نحوه محاسبه ­ی ارتفاع پرواز طبق دستورالعمل سازمان نقشه برداری

آخرین بروزرسانی: 27, اردیبهشت, 1402

سازمان نقشه برداری در تاریخ خرداد ماه 1399 یک دستورالعملی رو در رابطه با تهیه نقشه و اطلاعات مکانی به کمک پهپاد ارائه کرد که اگر شما به صفحه­ 10 این دستورالعمل مراجعه کنید یک جدولی رو می­بینید که یه سری نکات و اعداد و ارقام رو داخلش نوشته و بالای این جدول دارید می­بینید که وضوح اپتیکی این تصویر رو نوشته، یعنی اسمی از وضوح اپتیکی تصویر آورده.

در این مطلب قصد دارم در رابطه با وضوح اپتیکی صحبت کنم، ببینین چطور ما باید وضوح اپتیکی پرنده مون رو محاسبه کنیم و بعد چطور از طریق این وضوح اپتیکی ارتفاع پرواز رو محاسبه کنیم. پس لطفا تا انتهای مطلب با من همراه باشید. شش دانگ حواستون اینجا باشه چون یه بحث بسیار مهمی رو می­خوام با شما داشته باشم.

مفهوم GSD

ببینید دوستان ما یک فاکتوری رو داریم به اسم GSD یا ground sampling distance که اکثر شما شاید در موردش بدونید و در موردش اطلاع داشته­ باشید. اگر اطلاعات مفصلی می­خواید این مقاله رو مطالعه کنید:  GSD چیست و چطور آنرا محاسبه کنیم؟

اما مختصر و مفیدش این میشه که، GSD به ما میگه که یک پیکسل بر روی تصویر چه ابعادی رو بر روی زمین داره به ما نشون میده.

وقتی که میگن GSD این تصویر 2 سانت هست یعنی هر پیکسل این تصویر 2 سانتی متر هست بر روی زمین. می­دونید یه پیکسل هم مربعیه، طول و عرضش یکسان هست.

این رو ما بهش میگیم GSD  و معمولا زمانیکه توی محاسباتمون، محاسبات ارتفاع پرواز در اپلیکیشن­های پرواز داریم ارتفاع پروازمون رو تنظیم می­کنیم حواسمون به این GSD  هست که برای مثال GSD مون اگر می­خوایم نقشه یک پونصدم تهیه کنیم بین 3 تا 5 سانتی متر باشه.

اما حالا من یه نکته رو می­خوام بهتون بگم که این GSD 3 تا 5 سانتی متر دقیقا این چیزی نیست که در دستورالعمل سازمان نقشه برداری وجود داره. اما این بحث یا وضوح اپتیکی تصاویر چی هست؟

مفهوم GRD

فاکتور دیگری رو داریم به اسم GRD، ground resolved distance. منظور از ground resolved distance چی هست؟

ببینید، در بحث GSD قانونا ما باید اگر برای مثال GSD مون 2 سانتی متر یا 3 سانتی متر هست باید بتونیم یک آبجکتی که روی زمین ابعادش 3 سانتی متر هست رو داخل تصویر بتونیم تشخیص بدیم اما در واقعیت این اتفاق نمی­ افته. چرا؟

چون محاسبه GSD یا بهتر بگم محاسبه وضوح تصویر فقط بر مبنای GSD نیست، چون GSD بر حسب فاصله کانونی، ارتفاع پرواز و پیکسل پیچ یا اندازه هر پیکسل بر روی سنسور داره محاسبه میشه. اما یک سری آیتم ­ها داخلش در نظر گرفته نمی­شه.

آیتم­هایی مثل کیفیت لنز، مثل سرعت پرنده، مثل…، در کل وضوح کلی تصویر از نظر روشنایی در نظر گرفته نمی­شه.

به همین خاطر هست که وقتی شما GSD رو 3 سانتی متر میذارید در تصویرتون یک آبجکت که 3 سانتی متر باشد رو نمی­تونید تشخیص بدید، یک بحثی اینجا به وجود میاد به نام GRD یا ground resolved distance که به شما ابعاد یک آبجکتی که بتونید روی تصویر تشخیص بدید رو داره میگه.

حالا میخواهیم بدونیم GRD رو چطور باید محاسبه کنیم.

در دوربین­های اولتراکم، دوربین­های هوایی رقومی که معمولا بسیار گران قیمت هستند نسبت GRD به GSD عددی برابر 1 هست. یعنی GRD شون یا اون وضوح اپتیکی تصویر با GSD باهم برابرند.

اما معمولا در دوربین­هایی که ما با اون سرکار داریم نسبت GRD به GSD عددی بالاتر از 1 میشه. خب حالا ببینیم GRD رو چطور می­تونیم محاسبه کنیم؟

تارگت زیمنس

ببینید دوستان یک تارگتی وجود داره به اسم تارگت زیمنس که شکلش رو دارید تو تصویر می­بینید، یک دایره هست به قطر 1 تا 1.5 متر و در بعضی مواقع تا 2 متر.

این دایره رو به 32 یا 24 قسمت باید تقسیم کنید و یک در میون اون رو سفید و مشکی کنید.

روی یک بنر پلات کنید و ببرید در منطقه، زمان پرواز روی زمین اون رو پهن کنید و زمانی که دارید تصویر برداری می­کنید این بنر داخل تصویرتون دیده بشه. می تونید تارگت زیمنس رو از اینجا دانلود کنید.

دستورالعمل سازمان میگه که در اون 15 ، 20 دقیقه ­ای که با پهپاد پرواز می­ کنید این بنر باید تو اون پلن پروازی­تون باشه. در پرواز بعدی هم باید باشه، در تمامی پروازها این بنر باید وجود داشته ­باشد.

اگر کاری رو دارید انجام می­دید که ناظرش سازمان هست و می خواید به سازمان کار را تحویل بدید باید این بنر رو چاپ کنید و در تمامی پلن­های پروازی­تون طبق دستورالعمل­های جدید قرار بدید.

اما اگر کارفرما، سازمان نقشه برداری نیست، نیازی به این قضیه ندارید، یا GRD پرنده تون رو محاسبه کنید و یا اینکه از اعدادی که ما محاسبه کردیم و اکثر دوستان هم به همین نتیجه رسیدن استفاده کنید.

خب در ادامه ببینیم چطور میتونیم GRD ارتفاع پرواز مناسب رو محاسبه کنیم.

محاسبه GRD پرواز

ببینیم که سازمان نقشه برداری چه فرمولی رو برای محاسبه GRD برای ما در نظر گرفته.

اگر به دستورالعمل مراجعه کنید در صفحه ­ی 11 این دستورالعمل این فرمول رو برای ما در نظر گرفته که:

GRD برابر است با سینوس 360درجه تقسیم بر تعداد تقسیمات اون دایره­ ی تارگت ضربدر شعاع دایره ­ی ابهام. که حالا در مورد هر کدوم از این آیتم ­ها باهاتون صحبت می­کنم.

ما گفتیم که اون دایره­ ی تارگت زیمنس رو 32 قسمت می­کنیم دیگه، 360 تقسیم بر 32 ضربدر شعاع دایره ­ی ابهام. شعاع دایره ­ی ابهام چی هست؟

ببینید دوستان همونطور که داخل تصویر می­بینید اگر شما کمی بر روی تصویرتون زوم کنید و بر روی اون تارگت زوم کنید، ترجیحا این کار رو با نرم افزارهایی انجام بدید که تصویر رو برای شما پیکسل پیکسلی می­کنه و می­تونید تعداد پیکسل­ها رو بشمارید. برای مثال از نرم افزار ACDSee می­تونید استفاده کنید یا اینکه تصویر رو ببرید داخل متاشیپ، کاری که من الان دارم انجام میدم. تصویر داخل متاشیپ هست من زوم می­کنم و شما یک دایره ­ی به نسبت طوسی یا سفید رنگی رو این وسط دارید می­بینید.

ما به این دایره میگیم دایره ­ی ابهام. تعداد پیکسل هایی که در قطر این دایره وجود داره رو شما می­شمارید، تقسیم بر 2 می­کنید میشه تعداد پیکسل­های شعاع دایره­ ی ابهام. باید بدونید که هر کدوم از این پیکسل­ها چند سانتی متر هست. برای مثال در این تصویری که دارید می­بینید قطر دایره­ ی ابهام 14 سانتی متر که نصفش میشه 7 پیکسل.

دوستان این تصویر از ارتفاع 75 متری سطح زمین گرفته شده و در یک پرواز نرمال هم انجام شده. شما اگر در اپلیکیشن pics for capture  برید و ارتفاع پروازتون رو روی 75 متر قرار بدید می­بینید که GSD رو 2.05 میگه. شما لازم هست که این عدد 7 پیکسل رو ضربدر 2.05 کنید که عددی حدودا اگر اشتباه نکنم 14.3 به شما میده. خب این عبارت رو شما محاسبه می­کنید.

توجه کنید که این کاری که من دارم برای شما مثال می­زنم برای پرنده فانتوم است اما برای هر دوربینی دیگه نمی­تونید این رو بسط بدید. یعنی چی؟ یعنی نسبت GRD به GSD فانتوم با دوربین مثلا سونی آلفا سون، سونی آلفا 6000 متفاوته و هر کدام باید جداگانه محاسبه بشه.

خوب اگر شما این عبارت را محاسبه کنید، سینوس 360 تقسیم بر 32 ضربدر 14.3 رو محاسبه کنید به عدد 2.8 می­رسید حدودا 2.8. یعنی GRD پرنده فانتوم در ارتفاع دقت کنید دوستان در ارتفاع 75 متری این بدست اومده، میشه 2.8. خب نسبت GRD به GSD برابر است با 2.8 تقسیم بر 2.05 که عددی در حدود 1.4 بدست میاد. من معمولا رو به بالا رند می­کنم. یه مقداری سختگیرانه ­تر برخورد کنیم. پس برای پرنده فانتوم نسبت GRD به GSD عددی در حدود 1.4بدست میاد.

بعضی از دوستان به من پیام دادن که ما 1.3 ، 1.6 بدست آوردیم بعضی مواقع. ببینید به عوامل زیادی هم بستگی داره. اون دوستی که 1.3 بدست آورده ­بود گفت که من روی تارگت ارتفاع گرفتم و بدون اینکه پرنده حرکت کنه شاتم رو زدم، خب این یکم خوشبینانه است و ما نباید همیشه خوشبینانه در نظر بگیریم چون شرایط واقعی پرواز به این شکل نیست. و دوستی هم که اعداد بالاتری بدست آورده بود در شرایط غیر نرمال این کار رو انجام داده بود و هوا تقریبا گرد و غبار داشته و یا نور مناسب تو محیط نبوده. اما چیزی که من در یک فضایی که نور آفتاب به اندازه کافی بود و پرنده با سرعت 8 متر بر ثانیه در حرکت بود، این رو تست کردم و محاسبه کردم به عدد 1.4 برای نسبت GRD به GSD رسیدم.

خب حالا این 1.4 یا بهتر بگم این 2.8 که ما اینجا بدست آوردیم به عنوان GRD چه کمکی به ما میکنه؟

ما از طریق GRD می­تونیم ارتفاع پروازمون رو محاسبه کنیم یا بهتر بگم از طریق GRD، GSD مون رو محاسبه میکنم و از طریق GSD ارتفاع پروازمون رو محاسبه می­کنیم.

در دستورالعمل سازمان نقشه برداری نوشته که برای نقشه­ ی یک دوهزارم با منحنی تراز 1 متر GRD شما باید 10 تا 15 سانتی متر باشه. برای نقشه­ ی نیم دوهزارم با منحنی تراز 0.5 متر GRD شما باید 5 تا 10 سانتی متر باشه و برای نقشه یک پونصدم با منحنی تراز 25 سانت GRD شما باید 3 تا 5 سانتی متر باشه. بریم ببینیم که توی این حالت ارتفاع پرواز چقدر بدست میاد.

فرض می­کنیم می­خوایم نقشه یک پونصدم تهیه کنیم، سازمان طبق دستورالعملش به ما گفته که GRD شما باید 3 سانتی متر باشه و حالا می­خوایم ببینیم که در این حالت GSD که ما بدست میاریم و بعد از اون ارتفاع پرواز لازمه مون باید چقدر باشه. خوب دوستان GRD به GSD فانتوم شد 1.4. توی این حالت ما GRD داریم، GRD ما 3 سانتی متر هست. 3سانتی متر به GRD برابر است با 1.4 که در نهایت GSD ما میشه 3 تقسیم بر 1.4 میشه 2.14 یعنی توی اپلیکیشن پروازتون که GSD رو دارید تنظیم می­کنید شما GSD تون باید 2.14 باشد نه 3 سانتی متر. این رو دقت داشته باشید.

خب ما GSD رو آوردیم 2.14 بریم ببینم که ارتفاع پرواز رو، h رو چطور می­تونیم محاسبه کنیم. یک فرمول خیلی ساده وجود داره که قبلا هم در موردش صحبت کردم. فاصله کانونی به ارتفاع پرواز برابر است با پیکسل پیچ به GSD. فاصله کانونی دوربین فانوتم 9 میلی متر هست، ارتفاع پروازمون رو می­خوایم محاسبه کنیم. پیکسل پیچ یا اندازه هر پیکسل بر روی سنسور فانتوم عددی برابر با 0.0024 یا 2.4 میکرون و GSD ما هم اینجا 2.14 محاسبه شده بود که این سانتی متر هست و دقت کنید h شما هم از این طریق بر حسب سانتی متر بدست میاد. h میشه 80 متر حالا با یکی دو متر اختلاف. پس اگر شما قصد دارید که نقشه­ ی یک پونصدم دقیقی رو طبق دستورالعمل سازمان تهیه کنید باید ارتفاع پروازتون روی 80 متر باشه. همین قضیه رو برای ارتفاع پروازهای دیگه، برای مقیاس ­های دیگه هم شما می­تونید استفاده کنید و محاسبه کنید. چه ارتفاع پرواز رو بخواید محاسبه کنید چه GSD رو بخواید محاسبه کنید و چه GRD رو بخواید محاسبه کنید روابط به این شکلی بود که خدمتتون عرض کردم .

دوستان اگر در این قضیه تجربه­ای دارید، اگر محاسباتی را انجام دادید لطفا نظر خودتون رو با ما به اشتراک بذارید. کامنت کنید. منتظر نظرات و تجربیات شما عزیزان هستیم.