1_موارد استفاده از پهپاد در نقشه برداری 

با توسعه فناوری پهپاد ها و قابلیت های آنها , امروزه در کاربردهایی از قبیل تولید نقشه, به روز رسانی نقشه, تولید مدل رقومی زمین, تولید ارتوفتوموزاییک و...استفاده میشود.ش

استفاده از روش فتوگرامتری پهپاد برای تهیه محصولات مکانی مسطحاتی مانند ارتوفتوموزاییک در مقایسه با محصولات مکانی ارتفاعی ( نقشه های سه بعدی یا مدل رقومی ارتفاعی) مناسب تر میباشد.

برای تهیه ارتوفتوموزاییک در انجام مطالعات و طراحی های مهندسی از مناطق شهری و غیر شهری, با اهداف آشکارسازی تغییرات و تهیه نقشه تصویری زمینه, استفاده از روش فتوگرامتری پهپاد توصیه میشود.

روش فتوگرامتری پهپادبه منظور تهیه و بهنگام رسانی نقشه های بزرگ مقیاس(1:2000, 1:1000, 1:500) از مناطق غیر شهری قابل استفاده است و در مناطق شهری به کارگیری دوربین های متریک در اولوییت نسبت به دوربین های غیر متریک (روش فتوگرامتری پهپاد)میباشد.

برای تهیه نقشه به روش فتوگرامتری پهپاد در مقیاس های مختلف و با توجه به وسعت منطقه, موارد قید شده در جدول 1-1 مورد توجه قرار گیرد.

تبصره: برای تهیه نقشه بزرگ مقیاس تر از 1:500 و منحنی میزان دقیق تر 25 سانتی متر با استفاده از سامانه فتوگرامتری پهپاد, در نظر گرفتن ملاحظات مربوط به نواحی پنهان (تصویر برداری از زوایای مناسب) حد تفکیک ارتفاعی و حد تفکیک تصویری متناسب با مقیاس نقشه همچنین تراکم مناسب نقاط کنترل زمینی الزامی است در غیر این صورت روش نقشه برداری زمینی از صحت و قابلییت اطمینان بالاتری برخوردار است.

1_2 انتخاب نوع پهپاد

پهپاد ها یا پرنده های هدایت پذیر از راه دور داری انواع مختلف میباشند. انتخاب نوع پهپاد برای تهیه نقشه و اطلاعات مکانی می بایست با توجه به نوع بافت و توپوگرافی منطقه , وسعت منطقه, ارتفاع پرواز طراحی شده, محدودیت های زمانی برای پرواز, مداومت پروازی, دقت و مقیاس نقشه و اطلاعات مکانی مورد نیاز, محدودییت های حجم و وزن سنجیده مورد استفاده, شرایط آب و هوایی و وضعییت وزش باد, وجود فضای کافی برای برخاستن و فرود آمدن, سقف مجاز پروازی پرنده و منطقه و محدودییت های بهره برداری از انواع مختلف پهپاد در منطقه انجام گیرد.

به طور کلی در انتخاب پهپاد می بایست موارد زیر مورد توجه قرار گیرد:

• استحکام در انجام تصویر برداری با وضعییت پایدار و اخذ حداقل تصاویر با زوایای انحراف از قائم غیر معمول که در تشکیل مدل ها و پوشش کامل منطقه خلل ایجاد ننمایند.
• نوع دوربین, نوع شاتر( گلوبال یا رولینگ), تنظیمات خودکار هوشمند
• توانایی حمل دوربین و سنجنده مورد نظر و دارا بودن سقف پرواز مناسب برای تصویر برداری از منطقه 
• مداومت پروازی متناسب با ابعاد و وضعیت منطقه
• سقف پروازی کافی بخصوص در مناطق کوهستانی
• مجهز بودن به گیرنده تعیین جهت و تعیین موقعییت مراکز تصویر با دقت مورد نظر
• امکان کنترل و هدایت پرنده به نحوی که تصویربردای به صورت کامل و بدون گپ از منطقه انجام گیرد.
• متناسب بودن حداکثر سرعت باد قابل تحمل پرنده با شرایط وزش باد در منطقه
• مجهز بودن به سنجنده تعیین سرعت و جهت باد با دقت کافی
• مجهز بودن به امکانات هدایت و کنترل پرنده مانند FVP4, RTH5 و... 

1_3 تجهیزات تعیین موقعیت و وضعیت پهپاد(GNSS/IMU)

در تمام پرنده ها, تجهیزات تعیین موقعیت و وضعیت تصاویر به منظور هدایت و کنترل پرواز پهپاد وجود دارد. در پهپاد فتوگرامتری, داده های این تجهیزات ذخیره شده و در بعضی موارد به عنوان مقادیر اولیه در محاسبات و پردازش تصاویر مورد استفاده قرار میگیرند. اگرچه در حال حاضر با توجه به محدودیت وزن و همچنین هزینه های بالای IMU, تعیین وضعیت پهپاد (سه زاویه کاپا, فی, امگا) دقیق نبوده و به عنوان مقادیر اولیه کم دقت قابل استفاده می باشد.ولی استفاده از گیرنده ی GNSS دقیق برای تعیین مختصات مراکز تصویر با دقت های در حد چند سانتیمتر در پهپاد های فتوگرامتری و به کارگیری مشاهدات آن ها در مثلث بندی هوایی متداول گردیده است.

قبل از انجام عملیات میدانی در هر پروژه نقشه برداری, باید تجهیزات مورد استفاده و برنامه مشاهداتی را طوری تعیین نمود که علاوه بر رعایت قیود زمان و هزینه, به صحت و کیفیت مورد نیاز پروژه دست پیدا کرد. به این مرحله عملیات طراحی می گویند. عملیات طراحی در واقع یک نوع پیش تحلیل از نتایج پردازش مشاهدات برنامه ریزی شده می باشد که توسط مفاهیم انتشار خطاها صورت میگیرد. به طور خلاصه عملیات طراحی در فتوگرامتری را می توان به تعیین سکو و سنجنده, طراحی پرواز و طراحی نقاط کنترل تقسیم بندی نمود.

در ادامه موارد زیر برای عملیات طراحی در فتوگرامتری پهپاد مورد بحث قرار می گیرد.

•  تعیین سکو و سنجنده :

 تعین نوع عدسی , تعیین نوع دوربین و تنظیمات آن

•  طراحی پرواز: 

تعیین ارتفاع پرواز,

تعیین ضریب کاهش حد تفکیک تصویری,

تعیین سی-فاکتور سیستم تصویربرداری,

تعیین محدوده پرواز ,

تعیین امتداد نوار های پرواز, تعیین پوشش طولی و عرضی تصاویر

• طراحی نقاط کنترل 

طراحی شکل و ابعاد تارگت زمینی, 

طراحی نقاط کنترل زمینی

1_2_ تعیین نوع عدسی

عدسی مورد استفاده باید از نوع ثابت بوده و به کارگیری عدسی با بزرگ نمایی متغیر مجاز نیست.

اتوفوکوس عدسی باید خاموش باشد و در صورت روشن بودن اتوفوکوس می بایست تصویربرداری تکرار شود.

عدم استفاده از لنزهایی که سیستم لرزه گیر دارند همچنین استفاده از لنز با فاصله کانونی که نسبت باز به ارتفاع را تامیین کند, مورد توجه قرار گیرد.

در انتخاب عدسی با توجه به فاصله کانونی آن موارد ذیل لحاظ شود.

• عدسی زاویه نرمال ( لنز 35 تا 50 میلی متر)

به منظور تهیه نقشه های سه بعدی یا ارتفاعی, عدسی زاویه نرمال ( فاصله کانونی عدسی حدودا برابر با قطر سنجنده) مناسب است. به طور کلی در این حالت, فاصله کانونی عدسی به نحوی انتخاب گردد که در تصاویر با پوشش طولی 60 درصد , نسبت B/H ( باز عکس یا فاصله زمینی بین عکس های متوالی به ارتفاع پرواز ) از 0/25 بیشتر باشد.

• عدسی زاویه باریک یا تِله‌ ( لنز با فاصله کانونی بیشتر از نرمال):

به منظور تهیه محصولات مکانی مسطحاتی مانند نقشه های کاداستر و ارتوفتوموزاییک, عدسی زاویه باریک یا تله ( فاصله کانونی عدسی حداقل یک و نیم تا دو برابر قطر سنجنده) مناسب است و ارتفاع پرواز نیز به همان نسبت افزایش می یابد. به کارگیری عدسی های زاویه باریک در ارتفاع بالاتر موجب کاهش جابجایی ناشی از ناهمواری شده و کیفیت ارتوفتوموزاییک بیشتر می شود اما استحکام ارتفاعی شبکه کمتر شده و خطای ارتفاعی افزایش می یابد. در این حالت برای حفظ کیفیت ارتفاعی می توان از مشاهدات RTK/ PPK  هوایی یا نقاط کنترل زمینی متراکم استفاده نمود. با توجه به افزایش تاثیر لرزش های ناخواسته تصویری و کاهش محسوس وضوح تصاویر هنگام بکارگیری عدسی های زاویه باریک, می بایست کاهش حد تفکیک تصویری برآورد و در طراحی پرواز لحاظ شود همچنین به کارگیری جیمبال و پایدارساز خارجی از اهمیت بیشتری برخوردار است.

از موارد کاربرد دیگر عدسی زاویه باریک در تهیه نقشه از نواحی شهری متراکم و کوهستانی سخت به منظور غلبه بر مشکل نواحی پنهان همچنین تصویربرداری  با حد تفکیک بالا از نواحی با محدودیت حداقل ارتفاع پرواز است. 

• عدسی زاویه باز ( لنز با فاصله کانونی کمتر از نرمال)

به منظور تهیه نقشه سه بعدی در مقیاس معمولا کمتر از 1:2000 از نواحی وسیع مسطح یا با شیب یکنواخت , عدسی زاویه باز استفاده می شود. در تصویر برداری با این نوع عدسی , در صورت وجود عوارض ارتفاعی , نواحی پنهان بشدت افزایش می یابد.

2-2 نعیین نوع دوربین و تنظیمات آن

به منظور تامیین کیفیت تصاویر, در انتخاب دوربین و انجام تنظیمات آن موارد زیر مورد توجه قرار گیرد : 

• حجم تصویر حداقل 20 مگا پیکسل باشد.
• ابعاد پیکسل سنجنده نباید کمتر از 2 میکرون باشد و در صورت امکان سنجنده ببا ابعاد پیکسل بیش از 4 میکرون مورد استفاده قرار گیرد.( خطای تفرق نور بخصوص در fstop های بالا باعث تار شدن تصویر می شود)
• برای حفظ پایداری هندسی , فاصله کانونی عدسی باید ثابت باشد. پایدارساز یا لرزش گیر سنجنده و عدسی ( منظور پایدارساز داخلی است) همچنین اتوفوکوس باید خاموش باشد.
• عدسی مورد استفاده در دوربین و نحوه اتصال آن به بدنه دوربین , از پایداری مناسب برخوردار باشد به نحوی که در حین انجام یک پروژه علی رقم چندین فرود و برخاستن تغییر محسوسی در پارامترهای کالیبراسیون عدسی ایجاد نگردد.
• بدنه دوربین از استحکام لازم برخوردار بوده و به واسطه تغییرات دما , فشار هوا,ضربه و لرزش تغییر شکل ندهد.
• با توجه به اینکه در اکثر پهپادها دوربین فاقد FMC می باشد, برای جلوگیری از کشیدگی تصویری باید سرعت شاتر در حدی باشد که کشیدگی تصویری به کمتر از نیم پیکسل برسد.
• حساسیت دوربین یا ISO می بایست مقدار ثابتی باشد. عدد ایده عال برای آن 100 بوده و نباید بیشتر از 400 باشد.
• پارامتر سرعت عدسی یا f/stop بین 4 تا 8 تنظیم شده و مقداری ثابت است.
• در صورت فعال بودن تنظیم خودکار روشنایی تصویر , ملاحظات مربوط به سرعت شاتر , f-stop و ISO که در بالا ذکر شده است رعایت شود تا ضمن هماهنگی با شرایط نوری متغیر , کیفیت تصاویر مخدوش نشود.
• حداکثر نرخ تصویربرداری و ذخیره سازی دوربین می بایست با سرعت پرنده و حداقل پوشش طولی مورد نیاز مطابقت داشته باشد.
• دوربین امکان تصویربرداری حداقل سه طیفی (RGB) با وضوح 24 بیت را دارا باشد
• ترجیجا دوربین امکان ذخیره تصاویر با فرمت RAW داشته باشد.

تذکر: در سیستم های چند سنجنده که امکان اخذ تصویر قائم و مایل در جهات مختلف را دارند تمامی سنجنده ها باید شرایط مذکور را دارا باشند.