ارتفاع پرواز و طراحی مسیر مولتی روتورها در مناطق کوهستانی

با توجه به آنکه با فراگیر شدن پرنده های سبک و پهپادها، عملیات تهیه تصویر و تولید نقشه نسبت به سال های قبل آسان تر شده است اما موضوعی که همواره چالش برانگیز بوده بحث طراحی مسیر و ارتفاع پرواز و تهیه نقشه از مناطق کوهستانی و صعب العبور است. تهیه تصویر و نقشه از مناطق ذکر شده چه با روش های سنتی ( نقشه برداری زمینی ) و چه با روش های نوین ( استفاده از پهپادها ) موضوعی است که باید با دقت و توجه خاص بررسی شود.

اینگونه مناطق به دلیل دارا بودن طبیعت خاص، محدودیت هایی برای تیم عملیاتی ایجاد می نماید. یکی از نکات مهمی هنگام پرواز و تصویربرداری از مناطق کوهستانی و تپه ماهور بایستی تعیین صحیح ارتفاع و طراحی مسیر پرواز صحیح است. اگر ارتفاع پرواز به درستی تعین نشود، ممکن است پرنده با کوه و تپه برخورد نموده و سقوط نماید.

نکته مهم دیگر که بایستی در نظر گرفته شود این است که در مناطق کوهستانی معمولا اختلاف ارتفاع های متفاوتی وجود دارد. این مساله ما را مجبور می کند که در طول مدت زمان پرواز برای پهپاد ارتفاع های پرواز متفاوتی در نظر گرفته شود.

در اپلیکیشن های متعارف طراحی پرواز پهپاد مانند Pix4Dcapture یک ارتفاع پرواز ثابت و مشخص با توجه به بیشترین ارتفاع منطقه برای پرنده در نظر گرفته می شود. پهپاد بر اساس این ارتفاع در نظر گرفته شده در طول مدت پرواز با حفظ ارتفاع تصویربرداری را انجام می دهد. ثابت بودن ارتفاع پرواز در مناطق تپه ماهور یا کوهستانی با اختلاف ارتفاع کم، مشکل ساز نمی شود. چرا که بیشترین ارتفاع منطقه در نظر گرفته شده و پرنده بعد از تصویربرداری بدون مشکل فرود می آید.

تصویربرداری در مناطق مرتفع

اما اگر منطقه اختلاف ارتفاع زیادی داشته باشد تکلیف چیست ؟

• حالت اول

اگر از اپلیکیشن های متعارف مانند pix4Dcapture و یا DroneDeploy ( که ارتفاع پرواز در آنها مقدار ثابتی است) استفاده می شود، طراحی باید بصورت خاصی انجام گیرد. منظور از این حالت خاص دو مورد است :

• طراحی رن پروازعمود بر جهت شیب منطقه

یکی از نکات طراحی مسیر پرواز در تهیه تصویر از مناطق کوهستانی این است که مسیر پرواز عمود بر جهت شیب منطقه در نظر گرفته شود.

• در نظر گرفتن چندین ارتفاع پرواز متفاوت

در مناطق کوهستانی به منظور جلوگیری از برخورد پرنده با کوه، بهتر است برای هر منطقه یک ارتفاع پرواز در نظر گرفته شود. به این ترتیب که در ارتفاع اول پرواز و تصویربرداری انجام شده و پهپاد به محل اولیه باز می گردد. سپس ارتفاع پرواز دوم مشخص شده و با این ارتفاع پرواز جدید تصویربرداری انجام می شود. پس کل منطقه به چندین ارتفاع پروازی تقسیم شده و در هر ارتفاع پرواز و تصویربرداری انجام می گیرد. اگر چه این روش، روش زمانبر و دشوار است ولی تنها روش مناسب برای تصویربرداری از مناطق کوهستانی است.

بایستی این نکته را در نطر داشت که در تمام این پروازها، رن پرواز عمود بر جهت شیب منطقه در نظر گرفته می شود.

حال این سوال مطرح است که چرا بیشترین ارتفاع منطقه بعنوان ارتفاع پرواز در نظر گرفته نمی شود ؟

پاسخ این سوال بسیار ساده است. اگر یک ارتفاع پرواز برای کل منطقه در نظر گرفته شود، در مناطق دامنه و کوهپایه ارتفاع پرواز بسیار بالاتر از ارتفاع زمینی خواهد شد. این مساله منجر به کاهش دقت تصویربرداری و در نتیجه کاهش دقت نقشه حاصل می شود. برعکس این مساله نیز صادق است. یعنی اگر ارتفاع پایین تری بعنوان ارتفاع ثابت در نظر گرفته شود ( مثلا ارتفاع کوهپایه ) پرنده با کوه برخورد خواهد نمود.

اگر هدف پروژه تهیه یک نقشه دقیق باشد، طراحی رن پروازی باید بصورت منقطع و با چندین رن پروازی که بالاتر توضیح داده شد در نظر گرفته شود. اما برای تهیه نقشه با دقتی متوسط، این امکان وجود دارد که تعداد رن ها کاهش داده شود.

• حالت دوم 

برای مناطق تپه ماهور اپلیکیشن های پروازی مختلفی وجود دارند :

• اپلیکیشن Map Pilot که برای نسخه ios تولید شده و با هزینه حدود ۶۰ دلار می توان بصورت مادام العمر آن را خریداری کرد.
• اپلیکیشن Drone harmony که برای نسخه اندروید تهیه شده و۳۰دلار برای هر ماه برای استفاده از آن بایستی پرداخت شود.

این اپلیکیشن ها به ما کمک می کنند که مسیر پرواز را براحتی طراحی کرده و پرنده هنگام پرواز طبق پستی و بلندی منطقه پرواز کند. نحوه عملکرد به این صورت است که DEM ( مدل ارتفاعی رقومی زمین ) را در اختیار دارد و با یک تلورانس ۲۰ متری از زمین پرواز انجام شده و به مانعی برخورد نخواهد کرد. این روش برای مناطقی که در آن ها اختلاف ارتفاع زیاد است مانند پروژه های نقشه برداری معدنی بسیار مفید و کارآمد است.

پیشنهاد مطالعه : نقشه برداری با پهپاد در معادن

هم پوشانی

نکته مهم دیگری که در طراحی رن پرواز در چنین مناطقی مطرح است، مساله پوشش و هم پوشانی بین رن هاست. بهتر است بین ارتفاعات پروازی یک یا دو رن با یکدیگر هم پوشانی وجود داشته باشد تا در استفاده از تصاویر و ایجاد مدل به مشکل برنخوریم.

از نمای کناری رن های طراحی شده با هم پوشانی مناسب به این شکل دیده می شوند :

با توجه به نکات گفته شده می توان نتیجه گرفت که در مناطق کوهستانی یا بایستی ارتفاع پرواز را خیلی زیاد و به اندازه مرتفع ترین بخش در نظر گرفته شود که این کار باعث کاهش دقت ارتفاعی می شود.  یا اینکه بصورت پلکانی که گفته شد در نظر گرفته شود که کار سخت و دشواری است.

نکات تصویربرداری از مناطق کوهستانی

برای تهیه تصویر با کیفیت و تولید نقشه ای با دقت مناسب از مناطق کوهستانی، نکاتی وجود دارد که بایستی مد نظر قرار داده شوند:

• بررسی کلی و اجمالی منطقه

قبل از طراحی مسیر بهتر است بصورت فیزیکی یا با استفاده از Google Earth منطقه بصورت سه بعدی بررسی شود. این مساله به ما در شناخت منطقه و تسلط بر محیط کمک می نماید.

• حفظ هم پوشانی

پوشش بین پلن های پروازی حتما حفظ شود. اهمیت این مساله به این دلیل است که چون اختلاف ارتفاعی بین تصاویر وجود دارد، در صورت عدم وجود هم پوشانی تصاویر با یکدیگر متناظر نخواهند شد.

• محدودیت طبیعی منطقه

ممکن است منطقه مورد نظر برای تهیه نقشه اصلا قابل تصویربرداری با پهپاد را نباشد. مناطقی که شیب بسیار تندی دارند مانند دیواره های صخره ای یا مناطق با شدت وزش باد شدید جزو این دسته مناطق هستند. البته اگر منطقه بصورتی باشد که بتوان از دیواره صخره ای بالا رفته و در قسمت بالایی مستقر شد و پرواز را انجام داد، می توان از پرنده برای تصویربرداری استفاده نمود. در چنین مناطقی بهتر است عملیات پرواز در دو بخش انجام گیرد : بخش با ارتفاع کم و بخش مرتفع

• محدودیت پروازی پهپاد

پرنده های سبک مانند فانتوم ۴ محدودیت ارتفاع پروازی تا ۵۰۰ متر را دارا هستند. بدین معنا که نمی توان از یک منطقه به منطقه ای دیگر با اختلاف ارتفاع بیشتر از ۵۰۰ متر پرنده را هدایت کرد. علاوه بر این اگر پرنده از منطقه مسطح به منطقه مرتفع صعود کند دیگر توان باطری برای تهیه تصویر و پرواز بر روی رن های طراحی شده را کافی نخواهد بود.

با توجه به موارد گفته شده می توان مطلب را به این صورت جمع بندی نمود که تهیه تصویر و نقشه از مناطق کوهستانی و تپه ماهور به آسانی و راحتی مناطق مسطح یا کشاورزی نیست. برای تولید نقشه ای با دقت ارتفاعی مناسب بهتر است از روش های معمول طراحی پرواز استفاده نکرده و از روش های و متدهای معرفی شده در این مقاله استفاده شود.

پیشنهاد مطالعه : دقت ارتفاعی نقشه های تهیه شده با پهپاد