فتوگرامتری در نقشه برداری؛ سریع‌ترین روش تهیه نقشه‌های دقیق

فتوگرامتری چیست؟

فتوگرامتری علم و فن اندازه گیری و تفسیر عکس به منظور جمع آوری اطلاعات عوارض برای تهیه نقشه گفته می شود. در این روش با استفاده از هواپیماهایی که بدین منظور طراحی شده اند تصاویری از منطقه مورد نظر تهیه می شود. برای اینکه امکان استخراج ارتفاعات از روی عکس ها وجود داشته باشد عکس ها باید دارای پوشش طولی و عرضی باشند. این عکسها پس از طی مراحل مختلف و انجام محاسبات و پردازشهای لازم و استفاده از دستگاههای تبدیل عکس به نقشه ، تبدیل به نقشه می شوند.

در حال حاضر عکسبرداری هوایی در کشور ما در انحصار سازمان نقشه برداری کشور و سازمان جغرافیایی نیروهای مسلح می باشد. اما عملیات تبدیل عکس به نقشه توسط مهندسین مشاور در بخش خصوصی امکان پذیر می باشد. کلیه مهندسین مشاور که دارای صلاحیت انجام این عملیات می باشند با نظارت سازمان نقشه برداری کشور و مطابق با استاندارد های ملی تولید نقشه که توسط سازمان نقشه برداری کشور ابلاغ می شود انجام می پذیرد.

مراحل تهیه نقشه به روش فتوگرامتری

تعیین محدوده تهیه نقشه و طراحی خطوط پرواز

در این مرحله با توجه به محدوده مورد نیاز و مقیاس مورد نظر و ارتفاع پرواز و لزوم پوششهای طولی و عرضی عکسها خطوط پرواز طراحی می گردد.

پرواز و عکس برداری هوایی

در این مرحله مطابق با طرح خطوط پرواز عکسبرداری هوایی انجام شده و عکسها بصورت فیلم و یا بصورت رقومی تهیه می شوند.

چاپ عکس ها و تهیه اندکس

در صورتیکه دوربین عکسبرداری هوایی بصورت آنالوگ باشد عکسها چاپ می شوند و در غیر اینصورت نیازی به چاپ عکسها نمی باشد. ابهاد عکسهای آنالوگ 23 در 23 سانتیمتر می باشد و عکسها دارای 60 درصد پوشش طولی و 20 درصد پوشش عرضی است . پس از تهیه عکسها اندکس مدلها تهیه می شود مدل فصل مشترک دو عکس مجاور می باشد.

طراحی نقاط کنترل زمینی در فتوگرامتری

عکسهای تهیه شده فاقد مختصات زمینی می باشند. برای مختصات دار کردن عکسها باید نقاط کنترل زمینی طراحی شده و در مراحل بعدی مختصات دار شوند تعداد و فواصل نقاط کنترل زمینی با توجه به دقت نقشه و نسبت مقیاس عکس به مقیاس نقشه تعیین می گردد.

عملیات نقشه برداری زمینی جهت تعیین موقعیت نقاط کنترل:

در این مرحله با مراجعه به منطقه مورد نظر اقدامات زیر صورت می گیرد :

• شناسایی منطقه • ساختمان نقاط ماندگار (ایجاد روپرها) • انتخاب نقاط کنترل دقیق بطوریکه روی زمین وعکس با مشاهده استروسکپی کاملاٌ مشخص باشد • تعیین موقعیت دقیق نقاط کنترل مسطحاتی وارتفاعی واتصال آنها به شبکه های ژئودزی وترازیابی سراسری کشور

گویا سازی عکس ها

یک سری از عکسهای تهیه شده جهت گویا سازی عوارض مورد استفاده قرار می گیرند. اطلاعات مختلف و متنوعی مانند نوع عارضه ، اسامی خیابانها و اماکن و … در این مرحله بر روی عکس ثبت می گردد. این اطلاعات در مرحله تبدیل مورد استفاده عامل تبدیل جهت ترسیم نقشه قرار می گیرد.

فتوگرامتری و مثلث بندی هوایی

منظور از مثلث بندی هوایی تکثیر نقاط مختصات دار زمینی است به طوری که برای هر مدل(زوج عکس) حد اقل 6 نقطه مختصات دار ایجاد شود. این مرحله نیاز به تجربه و تخصص داشته و در حال حاضر این مرحله از کار توسط سازمان نقشه برداری کشور انجام می شود. پس از انجام این مرحله لیست مختصات نقاط جهت ادامه کار در اختیار مشاور قرار داده می شود.

تبدیل :

هدف از این مرحله ترسیم عوارض از روی عکسهای اصلاح شده و مختصات دار می باشد برای انجام این مرحله نیاز به پردازشهای زیر می باشد :

• توجیه داخلی : منظور از توجیح داخلی توجیه و تطبیق سیستم مختصات عکس با سیستم مختصات دستگاه فتوگرامتری می باشد. • توجیه نسبی : توجیه و تطبیق سیستم مختصات عکسها نسبت به یکدیگر و تشکیل مدل توجیه نسبی نامیده می شود . • توجیه مطلق : توجیه مطلق تطبیق سیستم مختصات مدل با سیستم مختصات زمینی می باشد. • ترسیم عوارض : پس از انجام توجیهات لازم عامل تبدیل با بهره گیری از تجربه و تخصص و اطلاعات عکسهای گویا نقشه ها را ترسیم می نماید.

ادیت :

نقشه های تولید شده در مرحله تبدیل نقشه های ویرایش نشده می باشد و تنها هندسه عوارض بر روی نقشه ترسیم شده است در مرحله ادیت، ویرایش نقشه و رفع خطا های ترسیم انجام می شود.

کارتوگرافی

برای اینکه نقشه های تولید شده گویا تر و دارای ظاهر بهتر و قابل استفاده تر باشد در مرحله کارتوگرافی با استفاده از نماد ها و ابزار های نمایشی مناسب شکل و قالب بهتری به نقشه ها داده می شود. در قسمت کارتوگرافی نقشه ها شیت بندی شده راهنمای نقشه به آنها اضافه می شود، ایندکس نقشه ها تهیه می شود و نمادها و خطوط مختصات دار و نوشته های فارسی به نقشه اضافه می شود.

تشریح فتوگرامتری

فتوگرامتری یکی از پیشرفته‌ترین شاخه‌های نقشه‌برداری است که با استفاده از تصاویر هوایی، پهپادی یا زمینی، مختصات دقیق عوارض سطح زمین را استخراج می‌کند. در این روش، تصاویر با همپوشانی مناسب توسط نرم‌افزارهای تخصصی پردازش شده و مدل سه‌بعدی، ابر نقاط، ارتوفتو و نقشه‌های توپوگرافی تولید می‌شوند. امروزه فتوگرامتری به دلیل سرعت بالا، دقت مناسب و کاهش هزینه‌های برداشت میدانی، جایگاه ویژه‌ای در پروژه‌های عمرانی، معدنی و ثبتی پیدا کرده است.

کاربردهای فتوگرامتری در نقشه برداری

فتوگرامتری در پروژه‌های مختلف نقشه‌برداری از جمله تهیه نقشه توپوگرافی، طراحی راه، سدسازی، شهرسازی، معدن، کشاورزی و مستندسازی آثار تاریخی کاربرد گسترده‌ای دارد. استفاده از پهپادهای نقشه‌برداری باعث شده بتوان در مدت زمان کوتاهی از مناطق وسیع تصویربرداری و اطلاعات مکانی دقیقی تهیه کرد. علاوه بر پروژه‌های عمرانی، فتوگرامتری در پایش تغییرات زمین، محاسبه حجم عملیات خاکی، کنترل پیشرفت پروژه‌ها و مدیریت منابع طبیعی نیز نقش مهمی ایفا می‌کند. این روش نسبت به برداشت سنتی سرعت بسیار بیشتری داشته و امکان دسترسی به نقاط صعب‌العبور را نیز فراهم می‌کند.

مزایای استفاده از فتوگرامتری

یکی از مهم‌ترین مزایای فتوگرامتری، افزایش سرعت برداشت اطلاعات مکانی است. در پروژه‌هایی که وسعت زیادی دارند، برداشت زمینی ممکن است هفته‌ها زمان ببرد، اما با استفاده از پهپاد و تصویربرداری هوایی، همان اطلاعات در چند ساعت جمع‌آوری می‌شود. از دیگر مزایای این روش می‌توان به دقت بالا، کاهش هزینه‌های اجرایی، امکان تولید مدل سه‌بعدی، ثبت دائمی اطلاعات پروژه و قابلیت اندازه‌گیری مجدد بدون مراجعه به محل اشاره کرد. همچنین اطلاعات تولیدشده قابلیت استفاده در نرم‌افزارهای GIS، CAD و BIM را دارند.

تجهیزات مورد نیاز برای فتوگرامتری

اجرای پروژه‌های فتوگرامتری نیازمند تجهیزات تخصصی از جمله پهپاد نقشه‌برداری، دوربین‌های کالیبره، گیرنده‌های GNSS، ایستگاه‌های زمینی و نرم‌افزارهای پردازش تصاویر است. کیفیت تجهیزات تأثیر مستقیمی بر دقت نهایی نقشه خواهد داشت. نرم‌افزارهایی مانند Pix4D، Agisoft Metashape و ContextCapture از پرکاربردترین برنامه‌های پردازش تصاویر فتوگرامتری هستند که امکان تولید ارتوموزائیک، مدل ارتفاعی دیجیتال (DEM)، مدل سه‌بعدی و ابر نقاط را فراهم می‌کنند.

مراحل انجام پروژه فتوگرامتری

یک پروژه فتوگرامتری معمولاً با برنامه‌ریزی پرواز و تعیین نقاط کنترل زمینی آغاز می‌شود. سپس عملیات تصویربرداری با رعایت درصد همپوشانی مناسب انجام شده و تصاویر وارد نرم‌افزار پردازش می‌شوند. پس از پردازش تصاویر، محصولات مختلفی مانند ارتوفتو، مدل رقومی ارتفاع، مدل سه‌بعدی، منحنی میزان و نقشه‌های توپوگرافی استخراج می‌شود. در پایان نیز نتایج با برداشت‌های زمینی کنترل شده و نقشه نهایی تحویل کارفرما خواهد شد.

تفاوت فتوگرامتری و نقشه برداری زمینی

در نقشه‌برداری زمینی، اطلاعات توسط تجهیزات نقشه‌برداری مانند توتال استیشن و گیرنده GPS به‌صورت مستقیم برداشت می‌شود، اما در فتوگرامتری اطلاعات از روی تصاویر استخراج می‌شوند. هر یک از این روش‌ها بسته به نوع پروژه، دقت موردنیاز و شرایط محیطی مزایا و محدودیت‌های خاص خود را دارند. در پروژه‌های بزرگ و گسترده معمولاً فتوگرامتری بهترین گزینه محسوب می‌شود، در حالی که برای برداشت جزئیات بسیار دقیق یا نقاطی که پوشش گیاهی متراکم دارند، روش‌های زمینی همچنان کاربرد بیشتری خواهند داشت.

فتوگرامتری با پهپاد

امروزه فتوگرامتری پهپادی به یکی از محبوب‌ترین روش‌های تهیه نقشه تبدیل شده است. پهپادها قادرند در مدت کوتاهی هزاران تصویر با کیفیت بالا تهیه کرده و اطلاعات دقیقی از سطح زمین ارائه دهند. این فناوری علاوه بر کاهش هزینه‌ها، ایمنی عملیات را نیز افزایش داده و نیاز به حضور طولانی نیروهای نقشه‌بردار در محل پروژه را کاهش می‌دهد. استفاده از پهپاد در پروژه‌های راهسازی، معادن، کشاورزی هوشمند، پایش خطوط انتقال نیرو، مدیریت بحران و تهیه نقشه‌های کاداستری به سرعت در حال گسترش است و آینده صنعت نقشه‌برداری را متحول کرده است.

دقت فتوگرامتری در نقشه برداری

دقت نقشه‌های فتوگرامتری به عواملی مانند کیفیت دوربین، ارتفاع پرواز، تعداد نقاط کنترل زمینی، شرایط جوی و نحوه پردازش تصاویر بستگی دارد. در صورت اجرای صحیح پروژه، دقت افقی و ارتفاعی می‌تواند به چند سانتی‌متر برسد که برای بسیاری از پروژه‌های مهندسی و عمرانی کاملاً مناسب است. به همین دلیل امروزه بسیاری از سازمان‌ها و شرکت‌های مهندسی از فتوگرامتری به‌عنوان جایگزین یا مکمل روش‌های سنتی نقشه‌برداری استفاده می‌کنند تا علاوه بر افزایش سرعت، کیفیت خروجی پروژه نیز ارتقا یابد.