دستورالعمل تهیه نقشه و اطلاعات مکانی به روش فتوگرامتری با پهپاد
نگارش 1 دستورالعمل شماره STD00-S01CT005D
مدیرت نطارت، کنترل فنی و استاندارد گروه استاندارد سازی
فهرست مطالب
دستورالعمل تهیه نقشه و اطلاعات مکانی به روش فتوگرامتری با پهپاد یکی از دستورالعملهای مهم و پرکاربرد در تولید نقشه با استفاده از داده پهپاد می باشد که بعد اجرای طرح کاداستر در سال 1400 توسط سازمان نقشه برداری، بخش مدیریت نطارت و کنترل فنی استاندارد تدوین و در دستورکار قرار گرفت.
در مقاله پیش رو این دستورالعمل را معرفی و بررسی می کنیم و مطالب آن را به صورت اجمالی عنوان می کنیم و در انتها می توانید این دستورالعمل را دانلود و از آن استفاد کنید.
یکی از مهمترین مسائل در تولید نقشه همگام بودن با دستورالعملهای تولید نقشه می باشد که توسط ارگانهای ذیربط ارائه می شود و پیروی از آن، به دلیل یکپارچگی و انسجام نقشه هایی تولید شده در سراسر کشور جزء ضرورتها می باشد. امیدوارم که دوستانی که در حوزه کارتوگرافی فعالیت می کنند این نکته را مد نظر قرار دهند و نقشه های خود را براساس این استانداردها تبدیل و ترسیم کنند.
امیدوارم معرفی این دستورالعمل برای همه دوستان مفید واقع بشه و از آن به درستی استفاده کنند.
پیشگفتار
در پیشگفتار این دستورالعمل آمده است: روند رو به رشد به کارگیری سیستم های تصویربرداری پهپاد (پرنده های هدایت پذیر از راه دور) با قابلیت تولید نقشه و اطلاعات تولید شده و اطلاعات مکانی و مزایای خاص این سیستم ها که موجب اقبال فعالان در حوزه اطلاعات مکانی به این سو گردیده است، ضرورت وجود دستورالعملی جامع در خصوص تهیه نقشه ها و اطلاعات مکانی به روش فتوگرامتری پهپاد را مشخص می سازد.
وجود این دستورالعمل موجب ایجاد یک وحودت رویه در روند تولید محصولات مکانی با استفاده از سیستم های تصویربرداری پهپاد و نظارت این محصولات همچنین ارتقاء کیفی محصولات تولیدی می گردد.
ایجاد دستورالعمل تهیه نقشه و اطلاعات مکانی به ورش فتوگرامتری پهپاد از سال 1395 در دستور کار سازمان نقشه برداری کشور قرار گرفته و نسخه پیش نویس در اسفند ماه سال 95 آماده گردید. پس از گذشت چند سال و با توجه به تجارب بدست آمده در خصوص اجرا و نظارت پروژه های فتگرامتری پهپاد و دریافت نظرات وبازخوردهای صاحب نظران این حوزه در خصوص نسخه پیش نویس، نسخه اول این دستورالعمل با تلاش و همکاری متخصصان این امر در سازمان نقشه برداری کشور، مراکز دانشگاهی و شرکت های مهندسی مشاور آماده شده و در اختیار فعالان در این حوزه قرار می گیرد.
کلیاتی در خصوص محتویات این دستورالعمل
دستورالعمل حاضر مراحل تهیه نقشه و سایر محصولات مکانی به روش فتوگراکتری پهپاد و چگونگی ارزیابی کیفی این محصولات را مورد بررسی قرار خواهد داد. این دستورالعمل مشتمل بر پنج فصل می باشد.
– فصل اول به معرفی سامانه فتوگرامتری پهپاد و اجزاء این سامانه و نکاتی در خصوص انواع سیستم های پهپاد و نحوه انتخاب پهپاد مناسب برای تهیه نقشه و اطلاعات مکانی پرداخته و شمای کلی از مراحل تهیه اطلاعات مکانی با استفاده از سامانه فتوگرامتری پهپاد ارائه می دهد.
– فصل دوم تحت عنوان عملیات طراحی به مباحثی شامل تعیین نوع پهپاد و سنجنده، طراحی پرواز و طراحی نقاط چک و کنترل زمینی می پردازد.
– فصل سوم، به تشریح مراحل عملیات میدانی در اجرای پروژه های فتوگرامتری پهپاد شامل طراحی شبکه، عملیات نقشه برداری زمینی،و عملیات تصویربرداری هوایی و نکات مهم در اجرای این مراحل به منظور بهبود کیفی محصولات تولیدی می پردازد.
– فصل چهارم، به پردازش داده ها و محاسبات مثلث بندی هوایی اختصاص دارد و کلیه عملیات ستادی را که گیش از تولید محصولات به منظور پردازش داده های کمکی، پیش پردازش تصاویر و محاسبات مثلث بندی هوایی انجام می شود شرح خواهد داد.
– و در فصل پنجم، به روند تولید محصولات مکانی شامل ابر نقطه سه بعدی، مش، مدل ارتفاعی،رقومی، ارتوفتوموزائیک و نقشه می پردازد و نکات مهم در تولید این محصولات و ارزیابی کیفی آنها را مورد بحث قرار خواهد داد.
نکته 1 : دستورالعمل هایی که در متن این دستورالعمل به آنها اشاره شده است همگی در سایت سازمان نقشه برداری کشور قابل دریافت هستند.
نکته 2 : این مجموعه براساس دستورالعمل همسان نقشه برداری جلد دوم، نقشه برداری هوایی (کلیات) نشریه شماره دو از سری نشریات 119 سازمان مدیریت و برنامه ریزی به شماره 9360/100 مورخ 29/01/1386 تهیه گردیده و با مجموعه استاندارد و دستورالعمل تهیه نقشه های بزرگ مقیاس به روش فتوگرامتری و همچنین دستورالعمل تهیه نقشه های بزرگ مقیاس تهیه شده توسط سازمان نقشه برداری کشور مطابقت داشته و در بخش های مربوطه به این دستورالعمل ها ارجاع داده شده است.
مراحل کلی تهیه نقشه و اطلاعات مکانی با استفاده از پهپاد مطابق نمودار زیر می باشد که در فصل های این دستورالعمل به طور کامل شرح داده شده است.
در فهرست مطالب این دستورالعمل می خوانیم:
پیشگافتار و مفدمه
فصل 1: معرفی سامانه فتوگرامتری پهپاد
1-1- موارد استفاده پهپاد در نقشه برداری
1-2- انتخاب نوع پهپاد
1-3- تجهیزات تعیین موقعیت و وضعیت پهپاد (GNSS/IMU)
فصل 2: عملیات طراحی
2-1- تعیین نوع عدسی
2-2- تعیین نوع دوربین و تنظیمات آن
2-3- تعیین ضریب کاهش حد تفکیک تصویری
2-4- تعیین GSD تصویر برداری
2-5- تعیین محدوده پرواز
2-6- تعیین امتداد نوارهای پرواز
2-7- تعیین پوشش طولی و عرضی تصاویر
2-8- طراحی نوارهای متقاطع (کراس)
2-9- طراحی شکل و ابعاد تارگت زمینی
2-10- طراحی نقاط کنترل و چک زمینی
فصل 3: عملیات میدانی
3-1- عملیات نقشه برداری زمینی
3-1-1- ایجاد شبکه ایستگاههای ماندگار
3-1-2- نصب تارگتهای نقاط کنترل و چک
3-1-3- تعیین مختصات سه بدی تارگتهای نقاط کنترل و چک
3-2- عملیات تصویربرداری هوایی
3-2-1- مجوز پرواز و تصویربرداری هوایی
3-2-2- محدوده زمانی و مکانی تصویربرداری هوایی
3-2-3- تعیین ایستگاههای زمینی پرواز
3-2-4- کنترل های قبل از پرواز
3-2-5- کنترل های حین پرواز
3-2-6- کنترل های بعد از پرواز
3-2-7- تهیه گزارش تصویربرداری
3-2-8- تهیه اندکس پرواز
3-3- انجام مشاهدات و تعیین موقعیت مراکز تصویربرداری و تعیین وضعیت تصاویر
3-3-1- مشاهدات تعیین موقعیت مراکز تصویربرداری
3-3-2- مشاهدات تعیین وضعیت تصاویر
3-4- عملیات تکمیلی زمینی
فصل 4: پردازش داده ها و محاسبات مثلث بندی هوایی
4-1- پردازش داده های کمکی
4-1-1- پردازش مشاهدات تعیین موقعیت مراکز تصویربرداری و تعیین وضعیت تصاویر
4-2- پیش پردازش تصاویر
4-2-1- ارزیابی و کاهش نویز تصاویر
4-2-2- بهبود روشنایی وکنتراست تصاویر
3-2-3- کاهش تصاویر 16 بیتی خام به 8 بیتی
4-3- مثلث بندی هوایی
4-3-1- تشکیل بلوک فتوگرامتری
4-3-2- بخش بندی به زیربلوکهای فتوگرامتری
4-3-3- تنظیم پارامترهای کالیبراسیون و خود کالیبراسیون
4-3-4- استخراج و پالایش نقاط گرهی
4-3-5- معرفی مشاهدات نقاط چک به بلوک فتوگرامتری
4-3-6- معرفی مشاهدات PPK/RTK هوایی به بلوک فتوگرامتری
4-3-7- وزن دهی مشاهدات
4-3-8- نتایج مثلث بندی هوایی و ارزیابی کیفی نتایج
4-3-8-1- ارزیابی دقت پارامترهای توجیه خارجی تصاویر
4-4- تصحیح هندسی تصاویر
فصل 5: محصولات مکانی
5-1- ابر نقطه سه بعدی
5-1-1- ارزیابی کیفیت ابر نقطه
5-2- رویه یا مش
5-2-1- ارزیابی کیفیت مش
5-3- مدل ارتفاعی رقومی
5-3-1- ازیابی کیفیت مدل ارتفاعی رقومی
5-4- ارتوفتوموزائیک
5-4-1- مشخصات ارتوفتوموزاییک خروجی
5-4-2- ارزیابی کیفیت ارتوفتوموزاییک
5-5- نقشه و پایگاه داده مکانی
5-5-1- ملاحظات تبدیل و ترسیم در فوتوگرامتری پهپاد
5-5-2- ارزیابی کیفیت نقشه
5-5-2-1- دقت اطلاعات هندسی
5-5-2-2- صحت اطلاعات توصیفی
5-5-2-3- کامل بودن و سازگاری اطلاعات
پیوست 1 : گزارش فنی
پیوست 2: مدارک مورد نیاز به منظور کنترل و نظارت فنی
پیوست 3: تعیین ضریب کاهش جد تفکیک تصویری دوربین با استفاده از تارگت زیمنس
پیوست 4: تعیین سی -فاکتور سیستم تصویربرداری
پیوست 5: معیارهای خطای هندسی در محصولات مکانی
پیوست 6: گزارش عملیات تصویربرداری
پیوست 7: تهیه اندکس مدل
پیوست 8: ایستگاه ماندگار
منابع و مراجع
جدول 1-1: شرایط به کارگیری روش فتوگرامتری پهپاد برای تولید نقشه
جدول 2-1: مقادیر مناسب GRD مطابق با مقیاس نقشه
توضیح: در ادامه بررسی دستورالعمل تهیه نقشه و اطلاعات مکانی به روش فتوگرامتری پهپاد قصد داریم هر فصل را به صورت اجمالی بررسی کنیم. امیدوارم که دوستان عزیز بعد از مطالعه این مقاله به این اکتفا نکرده و تمامی این دستورالعمل را دانلود کرده و مطالعه کنند.
فصل اول
سامانه پهپاد فتوگرامتری (UAV Photogrammetry) مجموعه ای متشکل از ایستگاه زمینی، پهپاد نقشه برداری، دوربین هوایی غیرمتریک، نرم افزار طراحی و هدایت عملیات تصویربرداری، تجهیزات تعیین موقعیت و وضعیت پرنده و نرم افزارهای پردازش داده و تولید محصولات مکانی است.
در فتوگرامتری پهپاد به دلیل غیر متریک بودن دوربین (دوربین با پارامترهای کالیبراسیون با مقادیر بزرگ، نامعلوم و ناپایدار) و بسته به سطح غیرمتریک بودن آن خطای مسططحاتیو ارتفاعی در مقایسه با فتوگرامتری متریک افزایش میابد.
برای کنترل و کاهش خطاها، تصویربرداری با GSD (Ground Sampling Distance – یا فاصله نمونه برداری زمینی معادل ابعاد فیزیکی پیکسل روی زمین است.) کمتری صورت می گیرد. افزونگی داده ها با افزایش پوشش های تصویری به بالای 60% بیشتر می شود، از نقاط کنترل زمینی با تراکم بیشتر استفاده می شود، از مشاهدات کمکی GNSS/IMU بهره گیری می شود و اعوجاجات باقیمانده در تصاویر براساس روش های مثلث بندی هوایی غیرمتریک تا حد امکان در یک فرایند بهینه سازی تخمین زده شده و کاهش می باید. لازم به ذکر است این دستورالعمل با پیش فرض به کارگیری سنجنده های تصویربرداری رنگی یا چند طیفی تهیه شده است و نکات فنی مربوط به به کارگیری سنجنده های دیگر مانند لایدار، رادار و حرارتی را پوشش نمی دهد.
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 می باشد.
- آشکارسازی تغییرات و تهیه نقشه تصویری زمینه
- تهیه و بهنگام رسانی نقشه های بزرگ مقیاس (1:500،1:1000،1:2000) از مناطق غیرشهری
انتخاب پرنده های هدایت پذیر یا پهپادها
انتخاب نوع پرنده به موارد زیر بستگی دارد:
– با توجه به نوع بافت و توپوگرافی منطقه
– وسعت منطقه
– ارتفاع پرواز طراحی شده
– محدودیتهای زمانی برای پرواز
– مداومت پروازی
– دقت و مقیاس نقشه
– محدودیتهای حجم و وزن سنجنده
– شرایط آب وهوایی و وضعین وزش باد
– فضای کافی برای برخاستن و فرود آمدن
– سقف مجازی پرواز پرنده
– منطقه و محدودیتهای بهره برداری از انواع محتلف پهپهاد در منطقه
همچنین براساس دستورالعمل موارد زیر در انتخاب پهپاد می بایست مورد توجه قرارگیرد:
– استحکام در انجام تصویربرداری با وضعیت پایدار و اخذ حداقل تصاویر با زوایای انحراف از قائم غیرمعمول که در تشکیل مدل ها و پوشش کامل منطقه خلل ایجاد ننمایدند.
– نوع دوربین، نوع شاتر (گلوبال با رولینگ)، تنظیمات خودکار هوشمند
– توانایی حمل دوربین و سنجنده مورد نظر و دارا بودن سقف پرواز مناسب برای تصویربرداری 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 موقعیت مراکز تصویر با دقت مورد نظر
– امکان کنترل و هدایت پرنده به نحوی که تصویربرداری 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 امکانات هدایت و کنترل پرنده مانند FVP (First View Person)، RTH (Return to Home)،…
فصل دوم
قبل از انجام عملیات میدانی در هر پروژه نقشه برداری، باید تجهیزات مورد استفاده و برنام مشاهداتی را طوری تعیین نمود که علاوه بر رعایت قیود زمان و هزینه، به صحت و کیفیت مورد نیاز پروژه دست پیدا کرد که به این مرحله عملیات طراحی می گویند.
بطور خلاصه عملیات طراحی در فتوگرامتری را می توان به تعیین سکو و سنجنده، طراحی نقاط کنترل تقسیم بندی نمود، که هر کدام از این موارد شامل گزینه های زیر می باشند که در دستورالعمل کاملا به آنها پرداخته شده است.
– تعیین نوع هدسی
– تعیین دوربین و تنظیمات آن
طراحی پرواز
– تعیین ارتفاع پرواز
– تعیین ضریب کاهش حد تفکیک تصویری
– تعیین سی -فاکتور سیستم تصویربرداری
– تعیین محدوده پرواز
– تعیین محدوده پرواز
– تعیین امداد نوارهای پرواز
– تعیین پوشش طولی و عرضی تصاویر
طراحی نقاط کنترل
– طراحی شکل و ابعاد تارگت زمینی
– طراجی نقاط کنترل زمینی
فصل سوم
در فصل سوم به مراحل و روند عملیات نقشه برداری زمینی پرداخته شده است. به این نحو که مراحل عملیات نقشه برداری به ترتیب ذکر شده است و به آن پرداخته می شود.
اولین مورد در عملیات نقشه برداری زمینی ایجاد شبکه های ماندگار می باشد. این ایستگاهها به شکل بنچ مارک بتن درجا، حکاکی روی سنگ ریشه دار یا نصب پلاک روی بتن مطابق دستورالعمل تهیه نقشه های بزرگ مقیاس سازمان نقشه برداری کشور در منطقه ایجاد می شود.
در مرحله بعدی می باید تارگتهای نقاط چک و کنترل، طبق توضیحات داده شده در این بند بر روی زمین نصب شوند. و بعد از آن تمامی نقاط نصب شده می باید تعیین موقعیت گردند. همچنین چنانکه هدف تلید نقشه های سه بعدی باشد، ارتفاع نقاط کنترل می باید ارتومتریک بوده و سازگار با شبکه نقاط ارتفاعی سازمان نقشه برداری کشور باشد. که این کار با ترازیابی مستقیم یا GPS Leveling و انتقال ارتفاعات ارتومتریک شبکه سازمان به نقاط کنترل انجام می پذیرد.
در این مرحله عملیات تصویربرداری هوایی با پهپاد انجام خواهد شد، البته موضوعاتی از قبیل مجوز پرواز، محدوده زمانی تصویربرداری هوایی، تعیین ایستگاه های زمینی پرواز و کنترل های قبل، حین و بعد از پرواز دارای اهمیت هستند وباید به آنها توجه شود.
در انتها عملیات تکمیلی زمینی شامل مواردی مانند گویا سازی نقشه، تکمیل زمینی عوارض فتوگرامتری، تعیین حدود پارسل ها و جداسازی بالکنها مطابق با شرح خدمات پروژه انجام شود.
فصل چهارم
پس از عملیات طراحی و جمع آوری داده ها با کیفیت و کمیت مورد نظر، در این مرحله این داده ها مورد پردازش قرار گرفته وزیرساخت هندسی تولید محصولات مکانی را فراهم می آورند. در این فصل موضوعاتی شامل پردازش داده های کمکی، پیش پردازش تصاویر، مثلث بندی هوایی و تصحیح هندسی تصاویر تشریح می شوند.
همچنین مراحل تشکیل بلوک فتوگرامتری نیز ذکر شده است که به شرح زیر می باشد:
– معرفی فهرستی از شماره عکس و مختصات مراکز تصویربرداری و در صورت امکان وضعیت تصاویر ترجیحاَ همراه با انحراف معیار آن ها به نرم افزار
– معرفی فهرستی از نام و مختصات نقاط کنترل و چک زمینی ترجیحا همراه با انحراف معیار آن ها به نرم افزار
– حذف مراکز تصویر و نقاط کنترل و چک خارج از حد پرواز
تنظیم پاراکترهای کالیبراسیون و خود کالیبراسیون واستخراج و پالایش نقاط گرهی، معرفی مشاهدات نقاط کنترل و ک به بلوک فتوگرامتری، معرفی مشاهدات PPK/RTK هوایی به بلوک فتوگرامتری، وزن دهی مشاهدات و اعلام نتایج مثلث بندی هوایی و ارزیابی کیفی نتایج از دیگر مراحلی است که می باید در ادامه کار انجام پذیرد که این موراد نیز به طور کامل در دستورالعمل شرح داده شده اند.
فصل پنجم
بعد از انجام محاسبات مثلث بندی هوایی و ایجاد و تنظیم چهارچوب هندسی شبکه، امکان تولید محصولات مکانی از خط تولید فتوگرامتری پهپاد فراهم می یابد. موضوعاتی که در این فصل بررسی شده اند عبارتند از: تلید ابر نقطه سه بعدی متراکم، تولید رویه یا مش، تولید مدل رقومی ارتفاعی، تولید ارتوفتوموزاییک و تولید نقشه.
لازم به ذکر ست تمامی محصولات مکانی تولید شده می بایست در سیستم تصویر UTM، سیستم مختصات مسطحاتی WGS 84 و ارتفاعی ارتومتریک (در مورد محصولات مکانی دو بعدی ارتفاع ارتومتریک الزامی نیست) در محدوده دقتی استاندارد مقیاس مورد نظر باشد.
در انتها تبدیل، ویرایش، ترسیم، کارتوگرافی، GIS Ready و ایجاد پایگاه داده مکانی از تصاویر پهپاد براساس دستورالعمل تهیه نقشه های رقومی 500/1، 1000/1و2000/1 به روش نقشه برداری هوایی و دستورالعمل GIS Ready نقشه های بزرگ مقیاس انجام می شود.
و این نکته الزامی است که تهیه نقشه از طریق تبدیل رقومی عوارض در محیط برجسته بینی سه بعدی در نرم افزارهای متداول انجام گیرد. به منظور تولید نقشه های دوبعدی نیز به دلیل نیاز به کسب دقت بالاتر در شناسایی و ترسیم عوارض مسطحاتی در حد زیر پیکسل، ترسیم باید در محیطهای برجسته بینی سه بعدی صورت پذیرد.
در انتها باید این نکته را باید مورد توجه قراردهید که در پیوست های این دستورالعمل نکات و جداول بسیار مهمی مطرح شده است (که برخی از آنها را در ادامه قرار خواهم داد) که در انجام درست مراحل کار در این دستورالعمل کمک کننده هستند و باید حتما آنها را مطالعه و مد نظر قرار دهید.
- نام فایل : دستورالعمل تهیه نقشه و اطلاعات مکانی به روش فتوگرامتری با پهپاد
- نگارش : نگارش 1 دستورالعمل شماره STD00-S01CT005D
- مرجع فایل : سازمان نقشه برداری کشور
- تولید شده توسط : مدیرت نطارت، کنترل فنی و استاندارد گروه استاندارد سازی
- فرمت فایل : PDF
- حجم فایل : 1/46 مگابایت
پسورد فایل : ندارد گزارش خرابی لینک
درباره عباس شیرزاد چناری
عباس شیرزاد چناری هستم فارغ التحصیل رشته نقشه برداری در مقطع کارشناسی، و 15 سال فعالیت در حوزه نقشه برداری بناها و محوطه های تاریخی و همچنین کارتوگرافی و تولید نقشه های استاندارد
نوشته های بیشتر از عباس شیرزاد چناری
دیدگاهتان را بنویسید