نقشه هوایی چیست؟

 نقشه هوایی 🗺: به نقشه ای گفته می شود که حاصل امور تخصصی تبدیل عکس هوایی به نقشه است. جهت تهیه نقشه هوایی در ابتدا می بایست توسط پهپاد یا هواپیما نقشه برداری، عکس های هوایی یک منطقه را ثبت و ضبط کرد. پس از نقشه برداری هوایی و با استفاده از عملیات تخصصی فتوگرامتری، عکس های هوایی تهیه شده به نقشه هوایی در مقیاس های مختلف تبدیل می شود.

نقشه هوایی 🗺

نقشه هوایی در واقع حاصل تبدیل عکس های هوایی گرفته شده توسط هواپیما، پهپاد و می باشد. روش کار بدین صورت است که در ابتدا منطقه مود نظر جهت عکس برداری هوایی مشخص می شود. هواپیما یا پهپاد طبق رن های پروازی و در ارتفاع مشخص شروع به پرواز کرده و عکس های هوایی از مناطق مختلف ثبت و ضبط می شود. در مرحله بعد از عکس برداری هوایی، با استفاده از ابزار های پردازش تصاویر و با استفاده از فتوگرامتری، عکس های هوایی تبدیل به نقشه هوایی با مقیاس های متفاوت می شود.

عکس های هوایی کاربرد های مختلفی در انواع پروژه های عمرانی و مطالعاتی دارند. با تهیه نقشه هوایی از مناطق مختلف در واقع یک نقشه رقومی از عارضه های از جمله، ساختمان، راه ها، رودخانه ها، کوه ها و … در دست داریم. به عنوان مثال جهت احداث راه در گام اول جهت مطالعات منطقه از نقشه های هوایی استفاده می شود. در موارد دیگر جهت تفسیر عکس های هوایی و ژئورفرنس کردن عکس های هوایی از نقشه های هوایی استفاده می شود.

نقشه هوایی چیست؟

در صورتی که برای پروژه های مختلف از جمله راهسازی، امور ملکی، شهرسازی، کاداستر نیازمند تهیه نقشه شده باشید نام نقشه هوایی را شنده اید. نقشه هوایی در واقع یک نقشه رقومی حاصل از تبدیل عکس هوایی به نقشه است که توسط امور فتوگرامتری تهیه شده است. عکس های هوایی مورد نیاز جهت تبدیل عکس به نقشه توسط هواپیما های مخصوص تهیه عکس هوایی، پهپاد (پرنده هدایت پذیر از دور) و ماهواره ها ثبت و ضبط شده است. عکس های هوایی به روش اسکن یا تکنولوژی لایدار تصویر برداری ثبت می شود.

از جمله مزیت و کاربرد های عکس هوایی می توان به ثبت تصویر یا عکس هوایی از یک منطقه جهت امور مهندسی مختلف اشاره کرد. به عنوان مثال با استفاده از عکس ها هوایی ثبت شده در دهه 40 و 50 برای تفسیر عکس در امور ثبتی و نقشه برداری استفاده می شود. به عنوان مثال در بررسی حد و مرز زمین ها در دهه های گذشته نسبت به زمان فعلی، بررسی سابقه کشت و زرع و بررسی انهار و عارضه های ثبتی.

نقشه چیست؟

به یک تصویر رقومی از عوارض و پستی و بندی های زمین گفته می شود که قابلیت استفاده در امور مهندسی را دارد. نقشه معمولا به صورت رقومی در یک سیستم مختصات از جمله سیستم مختصات یو تی ام قرار داده می شود. بدین معنا که نقشه هر منطقه به صورت انحصاری با مختصات منحصر به فرد است.در واقع رقوم هندسی یک منطقه شامل مختصات x-y-z یک منطقه را در مقیاس کوچکتر نشان می دهند. به صورت یک صفحه قائم رقومی یک منطقه حاصل تبدیل عکس به نقشه هستند.

نقشه های هوایی به دلیل وسعت تحت پوشش زیادی از یک منطقه در زمان خیلی کمتر از عملیات زمینی نقشه برداری با دوربین نقشه برداری و جی پی اس تهیه می شوند. به عنوان مثال جهت تهیه نقشه یک منطقه چند صد هکتاری، با تهیه عکس هوایی  در چند ساعت و تبدیل به نقشه می توان انجام داد. حال انجام نقشه برداری زمینی در این مساحت چند هفته زمان نیاز دارد.

مقیاس نقشه هوایی چیست؟

به نسبت ابعاد و فواصل بر روی نقشه ها به همان اندازه بر روی زمین مقیاس گفته می‌شود. هر میزان مقیاس بزرگتر باشد دقت و ریز بینی بیشتر است و جزئیات و مشخصات کاملتری از عوارض روی زمین را نمایان می کند. به عنوان مثال در یک نقشه با مقیاس 1:2000 جزئیات بیشتری از یک نقشه هوایی 1:25000 ارائه می کند. این جزئیات به عنوان مثال حدود اربعه ساختمان ها و معابر می باشد. نقشه های هوایی از لحاظ مقیاس به چند دسته تقسیم می شوند و در امور مهندسی مختلفی کاربرد دارند.

بزرگ مقیاس: مقیاس آنها در حد 1:5000 و بزرگتر از 1:5000 باشند

متوسط مقیاس: مقیاس کمتر از 1:5000 و بزرگتر از 1:100000

کوچک مقیاس: نقشه‌های با مقیاس 1:100000

مقیاس در نقشه هوایی

 نقشه های هوایی در مقیاس های مختلفی تهیه و ترسیم شده اند. به عنوان مثال مقیاس 1:2000 یعنی یک سانتی متر بر روی نقشه برابر است با 2000 سانتی متر، وقتی 3 سانتی متر است، 3 در 2000 ضرب می شود که حاصل آن 6000 سانتی متر مربع می باشد. میزان خطای ترسیم 0.2 میلیمتر در نقشه ترسیمی می باشد که با ضرب این عدد در عدد مقیاس ، مقدار حداقل طول قابل نمایش بر روی نقشه با مقیاس مربوطه مشخص می شود. در نقشه یک دو هزارم دقت مطلق جانمایی بر روی نقشه مقدار 40 سانتیمتر می باشد که در مقیاس 1:5000 این عدد برابر با1 متر محاسبه می شود.

کاربرد نقشه های هوایی

نقشه های هوایی کاربرد گسترده در کلیه علوم مرتبط به زمین شناسی و مهندسی دارد. کلیه نقشه ها با مقیاس های مختلف به صورت مسطحاتی و ارتفاعی مورد استفاده قرار می گیرد. به صورت کلی این نقشه های در امور ثبتی املاک و اراضی، نقشه های کاداستر، آمار، شهرسازی، راهسازی، معادن و زمین شناسی مورد استفاده قرار می گیرد. به دلیل فعالیت مجموعه کارشناسان حد نگار در زمینه نقشه برداری ثبتی و کاداستر به تشرح کاربرد این نقشه های در حد نگاری می پردازیم.

از نقشه های هوایی برای بررسی وضعیت جغرافیایی و حدود اربعه املاک جهت جانمایی پلاک ثبتی استفاده می شود. نقشه و عکس های هوایی در دهه های 40 و 50 و 60 که قدیمی هستند برای بررسی وضعیت حدود اربعه املاک مورد استفاده قرار می گیرد. جهت ژئورفرنس عکس ها می توان از نقشه های قدیمی استفاده کرد. بررسی حد و مرز املاک و اراضی جهت ثبت در نقشه کاداستر طبق سوابق ثبتی و مطابقت با نقشه های قدیمی از جمله مهمترین کاربرد های نقشه و عکس است.

کابرد های گسترده عکس هوایی

• مطالعات طرح جامع و تفصیلی شهرها
• جانمایی تاسیسات شهری
• مدیریت حمل ‌و نقل
• گسترش و نگهداری معابر شهری
• برنامه ‌ریزی و مدیریت املاک و اراضی
• مدیریت منابع و مطالبات شهری
• اختصاص کاربری بهینه اراضی
• استفاده در سیستم اطلاعات مکانی(GIS)
• حفظ و نگهداری محیط زیست

نقشه برداری هوایی

نقشه برداری هوایی یک رشته تخصصی در گرایش ارشد مهندسی نقشه برداری می باشد که فتوگرامتری نام دارد. در پروسه نقشه برداری هوایی که توسط پهپاد یا هواپیما تصویر برداری انجام می شود، عکس های هوایی ثبت و ضبظ می شود جهت تبدیل نقشه و یا استفاده در امور کارشناسی مختلف از جمله تفسیر عکس هوایی در امور ثبتی و نقشه برداری.علوم و فنون اندازه‌ گیری و تفسیر عکس با هدف گرد آوری دیتا جهت تهیه نقشه هوایی، را فتوگرامتری یا نقشه برداری هوایی می گویند.

در رشته فتوگرامتری با استفاده از هواپیما های تصویر برداری از جمله دورنیر  یا پهپاد، عکس هایی از یک منطقه مشخص، تهیه تهیه . ضبط می شود. تصاویر اخذ شده پس از طی مراحل مختلف کارتوگرافی و انجام محاسبات و پردازش تصاویر، تبدیل به نقشه هوایی می‌شوند. تهیه نقشه با استفاده از سخت افزار و نرم افزار نقشه برداری تخصصی،  تبدیل عکس هوایی به نقشه هوایی انجام می‌ شود. تهیه  نقشه با نظارت سازمان های نقشه برداری و جغزافیایی نیرو های مسلح انجام می شود. نقشه ها مطابق با استاندارد و آیین نامه های سازمان نقشه برداری انجام می‌شود.

تهیه نقشه هوایی به روش فتوگرامتری

اولین مرحله جهت تهیه نقشه به روش فتوگرامتری، مشخص کردن محدوده تهیه عکس و طراحی خطوط پرواز پهپاد یا هواپیما عکس برداری می باشد. در این قسمت با توجه به محدوده مورد نیاز عکس برداری و مقیاس مشخص شده، و ارتفاع پرواز و لزوم پوشش های طولی و عرضی عکسها خطوط پرواز عکس برداری طراحی می شود. مرحله عملیاتی بعدی پرواز و عکس برداری هوایی می باشد، در این بخش مطابق با طراحی خطوط پرواز، عکس برداری هوایی انجام شده و عکس ها بصورت آنالوگ یا ثبت و ضبط تهیه می‌شوند. چاپ عکس ها و تهیه اندکس تصویر برداری مرحله ی بعدی برای تهیه نقشه هوایی از عکس هوایی می باشد.

در زمان ها گذشته که دوربین های تصویر برداری هوایی به شکل آنالوگ بودند، و امکانات قابل توجه نداشتند، مراحل به این شکل بود که عکس ها چاپ می‌شدند. ابعاد عکس های آنالوگ 23 در 23 سانتیمتر بود. امروزه با وجود دوربین های رقومی دیجیتال نیازی به چاپ تصاویر نیست. عکس های هوایی معمولا دارای 60 درصد پوشش طولی و 20 درصد پوشش عرضی می باشند. پس از اخذ عکس ها، اندکس مدلها نیز تهیه می‌شود. مدل فصل مشترک یا زوج عکس، دو عکس مجاور می ‌باشد.

نقاط کنترل نقشه برداری هوایی

طراحی و پیاده کردن نقاط کنترل زمینی از مراحل مهم نقشه برداری هوایی جهت عکس برداری هوایی می باشد. روش کار به این شکل است که  عکس های ثبت شده فاقد مختصات یو تی ام زمینی می‌باشند. جهت مختصات دهی به عکس ها می بایست نقاط کنترل زمینی طراحی شده و در مراحل بعد مختصات دهی شوند. تعداد نقاط کنترل و فواصل بین آنها با توجه به دقت تهیه نقشه و مقیاس عکس برداری و نقشه تعیین می شود. مختصات دهی به نقاط کنترل توسط گیرنده مولتی فرکانس انجام می شود.

بعد از عملیات تعیین مقیاس عکس برداری جهت تهیه نقشه هوایی، می بایست به مرحله تهیه مختصات یو تی ام زمینی وارد شویم، زیرا عکس های ثبت شده فاقد مختصات یو تی ام زمینی می ‌باشند. جهت مختصات دهی به عکس ها یا ژئورفرنس کردن عکس ها جهت تبدیل به نقشه ، می بایست نقاط کنترل زمینی طراحی شده و در مراحل بعدی مختصات دار شوند. در این بخش با مراجعه به پروژه مورد نظر اقدامات زیرانجام می شود:

• بررسی و شناسایی منطقه مورد نظر
• ساخت نقاط ماندگار (بنچ مارک)
• انتخاب نقاط کنترل دقیق و یکپارچه
• تعیین موقعیت دقیق نقاط کنترل نقشه

تبدیل عکس هوایی به نقشه هوایی

گویا سازی عکس ها و تثبیت کردن  موقعیت عکس های هوایی، از مراحل مهم تهیه نقشه هوایی با استفاده از عکس می باشد. تعدادی از عکس های اخذ شده جهت گویا سازی تصاویر و عوارض زمین مورد استفاده قرار می‌گیرند. اطلاعات مختلفی مانند نوع عارضه ، اسامی گذرها و اماکن و … در این مرحله بر روی عکس های هوایی ثبت می شود. مثلث بندی و محاسبات، بعد از انجام مراحل کارتوگرافی و تکمیل مراحل به صورت کامل به مرحله ی محاسبات و مثلث بندی می رسیم. مقصود از مثلث بندی ، تکثیر نقاط مختصاتی زمینی می باشد. به شکلی که برای هر مدل (زوج عکس هوایی) حداقل شش نقطه مختصاتی ایجاد می شود. این مرحله جزء بخش تخصصی مراحل کارتوگرافی می باشد. انجام و تکمیل کارتوگرافی نیاز به تجربه و تخصص بالا در تهیه و تبدیل عکس به نقشه دارد.

مرحله تبدیل عکس به نقشه ، شامل انجام ترسیم و تثبیت عوارض از روی عکس هایی هوایی که از قبل اصلاح و ادیت شده و دارای مختصات یو تی ام می باشد است. مرحله ادیت و ویرایش نهایی عکس، نقشه ‌های تولید شده در مرحله تبدیل نقشه‌ ویرایش نشده می ‌باشد. تنها هندسه عوارض بر روی نقشه ترسیم شده است در مرحله ادیت، ویرایش نقشه و رفع خطاهای ترسیم شده انجام می گردد.

کارتوگرافی جهت تهیه نقشه هوایی

هدف از انجام و تکمیل کارتوگرافی عکس هوایی جهت گویا تر شدن و نمایش بهتر نقشه هوایی می باشد. در مرحله کارتوگرافی عکس های هوایی با استفاده از الگوها و ابزار های نمایشی مناسب شکل و قالب گویا تری به نقشه‌ هوایی داده می‌ شود. در بخش کارتوگرافی نقشه ها شیت بندی شده، راهنمای نقشه به نقشه هوایی اضافه می گردد. راهنمای اتصال و شیت بندی نقشه ‌ها نیز در این مرحله تهیه می‌ شود. نماد ها و خطوط مختصاتی  و نوشته های فارسی نیز به نقشه اضافه می گردد.

همیشه در برابر نقشه عکس های هوایی وجود دارند. تفاوت عکس با نقشه از لحاظ کاربرد و استفاده آنهای می باشد. عکس های هوایی با استفاده از عکس برداری توسط پهپاد یا هواپیمای مخصوص نقشه برداری از فاصله مشخص از زمین ثبت . ضبط می شود. عکس ها در ابتدا هیچ گونه سیستم مختصات و موقعیت مکانی ندارند، اما نقشه با هر روشی از جمله نقشه برداری زمینی یا هوایی دارای سیستم مختصاتی مشخص از جمله یو تی ام می باشد. در عکس ممکن است اعوجاج وجود داشته باشد، در صورتی که در نقشه اعوجاج وجود ندارد و کاملا به شکل هندسی تهیه و ترسیم شده است.

کارتوگرافی تبدیل عکس هوایی به نقشه

در عکس های هوایی پارالاکس و کشیدگی عوارض مرتفع روی عکس از جمله ساختمان ها دیده می شود. در تهیه عکس های هوایی هدف این است که عکس ها به صورت قائم ثبت و ضبط شود، اما معمولا عکس ها اندکی مایل هستند و هیچ تصویر هوایی به صورت  قائم نمی باشد. عکس های هوایی دارای مرکزیت و فاصله کانونی می باشند، در حالی که نقشه هوایی تهیه شده با هر روشی از جمله نقشه برداری زمینی یا هوایی با پهپاد مرکزیت مشخصی ندارند.

نقشه ها کاربرد های بسیاری بسته به نیاز پروژه دارند و در قسمت ها و مراکز علمی و پژوهشی قابل استفاده هستند. به عنوان مثال جهت تحلیل و بررسی هندسی املاک و اراضی، متراژ و سایر موارد مهندسی مورد نیاز، دسترسی به نقشه به مراتب کاربردی تر و کامل تر از عکس می باشد. جهت تحلیل و استفاده از نقشه هوایی توصیه می گردد، میزان خطاها کاهش پیدا کند و نتایج دقیق تر و منطقی حاصل گردد. همه ی افراد در طول عمر کاری، ممکن است که به تهیه و خرید نقشه احتیاج پیدا کنند. انتخاب نوع و مقیاس نقشه جهت خرید خیلی مهم است.

خرید عکس هوایی

مرجع اصلی جهت خرید نقشه هوایی حاصل از تبدیل عکس به نقشه سازمان نقشه برداری کشور است. نقشه های هوایی در چند دوره زمانی تهیه شده است که بنا به نیاز پروژه از جمله راهسازی، شهرسازی، امور ثبتی املاک، می توان از سایت سازمان نقشه برداری خریداری کرد. عمده استفاده از نقشه در امور ثبتی نقشه هوایی با مقیاس یک دو هزارم است که این نقشه معروف به نقشه 2000 است.

یکی از روش های عمده تهیه نقشه از بخش های وسیع، کلان شهرها، مناطقی که امکان نقشه برداری زمینی  با دوربین نقشه برداری و جی پی اس مولتی فرکانس وجود ندارد (مناطق صعب العبور) از سازمان نقشه برداری کشور درخواست پرواز جهت عکس برداری برای تبدیل به نقشه هوایی  می شود. سازمان نقشه برداری پس از نقشه برداری هوایی (فتوگرامتری) و طراحی پرواز و انجام عملیات تصویر برداری، عکس تهیه می شود و این عکس ها پس از تبدیل به نقشه قابل استفاده پروژه محور می شود.

تاریخچه اولین نقشه هوایی ایران

تصاویر هوایی دهه 30 و 40 اولین عکس های هوایی ایران در سال 1331 از محدوده زاینده رود توسط شرکت  K.L.M به منظور انجام امور عمرانی آن حوزه تهیه شده است. پس از تهیه عکس های هوایی و عملیات (عکاسی،مثلث بندی،ویرایش،GIs،کارتوگرافی، نظارت) نقشه هوایی آماده می شود.تصاویر یا عکس های هوایی از سال 1330 تا به امروز به صورت فایل های دیجیتالی و چاپی که روی کاغذ اسکن شده اند، با نام نقشه های موردی هوایی یا (Tif maps)  شناخته می شوند.

این نقشه ها با فرمت «.tif» عرضه می شوند. نقشه های موردی از دهه 70 تا کنون در فرمت های مختلف نرم افزار های نقشه برداری و نقشه کشی از جمله اتوکد و میکرو استیشن مورد استفاده قرار می گیرد.  در برخی موارد صرفا از نقشه های هوایی یک دو هزارم می بایست استفاده کرد، از جمله جانمایی املاک روی نقشه 2000 با مهر کارشناس رسمی امور ثبتی. نقشه هوایی یک دوهزارم می بایست حاوی مختصات یو تی ام و سال تهیه، مقیاس نام نقشه (اندکس نقشه) باشند.

تفاوت عکس هوایی با نقشه هوایی

عکس های هوایی با نقشه برداری هوایی جهت تهیه نقشه هوایی باهم متفاوت است. از منظر عکس ها، نقشه، یک تصویر قائم از سطح زمین می باشد. این عکس به یک نسبت مشخص (مقیاس نقشه) کوچک شده می باشد. به عبارت دیگر، پرتو هایی نقاط روی سطح زمین را بر روی سطح یک نقشه، تصویر می‌کنند موازی یکدیگر هستند و در نتیجه تصویر حاصل شده یک نسبت (مقیاس) مشخص کوچک می‌شود.

 تصویر برداری هوایی، یک تصویر مرکزی می باشد و پرتو هایی که نقاط روی سطح زمین را بر روی فیلم دوربین، تصویر می‌کنند همگی از یک نقطه به نام مرکز تصویر (مرکز پرسپکتیو) عبور می‌کنند. مقیاس یک نقشه برداری هوایی در سرتاسر یک نقشه، ثابت است در حالی‌که مقیاس یک عکس ‌هوایی در سرتاسر سطح آن یکسان نمی باشد. یکسان نبودن مقیاس در سطح یک تصویر ‌برداری هوایی به علت یکسان نبودن ارتفاع نقاط مختلف در سطح عکس اتفاق می افتد.

ارتفاع نقاط مختلف بر روی سطح یک نقشه به سبک های متنوعی درج می‌شود یا به نمایش در می‌آید. در صورتی‌ که اندازه‌گیری اختلاف ارتفاع نقاط بر روی عکس ‌های هوایی، نیاز به تخصص، مهارت و تجهیزات ویژه دارد. عوارض قراردادی مانند مرزهای سیاسی، تقسیمات کشوری، لیست عوارض و … بر روی نقشه‌ ها درج می‌شوند، در حالی که یک عکس ‌برداری هوایی فاقد این نوع از اطلاعات می باشد.

هواپیمای دورنیر سازمان نقشه برداری

هواپیمای دورنیر مدل EP-TZA228  در سال 1993 در آلمان تولید شده است و در همان سال به تاریخ شمسی 1371 وارد ایران شده است. در سال 1387 با نصب سیستم های اویونیکی شامل TCAS11-GPS400W-SSFDR-TAWS در در هواپیما های سازمان نقشه برداری آغاز شد و یک فروند از هواپیما ها به تجهیزات اشاره شده مجهز گردید. از سال ۱۳۹۳ کارشناسان اداره کل مهندسی سازان نقشه برداری به دلیل عدم نصب سیستم‌ های اویونیکی هواپیمای EP-TZA، از تمدید اعتبار خودداری کرده که این مشکل سبب زمین‌گیر شدن هواپیمای اشاره شده گردید.

با تلاش ‌های مداوم کارشناسان، برگزاری جلسات ، تامین قطعات و رفع بسیاری از مشکلات مالی با گذشت بیش از ۴ سال، هواپیمای دوم سازمان نقشه برداری کشور، دورنیر TZA228 نیز مجهز به این سیستم گردید. به دلیل عدم حضور نمایندگان آلمانی جهت بررسی و تایید سیستم ‌های نصب شده، با تکیه بر دانش داخلی، پرواز و تست این هواپیما در تاریخ  22 اسفند 1397 با موفقیت انجام شد.

سیستم اویونیکی هواپیمای دورنیر

سیستم اویونیکی نصب شده روی هواپیما ، دورنیر TZA228 شامل TAWS ، ACAS، GPS ، VHF NAV، VHF COM ، FDR ، CVR و … است که قابلیت‌ هایی چون تعیین موقعیت دقیق جغرافیایی، سیستم هشدار جلوگیری از برخورد ، ضبط مکالمات و پارامترهای پرواز، مکالمات و هدایت رادیویی، افزایش توان سیستم ناوبری ، نمایش ترافیک و پستی و بلندی‌های سطح زمین و… را برای این هواپیمای نقشه برداری ایجاد کرده است.

این سیستم علاوه بر ارتقای ایمنی هواپیما، موقعیت دقیق آن را نیز شناسایی کرده و از بروز سوانح هوایی جلوگیری خواهد کرد.. آخرین پرواز این هواپیما مربوط به فروردین سال ۱۳۹۳ بود که پس از نصب این سیستم و راه‌ اندازی مجدد، در ۲۲ اسفندماه سال 1397 بار دیگر یک پرواز آزمایشی انجام داد. با توجه به آماده‌سازی، این هواپیما قابلیت انجام تمامی سفارش ‌های در دست اجرای سازمان از جمله طرح کاداستر اراضی را خواهد داشت. در حال حاضر این هواپیما تنها هواپیمای فعال سازمان نقشه برداری است؛ هواپیمای دورنیر دیگر سازمان که مجهز به این سیستم است نیز پس از نصب موتور عملیاتی خواهد شد.

نقشه برداری هوایی یا مهندسی فتوگرامتری

نقشه برداری هوایی (فتوگرامتری) یا نقشه ‌برداری توسط پهپاد یا هواپیما نقشه برداری، شاخه ‌ای از علوم مهندسی ژئوماتیک است که به گرد آوری، آماده سازی، ذخیره سازی، پردازش دیتا، مدیریت داده‌های مکانی مرجع از جمله عکس هوایی می‌پردازد. عملیات نقشه ‌برداری هوایی شامل دو مرحله برداشت اطلاعات (یا اندازه‌گیری و محاسبه) و ارائه نتایج نقشه برداری هوایی است. در مرحله اندازه‌گیری، از وسایل و ابزار های نقشه برداری زمینی (توتال استیشن‌، تئودولیت‌، گیرنده مولتی فرکانس) و روش‌ های مختلفی استفاده می‌شود تا دیتا لازم برای مرحله دوم جمع آوری شود.

نتایج نقشه برداری هوایی به اشکال آنالوگ (نقشه، مقاطع طولی و عرضی و…) و رقومی (جدول‌، مدل‌ رقمی زمین) ارائه می شود. امروزه با پیشرفته تر شدن پهپاد ها و افزایش قابلیت تجهیزات نقشه برداری هوایی، دچار تحولات عظیمی شده است. نقشه برداری هوایی به دو روش انجام می شود. روش اول نقشه برداری هوایی با بهره گیری از عکس ها و تصاویر و سپس پردازش تصاویر می باشد، به این روش فتوگرامتری گفته می شود. روش دوم نقشه برداری هوایی با بازتاب نور لیزر انجام می شود که تکنولوژی لایدار نام دارد. پهپاد های نقشه برداری و ربات های پرنده هر دو روش را انجام می دهند و بسته به میزان دقت و نوع پروژه روش نقشه برداری هوایی مشخص می شود.

معایب نقشه برداری هوایی یا فتوگرامتری

پهپاد های نقشه برداری توانایی حمل بار کمی دارند و به جهت دلیل نمی‌توان دوربین ‌های رقومی دقیق و متریک فتوگرامتری را بر روی آنها نصب و استفاده کرد. عدم استفاده از دوربین‌ های متریک فتوگرامتری می‌تواند تاثیر منفی زیادی را در نقشه برداری هوایی ایجاد کند. روند رو به تعالی تکنولوژی فتوگرامتری در این بخش باعث تولید دوربین‌ های دقیقی شده و امید های بسیاری را نقشه برداران ایجاد کرده است. ارتفاع پرواز پهپاد ها محدود می باشد و صرفا می‌توانند برای تولید نقشه ‌های بزرگ ‌مقیاس مورد استفاده قرار بگیرند. پرواز در ارتفاع کم باعث می‌شود اثر تغییرات توپوگرافی در مقیاس عکس‌ ها بیشتر شود و ثبات کمتری را راجع به مقیاس عکس ‌برداری شاهد باشیم. در بیان ساده تر از این پهپاد ها در مساحت منطقه ای کوچک در حد چند هکتار می شود استفاده کرد. همچنین به دلیل ابعاد کوچک باطری این پهپاد ها و مداومت پروازی در زمان کوتاهی در حد یک ساعت می توان مورد استفاده قرار داد.

به دلیل فیزیک و اندازه کوچک پهپاد ها، در مقابل تغییرات ناگهانی آب هوا و چاله‌ هوایی مقاومت کمتری دارند. به همین دلیل باید هنگام نقشه برداری هوایی با پهپاد شرایط جوی را با حساسیت بیشتری کنترل کرد. عواملی مانند سرعت و جهت باد، میزان نور آفتاب و توپوگرافی منطقه تأثیر مستقیم بر کیفیت فتوگرامتری با پهپاد دارند. به علت نوسان زیادی که در مسیر حرکت و زاویه عکس‌ برداری با پهپاد اتفاق می‌افتد، اندازه پوشش طولی و عرضی عکس ‌ها را باید بیشتر در نظر گرفت. افزایش پوشش طولی تأثیر زیادی بر هزینه ‌های پرواز ندارد، پوشش عرضی باعث کاهش فاصله عرضی خطوط پرواز پهپاد و افزایش زمان و هزینه می شود.

نقشه برداری هوایی چگونه انجام می شود؟

در نقشه برداری هوایی یا فتوگرامتری توسط هواپیما یا پهپاد های نقشه برداری، عکس هایی از منطقه مورد نظر ثبت و ضبط می‌شود. جهت امکان خروجی ارتفاعات از روی تصاویر، عکس ها می بایست دارای پوشش طولی و عرضی مناسبی باشند. عکس های تهیه شده پس از طی مراحل مختلف نرم افزاری یا کارتوگرافی و انجام محاسبات و پردازش های مورد نیاز، تبدیل به نقشه هوایی می‌شوند. نقشه برداری هوایی با استفاده از نرم ‌افزارهای تخصصی تبدیل عکس هوایی به نقشه هوایی انجام می‌شود. تهیه نقشه ، با نظارت سازمان نقشه برداری کشور و یا سازمان جغرافیایی نیروهای مسلح انجام می شود. تهیه نقشه هوایی مطابق با استاندارد های ملی تولید نقشه استاندارد انجام می‌شود. این استاندارد ها توسط سازمان نقشه برداری کشور تهیه و تدوین شده است.

مراحل نقشه برداری هوایی با پهپاد

جهت نقشه برداری هوایی (فتوگرامتری هوایی) توسط پهپاد اول عدم وجود موانع در پرواز بایستی بررسی شود. به روشی که شرایط دید نقطه به نقطه ارتباطی بهینه شده باشد. محیط کافی و بدون مانع برای لندینگ پهپاد و چرخش آن هنگام فرود در نظر گرفته شود. سرعت باد و شرایط جوی منطقه می بایست لحاظ شود. پس از شناسایی منطقه طراحی پرواز انجام می شود که باید به بررسی شرایط توپوگرافی، آب و هوایی (جهت باد)، نوری و همچنین محدودیت مخابراتی، بررسی از لحاظ مقررات بین المللی و داخلی و تعیین ارتفاع پرواز با توجه به دقت مسطحاتی و ارتفاعی مورد نظر پرداخته شود. در حالتی که پوشش طولی حداقل ۷۰ درصد و پوشش عرضی ۴۰ درصد باشد، استحکام هندسی شبکه بالا می رود و از پدیده لولا شدن بین مدل تهیه شده جلوگیری می شود.

مرحله مهم بعدی شامل طراحی نقاط کنترل زمینی (بنچ مارک) است که این مرحله از نقشه برداری هوایی می تواند قبل از پرواز و یا بعد از پرواز انجام شود. نقاط کنترل زمین می بایست دارای آرایش هندسی مناسب باشند به شکلی که کل منطقه را پوشش دهند. تراکم نقاط کنترل می بایست بین ۲۰۰ تا ۵۰۰ متر باشد. پس از راه اندازی پهپاد و کنترل قبل از پرواز، عملیات پرواز پهپاد با رعایت هماهنگی نظامی و انتظامی آغاز می شود. عملیات پرواز پهپاد شامل سه مرحله تیک آف، پرواز و لندینگ است. پس از لندینگ پهپاد کنترل های بعد از پرواز و تخلیه داده ها صورت می گیرد. دیتا ها پس از بررسی شرایط توسط متخصصان هندسی ژئوماتیک و پردازش های لازم اطلاعات مورد نظر را بر روی صفحه نمایش داده می شود.

نقشه هوایی چگونه تهیه می شود؟

نقشه هوایی از یک منطقه جغرافیایی بر روی زمین تهیه و ترسیم می شود تا به افراد کمک کند، مکان های مورد را پیدا کنند یا با طرح کلی و سیما و خصوصیات یک منطقه آشنا شوند. انسان ها نقشه ها را مورد استفاده قرار می دهند تا محل قرارگیری مکان های مختلف را پیدا کنند، فاصله ها را بدانند، طراحی سفر را انجام دهند و مسیر را پیدا کنند. طراحان و مهندسان نقشه برداری و شهرسازی از نقشه استفاده می کنند تا تصمیم بگیرند که ساختمان ها یا جاده ها کجا ساخته شوند.

طراحی یا ترسیم نقشه هوایی کارتوگرافی نامیده می شود. شخصی که نقشه ها را ترسیم می کند کارتوگرافر نامیده می شود. کارتوگرافرها از نمادها استفاده می کنند تا نقشه ها را ترسیم کنند. این نماد ها عبارتند از استفاده از خطوط برای نشان دادن جاده ها و رودها،‌ استفاده از رنگ ها برای نشان دادن جنگل ها و استفاده از اشکال برای نشان دادن بناها. نقشه های حامل فهرست علایم و مشخصات راجع به نماد ها و رنگ هایی هستند که در نقشه مورد استفاده قرار می گیرد.

نقشه بردار یا کارتوگرافر تصمیم می گیرد که بر اساس این که چه کسانی از نقشه استفاده می کنند، نقشه ای که تهیه می کند لازم است چه خصوصیاتی را داشته باشد و چه چیزهایی را نشان دهد.  به خاطر این که نقشه ها خیلی کوچک تر از مناطقی هستند که آنها را نشان می دهند، خصوصیات روی یک نقشه از نظر اندازه خیلی ساده شده. مقیاس، تفاوت بین اندازه روی سطح زمین و اندازه روی نقشه را نشان می دهد.

نقشه هوایی چگونه تهیه می شود؟

کارتوگرافر ها یا مهندسین نقشه برداری اطلاعات زیادی را راجع به نقشه برداری هوایی مورد استفاده قرار می دهند تا نقشه دقیقی تهیه کنند. این اطلاعات راجع به خصوصیات راه ها، رودها، ساختمان ها  از طریق عکس هایی که برای آنها جمع آوری شده و از داده های پایه ای که درباره آنها ذخیره شده و وجود داشته به دست می آید. نقشه بردار ها ها این اطلاعات را در نرم افزار نقشه برداری تخصصی قرار می دهند که به آنها اجازه می دهد تا نقشه هوایی را روی رایانه ترسیم کنند. خصوصیات و مکان ها و نام ها روی نقشه می بایست صحیح باشند. بنا بر این مهندسین نقشه برداری یک شرح نقشه نیز می گذارند که در آن نماد ها و رنگ هایی که مورد استفاده قرار گرفته را توضیح می دهند.

عکس هایی که از طریق هواپیما یا پهپاد ثبت و ضبط شده مورد استفاده قرار می گیرد تا جزییات مناطق و اشکال که به خوبی کوچک شده و محل قرارگیری آنها به خوبی تعیین شده بر روی نقشه پیاده شود. تصاویر یا عکس هایی که از طریق ماهواره ها گرفته می شود مورد استفاده قرار می گیرد تا جزییات مناطق وسیعی که از بالا به دست آمده، در نقشه ها پیاده گردد.

تاریخچه نقشه برداری هوایی

نقشه برداری هوایی از زمین که به وسیله اکیپ توپوگرافی رادار شاتل در سال 2000 انجام شده، ارتفاع کوه ها و عمق دره ها را مشخص و نمایان می کند. کلیه اطلاعات رقومی در کامپیوتر عظیمی ذخیره می شود، به شکلی که این اطلاعات می تواند به تکرار به روز شود و مورد استفاده قرار بگیرد و نقشه هوایی جدید ترسیم شود. نقشه های هوایی امروزی روی کامپیوتر ها ترسیم می شوند.

نقشه های اولیه با دست و با استفاده از ابزار ابتدایی از جمله قلم، کاغذ و موارد دیگر ترسیم می شدند. این مساله مستلزم مرتب بودن و دقت زیاد بوده و زمان زیادی صرف انجام این امور می شده است. همین مساله باعث می شده تهیه این نقشه های هوایی، خیلی گران باشند. برخی اوقات یک سال زمان می برده تا یک نقشه هوایی از یک منطقه به وسیله دست ترشسم  شود، امروزه  تنها 1 ساعت زمان می برد تا همان نقشه در کامپیوتر ترسیم شود.

امروزه برای تهیه و ترسیم نقشه از عکس های هوایی تهیه شده توسط پهپاد یا هواپیما استفاده می شود. تصاویر که از مناطق مختلف گرفته می شود با استفاده از روش فتوگرامتری با انجام تصحیحات مختلفی ترسیم می شود. در نهایت به یک نقشه تبدیل می شود. با توجه به اینکه تفاوت عکس هوایی و نقشه با یکدیگر موارد بسیار زیادی را شامل می شود. به همین خاطر نمی توان عکس و نقشه را جایگزین یکدیگر قرار داد. در برخی مواقع بنا به نیازهای پروژه استفاده از هر دو روش الزامی و مکمل یکدیگر خواهند بود.

تفاوت های عکس هوایی و نقشه هوایی

نقشه های هوایی جوابگوی تمام نیاز های اطلاعاتی پروژه نمی باشد. می بایست از عکس های هوایی استفاده کرد و حالت بر عکس این موضوع نیز صادق می باشد. اطلاعات موجود در عکس ها برای بررسی پدیده های سطحی کره زمین کافی و مناسب نمی باشد. می بایست  از نقشه ها با مقیاس های مختلف استفاده کرد.

در اکثر کشورها ، به مساله عکس و تهیه نقشه پرداخته می شود. جهت تهیه نقشه هوایی از مناطق مختلف در استان تهران با کارشناسان حد نگار تماس حاصل فرمایید. عکس و نقشه  هر کدام برای امور تخصصی ویژه مورد استفاده قرار می گیرند و در برخی مواقع از هر دو گزینه استفاده می شود. به عنوان مثال جهت جانمایی پلاک ثبتی هم از عکس و هم از نقشه با مقیاس یک دو هزارم یا نقشه 2000 استفاده می شود. در ادامه تفاوت نقشه و عکس را بیان می کنیم.

تفاوت از نظر تصویر و مقیاس

تصویر: عکس تصویری مرکزی می باشد، همین موضوع باعث بروز خطاهایی است که به آن جا به جایی. کجی محور و جا به جایی ارتفاعی می گوییم. جا به جایی ارتفاعی تصاویر به دلیل مرکزی بودن تصویر عکس بوجود می آید. علت عدم دقت هندسی در سنجش های مستقیم ابعاد عارضه ها در عکس هوایی می شود. نقطه زیر دوربین فتوگرامتری محور قائم است و هر چقدر به سمت کنج های تصویر حرکت کنیم، تصویر به صورت مایل نمایان می شود. علت به وجود آمدن جا به جایی در اثر پستی و بلندی است. خرابی و اشکال فنی در دوربین، افقی نبودن صفحه فیلم می توان اشاره کرد. نقشه تصویری عمودی و اورتوگونال است. هر آنچه که در نقشه وجود دارد به صورت عمودی است و جا به جایی ارتفاعی در نقشه مشاهده نمی شود.

مقیاس: در عکس ها مقیاس به شکل یکسان و یکپارچه نمی باشد. مقیاس در نقاط مختلف یک عکس ، متفاوت است، این موضوع به دلیل مرکزیت تصویر هوایی. پستی و بلندی، نحوه پرواز هواپیمای نقشه برداری یا پهپاد است. در عکس ها در مرکز تصویر مناطق سطحی، جاده ، راه آهن، جاده،  از یک مقیاس ثابت تبعیت می کند. هر چقدر به لبه های تصویر نزدیک می شویم، مقیاس آن تغییر خواهد کرد. در نقشه مناطق مقیاس تغییری ندارد و کلیه مناطق و عناصر موجود دارای مقیاس یکسان و هماهنگ می باشند.

تفاوت از نظر شمال جغرافیایی، مختصات

شمال جغرافیایی: در تمام نقشه ها از جمله نقشه هوایی جهت شمال جغرافیایی مشخص و درج می شود. عکس ها یا تصاویر ماهواره ای جهت شمال مشخصی ندارند. می بایست با استفاده از فرمول ها و تکنیک های کارتوگرافی متنوع از جمله اطلاع کامل از زمان عکس برداری و بر اساس آنها.  با استفاده از نقشه و ژئورفرنس عکس هوایی بتوانیم شمال جغرافیایی را تشخیص و مشخص کنیم.

 مختصات: در عکس ها یا تصاویر  هوایی مختصات عوارض قابل تشخیص و شناسایی نیست. اما در نقشه ها مختصات محلی و یا بر پایه مختصات جهانی یو تی ام می باشد. نقشه ها دارای راهنما یا لجند هستند، هر رنگ برای نشان دادن یک عارضه استفاده می شود. رنگ آبی برای نمایش گسل، رنگ سبز برای درختان، رنگ قرمز برای یک زمین یا باغ به کار برده می شود.

موضوعی: در نقشه ها اطلاعات به صورت موضوعی متمرکز می شود. نقشه آبروها، نقشه گسل ها یا نقشه راهها یا … را نمایش می دهد، اما در عکس ها اینگونه نیست و تمامی اطلاعات موجود در تصویر را نمایش می دهد برای مثال درخت، جاده و… را نمایش می دهد.

تفاوت از نظر دقت، خطا و اطلاعات

دقت و خطا: برای تهیه نقشه می بایست امور و اقدامات متعددی صورت گیرد. به همین علت نقشه از دقت بالاتر و خطای کمتری نسبت به عکس برخوردار است. نقشه حاصل خروجی اقدامات کارتوگرافی و فتوگرامتری از عکس هوایی است. در عکس ها هیچ اقدامی کارتوگرافی صورت نگرفته و به صورت زوج عکس خام می باشند. به همین علت امکان وجود خطا در عکس زیاد است و بستگی به مهندس نقشه برداری دارد. با توجه به میزان تجربه و تخصص، چه میزان از خطا و بی دقتی را برطرف کرده است.

اطلاعات: در نقشه ها اطلاعات دسته بندی ‌بندی شده و به صورت هدفمند ارائه می گردد. نقشه گسل ها و… را نمایش می دهد. در عکس های هوایی اطلاعات بدون هدف و همه گیر ثبت شده است. عکس ها همانند نقشه قابلیت هدفمند ندارند و نمی توان در تصاویر هوایی درختان یا گسل ها را تفکیک نمود. برای خواندن دیتای عکس می بایست مهندس نقشه برداری که از علوم تبدیل عکس به نقشه و تفسیر عکس  اطلاعات کاملی دارد. این کار را انجام دهد تا اطلاعات داخل عکس ها به درستی استفاده شود.