پیمانکار رتبه یک تاسیسات

آشنایی با انواع دیگ های بخار و راهنمایی انتخاب دیگ بخار چگالشی خانگی
1398-04-04
آشنایی با نحوه بهره گیری از انرژی سبز در ساختمان الماس سبز مالزی-بخش دوم
1398-04-06
Show all

آشنایی با نحوه عملکرد پهپادها و کاربردشان در تصویربرداری های هوایی

مترجم:محسن قنبرنژاد
تیر ماه 98

 

 

پهپادها

 

پهپاد یاUAV  ( به فارسی پرنده هدایت پذیر از دور و به انگلیسی Unmanned Aerial Vehicle ) یک هواپیمای بدون سرنشین بوده که همانطور که از اسم آن مشخص است بدون نیاز به خلبان قادر به پرواز و انجام ماموریت های درخواستی است.

پهپاد ها معمولاً توسط یک کاربر از روی زمین کنترل می شوند؛ همچنین می توان یک برنامه عملیاتی برای آن ها تعریف کرد تا به طور خودکار دستورات لازم را انجام داده و پس از آن به پایگاه خود بازگردند.

اولین نمونه از پهپادها هواپیماهای کنترلی بوده اند که عمدتاً برای سرگرمی کودکان استفاده می شدند. اما با گذشت زمان و درک قابلیت های چنین دستگاه هایی، اهمیت آن ها دو چندان شد، به طوریکه در کاربردهای نظامی به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفتند. امروزه دامنه کاربرد پهپادها بسیار گسترده تر شده و از آن ها در کاربردهای غیر نظامی از جمله: برنامه ریزی شهری، نظارت بر محیط زیست، کشاورزی و کاربردهای تجاری استفاده می شود. در شکل زیر یک نمونه پهپاد نظامی را مشاهده می کنید.

 

پهپادها

 

در زمینه سنجش از راه دور (Remote Sensing  )، پهپادها جایگزین روش های قدیمی تصویربرداری هوایی ( فوتوگرامتری ) شده اند. کیفیت تصویرهای دریافتی ( orthophoto ) با این روش جدید بسیار مطلوب می باشد. نسبت به هواپیماهای با سرنشین که در تصویربرداری های قدیمی استفاده می شده اند، عملکرد پهپادها برای چنین کاری از نظر اقتصادی به صرفه تر بوده و می توان با هزینه ای کمتر، تصاویری با کیفیت مشابه و چه بسا بهتر نسبت به روش های قدیمی به دست آورد. تنها ایرادی که برای این روش می توان متصور بود، محدود بودن مدت زمان تصویربرداری به ازای هر پرواز است؛ چرا که با توجه ابعاد کوچک پهپادها، باتری و یا سوخت محدودی خواهند داشت که اجازه پرواز طولانی مدت را نمی دهد. پهپادهای کاربردهای غیر نظامی عمدتاً در ارتفاع های پایین پرواز می کنند؛ با توجه به همین ویژگی، استفاده از پهپادها در تصویربرداری از سیستم های کشاورزی بارانی (Rainfed Agricultural System  ) بسیار کاربردی می باشد؛ چرا که در چنین زمین هایی به علت وجود همیشگی ابر عملکرد سیستم های سنجش از راه دور نوری دچار مشکل می گردد. با استفاده از پهپادها امکان تصویربرداری از مراحل رشد محصولات کشاورزی وجود داشته که این تصویرها در تجزیه و تحلیل روند رشد محصولات بسیار کاربردی خواهد بود.

تعریف محدوده ماموریت پهپادها

در ابتدا محدوده ای که قصد تصویربرداری از آن را داریم باید به درستی تعیین گردد. ممکن است نیاز باشد تا این محدوده در سیستم اطلاعات جغرافیایی یا GIS ( Geographic Information System ) به صورت چند ضلعی تعریف شود. این کار در تعیین تعداد خطوط پروازی لازم برای پوشش دادن محدوده مورد نظر کمک خواهد کرد.

ممکن است منطقه مورد مطالعه به اندازه ای وسیع باشد که پهپاد با یک پرواز نتواند اطلاعات لازم را دریافت کند؛ زیرا با توجه به تغذیه پهپادها از باتری و محدود بودن شارژ باتری، مدت زمان پرواز یک پهپاد و در نتیجه وسعت محدوده تحت پوشش آن، کاملاً بستگی به باتری پهپاد خواهد داشت. در برخی موارد می توان با استفاده از چند پهپاد به طور همزمان، کل منطقه مورد مطالعه را پوشش داد. در روش دیگر، منطقه مورد مطالعه به چند منطقه پروازی مجزا تقسیم می شود و تصویربرداری ها به صورت جداگانه انجام می گردد. برای مثال در تصویر زیر مناطق هفت گانه پروازی را برای یک منطقه مورد مطالعه در کشور مالی مشاهده می کنید.

 

پهپادها

 

تعیین نقاط کنترل بر روی زمین

پهپادها مجهز به سیستم موقعیت یاب جهانی یا GPS ( Global Positioning System ) هستند که موقعیت جغرافیایی دوربین در هر یک از تصاویر گرفته شده را ثبت می کند. این اطلاعات برای کنار هم قرار دادن و یکی کردن تصاویر دریافتی استفاده می شود. در اغلب موارد، GPS استفاده شده در پهپادها از نوع Consumer Grade می باشد. البته تعداد کمی از آن ها مجهز به GPSهای با دقت بالاتر ( از نوع Real Time Kinematic ) نیز هستند. این یعنی موقعیت های ثبت شده توسط این دستگاه ها نسبت به پهپادهایی که از جی پی اس های نوع Differential/Kinematic استفاده می کنند، دقت کمتری دارند. لذا استفاده از اطلاعات دریافتی توسط جی پی اس پهپاد به تنهایی دقت کافی را نداشته و منجر به بروز خطا در تحلیل داده ها خواهد شد.

یکی از راهکار هایی که می توان برای افزایش دقت هندسی تصاویر از آن بهره برد، ایجاد و تعیین مختصات نقاط کنترل بر روی زمین یا GCP ( Ground Control Points ) می باشد. نقاط GCP قبل از پرواز در محدوده مورد نظر ساخته می شوند. این نقاط را می توان با بتن ریزی و یا استفاده از سنگ ها و یا سازه های موجود در محدوده مورد نظر و رنگ کردن آن ها ایجاد کرد. در شکل زیر نحوه ایجاد نقاط GCP نمایش داده شده است.

پهپاد

پهپادها

نقاط مورد نظر معمولاً ابعادی به طول 1.5*1.5 متر و عرض نوار 20 سانتی متر خواهند داشت. این نقاط عمدتاً با رنگ سفید بر روی یک زمینه مشکی رنگ ایجاد می شوند. با این کار، نقاط مورد نظر در تصاویر کاملاً قابل تشخیص می باشند.

مختصات جغرافیایی GCPها باید با دقت بالایی تعیین شوند. دقت GCPها نسبت به رزولوشن فضایی تصاویر تعیین می گردد. به طور کلی دقت GCP باید بیشتر از یک سوم رزولوشن فضایی تصاویر مورد نظر باشد. اغلب برای به دست آوردن چنین نتیجه ای، استفاده از جی پی اس های Differential/Kinematic نیاز می باشد. یک جی پی اس Kinematic بایستی دو گیرنده داشته باشد؛ یکی بر روی نقطه ای که مختصات آن به طور دقیق مشخص می باشد ست شود و دیگری بر روی نقطه ای که دقت آن باید تعیین گردد.

 

پهپادها

 

 

منبع:

https://www.stars-project.org/en/knowledgeportal/magazine/uav-technology/

یک دیدگاه