ارتوفتو و مدل سهبعدی با فتوگرامتری چگونه تولید میشود؟ پوشش، GSD و نقاط کنترل زمینی
یک عکس اندازه‌گیری نیست؛ اما عکس‌های زیادی که یک نقطه را می‌بینند می‌توانند به اندازه‌گیری تبدیل شوند.
نکته‌های میدانی
- فتوگرامتری موقعیت را از عکس‌هایی محاسبه میکند که یک نقطه را از زاویه‌های مختلف می‌بینند؛ به همین دلیل پوشش ضروری است.
- GSD اندازهٔ یک پیکسل روی زمین است؛ دقت نیست، فقط نشانه‌ای از حد پایین آن است.
- نقاط کنترل زمینی مدل را به مختصات وصل می‌کنند؛ نقاط چک نشان می‌دهند مدل چقدر درست می‌نشیند.
- ارتوفتو با مدل رقومی زمین و ارتوفتوی حقیقی با مدل رقومی سطح تصحیح میشود؛ ساختمان‌ها تفاوت را نشان می‌دهند.
- آب، برف، زمین‌های صاف و زمینِ زیر برگ‌ها به‌سختی تطبیق داده می‌شوند؛ برنامه‌ریزی پیش از پرواز انجام میشود.
از عکس تا مختصات: چگونه کار میکند؟
نرم‌افزار فتوگرامتری ابتدا یک جزئیات واحد (یک سنگ، گوشهٔ یک خط) را در چند عکس پیدا و آن‌ها را با هم تطبیق می‌دهد. اگر دست‌کم دو عکس، و بهتر است بیشتر، یک نقطه را ببینند، موقعیت و جهت دید دوربین همراه با موقعیت سهبعدی نقطه محاسبه میشود. این مرحله سرشکنی دسته‌اشعه نام دارد؛ فاصلهٔ کانونی و اعوجاج عدسی دوربین هم معمولاً در همین محاسبه برآورد می‌شوند. سپس تطبیق متراکم، ابر نقاطی با میلیون‌ها نقطه می‌سازد و از آن مدل سطح، ارتوفتو و مدل سهبعدی بافتدار تولید میشود. هر حلقهٔ این زنجیره به حلقهٔ قبلی تکیه دارد: اگر تطبیق ضعیف باشد، هیچ‌یک از محصولات بعدی خوب نخواهد بود.
فاصلهٔ نمونه‌برداری زمینی: هر پیکسل روی زمین چند سانتی‌متر است؟
فاصلهٔ نمونه‌برداری زمینی (GSD، در ترکی YÖA) معادل یک پیکسل روی سطح زمین است. در عکس قائم تقریباً این‌گونه محاسبه میشود: GSD = عرض حسگر × ارتفاع پرواز ÷ (فاصلهٔ کانونی × عرض تصویر). برای مثال، با حسگری به عرض ۱۳٫۲ میلی‌متر، فاصلهٔ کانونی ۸٫۸ میلی‌متر و تصویری به عرض ۵۴۷۲ پیکسل، عکسی که از ارتفاع ۱۰۰ متر گرفته شود GSD حدود ۲٫۷ سانتی‌متر دارد و در ۵۰ متر نصف میشود. در ترکیه، آیین‌نامهٔ تولید نقشه و اطلاعات نقشهٔ بزرگ‌مقیاس برای GSD عکس‌های هوایی سقف تعیین میکند: ۱۰ سانتی‌متر برای نقشه و ارتوفتوی مقیاس ۱:۱۰۰۰ و ۵ سانتی‌متر برای ۱:۵۰۰. GSD کوچک‌تر جزئیات بیشتری نشان می‌دهد، اما به‌تنهایی دقت نیست.
پوشش: هر نقطه را چند عکس باید ببیند؟
پوشش طولی، ناحیهٔ مشترک دو عکس پیاپی در یک خط پرواز است و پوشش عرضی، ناحیهٔ مشترک دو خط پرواز مجاور. همین آیین‌نامه می‌خواهد که عکس‌برداری هوایی با دوربین‌های متریک با پوشش طولی دست‌کم ۷۰٪ و عرضی دست‌کم ۳۰٪ برنامه‌ریزی شود و برای ارتوفتوی حقیقی، عکس‌برداری با ۸۰٪ پوشش طولی و ۶۰٪ پوشش عرضی را الزامی می‌داند. در عکس‌برداری با پهپاد، دوربین‌ها کوچک‌تر و پروازها پایین‌ترند، بنابراین بیشتر پروژه‌ها با درصدهای بالاتری برنامه‌ریزی می‌شوند؛ افزایش پوشش بر فراز جنگل و سطوح صاف و یکنواخت همان چیزی است که تطبیق را نجات می‌دهد. پرواز کمی فراتر از محدوده در انتهای هر خط تضمین میکند که لبه‌ها هم با عکس‌های کافی دیده شوند.
نقاط کنترل زمینی و نقاط چک
نقاط کنترل زمینی (GCP) نشانه‌هایی هستند که مختصاتشان در میدان با GNSS یا توتال استیشن اندازه‌گیری میشود و در عکسها قابل تشخیص‌اند؛ این نقاط مدل را به سیستم مختصات درست وصل می‌کنند. آن‌ها در گوشه‌ها و لبه‌های بلوک و درون آن پخش می‌شوند؛ نقاطی که روی یک خط ردیف شوند، مدل را آزاد می‌گذارند تا حول همان محور بچرخد. نقاط چک در سرشکنی شرکت نمی‌کنند و فقط نتیجه را می‌آزمایند. آیین‌نامه می‌خواهد که خطای جذر میانگین مربعات در نقاط چک پس از سرشکنی بلوک در مسطحات از ۰٫۷۵ × GSD و در ارتفاع از ۱ × GSD بیشتر نشود. اگر GSD برابر ۵ سانتی‌متر باشد، این یعنی در مسطحات حداکثر حدود ۳٫۷۵ سانتی‌متر؛ اما فقط وقتی معیار واقعاً برآورده شود. حتی با RTK یا PPK روی پرنده هم نقاط چک مستقل همچنان لازم‌اند.
ارتوفتو، ارتوفتوی حقیقی و مدل سهبعدی
ارتوفتو جابه‌جایی‌های ناشی از پستی‌وبلندی زمین، اعوجاج عدسی و کج‌شدگی دوربین را حذف میکند تا عکس مانند نقشه قابل اندازه‌گیری شود. چون این کار با مدل رقومی زمین (زمین لخت) انجام میشود، ساختمان‌های بلند و پل‌ها کج به نظر می‌رسند و لبهٔ بام‌ها از جای واقعی خود روی زمین جابه‌جا میشود. ارتوفتوی حقیقی در عوض از مدل رقومی سطح استفاده میکند و اشیا را در موقعیت مسطحاتی واقعی‌شان نشان می‌دهد؛ به همین دلیل به پوشش بیشتری نیاز دارد. مدل سهبعدی بافتدار همان مدل سطح است که عکسها روی آن کشیده شده‌اند: برای بررسی بصری نما، شیب و دپوی مصالح ایده‌آل است، اما در اندازه‌گیری همچنان به نقاط کنترل تکیه دارد.
پیش از پرواز: نور، سطح و ثبت اطلاعات
بیشترین آسیب به تطبیق را خود عکسها می‌زنند. آیین‌نامه در عکس‌برداری هوایی می‌خواهد که زاویهٔ ارتفاع خورشید بیش از ۳۰ درجه باشد؛ سایه‌های بلند و بازتاب‌ها مشکل‌سازند. روی سطوح بدون بافت، مانند آب، برف، زمین‌های صافِ تازه شخم‌خورده و بام‌های یکنواخت، نرم‌افزار چیزی برای تطبیق پیدا نمی‌کند. برای جلوگیری از تاری حرکتی به سرعت شاتر توجه کنید. در ترکیه پرواز پهپادها تابع قواعد ثبت و مجوز ادارهٔ کل هواپیمایی کشوری (SHGM) است. عکسها، فهرست نقاط کنترل و سیستم مختصات و نوع ارتفاعی (بیضوی یا ارتومتریک) را که نقاط با آن اندازه‌گیری شده‌اند کنار هم نگه دارید؛ اگر نوع ارتفاع‌ها با هم قاطی شود، مدل ممکن است ده‌ها متر بالا یا پایین برود.
عکسها را به ارتوفتو و مدل سهبعدی تبدیل کنید.
MapLab Survey 3D از عکسها ابر نقاط، ارتوفتو و مدل سهبعدی بافتدار تولید میکند؛ فایلهای ابر نقاط LAS و LAZ را باز میکند و سطح زمین، حجم خاکبرداری و خاکریزی و منحنیهای میزان را با خروجی DXF تولید میکند. Windows، بر اساس درخواست.
پرسش‌های پرتکرار
آیا GSD همان دقت است؟
نه. GSD اندازهٔ یک پیکسل روی زمین است. دقت به نقاط کنترل، پوشش، کالیبراسیون دوربین و پردازش بستگی دارد و با نقاط چک سنجیده میشود.
چند نقطهٔ کنترل زمینی لازم است؟
عدد ثابتی وجود ندارد؛ به اندازه و شکل محدوده و روش پرواز بستگی دارد. گوشه‌ها، لبه‌ها و درون محدوده باید پوشش داده شوند و نقاط چکی که در سرشکنی شرکت نمی‌کنند کنار گذاشته شوند. در پروژه‌های دولتی، مشخصات فنی کارفرما ملاک است.
اگر پهپاد RTK داشته باشد، باز هم نقطهٔ کنترل لازم است؟
ممکن است به نقاط کنترل کمتری نیاز باشد، اما برای آزمودن نتیجه همچنان نقاط چک مستقل لازم است.
MapLab Survey 3D در فتوگرامتری چه میکند؟
از عکسها ابر نقاط، ارتوفتو و مدل سهبعدی بافتدار تولید میکند؛ فایلهای ابر نقاط LAS و LAZ را هم باز میکند و سطح زمین، حجم خاکبرداری و خاکریزی و منحنیهای میزان را با خروجی DXF تولید میکند. روی Windows کار میکند و بر اساس درخواست ارائه میشود.
منابع فنی
توصیه‌های میدانی این مقاله بر پایهٔ استانداردهای فنی و منابع رسمی زیر تنظیم شده است.
مرتبط: اندازه‌گیری با پهپاد · فایلهای LAS و LAZ · محاسبهٔ خاکبرداری و خاکریزی · MapLab Survey