نقشه برداری با پهپاد بدون نقاط کنترل زمینی

مبحث جدیدی که امروزه در دنیای نقشه برداری با پهپاد مطرح شده بحث نقشه برداری با پهپاد بدون نقاط کنترل زمینی است. در این مطلب قصد داریم صحت و سقم این موضوع را بررسی نماییم. اینکه آیا تهیه نقشه دقیق توسط نقشه برداری با پهپاد بدون نقاط کنترل زمینی امکانپذیر است یا خیر.

روش زمین مرجع سازی مستقیم یک روش علمی و اثبات شده است به شرطی که اصول آن رعایت شود. در سیستم پهپاد فتوگرامتری تصاویری اخذ می شود که با استفاده از آن ها نقاط گرهی بین تصاویر استخراج می شود. با انجام عمل تقاطع بر روی این نقاط گرهی، می توان به فضای مدل رسید. این مرحله در نرم افزارهای فتوگرامتری به اسم Align کردن شناخته می شود. در مرحله بعد نقاط کنترل به نرم افزار معرفی شده و از فضای مدل به فضای زمین می رسیم. مرحله گفته شده با نام توجیه مطلق شناخته می شود. چه نیازی به انجام این کار است؟

دقت پارامترهای توجیه نسبی، دقت بالایی نیست. به همین دلیل برای رسیدن از فضای مدل به زمین طبیعی باید مقادیر هفت پارامتر مشخص شوند. این هفت پارامتر توسط نقاط کنترل زمینی مشخص می شوند.

این هفت پارامتر عبارتند از :

• مقیاس
• سه انتقال
• سه دوران

 Direct Georeferencing  یا زمین مرجع سازی مستقیم 

اگر بتوان با استفاده از یک سیستم مقادیر پارامترهای توجیه نسبی را با دقت بالایی به دست آورد، به جای ایجاد فضای مدل، مستقیم به فضای زمین می توان رسید. پارامترهای توجیه نسبی، پارامترهایی هستند که وضعیت یک تصویر را نسبت به یک تصویر دیگر مشخص می نماید.

این توجیه بیان می کند که هر تصویر نسبت به سایر تصاویر در چه وضعیتی قرار دارد. یعنی مقادیر شیفت و دوران آن تصویر را نسبت به سایر تصاویر مشخص می کند. پس اگر بتوان این پارامترهای توجیه نسبی را توسط یک سیستم با دقت بالایی به دست آورد، بصورت کاملا مستقیم می توان از تصویر به زمین و مدل نهایی مورد نیاز برای تولید نقشه دست یافت.

زمین مرجع سازی مستقیم در سیستم پهپاد فتوگرامتری

تردیدی که وجود دارد این است که آیا نقشه برداری با پهپاد بدون نقاط کنترل زمینی یا دایرکت ژئورفرنسینگ پهپاد امکانپذیر است ؟ برخی از پرنده ها دارای سیستم جی پی اس هستند. وجود این جی پی اس ها باعث می شود که مختصات تصاویر اخذ شده با دقت بالایی ( در حد ۱ یا ۲ سانتی متر ) به دست بیایند. اگر مختصات مراکز تصاویر با دقت بالایی در دست باشند، می توان بصورت مستقیم به زمین طبیعی رسید.

در حقیقت این مساله به این معناست که سه پارامتر توجیه نسبی که قبلا ذکر شد، با دقت بالایی به دست می آیند. نکته مهم این است که اگر فقط از پارامترهای مختصاتی استفاده شود، (یعنی x,y,z) نمی توان به دقت مطلوبی دست یافت. به همین علت است که گفته می شود اگر پهپاد مورد استفاده شما فقط دارای جی پی اس است ولی IMU (دوران سنج) ندارد، هنوز مجبور به استفاده از تعداد کمی نقاط زمینی هستید.

بعنوان مثال نقشه برداری منطقه ۱۰۰ هکتاری مورد نظر است. در حالت عادی نقشه برداری از این منطقه به ۸۰ نقطه کنترل نیاز دارد. اما اگر پرنده دارای جی پی اس دقیقی باشد، تنها نیاز به استفاده از ۱۰ یا ۱۵ نقطه است.

IMU چیست ؟

IMU یا همان (Internal Measurement Unit) در واقع یک سنسور الکترونیکی است که جهت، نیروهای گرانشی و سرعت پرنده را تشخیص می دهد. با وجود این قطعه، هر پرنده ای تبدیل به یک پرنده حرفه ای می شود. تمام پرنده های Dji مثل اینسپایر، فانتوم، مویک و اسپارک، دارای این سنسور می باشند. این دستگاه از دو بخش تشکیل شده است: ژیروسکوپ (gyroscopes) و شتاب سنج (accelerometers).

شتاب سنج در طول پرواز، جهت قرارگیری پهپاد نسبت به سطح زمین را تشخیص می دهد. اما به دلیل لرزش پهپاد، ممکن است نتواند به درستی اطلاعات لازم را دریافت نماید. در این زمان است که لزوم وجود ژیروسکوپ مشخص می شود. ژیروسکوپ اطلاعات مورد نیاز را با دقت بیشتری فراهم می نماید.

اگر بصورت همزمان بر روی پرنده هم جی پی اس دقیق و هم IMU دقیقی وجود داشته باشد، می توان پارامترهای توجیه نسبی را با دقت خیلی بالایی به دست آورد.

به این ترتیب می توان عمل زمین مرجع سازی مستقیم (Direct Georeferencing ) را با دقت بالایی و بدون نیاز به نقطه کنترل زمینی انجام داد. در اکثر پرنده هایی که ادعای حذف نقاط کنترل زمینی را دارند، فقط جی پی اس های دقیق قرار داده شده است. ولی بیشتر آن ها فاقد IMU هستند.

توصیه می شود اگر فقط جی پی اس با دقت بالا روی پرنده نصب است، بهتر است تعدادی نقطه کنترل در نظر گرفته شود. اما اگر بر روی پرنده IMU نیز نصب شده باشد، می توان برای پروژه هایی با ابعاد متوسط نقاط کنترل را حذف نمود. در این حالت تنها لازم است چند نقطه بعنوان نقطه چک در نظر گرفته شوند.

بنابراین می توان گفت نقشه برداری با پهپاد بدون نقاط کنترل زمینی امکانپذیر است در صورتی که شرایط گفته شده در این مطلب به درستی و بطور کامل رعایت شود.

بیشتر بخوانیم : 

نقاط کنترل زمینی، واجب تر از نان شب !!

آیا در نقشه برداری با پهپاد به پرواز کراس احتیاج است یا خیر؟