داستان « فتوگرامتری برد کوتاه »

فتوگرامتری برد کوتاه

مقدمه:

همانطور که می دانید هدف اصلی در رشته مهندسی نقشه برداری تهیه نقشه از عوارض موجود بر روی زمین است. با توجه به ابعاد عارضه و شرایط پروژه از روش های مختلفی برای تهیه نقشه و مدلسازی عوارض استفاده می شود.

از روش های مرسوم می توان به نقشه برداری زمینی که زیر شاخه علم ژئودزی است، تهیه نقشه با استفاده از تصاویر ماهواره ای که زیر شاخه علم سنجش از دور است، تهیه نقشه با استفاده از رادارها و اکوساندرها که زیرشاخه علم هیدروگرافی است و همچنین تهیه نقشه با استفاده از تصاویر هوایی و یا بردکوتاه که زیر مجموعه علم فتوگرامتری است، اشاره نمود.

در همین راستا با توجه به هدف اصلی سایت و زمینه کاری بنده، قصد دارم شما را با یکی از کاربردی ترین روش های تهیه نقشه آشنا کنم و این روش چیزی نیست جز فتوگرامتری برد کوتاه.
برای شروع بهتر است با تعریف فتوگرامتری آشنا شوید. فتوگرامتری، علم، فن و هنر اندازه گیری و تفسیر از روی تصاویری است که از یک جسم یا منطقه اخذ شده است.

به عبارتی دیگر می توان بیان کرد که فتوگرامتری راهی است برای تهیه نقشه و یا مدل سه بعدی با استفاده از تصاویر دیجیتال یا آنالوگ. بنا به فاصله دوربین تصویربرداری تا جسم، می توان فتوگرامتری را به شاخه های فتوگرامتری فضایی، هوایی، زمینی (بردکوتاه) و همچنین برد ریز تقسیم بندی نمود.

فتوگرامتری برد کوتاه چیست؟

طبق تعریف اگر فاصله دوربین شما تا جسم کمتر از ۳۰۰ متر باشد، راهکارهای تهیه نقشه از آن تصاویر در زمره فتوگرامتری برد کوتاه قرار می گیرد.

بعبارتی دیگر اگر تصاویر توسط دوربینی که در دست یک شخص است و از روی زمین (و یا نزدیک به زمین) و نزدیک به جسم تصویربرداری می کند اخذ شوند، می توان با استفاده از الگوریتم های فتوگرامتری برد کوتاه برای تهیه نقشه و مدلسازی آن منطقه یا جسم اقدام نمود.

تفاوت عمده فتوگرامتری برد کوتاه و فتوگرامتری هوایی در چیست؟  

شاید برای شما این سوال پیش بیاید که تفاوت اصلی و عمده بین فتوگرامتری هوایی و برد کوتاه در چیست؟! چرا هر دو آنها را «فتوگرامتری» نمی خوانند؟

توجه داشته باشید که تفاوت اصلی بین فتوگرامتری هوایی و برد کوتاه در نحوه تصویربرداری است که این خود باعث می شود که نتوان از الگوریتم های فتوگرامتری هوایی برای برد کوتاه نیز استفاده نمود.

همانطور که می دانید در تصویربرداری هوایی با استفاده از هواپیماهای سرنشین دار، سعی می شود که تصاویر اخذ شده نزدیک به قائم باشند و تصاویر کمترین دورانها را در سه محور داشته باشد.

علاوه بر این فاصله بین مراکز تصاویر تا حد زیادی با یکدیگر برابر است. این فرضیات باعث می شود که الگوریتم های مورد استفاده در پردازش تصاویر هوایی کمی ساده تر شده و راحت تر عملیات تبدیل تصویر به نقشه انجام شود.

اما در فتوگرامتری برد کوتاه چنین فرضیاتی وجود ندارد. اگر توجه داشته باشید در تصویربرداری برد کوتاه، شخص با استفاده از دوربینی که در دستش دارد از زوایای مختلف و بصورت “همگرا” تصویربرداری می کند و این باعث می شود که زاویه تصاویر نسبت به جسم بصورت قائم نبوده و همچنین فاصله مراکز تصاویر با یکدیگرتفاوت داشته باشد.

به همین دلیل دیگر نمی توان از الگوریتم های فتوگرامتری هوایی استفاده نمود.همین موارد باعث می شودکه الگوریتم های فتوگرامتری کمی تغییر کرده و در نتیجه باعث بوجود آمدن شاخه ای به نام فتوگرامتری برد کوتاه می شود.

تا اینجا تفاوت کلی فتوگرامتری برد کوتاه با فتوگرامتری هوایی را متوجه شدید. حال می خواهیم به این سوال پاسخ دهیم که اصلا چرا فتوگرامتری برد کوتاه؟

فتوگرامتری برد کوتاه مزایا، معایب و کاربردهای آن

گفتیم که با استفاده از روش فتوگرامتری می توانیم بوسیله اخذ، پردازش و آنالیز بر روی تصاویر، اندازه گیری های مورد نیاز را جهت تهیه نقشه و یا مدلسازی انجام دهیم.

گاهی تهیه نقشه از یک منطقه وسیع است که از فتوگرامتری هوایی استفاده می شود و گاه تهیه نقشه و مدل از یک جسم کوچک است که از فتوگرامتری برد کوتاه استفاده می شود.

در بحث فتوگرامتری برد کوتاه هدف تهیه نقشه، مدلسازی و اندازه گیری اجسام کوچک تر از یک منطقه وسیع است. برای مثال تهیه حجم یک گودال خاکبرداری شده و یا مدلسازی یک قطعه صنعتی، یک بنای تاریخی یا یک شیء باستانی و …. .
پس با استفاده از فتوگرامتری برد کوتاه و الگوریتم های آن می توانیم از هر آنچه که در نزدیکی ماست و اندازه آن به نحوی است که یک شخص بتواند از آن تصاویری را اخذ نماید، نقشه و یا مدل تهیه نماییم.
با توجه به توضیحات ارائه شده می توان کاربردهای وسیعی را برای تکنیک فتوگرامتری برد کوتاه متصور شد.

با در نظر گرفتن سرعت و دقت بالا، هزینه پایین نسبت به دیگر روش ها و سادگی اجرا، می توان به استفاده از این تکنیک در صنعت، میراث فرهنگی، طرح های عمرانی، کاربردهای پزشکی، هنرهای تجسمی و غیره اشاره نمود.

کاربردهای فتوگرامتری برد کوتاه در صنعت:

بطور کلی از تکنیک برد کوتاه در صنعت، جهت مدلسازی قطعات برای کنترل کیفیت ساخت، مهندسی معکوس و یا مدلسازی رفتار و تغییر شکل جسم پس از آزمایش های صورت گرفته بر روی آن استفاده می شود. یکی از دغدغه های اغلب مهندسین در زمینه ساخت و تولید، مقایسه قطعه تولید شده با مدل طراحی  شده است.

از آنجایی که در اکثر مراکز تولیدی این قطعات، امکان استفاده از دستگاه های پیشرفته اندازه گیری نظیر CMM وجود ندارد، یکی از بهترین راه حل ها برای مدلسازی قطعه تولید شده و مقایسه آن با مدل طراحی شده استفاده از فتوگرامتری برد کوتاه است.

کاربرد دیگری که می توان برای برد کوتاه در صنعت متصور شد، مدلسازی قطعات صنعتی است جهت مهندسی معکوس. یکی از راه های رسیدن به طرح اولیه برای محصولاتی که وارداتی هستند و هیچ نقشه ای از آنها موجود نیست، استفاده از فتوگرامتری برد کوتاه است.

برای مثال در صنعت هوایی برای ساخت قطعات و یا ترمیم بدنه هواپیما، در صنعت خودروسازی برای ساخت لوازم یدکی و غیره می توان از روش های موجود در فتوگرامتری برد کوتاه به راحتی بهره جست.

یکی از چالش هایی که در آزمایش های صنعتی وجود دارد، بحث “اندازه گیری” است. شاید بتوان با دستگاه های موجود از پس آزمایش های مختلف به خوبی برآمد اما مبحث اندازه گیری در آزمایش ها همیشه چالش برانگیز بوده و یکی از دغدغه های مهندسین فعال در این زمینه است.

برای مثال اندازه گیری میزان تغییر شکل بدنه خودرو پس از تصادف برای مهندسین مکانیک و یا طراحان صنعتی، میزان تغییرشکل ملخ و یا بال هواپیما پس از آزمایش تونل باد برای مهندسان هوافضا، میزان خمش در تمامی قسمت های یک تیر فولادی و یا بتنی پس از آزمایش بارگذاری برای مهندسان عمران و امثالهم.

انجام چنین آزمایش هایی با دستگاه های موجود دیگر به امری معمولی تبدیل شده است اما اندازه گیری هایی که به آنها اشاره شد هنوز هم چالش برانگیز بوده و جزئی از مسائل پیچیده آزمایش ها به شمار می رود. فتوگرامتری برد کوتاه با مزایایی که دارد می تواند از پس اکثر چنین مشکلاتی به راحتی برآمده و اندازه گیری ها را با دقت های قابل قبولی انجام دهد.

کاربردهای فتوگرامتری برد کوتاه در صنعت ساختمان

از فتوگرامتری برد کوتاه در صنعت ساختمان می توان در دو بخش استفاده نمود. بخش اول مربوط به امور آزمایشگاهی و اندازه گیری تست های مورد نیاز در صنعت ساختمان است و بخش دوم به مسائلی مربوط به جابجایی سنجی ساختمان ها و سازه های بلند، رفتارسنجی دیواره های گودبرداری و همچنین مدلسازی نماهای ساختمانی اشاره دارد.

در زمینه انجام اندازه گیری های دقیق در آزمایش های مربوط به امور عمرانی، می توان به اندازه گیری آنالیزهای استرس و استرین و همچنین میزان خمش و پیچش در تیرهای بتنی و فولادی اشاره کرد.

علاوه بر این می توان از فتوگرامتری برد کوتاه در زمینه مدلسازی کانال جهت بررسی توپوگرافی بستر کانال در اطراف سازه های هیدرولیکی به خوبی استفاده نمود. در این مورد، بستر کانال در دو یا چند مرحله تصویربرداری و مدلسازی شده و سپس توپوگرافی های بدست آمده در این مراحل با یکدیگر مقایسه می شوند.

در رابطه با بخش دوم می توان به انجام اندازه گیری های دقیق در زمینه رفتارسنجی سدها، ساختمان ها و سازه های بلند و همچنین دیواره های گودبرداری اشاره نمود. در این موارد می توان با استفاده از تصویربرداری در مراحل و اپک های زمانی مختلف، میزان و جهت جابجایی سازه ها و دیواره های بناها را بررسی نمود.

جهت بررسی جابجایی و رفتار سازه ها می توان از دو هر دو روش تارگت مبنا و بدون تارگت استفاده نمود. به هر حال می بایست تعدادی از نقاط یا تارگت ها را بعنوان تارگت های کنترل، و مابقی نقاط را بعنوان تارگت های چک در نظر گرفت و رفتار آنها را مورد بررسی قرار داد.

یکی دیگر از کاربردهای بسیار پراهمیت و جالب فتوگرامتری برد کوتاه در صنعت ساختمان، مدلسازی نماهای ساختمانی جهت مستندگاری و همچنین برای تهیه نقشه ازبیلت جهت طراحی معماری نماست.

یکی از اموراتی که نقشه برداران در این زمینه انجام می دهند این است که با استفاده از توتال استیشن تمام جزئیات نمای ساختمان تازه ساخت را برداشت کرده و نقشه تهیه شده را به مهندس معمار جهت طراحی نما تحویل می دهند. این کار معمولا کمی زمانبر و خسته کنندست.

علاوه بر این به تناسب زمانی که به جهت این امر صرف می شود نتیجه مطلوبی بدست نمی آید.

اما می توان با استفاده از یک دوربین تصویربرداری و اخذ چند تصور از آن نما، تصویری ارتو (ارتوفتو) تهیه نمود و با ترسیم خطوط مورد نظر، نقشه ای با جزئیات بالا تهیه کرد. علاوه بر این به جهت اینکه از نما، ارتوفتو تهیه شده، مهندسین معماری می توانند با دیدی بهتر به طراحی نما بپردازند.