1_موارد استفاده از پهپاد در نقشه برداری 

فصل اول:

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.

فصل دوم : عملیات طراحی

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.

2_3_ تعیین ضریب کاهش حد تفکیک تصویری 

در فتوگرامتری پهپاد به دلیل عواملی همچون ارزش کشیدگی تصویری تاری دید به واسطه ابر، مه رطوبت Hare گرد و غبار آلودگی هوا و پدیده تفرق نور روی سنجنده ها شاخص GRD دارای مقداری بیشتر از ابعاد پیکسل زمینی تصویر یا GSD میشود نسبت این دو (GRD/GSD) را ضریب کاهش حد تفکیک تصویری می نامند. با توجه به تنوع دوربین ها و عدسیهای مورد استفاده در انواع پهپاد و شرایط محیطی مختلف در حین تصویربرداری حد تفکیک تصاویر میبایست قبل از انجام هر پروژه تصویر برداری هوایی با به کارگیری تارگت زیمنس تعیین شده و ضریب کاهش حد تفکیک تصویری برآورد گردد. روش محاسبه این ضریب در پیوست ۳ آورده شده است.
 

4_2_ تعیین GSD تصویر برداری

در تعیین GSD تصویر برداری میبایست موارد ذیل لحاظ شود. 

(الف) محدودیت ناشی از کاهش حد تفکیک مکانی تصویر:

 GSD تصویر برداری مورد نیاز برای پروژه باید به میزان : (GRD GSD) کاهش یابد تا کاهش حد تفکیک مکانی تصویر جبران شود.

(ب) محدودیت ناشی از دقت مسطحاتی محصولات مکانی: 

با توجه به دقت مسطحاتی مورد نیاز پروژه حد تفکیک مکانی تصویر GRD میبایست به نحوی انتخاب شود که ۲,۵ برابر GRID از دقت مسطحاتی متوسط نقشه (0,2 میلی متر در مقیاس نقشه) کمتر باشد در جدول زیر مقادیر مناسب GRD به منظور رسیدن به دقت های مسطحاتی متناسب با مقیاس نقشه آورده شده است.

جدول 2_1: مقادیر مناسب GRD مطابق با مقیاس نقشه

د) محدودیت ناشی از دقت ارتفاعی محصولات مکانی :به منظور تأمین دقت ارتفاعی مورد نیاز نقشه ,در حالتی که منحنی میزان ۲۵ سانتیمتر و کمتر مورد نظر باشد, میبایست شاخص C-Factor یا CF مورد توجه قرار گیرد. برای این منظور ارتفاع پرواز (H) می بایست کمتر از حاصل ضرب C-Factor در فاصله منحنی میزان (CI) باشد (نحوه محاسبه سی فاکتور در پیوست ۴ آورده شده است.) همچنین برای محاسبه GSD بر اساس شاخص CF از رابطه ذیل استفاده میشود.

GSD= aCF    ,  (a=ps/f)

به عنوان نمونه با فرض PS=3.33 micron , CF=200 و f=9mm میزان GSD مناسب برای دستیابی به منحنی میزان ۲۵ سانتیمتر معادل ۱/۸۵ سانتیمتر است.

ج) محدودیت ناشی از ایمنی پرواز یا موارد امنیتی :سازمان هواپیمایی کشوری و نهادهای نظامی و امنیتی در کشور, مقرراتی را برای حداقل یا حداکثر ارتفاع پرواز پهپادها در مناطق مختلف وضع نموده اند که برای حفظ ایمنی یا ملاحظات امنیتی بایستی از آنها تبعیت نمود.

۲-۵- تعیین محدوده پرواز

طراحی محدوده پروازی به روش ذیل انجام میشود:

• محدوده پروژه (محدوده یا مسیر مورد نظر )با استفاده از منابع اطلاعاتی مانند تصاویر گوگل, نقشه های پوششی ۱:۲۵۰۰۰، نقشه های کوچک مقیاس, تصاویر یا عکس هوایی کوچک مقیاس (تقریباً پنج برابر کوچکتر از مقیاس مورد نظر جهت تصویربرداری هوایی) تعیین شده و در یکی از فرمتهای برداری اراعه می شود.

محدوده پرواز به میزان حداقل 60 درصد بزرگترین ظلع محدوده عکس روی زمین ( معادل با تعداد پیکسل طولی عکس ضربدر GSD) در مرز بیرونی حد پروژه لحاظ می شوذ.

تبصره: در نواحی کریدور شکل حتی اگر عرض کریدور طراحی شده با یک مسیر پرواز پوشش داده شود , می بایست تصویربرداری با حداقل دو مسیر (رفت و برگشت )یا بیشتر با پوشش عرضی 60 درصد انجام شود به طوری که منطقه مورد نظر با پوشش کامل در حداقل دو نوار ظاهر شود.

-۲-۶- تعیین امتداد نوارهای پرواز

امتداد نوارهای پرواز میبایست با در نظر گرفتن موارد مربوط به چهار پارامتر جهت وزش باد جهت شیب و توپوگرافی زمین شکل حد کار و جهت سایه ها طراحی شود.

• جهت وزش باد

در صورتی که شرایط فیزیکی پهپاد به گونه ای باشد که وزش باد روی پایداری آن تأثیر بگذارد باید ملاحظاتی در نظر گرفته شود:

جهت نوارهای پرواز به صورت رفت و برگشت و در جهت غالب وزش باد طراحی شود.

البته در مورد پهپادهای بال ثابت دلتا که دم ندارند چون ناپایداری آنها با کاهش وزن پهپاد و کاهش سرعت پرواز به شدت افزایش می یابد, بهتر است برای جلوگیری از مشکلات تغییرات پوشش طولی ,نوارهای پرواز درراستای عمود بر جهت غالب وزش باد طراحی شود.

با توجه به تغییرات پوشش طولی نسبت به طراحی اولیه بر اثر وزش باد, بهتر است تنظیمات اتوپایلوت روی تصویربرداری با باز مکانی ثابت و نه زمان ثابت قرار گیرد. لازم به ذکر است تصویر برداری با پوشش طولی کمتر از ۶۰% به هیچ وجه مجاز نمی باشد.

• جهت شیب و توپوگرافی زمین

پیش فرض در تصویر برداری هوایی فتوگرامتری, هدایت پهپاد در ارتفاع مطلق ثابت است. تغییرات ارتفاع پرواز یا GSD به دلیل شیب و توپوگرافی زمین ,به میزان ۱۰% مجاز است اما اگر تغییرات ارتفاع بیشتر از این میزان شد, می بایست نوارهای پرواز در جهت غالب منحنی میزانهای منطقه طراحی شود و ارتفاع پرواز هر نوار را متناسب با تغییر ارتفاع متوسط پروفیل مربوطه روی سطح زمین تغییر داد.

• شكل حد کار :اگر منطقه کشیدگی داشته باشد ترجیح بر آن است که طراحی نوارهای پرواز در پرنده های بال ثابت در راستای طولی منطقه و در پرنده های مولتی روتور در راستای طولی یا عرضی منطقه انجام شود مگر اینکه قیود فوق مانع آن شود.

• جهت سایه ها: در صورتی که تصویر برداری هوایی در نوارهای هم جهت با امتداد سایه ها (راستای شرقی غربی )انجام شود تغییر طول سایه در عکسهای متوالی و نوارهای جانبی به حداقل رسیده و کیفیت تناظر یابی تصاویر بالاتر و کیفیت بصری ارتوفتوموزائیک بهتر میشود مگر اینکه قیود دیگر فوق مانع آن شود.

۲-۷- تعیین پوشش طولی و عرضی تصاویر

در تعیین پوشش طولی و عرضی تصاویر, نکات ذیل باید مورد توجه قرار گیرد:

پوشش طولی و عرضی تصاویر در حالت ایده آل ۸۰%-۸۰% است. هیچ یک از پوششهای طولی و عرضی نباید از 60% کمتر شود و مجموع پوشش طولی و عرضی حداقل ۱۳۰ درصد باشد.

تغییرات پوشش طولی و عرضی تصاویر (وابسته به عواملی مانند وزش باد, سرعت پرنده, مدت زمان مورد نیاز بین دو تصویربرداری متوالی ,وجود تیلت در تصویربرداری,ارتفاع پرواز و فاصله کانونی دوربین )نسبت به پوشش های طراحی شده در حد ۵% مجاز میباشد. 

هر چه پوشش تصاویر بیشتر شود تعداد تصاویر همپوشان برای بازسازی سه بعدی یک نقطه بیشتر شده و دقت , قابلیت اطمینان و همگونی دقت مختصات سه بعدی نقاط بخصوص از لحاظ ارتفاعی در تولید مدل رقومی سطح بیشتر میشود. همچنین کیفیت ارتوفتوموزائیک به خاطر کاهش نواحی پنهان و استفاده از نواحی مرکزی تر تصاویر افزایش می یابد.

در صورتی که انحراف معیار مشاهدات PPK/RTK هوایی از 1:4 خطای نقشه بیشتر نباشد، با توجه به افزایش استحکام شبکه می توان پوششهای طولی و عرضی را تا ۶۰%-۶۰% کاهش داد.

8_2 طراحی نوارهای متقاطع (کراس)

در مناطق کوهستانی شدید یا شهری شلوغ با ساختمان های بلند به منظور افزایش قابلیت دید و استحکام شبکه و ارتقاع کیفیت خروجی می بایست طراحی نوارهای (کراس)انجام شود.

در مناطق مسطح بهتر است برای افزایش استحکام شبکه و کاهش وابستگی پارامترهای توجیه داخلی و خارجی, حداقل یک نوار کراس در میانه بلوک طراحی شود.

۲-۹- طراحی شکل و ابعاد تارگت زمینی

برای افزایش دقت مثلث بندی هوایی ,نصب تارکتهای با شکل متقارن, کنتراست بصری بالا و ابعاد مناسب قبل از پرواز در سطح منطقه توصیه شده است. در واقع این امر باعث میشود دقت قرائت عکسی نقاط کنترل و چک زمینی تا ۱:۱۰ ابعاد پیکسل به شرط رعایت ملاحظات زیر افزایش یابد.

• شکل تارگت: اصل تقارن مرکزی درآن رعایت شود.(مشابه اشکال زیر)

• اندازه تارگت: ابعاد کلی تارگت می بایست حداقل 10 برابر GRD و حداکثر 20 برابر GRD باشد. ضخامت خطوط تارگت کراس نیز می بایست بین یک GRD تا دو برابر GRD باشد.

•  

  مرکز تارگت: محل مرکز تارگت حداقل با دقت یک دهم GRD با یک نقطه یا کراس علامت گذاری شود.

۲-۱۰- طراحی نقاط کنترل و چک زمینی

نقاط کنترل و چک بر اساس حد کار کارفرما در سطح منطقه جانمایی می شوند. بدین ترتیب لازم است جانمایی نقاط در محیط هایی مانند گوگل ارث Google Earth انجام شود تا دسترسی به نقطه و محل مناسب آن نیز مدنظر قرار گیرد. در طراحی نقاط کنترل و چک نکات ذیل میبایست مد نظر قرار گیرد.

• فواصل و تراکم نقاط کنترل باید در حدی باشند که خطای مثلث بندی هوایی روی نقاط کنترل و چک از نصف خطای نقشه (مطابق پیوست ۵) کمتر باشند.
•  نقاط کنترل حتی برای مقاصد تولید محصولات مکانی مسطحاتی , به صورت سه بعدی یا زوج مسطحاتی ارتفاعی برداشت شوند.
• به طور کلی نقاط کنترل در دور تا دور بلوک در محل شکستگی ها به گونه ای جانمایی شوند که کل حد کار را پوشش دهند.
• نقاط کنترل در میانه بلوک با تراکم مناسب طراحی شوند.
•  نقاط کنترل در ناحیه مشترک مرزی بین زیر بلوک ها مشابه با تراکم دور تا دور بلوک طراحی و اندازه گیری شوند.

• در پروژه های کوریدوری که دقت ارتفاعی نقشه اهمیت دارد توصیه میشود نقاط ارتفاعی در راستای مسیر, به نحوی طراحی شوند که در هر تصویر یک نقطه کنترل قرار گیرد.

• در صورت به کارگیری مشاهدات PPK/ RTK هوایی می توان تراکم نقاط کنترل را به میزان قابل توجهی کاهش داد اما به واسطه ملاحظات معرفی ارتفاع ژئوئید, قابلیت اطمینان بیشتر به نقشه بخصوص در تهیه محصولات مکانی ارتفاعی و نقشه برداری کوریدور( به واسطه استحکام پایین شبکه تصاویر) به کارگیری تعداد مناسب نقاط کنترل زمینی ضروری است.

• در انتخاب فواصل نقاط کنترل موارد ذیل توصیه میشود.

  فواصل نقاط کنترل در حالت پوشش طولی و عرضی ۸۰-۸۰ تا سه برابر ابعاد عکس (ضلع بزرگ تر (عکس روی زمین در نظر گرفته شود.

  فواصل نقاط کنترل در حالت پوشش طولی و عرضی ۶۰%-۶۰% تا دو برابر ابعاد عکس روی زمین باید کاهش یاید.

  در صورت به کارگیری مشاهدات PPK/RTK هوایی با انحراف معیار ۱:۴ خطای متوسط نقشه , آنگاه می توان فاصله نقاط کنترل را تا ده برابر ابعاد متوسط عکس روی زمین یا حداکثر ۲٫۵ کیلومتر روی زمین افزایش داد.

  اگر هدف از تصویربرداری, صرفاً تولید محصولات مکانی مسطحاتی باشد, فواصل ذکر شده نقاط کنترل میتواند در یک ضریب ۱,۵ ضرب شود.

• برای اطمینان پذیری بیشتر نتایج ,وجود تعدادی نقطه چک با فواصل مناسب ضروری است. نقاط چک در میانه و مرز منطقه به گونه ای طراحی شوند که:

  در فواصل معادل ده برابر ابعاد متوسط عکس روی زمین دست کم یک نقطه چک وجود داشته باشد.

  تعداد نقاط چک در هیچ شرایطی نباید کمتر از سه باشد.

  در بیشترین فاصله از نقاط کنترل مورد استفاده در مثلث بندی قرار گیرند.

  تعدادی از نقاط چک روی مرز منطقه همچنین در اطراف مناطق گپ که نقطه گرهی نداریم اخذ شود.

  برای ارزیابی دقت ابر نقطه, نقاط چک ترجیحاً در سایه ها, اطراف نواحی پنهان و در مرز با تغییرات عمق شدید نباشد.

  تذکر: لازم است دقت تمامی نقاط چک مطابق دقت مسطحاتی و ارتفاعی مورد نیاز پروژه تأمین شود در غیر این صورت می بایست نقاط کنترل زمینی تکمیلی در نواحی خطادار اضافه شود.

فصل سوم : عملیات میدانی

۳-۱- عملیات نقشه برداری زمینی

عملیات نقشه برداری زمینی شامل مراحل زیر میباشد:

۳-۱-۱- ایجاد شبکه ایستگاه های ماندگار

• ایستگاه های ماندگار به شکل بنچ مارک بتن درجا, حکاکی روی سنگ ریشه دار یا نصب پلاک روی بتن مطابق دستور العمل تهیه نقشه های بزرگ مقیاس سازمان نقشه برداری کشور( پیوست نامه شماره 6۳۳۵ مورخ ۱۳۹۰/۰۳/۲۳ )در منطقه ایجاد میشود.
• حداکثر فاصله ایستگاه های ماندگار از هم برای تهیه نقشه با مقیاسهای ۱:۲۰۰۰، ۱:۱۰۰۰ و ۱:۵۰۰ باید به ترتیب ۱.۵,۲ و ۱ کیلومتر باشد. در مسیرها (کوریدور) محل ایستگاه های ماندگار باید به صورت زیگزاگ در دو طرف محور و با لحاظ این فواصل باشد.
• تعیین مختصات سه بعدی ایستگاه های ماندگار با انتقال از ایستگاه های دائم سازمان نقشه برداری و مطابق با دستورالعمل پیوست نامه شماره ۶۳۳۵ مورخ ۱۳۹۰/۰۳/۲۳ انجام می گیرد.
• ارتفاع مورد استفاده در ایستگاه های ماندگار, نقاط کنترل ,نقاط چک ,نقشه و کلیه محصولات مکانی ارتفاعی و سه بعدی باید ارتومتریک باشد و صرفاً ارائه ارتفاع ژئودتیک مجاز نیست.
• به منظور تبدیل ارتفاع ژئودتیک به ارتومتریک باید ارتفاع ژئوئید اندازه گیری شود. این کار به دو روش ترازیابی مستقیم زمینی و به کارگیری مدل های جهانی یا محلی ژئوئید انجام می گیرد. در صورتی که کارفرما روی تهیه ژئوئید به روش ترازیابی مستقیم تأکید نداشته باشد و دقت ارتفاعی بهتر از ۶۰ سانتیمتر مورد انتظار نباشد, در حال حاضر میتوان از مدل محلی ژئوئید ایران ارائه شده توسط سازمان نقشه برداری از وبگاه http://www.irg2016.ir استفاده نمود. به هر حال باید روش اندازه گیری ژئوئید در متادیتای محصولات مکانی ذکر شود.
• از آنجا که در اکثر موارد نقشه های تهیه شده در سیستم مختصات UTM می باشند و اکثرا در پروژه های عمرانی از مختصات محلی استفاده میشود, اراعه ضریب مقیاس برای تمامی ایستگاه های شبکه ماندگار الزامی است.

تذکر: آخرین نسخه دستورالعمل ابلاغی تهیه نقشه بزرگ مقیاس به روش زمینی ملاک عمل می باشد.

٢-١-٣- نصب تارگت های نقاط کنترل و چک

کلیه تارگت ها مطابق با موقعیت طراحی شده در مرحله طراحی و جانمایی نقاط کنترل و چک (بخش ۲-۱۰) روی زمین نصب می شوند. (حداکثر جابجایی ۱:۱۰ فاصله طراحی شده نقاط) به منظور ایجاد و نصب تارگت ها, موارد ذیل مورد توجه قرار گیرد:
 

• در صورت ایجاد تارگت ها توسط نوارهای پارچه ای, پلاستیکی و یا چاپ بر روی بنر, از میخ سر کج L در چهار گوشه و مرکز به منظور نصب تارگت استفاده شود.
• تارگت ها می بایست در سطح نسبتاً صاف به نحوی قرار گیرند که به خوبی در تصاویر دیده شوند.
• در صورتی که تارگت گذاری قبل از پرواز انجام نشود, یا تعدادی از تارگت ها در هنگام عملیات پرواز تخریب شده و از دست رفته باشند, باید نقاط کنترل و چک تکمیلی بر اساس دستور العمل تهیه نقشه های بزرگ مقیاس سازمان نقشه برداری کشور اخذ شده و با ترسیم کروکی ,تعیین مختصات شوند.
• در مقایسه بین عملیات استرئو زمینی و تارگت گذاری ,اولویت با نصب تارگت است زیرا دقت قرائت مشاهدات عکسی نقاط کنترل و چک می تواند از نیم پیکسل به یک دهم پیکسل افزایش یابد.

3_1_3 تعیین مختصات سه بعدی تارگت های نقاط کنترل و چک 

• در تعیین موقعیت تارگت ها از عدم جابجایی آنها در فاصله زمانی بین تصویربرداری و اندازه گیری, اطمینان حاصل شود. برای این منظور توصیه می شود در زمان اندازه گیری تارگت از آن تصویری که نشان دهنده موقعیت تارگت نسبت به عوارض اطراف باشد گرفته شود. 

• تعیین مختصات تارگتهای غیر ماندگار به عنوان نقاط کنترل و چک زمینی در شبکه فتوگرامتری, باید بر مبنای شبکه ایستگاه های ماندگار انجام شود.

• اندازه گیری مختصات نقاط کنترل و چک بایستی از نزدیکترین نقطه ماندگار انجام گیرد.
• در تعیین موقعیت تارگتها علاوه بر روش استاتیک می توان از روش کینماتیک نیز استفاده نمود با در نظر گرفتن این نکته که دقت مختصاتی یا RMSE تارگتها می بایست کمتر از ۱:۴ خطای هندسی مجاز نقشه باشد.
• در صورت عدم تارگت گذاری و برداشت نقاط کنترل به روش استرئو زمینی, می بایست برداشت هر نقطه کنترل به صورت جفت نقطه مسطحاتی -ارتفاعی مطابق با آخرین دستورالعملهای موجود در این زمینه صورت پذیرد.
• در صورتی که هدف از روش فتوگرامتری پهپاد تولید نقشه سه بعدی باشد, ارتفاع نقاط کنترل باید ارتومتریک بوده و سازگار با شبکه نقاط ارتفاعی سازمان نقشه برداری کشور باشد. لذا بایستی با ترازیابی مستقیم یا GPS Leveling ارتفاعات ارتومتریک شبکه سازمان را به نقاط کنترل منتقل نمود. روش GPS Leveling به شرطی قابل قبول است که فاصله از نقطه مرجع بیش از دو کیلومتر در مناطق کوهستانی و چهار کیلومتر در مناطق دشت نشود.

3_2 عملیات تصویربرداری هوایی

در انجام عملیات تصویربرداری هوایی با پهپاد موضوعاتی از قبیل مجوز پرواز, محدوده زمانی تصویربرداری هوایی, تعیین ایستگاههای زمینی پرواز و کنترلهای قبل، حین و بعد از پرواز اهمیت دارند که در ادامه توضیح داده شده است.

۳-۲-۱- مجوز پرواز و تصویربرداری هوایی

به طور کلی اخذ سه دسته مجوز باید مدنظر قرار گیرد.

•  اخذ مجوز ایمنی از سازمان هواپیمایی کشوری شامل مواردی مانند صدور گواهینامه خلبانی ,کارت شناسایی پهپاد و مجوز برای پرواز در مناطق و ارتفاع های با محدودیت پروازی
• اخذ مجوز امنیتی از مراجع ذیصلاح
• اخذ مجوز فنی از سازمان نقشه برداری کشور یا نهادهای مرجع رسمی دیگر در حوزه نقشه برداری و مورد تأیید سازمان نقشه برداری کشور. در این رابطه شرکت باید علاوه بر کسب حداقل رتبه سه نقشه برداری زمینی و فتوگرامتری , مجوزهای لازم مربوط انجام عملیات فتوگرامتری پهپاد را طبق آخرین مصوبات دفتر نظام فنی و اجرایی سازمان برنامه و بودجه اخذ نمایید.

لازم به ذکر است آخرین دستورالعمل های ابلاغی توسط مراجع قانون گذاری در حوزه های ایمنی، مجوز پرواز و فنی ملاک عمل خواهد بود. اخذ مجوزهای پرواز باید بر اساس دستورالعمل های ابلاغی و منتشر شده دستگاه های ذی ربط در زمان پرواز باشد.

۳-۲-۲- محدوده زمانی و مکانی تصویربرداری هوایی

• تعیین تاریخ و زمان تصویربرداری بستگی زیادی به نیاز پروژه ,همچنین ویژگی های منطقه مورد تصویر برداری دارد. به طور کلی بهترین زمان برای تصویربرداری هوایی به منظور تهیه نقشه و اطلاعات مکانی زمانی است که هوا صاف و فاقد گردو غبار بوده, شرایط آب و هوایی پایدار باشد, پوشش گیاهی سطح زمین در وضعیت حداقل رشد و درختان فاقد برگ باشند.
• محدوده ساعتی پرواز باید به گونه ای انتخاب شود که با توجه به فصل و روز عملیات پرواز ارتفاع خورشید بالاتر از ۴۵ درجه بالای افق قرار داشته باشد تا ضمن برخورداری از حداکثر نور از وجود سایه های بلند در تصاویر اجتناب شود.
• تصویر برداری از مناطق پوشیده از برف فصلی (غیر دائم )در صورتی که قطر پوشش برف در حدی باشد که عوارض مورد نظر قابل شناسایی باشند. مجاز میباشد.
• همانطور که در بخش ۲-۵ ذکر شد تصویربرداری در یک محدوده بزرگ تر نسبت به حد کار پروژه انجام می شود همچنین در طراحی مسیرهای پرواز باید توجه داشت که چرخش ها و تغییرات ارتفاع پرنده در انتهای رنهای پروازی, خارج از این حد پرواز صورت گیرد.

3-2-3- تعیین ایستگاه های زمینی پرواز

• با توجه به محدودیت مداومت پروازی و برد مطمئن پرنده, برای محدوده پرواز مورد نظر, یک یا چند ایستگاه زمینی پرواز تعیین می شود به طوری که بتوان با توجه به محدودیت های فوق, از طریق این ایستگاه ها کل منطقه را تصویر برداری هوایی نمود.
• محل ایستگاه باید ترجیحاً دید آسمانی و زمینی باز و بدون مانع داشته, بر روی زمین های مرتفع تر از اطراف قرار داشته, از مراکز جمعیتی بیشترین فاصله را داشته و از دکل های برق و مخابرات تا حد امکان دور باشد و با توجه به شرایط و امکانات پهپاد, از امکان ایجاد باند یا ایستگاه مناسب برای برخاست و نشست پرنده برخوردار باشد.
• از هر ایستگاه پرواز می توان چندین پرواز انجام داد و تمام یا بخشی از منطقه پروازی را تصویر برداری نمود.
• بین مناطق پروازی باید به اندازه نصف طول عکس روی زمین هم پوشانی وجود داشته باشد.

3-2-4- کنترل های قبل از پرواز

•  از نصب تارگت های نقاط کنترل و چک در سطح منطقه مطمئن شود.
• از صدور مجوزهای مورد نیاز مطمئن بوده و ملاحظات ایمنی پرواز را رعایت کند.
• وضعیت جوی در منطقه را بررسی نموده و بعد از تعیین سرعت و جهت باد, تناسب آن با حداکثر باد قابل تحمل ذکر شده در کتابچه راهنمای پهپاد را کنترل نماید.
• بعد از نصب و راه اندازی پهپاد, بازدید چشمی بخش های پهپاد را انجام داده و از صحت عملکرد فرمان های پرواز, تجهیزات پهپاد و ایستگاه کنترل زمینی اطمینان یابد.
• مکان ایستگاه های پروازی را بعد از شناسایی منطقه مشخص نماید.
• تنظیمات دوربین را برای کسب تصاویر با کیفیت و با هندسه پایدار با توجه به شرایط نوری و فیلتر نوری مورد استفاده در دوربین انجام دهد.
• برنامه ریزی برای تست زیمنس و تست حد تفکیک ارتفاعی را با نصب تارگتهای مربوطه در محل مناسب انجام دهد.
• بهبودهای مورد نیاز برای طراحی پرواز را با توجه به شرایط موجود انجام دهد( مثلاً تغییر جهت نوارها به خاطر تغییر جهت باد) و نقاط مسیر طراحی پرواز را در اتو پایلوت پهپاد بارگذاری نماید.
• در صورتی که چند پرواز برای تصویربرداری کامل منطقه لازم است, حداقل پوشش تصاویر در فصل مشترک پروازهای مختلف رعایت گردد.
• با توجه به شرایط آب و هوایی و موانع فیزیکی و فرکانسی در منطقه , اقدام به پرواز دادن پهپاد طبق کتابچه راهنمای آن و آموزش های استاندارد نماید.

3-2-5 کنترل حین پرواز

• تا حد امکان پهپاد در دید چشمی خلبان قرار داشته باشد.
•  از عملکرد مناسب پرنده و دوربین و تجهیزات مخابراتی در حین پرواز اطمینان یابد.
• ناوبری پرنده روی مسیرهای طراحی شده و تصاویر برداشتی را لحظه به لحظه مانیتور نماید.
• توجه به حضور پرنده ها یا اشیاء مزاحم در آسمان داشته و اقدامات ایمنی را انجام دهد.
• از اخذ تصاویر به تعداد و پوشش کافی از تارگت زیمنس و تارگت حد تفکیک ارتفاعی اطمینان یابد.
• در زمان اتمام پرواز, ملاحظات ایمنی برای فرود پرنده را مطابق کتابچه راهنمای آن رعایت شود.
•  پروتکلهای اخلاق حرفه ای و حفظ حریم خصوصی در حین پرواز را رعایت نماید.

۳-۲-۶ کنترل های بعد از پرواز

•  از کیفیت بصری تصاویر از نظر روشنایی, کنتراست, ISO و کشیدگی تصویر بخصوص در گوشه های تصویر اطمینان حاصل نماید (میزان کشیدگی تصویر حداکثر نیم پیکسل باشد).
• اندکس مراکز تصاویر یا مسیر پرواز را بررسی نموده و از عدم وجود گپ, پوشش کامل منطقه و عدم وجود تیلت بالای تصاویر( در تصویر برداری قائم تیلت به صورت معمول زیر ۵ درجه بوده و نباید از ۱۵ درجه بیشتر باشد) اطمینان یابد.

۳-۲-۷- تهیه گزارش تصویر برداری

فرم گزارش عملیات تصویربرداری و جداول مربوط به هر پرواز مطابق پیوست ۶ تهیه و ارائه شود.
 

۳-۲-8 تهیه اندکس پرواز

اندکس پرواز میبایست با فرمت برداری و مطابق با مجموعه دستورالعمل های تصویر برداری هوایی جلد ۵ تهیه اندکس طراحی پرواز, تهیه و ارائه شود.

-۳-۳- انجام مشاهدات تعیین موقعیت مراکز تصویربرداری و تعیین وضعیت تصاویر