های رقومی غیر متریک هستند.

این نرم افزارها از روش موسوم به ساختار از حرکت استفاده می کنند

برخی از این نرم افزار ها به صورت منبع باز و رایگان منتشر شده اند

نظیر،     Bunder  and  CMVS و Apero and Mic-mac

 

نرم افزار نرم افزار Agisoft photoscan

در تحقیق حاضر از نرم افزار Agisoft photoscan

به عنوان یکی از کارامد ترین انواع این نرم افزار ها استفاده شده است

این نرم افزار بر پایه تکنیک بازسازی سه بعدی چند منظری عمل می کند

و سطح اتوماسیون بالا برخوردار است.

اگرچه الگوریتم دقیق عملکرد این نرم افزار

تاکنون به صورت کامل منتشر نشده است

اما گام های اساسی آن کاملاً متداول و قابل درک هستند

این گام‌ها مبتنی بر الگوریتم های استاندارد

و منتشر اگرچه الگوریتم دقیق عملکرد این نرم افزار

تا کنون به صورت کامل منتشر نشده است

اما گام های اساسی آن کاملاً متداول و قابل درک هستند

این گام‌ها مبتنی بر الگوریتم های استاندارد و منتشر شده هستند

و از لحاظ عملکرد در مراحل اجرا مشابه سایر نرم‌افزارهای دیگر هستند.

نرم افزار امکان استفاده و یا عدم استفاده از برخی از

این پارامترها را توسط کاربر فراهم نموده است

که از آنجایی که دانش چندانی در خصوص نوع خطاهای موجود

در فضای تصاویر وجود ندارد ممکن است

استفاده از تمامی این پارامتر را منجر به بروز خطای   open-parametrization

شود.

بنابراین تنها از طریق آزمون و خطا می توان از موثر بودن

و یا مخرب بودن این پارامتر ها اطمینان حاصل نمود.

 

الگوریتم سرشکنی دسته اشعه

سرشکنی دستگاه اشعه برای کل شبکه فتوگرامتری

بر اساس نقاط متناظر یافت شده در محدوده پوشش مشترک تصاویر

توسط الگوریتم سرشکنی دسته اشعه

برای کل شبکه فتوگرامتری بر اساس نقاط متناظر یافت شده

در محدوده پوشش مشترک تصاویر توسط الگوریتم با اندکی بهبود انجام می گیرد

نقاط متناظر اشتباه بر اساس نتایج سرشکنی

کمترین مربعات حذف می شوند و سرشکنی دسته اشعه

برای نقاط باقیمانده تکرار می شود.

چنانچه مختصات موقعیت دوربین توسط جی پی اس

در لحظه عکس برداری برای هر تصویر ثبت گردد

از این مختصات ها به دو منظور استفاده می شود

کاهش زمان جستجو برای یافتن نقاط متناظر

در عکس های دارای همپوشانی و فراهم کردن

امکان زمین مرجع سازی تقریبی ابر نقاط کم پشت متناسب

با دقت مشاهده کدهای گیرنده جی پی اس.

درنهایت نیز تبدیل سیستم مختصات مدل سه بعدی

به سیستم مختصات زمینی با استفاده از نقاط کنترل زمینی انجام می پذیرد.

طراحی پرواز

کاداستر

در یک پروژه فتوگرامتری جهت دستیابی به دقت های مطلوب

در استخراج مختصات سه بعدی بایستی یک ترکیب هندسی قوی

برای شبکه فتوگرامتری انتخاب نمود.

اندازه شبکه فتوگرامتری در مرحله طراحی پرواز تعیین می‌گردد

طراحی پرواز را می‌توان مهمترین بخش یک پروژه فتوگرامتری دانست

که به غیر از نوع مدل ریاضی فتوگرامتری

و پارامترهای آن تقریباً دقیقه فاکتورهای تاثیرگذار

بر دقت نهایی در این مرحله تعیین می شوند.

کاداستر

طراحی پرواز کاملا وابسته به نوع و مقیاس نقش مورد درخواست

و همچنین ویژگی های منطقه به لحاظ نوع عوارض و توپوگرافی آن می‌باشد.

نوع دوربین از نظر فاصله کانونی و زاویه گشایش و سایر تنظیمات

آن به همراه ویژگی های پرواز نظیر رن های پرواز

و موقعیت ایستگاه های عکسبرداری ارتفاع پرواز همپوشانی طولی

و عرضی عکس ها در این مرحله تعیین می گردند.

به طور کلی در یک ارتفاع پرواز ثابت با افزایش فاصله کانونی

دوربین ابعاد جی اس دی کاهش یافته

و در نتیجه رزولوشن مکانی افزایش می یابد

از طرف دیگر افزایش فاصله کانونی برای یک دوربین به جهت ثابت ماندن

ابعاد سنجنده سبب کاهش اثر نواحی پنهان میشود.

مشکلات1 و راه حل

نواحی پنهان از بزرگترین مشکلات فتوگرامتری به خصوص

در مناطق شهری هستند و سبب بروز اعوجاج در لبه ساختمان ها و دیوارها می گردد.

از طرف دیگر با افزایش فاصله کانونی تصویر سطح کوچکترین

را بر روی زمین پوشش خواهد داد

و در نتیجه تعداد عکس ها افزایش خواهد یافت

و در تحقیق حاضر با توجه به در اختیار بودن

لنزهای با فاصله کانونی ۱۲ ۱۶ و ۲۰ میلیمتری بزرگ‌ترین

آنها ۲۰ میلیمتری استفاده گردید.

با ثابت ماندن فاصله کانونی کاهش ارتفاع پرواز

سبب افزایش مقیاس در نتیجه کاهش ابعاد   GSD می شود.

مشکلات2 و راه حل

از طرف دیگر عکسهای که از ارتفاع پایین تر اخذ می شوند

که کوچکتری از زمین را پوشش خواهند داد

و در نتیجه به منظور حفظ پوشش های طولی و عرضی بایستی

فاصله بین مراکز عکسبرداری و محورهای پرواز را کاهش داد

که این مسئله منجر به افزایش عملیات با ثابت ماندن

فاصله کانونی کاهش ارتفاع پرواز سبب افزایش مقیاس

در نتیجه کاهش ابعاد GSD می شود.

از طرف دیگر عکسهای که از ارتفاع پایین تر اخذ می شوند

که کوچکتری از زمین را پوشش خواهند داد

و در نتیجه به منظور حفظ پوشش های طولی و عرضی

بایستی فاصله بین مراکز عکسبرداری و محورهای پرواز را کاهش داد

که این مسئله منجر به افزایش عملیات پرواز تعداد عکس ها میشود.

کاداستر

 

مشکلات3 و راه حل

تصاویری که از یک ارتفاع یکسان از سطح زمین اخذ شدند

تقریباً دارای ابعاد GSD یکسان هستند

مزیت یکسان بودن ابعاد جی اس کیفیت بهتری انجام خواهد شد

تحقیقات حاضر

در تحقیق حاضر با توجه به اینکه عملیات پرواز به صورت تدریجی

و هر بار از نقاط مختلفی از سطح زمین در منطقه انجام می‌گرفت

در نتیجه مبنای ارتفاع پرواز در هر مرحله از برخاستن پرنده نقطه‌ای است

که پرونده از آن پرواز را شروع می‌کند تا مقیاس با کیفیت بهتری انجام خواهد شد

در تحقیق حاضر با توجه به اینکه عملیات پرواز به صورت تدریجی

و هر بار از نقاط مختلفی از سطح زمین در منطقه انجام می‌گرفت

در نتیجه مبنای ارتفاع پرواز در هر مرحله از برخاستن پرنده نقطه‌ای است

که پرنده از آن پرواز را شروع می‌کند تا مقیاس همه تصاویر تقریباً یکسان باقی بماند

با افزایش همزمان و متناسب ارتفاع پرواز و فاصله کانونی پارامترهای GSD

و سطح پوشش زمینی تصویر ثابت باقی می‌مانند

اما قدرت تفکیک مکانی واقعی تصویر حفظ نخواهد شد

این مسئله به قدرت تفکیک اپتیکی عدسی دوربین

شرایط غذای بین دوربین و زمین و شرایط نوری بستگی دارد

با دور شدن از سطح زمین سطح نوع

و میزان تاریخی تصاویر افزایش می‌یابد

کیفیت پایین تصاویر دقت استخراج نقاط عوارض از تصاویر

و همچنین فرآیند تناظریابی را مخدوش می‌کند

در نتیجه برای افزایش ارتفاع پرواز محدودیت‌هایی وجود دارد.

قاعده کلی

قاعده کلی دقت نتایج فتوگرامتری پهپاد

برای مختصات مسطحاتی دوبرابر ابعاد جی اس دی

و برای مولفه ارتفاعی سه برابر ابعاد جی اس دی است.

با توجه به اینکه در این تحقیق هدف تهیه نقشه

با مقیاس ۱:۵۰۰ بود

و مطابق استانداردهای موجود برای این مقیاس بیشینه

خطای مسطحاتی قابل قبول برای این مقیاس ۱۰ سانتیمتر می باشد.

در نتیجه با در نظر گرفتن رابطه ذکر شده به این ابعاد جی‌اس‌پی

و خطاها ابعاددر نتیجه با در نظر گرفتن رابطه ذکر شده

به این ابعاد جی‌اس‌پی و خطاها ابعاد جی اس پی طراحی شده

برای این پروژه برابر ۴ سانتیمتر در نظر گرفته شده است.

به طور کلی در یک بلوک فتوگرامتری

هنگامی که تصاویر دارای نواحی مشترک بزرگ‌تر باشند

و استحکام هندسی در مرتب سازی تصاویر داخل بلوک افزایش یافته

و همچنین نقاط متناظر بیشتری استخراج می گردد.

و در نتیجه سبب افزایش افزونگی داده میشود.

افزونگی

افزونگی داده برای تعیین موقعیت یک نقطه سه بعدی

با استفاده از مشاهدات تصویری در فتوگرامتری امکان شناسایی

و حذف نقاط متناظر اشتباه کشف شده توسط الگوریتم تناظریابی

را به صورت کارآمدتری فراهم می‌کند.

از طرف دیگر تقاطع با تعداد کمتر از سه اشعه نوری عبور کننده

از نقاط متناظر دقت مطلوبی را به همراه ندارد.

ترکیب چندین اندازه گیری از تصاویر با همپوشانی زیاد

و هندسه تقاطع مناسب از زوایا و مناظر مختلف سبب افزایش

دقت نقاط سه بعدی تولید شده خواهد شد .

به همین دلیل گسترش بلوک فتوگرامتری در حد یک نوار

به خارج محدوده مورد درخواست برای نقشه سبب افزایش

دقت برای محدوده مورد درخواست خواهد شد.

چراکه در نوارهای حاشیه برای زوایا و منظره‌ای خارج از بلوک

ایستگاههای عکسبرداری وجود ندارد

و این ضعف هندسه عکسبرداری در نوارهای حاشیه خواهد شد

که با این تمهید مشکل برای محدوده مورد نظر داخل بلوک برطرف می‌شود.

میزان همپوشانی

از طرف دیگر جهت کاهش نواحی پنهان بخصوص

در مناطق شهری و افزایش تراکم و جزئیات ابر نقطه

و در نتیجه کامل بودن ارتوفتو به خصوص

در لبه ساختمان ها و دیوارها در مناطق شهری بایستی

همپوشانی ها را مقدار بزرگی در نظر گرفت.

بنابراین میزان همپوشانی به نوع زمین و عوارض آن نیز بستگی دارد

هرچه منطقه ذوعارضه و دارای توپوگرافی

و تغییرات ارتفاعی شدیدتری باشد مقدار همپوشانی

را بایستی بزرگتر در نظر گرفت

بنابراین به منظور تهیه نقشه های کاداستر

از مناطق شهری نیاز به هم پوشانی های نسبتاً بالاتری داریم

در تحقیق حاضر میزان همپوشانی ها

در راستای طولی برابر ۷۵ درصد

و در راستای ارزشی ۶۰ درصد در نظر گرفته شد

با این پوششها فرکانس تمامی نقاط واقع در داخل بلوک حداقل برابر ۸ خواهد بود.

مشکلات مجود در ارتوفتوی

اعوجاج و جابجایی ها در لبه ساختمان ها و دیوارها

به طور کلی در محل تغییرات ارتفاعی شدید

یکی از بزرگترین مشکلات موجود در ارتوفتوی مناطق شهری است.

 

کاداستر

این مسئله به دلیل مشکل نواحی پنهان

در بخشی از ناحیه ای که نسبت به دید سنجنده مخفی است

رخ می دهد .

در نتیجه در ابر نقاط مناطق شهری در پیرامون ساختمان ها

مقداری گپ وجود دارد میزان این گپ به ارتفاع پرواز فاصله

کانونی و همپوشانی طولی و عرضی تصاویر بستگی دارد.

و با تنظیم بهینه این پارامترها می توان مقدار آن را کاهش داد

اما قابل حذف کردن نیست این مسئله در مناطق با ساختمان های

مرتفع و پیچیده شهری از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است

اثر نواحی پنهان نهایتاً منجر به بروز خطای نگاشت مضاعف می شود

این مسئله سبب بروز خطا در لبه ساختمان ها

و دیوارها که مهمترین عوارض در نقشه‌های کاداستر هستند می‌شود

و ممکن است کارآمدی فتوگرامتری این مسئله سبب بروز خطا

در لبه ساختمان ها و دیوارها که مهمترین عوارض

در نقشه های کاداستر هستند می‌شود و ممکن است

کارآمدی فتوگرامتری به منظور تهیه نقشه های کاداستر

از مناطق شهری را با چالش جدی مواجه سازد

راه حل

در تحقیق حاضر طراحی پرواز ابتکاری و ویژه‌ای

به منظور مقابله با مشکل اعوجاج لبه ها تحت عنوان

و نوارهای مضاعف و متعامد پیاده‌سازی گردید .

در واقع برای اینکه مشکل نواحی پنهان تا حدود زیادی مرتفع گردد

نمایش ساختمان ها بایستی در هر چهار جهت :

شمال جنوب شرق و غرب رویت پذیر باشند.

همانطور که در شکل مشاهده می شود

کاداستر

طراحی نوارهای پرواز مضاعف سبب افزایش دو برابری مشاهدات تصویری در فرایند بازسازی سه بعدی می شود 

به نحوی که با پوشش های ذکر شده برای این تحقیق فرکانس هر نقطه گره ای حداقل برابر ۱۶ خواهد بود 

و همچنین وجود اشعه‌های نوری تصویر کننده از زوایا

 و منظره های مختلف کیفیت هندسه تقاطع را در محاسبات تقاطع فضایی به نحو مناسبی تضمین خواهد کرد.

پروژه فتوگرامتری

در پروژه های فتوگرامتری برد کوتاه جهت غلبه بر مشکل بروز وابستگی میان 

و پارامترهای توجیه داخلی و خارجی در خود کالیبراسیون دوربین معمولاً اخذ یک تصویر با زاویه دورانی ۹۰ درجه حول محور دورانی نسبت

 به عکس اصلی در هر ایستگاه عکسبرداری توصیه می شود.

رعایت این مسئله دقت های قابل دسترسی را برآورد پارامترهای توجیه داخلی 

و خارجی و پارامترهای اضافی و همچنین مختصات شیئی نقاط گره ای به مقدار قابل ملاحظه‌ای افزایش خواهد داد.

طراحی پرواز مضاعف و متعامل ارائه شده در این تحقیق می تواند 

در هر ایستگاه عکسبرداری دو تصویر با زوایای رول در حدود ۹۰ درجه در اختیار قرار دهد 

بنابراین یکی از نقاط قوت طراحی های نوار پرواز مضاعف تقویت استحکام هندسه شبکه عکسبرداری می باشد. 

مهمترین مزیت طراحی نوارهای مضاعف که در این تحقیق بر روی آن تاکید شده است 

حذف نواحی پنهان با رویت پذیر نمودن تمامی نماهای ساختمان ها در تصاویر 

و در نتیجه جلوگیری از خطاها و اعوجاج طلبه و ساختمانها و دیوارها در ارتوفتو می باشد.

ضعف و طراحی پرواز مضاعف نیز دو برابر شدن تعداد عکسهای پروژه و در نتیجه افزایش هزینه های محاسباتی 

و زمان پردازش داده ها می باشد و در انتها نیز استفاده از سامانه های پرواز خودکار انجام پرواز 

و اخیرا تصاویر در موقعیت های از پیش تعیین طراحی شده در حد دقت و مشاهدات کد گیرنده های gps را به صورت خودکار تضمین می کند.

  • آشیانه ققنوس ایرانیان

مقدمه 

حالا به معرفی سامانه پهپاد نقشه برداری برای دوستانی که به تازگی با این سیستم آشنا شده اند می پردازیم .

برای شروع بهتر است به بیان جایگاه این تکنیک در علم مهندسی نقشه برداری بپردازیم.

اگر به دنبال آن هستید که بدانید

نقشه برداری هوایی با پهپاد چیست؟!

چه اجزا و کاربردهایی دارد؟!

از چه پرنده هایی می توانید برای تصویربرداری هوایی استفاده کنید؟!

 چه دوربینی برای پهپاد نقشه برداری احتیاج است؟!

و سوالاتی از این قبیل با من همراه باشید.

مهندسی ژئوماتیک

همانطور که می دانیم هدف اصلی از علم مهندسی ژئوماتیک تهیه نقشه و یا جمع آوری اطلاعات مکانی از تمامی عوارض بر روی سطح زمین می باشد. 

این اجسام و عوارض می توانند به بزرگی یک کره زمین و یا فراتر از آن تا به کوچکی یک دندان یا کوچکتر از آن باشد .

برحسب ابعاد و اندازه جسم، برحسب روش های مختلف برای جمع آوری داده و تهیه اطلاعات و همچنین بر حسب تجهیزات مورد استفاده، 

از روش های مختلفی برای تهیه نقشه و یا بهتر بگوییم برای تولید اطلاعات استفاده می شود. 

همین تنوع در مواردی که ذکر شد باعث ایجاد شاخه های مختلف در علم مهندسی ژئوماتیک گردید.

 

نقشه برداری

از گرایش های مختلف مهندسی ژئوماتیک می توانیم به علم ژئودزی، فتوگرامتری، سنجش از دور، هیدروگرافی و  (سامانه اطلاعات مکانی) اشاره کنیم. 

در علم مهندسی ژئودزی و هیدروگرافی هدف اصلی تعیین شکل و بررسی تغییرات سطح زمین در ابعاد و وسعت زیاد است. 

در بحث سنجش از دور همانگونه که از اسم آن پیداست  با استفاده از سنجنده هایی که در فواصل بسیار زیاد از زمین داده هایی را اخذ می کنند، به بررسی وضعیت زمین می پردازند. 

سنجنده های مختلفی از قبیل سنجنده های مرئی و غیر مرئی بر روی سکوهای فضایی نصب می شوند و داده های مختلفی از سطح زمین و حتی از زیر سطح زمین برداشت می شود.

لوازم نقشه برداری

مهندسی هیدروگرافی

یکی از علومی که در کشور ما از حساسیت بالایی برخوردار است علم مهندسی هیدروگرافی است. 

با استفاده از علم هیدروگرافی می توان به اعماق دریاها و آب ها دست یافت و از وضعیت توپوگرافی زیر سطح دریاها داده های بسیاری را جمع آوری نمود.

 به هر طریق با استفاده از داده هایی که به روش های مختلف علم مهندسی ژئوماتیک بدست می آید، 

می توان آنالیزهای بسیار جالب و کاربردی با استفاده از سامانه اطلاعات مکانی (GIS)  انجام داد. 

در علم GIS هدف اصلی آنالیز داده ها و تولید اطلاعات مکانی است.  

از آنجایی که در تولید اطلاعات، داده های مختلفی می تواند دخیل باشد، این گرایش از مهندسی ژئوماتیک در بین علوم دیگر نیز از اهمیت بالایی برخوردار است.

فتوگرامتری

 برای درک بهتر علم فتوگرامتری بهتر است تعریف صحیحی از آن بیان کنیم. 

بطور کلی فتوگرامتری را علم، فن و هنر اندازه گیری و تعیین شکل جسم با استفاده از تصاویر آنالوگ و دیجیتال می نامند. 

پس در فتوگرامتری ابزار اندازه گیری ما دوربین تصویربرداری و تصویر است. 

بر همین اساس فتوگرامتری را به سه بخش فتوگرامتری فضایی، هوایی و زمینی (برد کوتاه) تقسیم بندی می کنند.

فتوگرامتری نقشه برداری

فتوگرامتری فضایی

در فتوگرامتری فضایی با استفاده از آنالیز و پردازش تصاویر ماهواره ای مرئی، می توان به اطلاعات مکانی از یک منطقه وسیع دست یافت. 

از تصاویر ماهواره ای در حوزه فتوگرامتری فضایی برای کاربردهایی نظیر تهیه نقشه های کوچک مقیاس از مناطق وسیع و تصمیم گیری های کلان استفاده می شود. 

معمولا سنجنده هایی که بر روی فضاپیماها جهت تصویربرداری فضایی نصب می شوند،

 از ارتفاع چندهزار کیلومتری تصاویری با کیفیت و در رزولوشن های مختلف از سطح زمین اخذ می کنند.

فتوگرامتری هوایی

اگر ارتفاع پرواز را کمتر کنیم و سنجنده (دوربین تصویربرداری) در زیر یک هواپیمای سرنشین دار قرار دهیم، 

می توانیم تصاویری از ارتفاع چندهزار متری سطح زمین اخذ کنیم.

 به مجموعه فعالیت هایی که بر روی تصاویر هوایی صورت می گیرد تا به نقشه برسیم، فتوگرامتری هوایی می گویند. 

در فتوگرامتری هوایی معمولا مناطقی در حد یک شهر و استان درنظر گرفته می شود. 

اما برای کشوری با وسعت ایران هر چند دهه یکبار تصاویری کامل از سطح کشور نیز اخذ می شود. 

از آنجایی که در کشور ما متولیان تصویربرداری هوایی سازمان نقشه برداری کشور و سازمان جغرافیایی نیروهای مسلح می باشند. 

بدیهی است که این دو سازمان نمی توانند پاسخگوی نیازهای شرکت های مختلف برای مناطقی با وسعت چند هکتار و یا چند هزار هکتار باشند. 

به همین دلیل می بایست سیستمی بوجود می آمد تا چنین نیازهایی را بتواند برطرف کند.

از طرف دیگر وجود بروکراسی های اداری جهت درخواست تصویربرداری هوایی از ارگان های دولتی و همچنین کمبود سیستم های تصویربرداری هوایی در کشور به دلیل وجود تحریم ها، 

باعث گردید تا سامانه ای بوجود آید که بتواند نیازهای متقاضیان در این خصوص را برطرف نماید. 

این سیستم چیزی نبود جز سامانه پهپاد فتوگرامتری.

فتوگرامتری زمینی (برد کوتاه)

شاخه دیگری از علم فتوگرامتری که از اهمیت و کاربردهای ویژه ای برخوردار است،فتوگرامتری زمینی یا برد کوتاه نامیده می شود.

 علت این نامگذاری این است که فاصله دوربین تصویربرداری تا جسم بسیار کم شده و در حد چند صد متر تا چند سانتیمتر می باشد.

بطور کلی بسته به وضعیت منطقه و یا جسم، دوربین در حالت برد کوتاه یا می تواند بر روی یک پرنده بدون سرنشین نصب شده و از بالای یک منطقه تصویربرداری کند. 

و یا اینکه دوربین دست یک شخص باشد و یا  بر روی وسیله ای بر روی زمین نصب شود و از یک منطقه کوچک و یا یک جسم کوچک تصویربرداری کند. 

فتوگرامتری برد کوتاه بر اساس نوع کاربرد می تواند به دو دسته فتوگرامتری توپوگرافی و غیر توپوگرافی دسته بندی شود.

 

لوازم نفشه برداری

در فتوگرامتری توپوگرافی، هدف تهیه نقشه های توپوگرافی یا منحنی میزان، تولید DEM ، DSM و … از یک منطقه است. 

در فتوگرامتری غیرتوپوگرافی هدف تهیه اطلاعات مکانی و انجام اندازه گیری های خاص از اجسام صنعتی، پزشکی و یا عوارضی از این دست است. 

حال که با وضعیت فتوگرامتری برد کوتاه بطور کلی آشنا شدیم، متوجه شدیم که استفاده از پرنده های بدون سرنشین در تصویربرداری هوایی در زمره محاسبات و پردازش های فتوگرامتری برد کوتاه قرار می گیرد.

به همین دلیل اکثر نرم افزارهای مورد استفاده در بحث پهپاد فتوگرامتری، جهت مدلسازی اجسام و عوارض کوچکتر هم استفاده می شود.

 اکنون که با جایگاه سامانه پهپاد فتوگرامتری یا پهپاد نقشه برداری آشنا شدیم، به بررسی مفصل تر این سامانه می پردازیم.

سامانه پهپاد نقشه برداری

عبارت سامانه پهپاد نقشه برداری و یا پهپاد فتوگرامتری، شاخه ای از علم فتوگرامتری برد کوتاه است 

و اشاره به مجموعه ای از عوامل دارد که با تلفیق و در کنار هم قرار دادن آنها می توان بوسیله یک پرنده بدون سرنشین از مناطقی با وسعت مختلف تصویربرداری هوایی کرد 

و با نرم افزارهای پیشرفته فتوگرامتری عملیات تبدیل را انجام داد و در نهایت به نقشه رسید.

شاید این سوال برای شما پیش آید که با اینکه علم  فتوگرامتری قدمتی بسیار دارد، اما چرا اکنون ما شاهد این تکنولوژی هستیم و چرا سال ها قبل نمی توانستیم از این سیستم استفاده کنیم؟!

شاید در ابتدا این پاسخ به ذهنتان برسد که قبل از این پرنده های بدون سرنشین وجود نداشتند و یا به پیشرفتگی امروز نبودند.

 اما پاسخ اصلی چیزی غیر از این است.

 تکنولوژی ساخت پرنده های بدون سرنشین به سال ها قبل بر می گردد. 

یعنی در ساخت چنین پرنده هایی هیچ ضعفی وجود نداشته است. 

اما پاسخ نهایی اشاره به ضعف در الگوریتم های پردازش تصاویر دارد.

ضعف پرنده های بدون سرنشین سبک در نقشه برداری

دقت داشته باشید با توجه به آنکه پرنده های بدون سرنشین سبک هستند، نمی توانند تصاویری کاملا عمود از سطح زمین اخذ کنند. 

پس بدلیل آنکه معمولا میزان تیلت این تصاویر از حد مجاز تصاویر هوایی بیشتر است.

نمی توان آنها را با استفاده از نرم افزارهای فتوگرامتری هوایی تبدیل نمود.

 علاوه بر این، مشکلات دیگری نیز وجود دارد که استفاده از نرم افزارهای فتوگرامتری هوایی مثل LPS و یا اینفو را برای تبدیل تصاویر پهپاد با مشکل روبرو می کند.

 از آنجایی که ارتفاع پرواز در این سیستم نسبت به فتوگرامتری هوایی کمتر است، پس در هر تصویر وسعت کمی را می توان مشاهده نمود. 

همچنین بدلیل ارتفاع پایین پرنده، تعداد تصاویر بسیار بسیار زیاد می شود که در اکثر موارد استفاده از نرم افزارهایی که محیط برجسته بینی دارند را با مشکل روبرو می کند. 

اما دقت شود که در برخی موارد که ارتفاع پرنده زیاد است و یا از دوربین هایی با قطع سنسور بزرگ استفاده شده است، 

می توان از نرم افزارهای فتوگرامتری هوایی با یک سری اصلاحات بر روی تصاویر، عمل تبدیل تصویر به نقشه را انجام داد.

 با توجه به موارد بیان شده، می بایست نرم افزار و الگوریتمی پیاده سازی کرد که با شیوه ای نوین بتواند تصاویر حاصل از پهپاد را به صورت اتوماتیک پردازش کند.

همین قسمت یکی از اساسی ترین مشکلاتی بود که باعث دیر روی کار آمدن تکنولوژی پهپاد فتوگرامتری شد.

 توسعه الگوریتم

در اواخر سال های ۲۰۰۸- ۲۰۰۹ بود که محققین پردازش تصویر، توانستند الگوریتم هایی را توسعه دهند که بتوان عمل رسیدن از فضای تصویر به مدل سه بعدی را بصورت اتوماتیک انجام داد.

 بنظر بنده توسعه این الگوریتم ها انقلابی عظیم در علم مهندسی فتوگرامتری و ابعاد برداری ایجاد کرد.

تجهیزات نقشه برداری

با توسعه چنین الگوریتم هایی مراحل توجیه داخلی، توجیه نسبی و توجیه مطلق نیز بصورت اتوماتیک و یا نیمه اتوماتیک انجام می شوند.

 این امر، یعنی پردازش اتوماتیک هزاران تصویر و تولید ابرنقاط متراکم و همچنین تولید مدل سه بعدی با کیفیت رویای فتوگرامتریست ها بود. 

پس روی کار آمدن چنین الگوریتم هایی باعث شد تا بتوان با تلفیق تصاویر هوایی اخذ شده از پرنده های بدون سرنشین و نرم افزارهای اتوماتیک پردازش تصاویر، سامانه ای بوجود آید که امروزه از آن با عنوان سامانه پهپاد فتوگرامتری یاد می کنند.

نقشه برداری پهپاد

اجزای سامانه پهپاد فتوگرامتری

 همانطور که از نام این سیستم بر می آید، با یک سیستم یا سامانه روبرو هستیم. 

وقتی می گوییم سامانه، منظورمان این است که این تکنولوژی از اجزاء مختلفی تشکیل شده که با همکاری صحیح و دقیق این اجزا می توان به نتیجه نهایی و قابل قبول رسید. 

بطور کلی اجزاء سامانه پهپاد فتوگرامتری را می توان به دو دسته «پرواز و تصویربرداری هوایی» و همچنین «پردازش تصاویر و تهیه نقشه» تقسیم بندی نمود.

نقشه برداری پهپاد

در سال های اولیه که این سیستم رواج یافته بود، به دلیل عدم وجود پرنده های تمام اتوماتیک نقش یک اپراتور پرواز و کسی که بتواند یک پرنده را مونتاژ، کنترل و تعمیر و نگهداری کند بسیار پر رنگ بود.

 اما امروزه با روی کار آمدن پرنده های تمام اتوماتیک و سیستم های نوینی در این زمینه، نقشه یک اپراتور پرواز و یا متخصص هوافضا کم رنگ تر شده است. 

البته این بدان معنی نیست که در تمامی پروژه ها یک نقشه بردار می تواند به تنهایی از پس قسمت پرواز بر آید. 

منظور این است که با توسعه پرنده های بدون سرنشین، امروزه یک نقشه بردار نیز می تواند در اغلب پروژه ها به تنهایی یک پرنده عمود پرواز و یا یک هواپیمای بال ثابت را جهت تصویربرداری هوایی برای مقاصد نقشه برداری به راحتی کنترل نماید. 

پس جهت آشنایی بیشتر با جزئیات دو بخش اصلی این سیستم با ادامه مطلب با بنده همراه باشید.

پرنده های مورد استفاده در نقشه برداری با پهپاد

 در ادامه قصد بر این است که با انواع پرنده های مورد استفاده در زمینه پهپاد نقشه برداری آشنا شوید. 

عموما برای تصویربرداری هوایی جهت تولید نقشه از دو نوع پرنده استفاده می شود. 

دسته اول مولتی روتورها (عمود پروازها) و دسته دوم هواپیماها (بال ثابت ها) می باشند.

 هر کدام از این دو دسته موارد استفاده خاص دارند که در ادامه مزایا و معایب هرکدام را بررسی میکنیم.

 مولتی روتور

از آنجایی که در ساخت چنین پرنده هایی از تعدادی موتور (روتور) استفاده شده است به آنها مولتی روتور گفته می شود. 

برای چنین پرنده هایی حداقل ۴ موتور درنظر گرفته می شود. عمود پروازهای دیگری هم وجود دارند که شش، هشت، ده موتور و یا بیشتر دارند.

 بطور کلی دو نوع عمود پرواز در بازار وجود دارد. یک مدل پرنده هایی هستند که بصورت پک شده و آماده پرواز هستند. 

یعنی تمامی قطعات و حتی دوربین تصویربرداری نیز بر روی آنها نصب شده و از کارخانه سازنده بصورت یک پک کامل به بازار وارد می شوند. 

از پر فروش ترین نوع این پرنده ها می توان به پرنده های کمپانی DJI چین اشاره کرد.

پهپاد

دسته دوم پرنده هایی هستند که در شرکت های خدمات پروازی مونتاژ می شوند.

یعنی بسته به کاربرد شما یک پرنده طراحی شده، قطعات خریداری می شوند و توسط یک متخصص مونتاژ می شوند.

نقشه برداری پهپاد

توصیه نقشه برداری با پهپاد

توصیه می شود جهت نقشه برداری هوایی با پهپاد از پرنده های پک شده آماده پرواز استفاده کنید.

 زیرا این پرنده ها تحت تست های مختلف تمامی باگ های آنها گرفته شده و نسبت به پرنده های مونتاژ شده قابل اعتمادتر هستند.

از مزایای عمودپروازها می توان به عدم نیاز به باند نشست و برخاست،کنترل راحت تر پرنده و دوربین جهت تصویربرداری و فیلمبرداری و همچنین مناسب جهت مناطق کوچک اشاره کرد. 

اما مدت زمان پروازی کم (حدودا ۱۵ دقیقه) از معایب چنین پرنده هایی می باشد.

هواپیما

پهپاد

دسته دوم از پرنده های بدون سرنشین هواپیماها یا بال ثابت ها هستند. 

در ساخت این پرنده ها از یک موتور استفاده می شود. از آنجایی که تنها یک موتور در ساخت هواپیماها بکار می رود مصرف باتری به شدت کم شده و به مدت زمان پروازی اضافه می شود. 

نکته ای که در رابطه با هواپیماها وجود دارد این است که معمولا از هواپیماها برای مناطق وسیع استفاده می شود. 

زیرا فراهم کردن مقدمات کار جهت پرواز یک هواپیما کمی پیچیده تر از یک مولتی روتور است. 

این مقدمات شامل اخذ مجوزهای لازم، درنظر گرفتن یک محوطه آزاد جهت نشست و برخاست پرنده و در برخی موارد تجهیز سیستم پرواز به یک آنتن فرستنده و گیرنده قوی جهت ارتباطات دور با پرنده است. 

به همین دلیل بهتر است از هواپیماها برای مناطق وسیع استفاده شود که بتوان با یک پرواز ۴۵ دقیقه ای یا یک ساعته، منطقه ای در حدود چندصد هکتار را تصویربرداری کرد.

در ساخت هواپیماها معمولا بدلیل فضای کم موجود در بدنه از مانت های (گیمبال های) تک محوره استفاده می شود. 

علاوه بر این در برخی هواپیما از جی پی اس های دقیق نظیر سیستم های RTK یا PPK استفاده می شود.

پهپاد

نکته دیگری که در ساخت و استفاده از هواپیماها باید مد نظر قرار داد این است، 

که بدلیل سرعت بالای پرنده نسبت به مولتی روتورها باید از دوربین هایی استفاده شود که بتوانند در سرعت های بالا پشت سر هم شات زده و تصاویر واضحی اخذ کنند. 

هر دوربینی چنین قابلیتی ندارد. معمولا در دوربین های ساخت کمپانی فوجی فیلم می توان از این مدل دوربین ها را یافت.

بطور کلی مواردی که باید در انتخاب پرنده مناسب جهت نقشه برداری با پهپاد مد نظر داشت به قرار زیراند:

  • مدت زمان پرواز پرنده
  • نوع کاربرد (شهری، غیرشهری و …)
  • وسعت مناطقی که بطور معمول توسط شما نقشه برداری می شوند.
  • سهولت در کنترل پرواز پرنده
  • سهولت در حمل و نقل و استفاده
  • قیمت پرنده
  • خدمات پس از فروش و پشتیبانی کامل
  • کیفیت قطعات

مزایای سامانه پهپاد نقشه برداری

باتوجه به توضیحات ذکر شده در بالا می توان مزایای تهیه نقشه بوسیله  پهپاد را بصورت زیر برشمرد:

  • قابلیت بکارگیری در مناطق صعب العبور و دور از دسترس
  • کاهش عملیات زمینی و در نتیجه کاهش هزینه ای انجام پروژه
  • تولید محصولات متنوع و با کیفیت بالا
  • سرعت بالای اخذ داده و تهیه نقشه
  • قابلیت استفاده در کاربردهای گوناگون
  • جابجایی و حمل و نقل آسان سیستم از جایی به جای دیگر

هدف شرکت آشیانه ققنوس ایزانیان در این مقاله این بود که در راستای آموزش نقشه برداری با پهپاد مطلب کامل و جامعی در رابطه با سامانه پهپاد نقشه برداری نوشته شود. 

برای تهیه یک آموزش کامل، جامع و اصولی در زمینه نقشه برداری هوایی با پهپاد می تواند به سایت ما مراجعه نمایید.

 امیدواریم این مطلب مورد پسند شما خوانندگان و علاقمندان عزیز قرار گرفته باشد.

  • آشیانه ققنوس ایرانیان

تاریخچه تجهیزات نقشه برداری:

در قرن ۱۸ و ۱۹ هنر نقشه برداری با سرعت بیشتری پیشرفت کرد.

در ضمینه تجهیزات نقشه برداری نیز همین طور است.

نیاز به نقشه ها و موقعیت مرزهای ملی باعث شد انگلیس و فرانسه نظرسنجی های گسترده ای انجام دهند که نیاز به مثلث بندی دقیق داشت.

بنابراین نقشه برداری ژئودزیکی آغاز شد.

نقشه برداری ژئودزیک ایالات متحده توسط یک کنگره در سال ۱۸۰۷ تأسیس شد.

در ابتدا وظیفه آن انجام بررسی های هیدروگرافی و تهیه نقشه های دریایی بود. بعداً فعالیتهای آن گسترش یافت و شامل ایجاد بناهای کنترل در سراسر کشور شد.

افزایش ارزش اراضی و اهمیت مرزهای دقیق، به همراه تقاضا برای پیشرفت های عمومی در کانال ، راه آهن، نقشه برداری را در موقعیتی برجسته ای قرار داد.

اخیراً ، حجم وسیعی از ساخت و سازهای عمومی نیاز به زیر مجموعه های متعدد زمین با پیشنه بهتر دارد

و تحقیقات ناشی از زمینه های اکتشاف و بومی شناسی منجر به یک برنامه پیمایشی پیشرفته خواهد شد.

نقشه برداری همچنان نشانه ای از پیشرفت در توسعه و استفاده از منابع زمین است.

تجهیزات نقشه برداری تهران

اولین وسایل و ابزارهای نقشه برداری:

پیشرفت توسعه تجهیزات نقشه برداری در تاریخ ، به گذشته های دور باز می گردد.

قدیمی ترین وسایل مورد استفاده در تعیین مسافت های مورد نیاز در ساختمان خانه ، آبرسانی ، تقسیم املاک زمین و همچنین در تعیین مناطق مربوط به املاک زمین.

احداث جاده ها ، کانالها ، ساختمانهای اجاره ای چند منظوره و مواردی از این دست به اندازه گیری های نسبتاً دقیقی احتیاج دارند و از این رو در توسعه ابزارها و روش های اندازه گیری نقش داشته اند.

در بابل و مصر ، مسافتی با تجهیزات مسطح از قبیل نخ ، میله و بند ناف ، ۳۰۰۰ سال قبل از مسیح شناخته شده بود.

مشاهده اینکه یک جسم سنگین که از یک رشته آویزان شده است باعث می شود رشته به صورت عمود بر زمین آویزان شود ، به راحتی ساخته می شود.

این مشاهدات باعث شد که شاقول عمودی به اولین ابزار نقشه برداری تبدیل شود.

تجهیزات مشابهی ۳۱۰۰ قبل در چین مشاهده شده است. شاقول عمودی و سطح آب توسط چینی ها و مصریان مورد استفاده قرار گرفته است.

شاقول عمودی و سطح آب به طور ذاتی جهت حرکت نیروی گرانش به عنوان جهت مرجع را تعیین می کنند،مسیری که در بیشتر موارد اندازه گیری نقشه برداری نقش تعیین کننده ای دارد.

تجهیزات نقشه برداری
تجهیزات نقشه برداری

تا سال ۲۶۰۰ قبل از میلاد ، مصریان اولین ابزارهای نقشه برداری را ایجاد کردند:

از جمله این ابزارها وزنه شاقولی ، سطح مربعA ، سطح T و گروما (مورد استفاده برای زوایای گوشه).

شاقول عمودی باعث می شد تا کارگربتواند قضاوت تصویری دقیق تری در مورد حقیقت سطح افقی داشته باشد.

شاقول های اولیه سنگی بودند و شکل آنها ، اگرچه غالبا تخم مرغی شکل بودند ، اما ظاهرشان چندان اهمیتی نداشت.

این ساده ترین ابزارهایست که از ۴۴۰۰ سال پیش باقی مانده اند.
اختراع سطح روان و آغاز انقلابی که امکان تولید این سطح را با دقت و به صورت ارزان فراهم می آورد ، سقوط ابزارهای لوله کشی باستانی را آغاز کرد.

برای ایجاد افق ستون و افق واقعی ،ابزار سطح روان ، ابزاری بهتری بود.استفاده از آن سریعتر و آسانتر بود.اما همچنان یک چیز وجود دارد که سطح روان نمی تواند به راحتی انجام دهد و آن انتقال یک نقطه دقیق از یک ارتفاع به نقطه دیگریست.

شاقول عمودی هنوز ابزاری ضروری در ساخت و سازهای مدرن است.

استانداردهای اولیه طول، مبتنی بر اندازه گیری اعضای بدن بود.

مکعب فاصله، از آرنج تا نوک انگشت می بود، در حالی که واحدهای کف پا ، کف دست و انگشت خود توضیحاتی دارند.

در میان اولین اقدامات طول ، طول پا (قدم) بود که به طور قابل توجهی از منطقه به منطقه ای دیگر متفاوت بود و در دو اندازه مشترک رخ داده است.

اولین طول پا (قدم) از پایه ۲۴۶ تا ۲۵۲ میلی متر بر اساس قدم های غیرقانونی مرد است.

طول قدم های دوم ۳۳۰ تا ۳۳۵ میلی متر اندازه گیری می کند و بر اساس اندازه گیری دست (وجب) می باشد.

واحدهای دیگر از رومی ها ، ساکسون ها ، آنگلاها و جوت ها گرفته شده اند .( rod )

میله، furlong (واحد درازا مساوی با یک هشتم میل) و زمین همه از مبدا ساکسون ها هستند.

این مایل توافق بین مایل انگلیسی قدیمی مسیحی فرانسوی و میلیریای رومی است.

قطب نما مغناطیسی:

قطب نما مغناطیسی یکی از مهمترین ابزارهاو تجهیزات نقشه برداری در تاریخ این رشته است.

قطب نما احتمالاً توسط چینی ها در زمان سلسله کوین (۲۲۱-۲۰۶ قبل از میلاد) اختراع شده است.

فروشندگان ثروتنمد چینی برای ساخت تابلوهای ثروتی خود از کانی های سنگی استفاده کردند (ماده معدنی متشکل از اکسید آهن که خود را در جهت شمال و جنوب تراز می کند)
سرانجام شخصی متوجه شد که آهنربا اشاره بهتری به جهت های واقعی می کنند و به اولین قطب نما منجر شد.

آنها قطب نما را بر روی یک صفحه مربع که دارای مارک هایی برای نقاط اصلی و صورت های فلکی بود طراحی کردند.

سوزن اشاره گر، یک وسیله قاشقی شکل آهکی بود و دارای یک دسته بود که همیشه به سمت جنوب اشاره می کرد.

سوزن های مغناطیسی که به جای نشانگرهای قاشق به عنوان نشانگر جهت استفاده می شدند،

در قرن ۸ میلادی ، دوباره در چین مورد استفاده قرار گرفتند،

و بین سال های۸۵۰ تا ۱۰۵۰ به نظر می رسید که آنها به عنوان وسایل ناوبری کشتی ها متداول شده اند.

اولین کسی که ثبت شده است از قطب نما به عنوان یک کمک ناوبری استفاده کرده است

ژنگ او (۱۳۷۱-۱۴۳۵) ، ازشهری به نام یونان در چین است ، که بین سالهای ۱۴۰۵ و ۱۴۳۳ هفت سفر اقیانوسی انجام داد.

نقشه برداری مستعمره قطب نما و زنجیره ای:

از زمان استعمار، نقشه برداری با استفاده از یک قطب نما و “زنجیر” انجام می شد.

متداول ترین زنجیر نقشه برداری با طول ۶۶ پا (فوت) بوده و از ۱۰۰ حلقه زنجیر تشکیل شده است.

هر پیوند برابر با ۱۰۰/۱ یک زنجیر یا ۹۲/۷ اینچ است.

این واحدهای اندازه گیری هنوز هم در بسیاری از کارهای قدیمی و در صحن دادگاه که به ثبت رسیده اند میتوانید پیدا کنید.

نوارهای اندازه گیری مدرن فولادی و فایبرگلاس که توسط نقشه برداران استفاده می شوند ،

همچنان به عنوان “زنجیر” شناخته شده اند تا از این روش های اولیه تحقیق استفاده کنند.

سایر واحدهای اولیه اندازه گیری “میله” یا “قطب” نامیده می شدند ،

که برای هر واحد ۱۶٫۵ پا (فوت) را نشان می داد.

قطب نما یا بر روی سه پایه یا یک ستون به نام “Jacob Staff”. نصب می شد .

این ابزارهای نقشه برداری اولیه خیلی دقیق نبودند ،اما در روزهایی که ارزش زمین ۵۰ سنت در هکتار یا کمتر بود ، کافی بودند.

سرانجام استفاده از قطب نما جای خود را به رفت و آمد و زنجیر به نواری فولادی داد.

در حالی که قطب نما معمولاً تنها قادر به اندازه گیری جهت مغناطیسی یک خط به نزدیکترین درجه یک چهارم بود،یک رفت و آمد زنجیری قادر به اندازه گیری زاویه های بین خطوط به کمتر از یک دقیقه قوس است.

نوار فولادی که معمولاً ۱۰۰ یا ۲۰۰ پا طول دارد و در صدها فوت مدرج شده است ،صحت قابل توجه بیشتری نسبت به زنجیر Gunter نشان می دهد.

تجهیزات نقشه برداری پیشرفته:

تجهیزات نقشه برداری تبریز

Erathostenes ، ۲۲۰۰ سال پیش در اسکندریه ،با اندازه گیری طول قوس روی سطح زمین و زاویه مربوطه در مرکز زمین ، دور زمین را تعیین کرد.

این زاویه به طور غیر مستقیم با استفاده از Gnomon اندازه گیری شد.
Heron of Alexandria 2100 سال پیش کتابی مبتنی در زمینه نقشه برداری عملی نوشت.

او در این کتاب ابزاری را به نام Dioptra توصیف کرده است.
شکل زیر بازسازی مطابق با توضیحات Heron را نشان می دهد.

برای رؤیت ، یک قانون بینایی وجود دارد که سطح لوله آب به آن وصل شده است.

در میان چیزهای دیگر ، می توان زاویه بین جهت ها به ستاره ها با Dioptra را اندازه گیری کرد.

در اصل مانند تئودولیت عمل می کند و مجهز به گیره و پیچ های حرکت کند است.

Heron اهداف مختلفی را که این وسیله می تواند در خدمت داشته باشد ذکر می کند و خاطرنشان می سازد که تراز کردن یک تونل از هر دو انتها با چنین ابزار دقیق مشکلی نخواهد داشت.

Heron همچنین برای اندازه گیری مسافت ، چرخ اندازه گیری نیمه اتوماتیک ساخت.

وسیله نقشه برداری به نام Dioptra

حدود ۵۰ سال پیش از آن ، Hipparch از نایکا ، که به دلیل مشاهدات گسترده و دقیق ستاره اش مشهور بود ،طالع بینی را اختراع کرده بود که به عنوان پیشرو تئودولیت شناخته می شود.

تقریباً ۳۰۰ سال بعد ، بطلمیوس چهار ربع ، مدرج از یک دایره را توصیف کرد.

رومی ها نقش کمی در توسعه ابزارهای نقشه برداری داشتند ، اما آنها دانش مربوط به سازها را از خاورمیانه به اروپا منتقل کردند.

در دوره میانه

در قرون وسطی پیشرفت کمی در ایجاد ابزارهای جدید و بهتر صورت گرفته است.

با این وجود در آلمان ، از آب برای استفاده در نقشه برداری، استفاده شده است.

دوره ۱۵۰۰-۱۹۲۰

وسایل مربوط به قرن های شانزدهم و هفدهم بسیار شبیه به ابزارهای مورد استفاده در ۱۷۰۰ سال قبل بودند.

آنها شامل میله هایی بودند که معمولاً از چوب ساخته می شدند، برای اندازه گیری مسافت ها ، تیرهای صلیبی برای تنظیم زاویه های مناسب ، سطح لوله های آب و چهارگوشه ها.

)Snelliusهلند) مخترع مثلثی (۱۶۱۵( ، زاویه هایی را با چهار قطعه اندازه گرفت و همینطورPicard )فرانسه( نیز این کار را هنگامی که مثلث را در امتداد نصف النهار پاریس از Sourdon ، به Malvoisine که جنوب پاریس است، انجام داد.

ربع پیکار (شکل زیر) برای مشاهده دقیق (۷۰۷-۱۶۶۹) به یک تلسکوپ مجهز شده بود.

تجهیزات نقشه برداری تهران

در دو سفر ژئودزیکی ، یکی به لاپلند ، سوئد ،۱۷۳۷/۱۷۳۶ و دیگری به پرو ، ۱۷۴۱/۱۷۳۵، چهارکارها تجهیزات اندازه گیری زاویه و میله ها تقریبا ۹/۷۴ متر طول (۵ انگشت پا) برای اندازه گیری خط پایه استفاده شد.

این سفرها توسط آکادمی علوم فرانسه سازماندهی و ارسال شد.

آنها هدفشان حل اختلاف بین نیوتنی ها و کاسینی ها بود.

نیوتنی ها اظهار داشتند که مطابق اثر نیروی گرانشی و گریز از مرکز ، بیضوی چرخشی در قطب های آن مسطح می شود.

برخلاف آن ، کاسینیان از اندازه گیری ژئودزیکی که محور اصلی بیضوی همزمان با محور چرخشی زمین است مشتق شده بودند.

بنابراین ، اختلاف به دلیل عدم دقت اندازه گیری کافی در آن زمان ایجاد شده بود.
Gemma Frisius از هلند (۱۵۰۸-۱۵۵۵) ، جدول سطح تراز را اختراع کرد.

قوانین دیدن در قرن نوزدهم توسط یک alidade تلسکوپی جایگزین شد.

نقشه برداری با استفاده از جدول سطح تراز روش اصلی نقشه برداری برای مدت طولانی بود. از اواسط قرن نوزدهم ، ترازیابی بیشتر برای استفاده در نقشه برداری در مقیاس بزرگ مورد استفاده قرار گرفت.

امروزه ، فتوگرامتری تقریباً تنها روشی است که برای تهیه نقشه های اساسی استفاده می شود.

بعد از ۱۹۰۰ (تجهیزات نقشه برداری مکانیکی)

در اوایل دهه ۱۹۲۰ ، انواع جدیدی از وسیله ها ساخته شد.

در ابتدای این قرن ، ابزارهای نقشه برداری از دقت بالایی برخوردار بودند ، اما در مقایسه با ابزارهای امروزی ، از نظر شکل و سنگینی بسیار بزرگ بودند.

آنها بسیار ناخوشایند بودند ، به خصوص وقتی که ابزار و وسایل جانبی آن باید توسط نقشه بردار و دستیار منتقل بشود.

دقت محدود دستگاه های نقشه برداری و خواندن دایره توسط روال های مناسب ، غالباً وقت گیر بوده و باید جبران شود.

تلاش برای بهبود در ساخت سازهای با وزن سبک تر و فرم جمع و جور تر ، و معرفی دستگاه های دقیق تر خواندن و بهره برداری از امکانات نوری خواندن دایره عمودی و افقی در همان میکروسکوپ متمرکز شده بود.

علاوه بر این ، با هدف پایدارتر ساخت ابزارها با توجه به تنظیم و محافظت از قطعات حساس ابزارها در برابر گرد و غبار و رطوبت بهتر انجام شد.

کمک های اساسی در نوسازی ابزارهای نقشه برداری توسط طراح ابزارهای سوئیسی Heinrich Wild (1951-1877) انجام شد.

وی با همکاری شرکت کارل زایس ، جنا ، در سال ۱۹۰۸ فوکوس داخلی را معرفی کرد.

ابتدا با استفاده از یک لنز مثبت و بعداً از یک لنز منفی ، این امکان را برای ساخت تلسکوپ های رؤیت با دقت بالا با طول کوتاه فراهم کرد.

مهمترین ویژگی های متداول انواع جدید تئودولیت ها عبارتند از:

محور استوانه ای آزیموت
– لنزهای فوکوس داخلی
– حباب خواندن همزمان
– سه پایه بدون پیچ و مهره
– میکرومتر شیشه موازی
– میکرومترهای نوری متوسط خواندن
– مدرج ساخته شده از شیشه
سایر پیشرفتهای نوری و مکانیکی معرفی شده عبارتند از:
– شاقول نوری
– اپتیک بهتری برای هر چیز با پوشاندن سطوح نوری
– نوار زیرزمینی Invar
– فشار سنج با دقت بالا با سیستم کاهش لبه نوری برای اندازه گیری اختلاف فاصله و ارتفاع
– سطوح خود تراز
– فهرست خودکار برای خواندن دایره عمودی
– ژیروتئودولیت ها
– خواندن دایره دیجیتال
– فشار سنج الکترونیکی
– سطح با پرتو لیزر دوار

نقشه برداری

بسیاری از تئودولیت های امروزی به شدت تحت تأثیر ایده های اصلی Wilds قرار دارند و انواع مختلف از نظر استاندارد برای نوع مورد نظر دارای شکل و اندازه استاندارد هستند.

به طور متوسط ، وزن یک تئودولیت مدرن از جمله سه پایه و بسته بندی ۶۰ درصد از وزن قدیمی ها کمتر است و زمان لازم برای اندازه گیری نیز ۶۰ درصد کاهش یافته است.

در جدول مروری بر صحت های اندازه گیری و تسطیح زاویه ارائه شده است.

 وسایل و تجهیزات نقشه برداری امروزه (دیجیتالی)

ابزارهای مدرن نقشه برداری مورد استفاده در نقشه برداری
ابزار اندازه گیری از راه دور الکترونیکی (EDM)
توتال استیشن ها

لوازم نقشه برداری

سیستم موقعیت یابی جهانی (GPS)
ترازیاب اتومانیکی

۱ابزار اندازه گیری از راه دور الکترونیکی (EDM):

اندازه گیری مستقیم فاصله ها و جهت آنها با استفاده از ابزارهای الکترونیکی که به فرستادن ، بازتاب و دریافت امواج نور یا امواج رادیویی متکی هستند می توان بدست آورد.

آنها به طور گسترده به سه نوع طبقه بندی می شوند:

الف ابزارهای موج مادون قرمز

این ابزارها فاصله ها را با استفاده از امواج مادون قرمز تعدیل شده با دامنه اندازه گیری می کنند.

در انتهای خط ، منشورهای نصب شده روی هدف برای بازتاب امواج استفاده می شوند.

این ابزارها سبک و اقتصادی هستند و برای اندازه گیری های زاویه ای می توانند بر روی تئودولیت ها نصب شوند.

دامنه چنین ابزرهایی ۳ کیلومتر و دقت حاصل از آن ۱۰ میلی متر خواهد بود.

DISTOMAT DI 1000 این یک EDM کاملاً سبک و فشرده است،

به خصوص در ساخت و ساز و سایر کارهای مهندسی عمران ، که در آن اندازه گیری های مسافت کمتر از ۵۰۰ متر است ، بسیار مفید است.

برای اندازه گیری فاصله ، باید به سادگی ابزار را به بازتابنده اشاره دهید ، یک کلید را لمس کنید و نتیجه را بخوانید.

ب ابزارهای موج نور

Geodimeter ابزاری است که براساس انتشار امواج نور مدوله شده کار می کند ، توسط E. Bergestand از سازمان زمین شناسی سوئد با همکاری تولید کننده سوئدی تهیه شده است.

این ابزار برای مشاهدات شبانه مناسب تر است و برای بازتاب امواج به یک سیستم منشور در انتهای خط نیاز دارد.

اینها ابزارهایی هستند که مسافت ها را بر اساس انتشار امواج نور مدوله شده اندازه گیری می کنند.

دقت چنین ابزاری بین ۰٫۵ تا ۵ میلی متر که در کیلومتر فاصله دارد و دامنه آن نزدیک به ۳ کیلومتر است.

ج ابزارهای مایکروویو

این ابزارها از امواج رادیویی با فرکانس بالا استفاده می کنند.

این ابزارها در اوایل سال ۱۹۵۰ در آفریقای جنوبی توسط دکتر وادلی اختراع شد.

دامنه این ابزارها تا ۱۰۰ کیلومتر است و در طول روز و همچنین شب ممکن است مورد استفاده قرار بگیرد.

Tellurometer:


این EDM است که از امواج رادیویی با فرکانس بالا (میکرو موج) برای اندازه گیری مسافت استفاده می کند.

این دستگاه قابل حمل است و می توان با باتری ۱۲ تا ۲۴ ولت کار کرد. برای اندازه گیری مسافت ، دو Tellurometers لازم است که یکی در هر انتهای خط با دو نفر دارای مهارت بالا مستقر می شود تا بتواند مشاهدات را انجام دهد.

یکی از ابزارها به عنوان واحد اصلی و دیگری به عنوان واحد از راه دور استفاده می شود.

دوربین توتال استیشن Total Station:

فروش دوربین توتال استیشن:

Total Station یک ابزار الکترونیکی سبک ، کم حجم و کاملاً یکپارچه است

که توانایی EDM و یک ابزار اندازه گیری زاویه ای مانند تئودولیت را در هم می آمیزد.
توتال استیشن می تواند کارهای زیر را انجام دهد:
اندازه گیری فاصله
اندازه گیری زاویه ای
پردازش داده ها
نمایش دیجیتال از جزئیات نقطه
ذخیره داده ها به عنوان یک کتاب الکترونیکی

ویژگی های مهم Total Station:

کنترل صفحه کلید :

تمام عملکردها توسط صفحه کلید عامل کنترل می شوند.

صفحه دیجیتال :

صفحه مقادیر فاصله ، زاویه ، ارتفاع و مختصات نقطه مشاهده شده را نشان می دهد ، جایی که بازتابنده (هدف) در آن نگهداری می شود.

ارتفاع جسم از راه دور :

ارتفاعات برخی از اشیاء غیرقابل دسترسی مانند برج ها را می توان مستقیماً خواند. ریزپردازنده ارائه شده در ابزار ، تصحیح انحنای زمین و میانگین انکسار را بطور خودکار اعمال می کند.

برنامه Traversing :

مختصات بازتابنده و زاویه یا بلبرینگ روی بازتابنده قابل ذخیره سازی است و می توان برای تنظیم بعدی ابزار مورد استفاده قرار بگیرد.

تنظیم جهت و فاصله از مسافت :

هر زمان که جهت خاص و مسیری افقی را برای تعیین مکان بر روی زمین با استفاده از یک هدف وارد کنید

ابزار زاویه ای را نشان می دهد که از طریق آن باید تئودولیت نوری را بفرستد

و نور باید بگوید که رفلکتور در کجا قرار بگیرد.تجهیزات نقشه برداری leica .

سیستم تعیین موقعیت جهانی (GPS)

سیستم تعیین موقعیت جهانی (GPS) توسط وزارت دفاع ایالات متحده ساخته شده است

و سیستم ناوبری با زمان و متغیر سیستم موقعیت یابی جهانی (GPS NAVSTAR) یا به سادگی GPS نامیده می شود.

بخش فضایی ساختار سیستم تعیین موقعیت GPS

برای این منظور نیروی هوایی ایالات متحده ۲۴ ماهواره را در ارتفاع ۲۰۲۰۰ کیلومتری بالاتر از سطح زمین مستقر کرده است.

ماهواره ها به گونه ای قرار گرفته اند ، حداقل چهار ماهواره از هر نقطه روی زمین قابل مشاهده است.

کاربر برای یافتن موقعیت هر نقطه در زمین به یک گیرنده GPS نیاز دارد.

دریافت سیگنال های دریافت شده از ماهواره را پردازش می کند و موقعیت (طول و عرض جغرافیایی) و ارتفاع یک نقطه را با اشاره به داده محاسبه می کند.

لوازم نقشه برداری GPS

ترازیاب اتوماتیک:

ترازیاب اتوماتیک یک ابزار تراز کننده مخصوص است که در نقشه برداری مورد استفاده قرار می گیرد و حاوی خط دید نوری است که حتی اگر وسیله ای کمی کج باشد ، بینایی یا خط برخورد را حفظ می کند.

  • آشیانه ققنوس ایرانیان