پر کردن فضاهای خالی بین تصاویر هوایی و داده های زمینی اخذ شده
چالش های پهپاد ها در تهیه نقشه از نمای ساختمان
پیشرفت های سریعی در سیستم های هوایی بدون سرنشین در سال های اخیر انجام شده است، اما همه به طور گسترده متفقند که ما هنوز تنها بخش کوچکی از چگونگی استفاده از وسایل نقلیه بدون سرنشین (هواپیماهای بدون سرنشین یا پهپاد) را در بهبود کارایی متخصصان جغرافیایی و مشتریان آنها می بینیم.
بمنظور یک نگاه اجمالی به آینده، “GIM International” با Mark Nicolai بنیان گذار صنعت استارت آپ Aeroscan گفتگو کرده است. در اینجا، او دیدگاه خود را درباره اینکه چگونه پهپاد میتواند ارتباط از دست رفته بین تصویربرداری هوایی و اخذ داده زمینی را ایجاد کند، به اشتراک می گذارد.
بر مبنای تحقیقات مستقل توسط افراد PwC و Goldman Sachs، صنایع ساخت و ساز در صدر لیست استفاده از پهپادهای تجاری، هستند و در این بخش به سرعت رشد میکنند.
استفاده از پهپاد در محوطه سازی، به طور فزاینده ای متداول و مرسوم شده است. شرکت های ساختمانی را قادر می سازد تا پیشرفت پروژه را با دقت، کارایی و ایمنی بیشترنظارت کنند. استفاده از داده های برداشت شده توسط سیستم هوایی بدون سرنشین (UAS) در مدلسازی سه بعدی برای برنامه ریزی ساخت و ساز واهداف طراحی، رو به افزایش میباشد. گسترش استفاده از پهپادها موجوب دستیابی به یک سطح مناسب از رشد و کمال گردیده است؛ که فعالیت هایی مانند بازرسی بام، توسط پهپاد کاملا متداول شده است. هم اکنون یک استارت آپ هلندی به نام Aeroscan ، یک گام جلوتر حرکت میکند و کاربرد پهپاد برای تهیه نقشه از نما را بررسی میکند. Mark Nicolai یکی از دو بنیانگذار Aeroscan بیان کرد که ، “اگر بتوان این کار را انجام داد، پیامدهای عمده ای – نه تنها برای ساخت و ساز و مشاوران املاک، همچنین جهت زیر سازی، اعمال قانون، خدمات ضروری، دولتهای محلی و … – خواهد داشت. این موضوع به تمام کسب و کارهایی که تا کنون از تصاویر هوایی استفاده میکردند، مربوط میشود. به علاوه اینکه کسب و کارهای جدید بیشماری را با ارائه داده های با کیفیت تر وجزئیات بیشتر از محیط اطراف، ایجاد میکند.”
Aeroscan در اواسط سال ۲۰۱۷ تأسیس شده و حاصل ۳ تجارت است: یک شرکت ساختمانی پیشرو در هلند، یک شرکت فناوری اطلاعات تخصصی در زمینه توسعه نرم افزار برای مدیریت ساخت و ساز و شرکت رسانه ای بصری Nicolai’ که در سال ۲۰۰۸ شروع به کار کرد و ویدیوهای تبلیغاتی و عکس های محوطه ساختمان ها را برای شرکت های ساختمانی، با استفاده از پهپادها، تولید کرده است. Nicolai یادآور شد که “عکسهای ما به طور عمده جهت اهداف تجاری مورد استفاده قرار میگیرد، اما بخش های فنی شروع کردند به بررسی اینکه آیا از تصاویر میتوان برای اهداف محاسباتی هم استفاده کرد؟ بنا براین به طور فزاینده به سراغ تصویربرداری با استفاده از پهپاد، برای شرکت های ساختمانی و سازمان های اجتماعی مسکن، رفتیم . ما برای جمع آوری داده، تجهیزات لازم، گواهی نامه ها و تیم تخصصی پرواز داریم. همچنین مشتریانی داریم که از نرم افزارها و مدل های سه بعدی ما برای به دست آوردن اطلاعات هدفمند به عنوان مبنایی برای گزارش ها، محاسبات، تخمین ها برای تعمیر و غیره، استفاده می کنند. اما ما متوجه شده ایم که صاحبان املاک بزرگ نیاز به یک دید واقعی از شرایط املاک خود، شامل نماها، دارند. بنابراین تصمیم گرفتیم این ریسک را انجام دهیم و تحقیق کنیم که آیا پهپادها برای اینکار مناسبند یا نه؟ ”
کمک به شکل دهی مقررات پهپاد ها اتحادیه اروپا
او در ادامه گفت “با همکاری دو شریک دیگر، VMRG و Octo، ۱،۶ میلیون یورو کمک هزینه اتحادیه اروپا را (EFRO) از برنامه “Kansen voor West II” به عنوان بخشی از پروژه سه ساله با نام “کاربرد خدمات نما” (FaSA) دریافت کرده ایم. این پروژه شامل یک کنسرسیوم از دهها پیمانکار و شرکت های چند ملیتی از کل زنجیره تولید، نصب و نگهداری نما، میباشد. ما نیاز به مجوز عملیاتی پهپاد برای محیط های مسکونی داشتیم، بنابراین به سازمان هوایی هلند درخواست دادیم. وقتی افراد سازمان هوایی هلند راجع به پروژه “کاربرد خدمات نما” شنیدند، Aeroscan را به کار در چارچوب ارزیابی ریسک کارهای عملیاتی خاص (SORA) برای پهپاد و همکاری با آنها در پروژه JARUS که به شکل گیری آینده ی مقررات هواپیماهای بدون سرنشین اتحادیه اروپا، کمک میکند؛ دعوت کردند.”
Nicolai بیان کرد که “مقامات مشترک برای ایجاد قوانین سیستم های بدون سرنشین (JARUS)، یک گروه از کارشناسان مسئول سازمان ملی هوایی و سازمان امنتی هوایی منطقه ای هستند؛ که در حال تلاش برای توصیه یک مجموعه از مقررات فنی، امنیتی و عملیاتی بمنظور صدور گواهی نامه و ادغام امن سیستم های هوایی بدون سرنشین (UAS) با هوا فضا و فرودگاه ها، هستند. در حال حاضر ۵۹ کشور و همچنین اداره ایمنی هوایی اروپا (EASA) و نظارت اروپا (EUROCONTROL) را شامل میشود. هدف JARUS این است که کار هر مسئولی را برای نوشتن خواسته هایش، تسهیل کند. در پروژه JARUS تمرکز روی ارائه یک سناریو واقعی، ارزیابی ریسک عملیات مبنا و اثبات امنیت کار شما، میباشد.”
“بعد از یک دوره ۱۶ ماهه، در اواخر دسامبر ۲۰۱۸، در نهایت برای سناریو توسعه یافته خودمان، مجوز گرفتیم. و اکنون کامل ترین گواهی ممکن تا به امروز را داریم : پرنده های ما در یک نوع “معافیت موقتی” برمبنای قوانین اتحادیه اروپا که هنوز در حال توسعه هستند، پرواز میکنند.” وی افزود” در نتیجه، Aeroscan به عنوان اولین شرکت تاریخ صنعت هوایی هلند، موفق به دریافت مجوز رسمی برای پرواز پهپاد در مناطق شهری گردید.”
ما در حال بدست آوردن اطلاعات ارزشمند و بینش در مورد چگونگی بررسی معیارها و خطرات در این زمینه هستیم، که این اطلاعات را با ILT نیز سهیم میشویم. امیدواریم که با ادامه کار با مقامات به گسترش امکان پرواز در مناطق شهری، کمک کنیم.
آزمایش میدانی برای انجمن های مسکن
هدف بلند مدت Aeroscan برای مشتریان خود در بخش مسکن، ارائه نقشه شهری با ترکیب پهپاد و فرآیند فتوگرامتری و ترکیب خودکار تصاویر با تکنیک تشخیص اشیا توسط داده های پهپاد جهت پیدا کردن نقص در املاک و مستغلات مانند شکاف در نمای ساختمان یا چارچوب پنجره هایی که نیاز به تعمیر دارند، است.
در نهایت این شرکت به ایجاد دیدگاه خدمات پس از فروش و بصری سازی داده ها برمبنای تحلیل و بررسی امیدوار است. تا کنون، تمرکز اصلی بر جنبه عملیاتی، یعنی اخذ داده بوده است.
” از زمان اخذ مجوز، چندین پروژه آزمایشی برای شرکت های مسکن اجتماعی و شرکت های املاک با استفاده از تکنولوژی موجود خارج از منزل، انجام داده ایم. در واقع، اولین آزمایش ما – نقشه برداری یک ردیف خانه های تراس دار در یک شهر کوچک هلندی – اولین پرواز رسمی هواپیمای بدون سرنشین ایالات متحده در یک منطقه شهری جهت بررسی املاک مسکونی، بود. از آنجایی که این اولین کار میدانی ما بود، ما فقط می خواستیم به عنوان مثال، عملکرد پهپاد را در معرض عوامل محیطی مانند سیگنال های Wi-Fi، GPS، آنتن، مسدود کردن، بازتاب، اغتشاش و تند باد در اطراف ساختمان ها بررسی کنیم. ”
سخت افزار پهپادی که Aeroscan استفاده میکند، Intel Falcon 8+ است؛ که Nicolai آن را با توجه به اندازه های کوچک، وزن کم (فقط ۲٫۵ کیلوگرم) و هشت موتور که سه برابر افزونگی میدهد(یعنی حتی اگر دو موتور خراب شود باز هم می تواند با امنیت کامل فرود آید)، برای پروازهای بازرسی در محیط های پر خطر شهری، کاملا مناسب میداند. از لحاظ سنسور تصویربرداری، این پهپاد به دوربین آخرین مدل فول فریم Sony A7R برای تصویر برداری با رزولوشن بالا، مجهز شده است. همانطور که معلوم شد، هیچ مشکلات تداخلی وجود نداشت و داده های پهپاد بمنظور دستیابی به دقت بالا و نقشه های نادیر زمین مرجع شده پشت بام، با موفقیت پس پردازش گردیده اند.
شبیه سازی یک دکل دوربین چندگانه
Aeroscan بعد از چند مرحله پرواز آزمایشی به طور چشمگیری چگونگی تصویر برداری از نمای ساختمان را کشف کرد؛ زیرا نما جایی است که ارزش افزوده واقعی برای انجمن های مسکن دارد. “برای مقابله با چالش تهیه نقشه عمودی، از روش هواپیمای با سرنشین الهام گرفتیم، ما بمنظور تولید پایگاه داده مناسب شروع به طراحی یک مسیر پرواز با استفاده از نرم افزار Bentley’s ContextCapture با در نظر گرفتن قوانین هم پوشانی، زوایه انحراف بین دوربین ها و … ، کردیم. در آزمایش اخیرمان برای یک انجمن مسکن اجتماعی در یک منطقه شهری پرجمعیت از یک شهر بزرگ هلندی، ما با یک برنامه فراگیر برای شبیه سازی یک دکل دوربین چندگانه که متداولا در هواپیمای سرنشین دار پیدا میشود، کار می کردیم. بنابراین تنظیماتی را طراحی کردیم که پهپاد از هر نقطه چندین بار و هربار به همراه دوربین در جهات مختلف و زوایای مختلف، عبور کند. البته تنها یک دوربین در پهپاد وجود دارد بنابراین باید پرواز چندگانه طراحی کرد؛ به این معنی که در حال حاضر واقعا چنین روشی کارآمد نیست ”
غلبه بر تنگناها
تیم Aeroscan از این ناکارآمدی نا امید نشد و راه های مختلفی را برای بهبود آن در نظر گرفت. Nicolai بیان کرد که “راه حل های سخت افزاری محیط های بیرونی، بر مبنای سناریو تهیه نقشه شهری با پهپاد، نیستند. زیرا وضعیت قانونی فعلی اینگونه است که تقاضایی برای آنها وجود ندارد؛ تا کنون، هواپیما های سرنشین دار تنها گزینه هوایی بوده است. ما واقعا نیاز به سنجنده چند دوربینه داریم که برای حمل توسط پهپادهای کوچک، به اندازه کافی سبک باشد؛ اما کالیبراسیون مناسبی برای اطمینان از هم پوشانی های ثابت و دقت زمین مرجع سازی، ارائه دهد. اما من ترکیب و اصلاح انواع خاصی از سخت افزار موجود را یک مشکل بزرگ نمیبینم. “نسل بعدی پهپادها ‘beetle’ که وزنشان ۱۰ تا ۲۰ کیلوگرم است و قابلیت پرواز عمودی با دامنه ی پهپاد بال ثابت را دارد، میتوانند به کارآیی هواپیمای سرنشین دار نزدیک شوند. برای مثال گفته میشود که رنج پرواز آنها تقریبا ۱۰۰ کیلومتر در ساعت افزایش میابد. برای مجوز۱۰۰ کیلومترعملیات پرواز در یک شبکه از پیش تعیین شده فراتر از خط دید بصری (BVLOS)، بعضی از استاندارهای امنیتی لازم است بکارگرفته شوند. بنابراین ممکن است بکارگیری پهپادها در تهیه نقشه شهر، به یک ناحیه کوچک در آن زمان محدود شود، اما با این وجود هنوز هم میتواند یک جایگزین جالب برای هواپیمای سرنشین دار و نقشه برداری زمینی، باشد. ”
مسئولیت پذیری در مقابل مشتری
پرواز های کم ارتفاع در مناطق پرجمعیت و متراکم شهری، نه تنها مسائل مربوط به ایمنی بلکه مسائل مربوط به حفظ حریم خصوصی را نیز در نظر میگیرد. Nicolai توضیح می دهد که اکثر مشتریان در مورد کار با تکنولوژی پهپاد هیجان زده هستند چرا که پهپاد ها به طور کلی جالب و هیجان انگیز به شمار می آیند، اما در سطح عملی، انجمن های مسکن نمی خواهند همیشه یک پهپاد درحال پرواز در حیاط یا بالکن منازلشان، باشد. Aeroscan این نگرانی را از دو زاویه مطرح میکند: قوانین و پذیرش اجتماعی.
Nicolai گفت “از نظر قانونی، ما به طور تنگاتنگی با مشتریان انجمن مسکن خود، بمنظور اطمینان از توافق اجاره آنها با مستاجران که در واقع به آنها زمین قانونی برای بکارگیری پهپاد جهت بازرسی میدهد، کار میکنیم. برای مثال در Aeroscan درک اجتماعی واطمینان ازعدم تجاوز به حریم خصوصی، برای ما مهمتر است. بنابراین ما یک چارچوب کاری خودکار برای شطرنجی کردن داده های حساس مانند چهره و شماره پلاک، توسعه داده ایم. در عملیات پرواز اطلاع رسانی به تمام خانوار هایی که در گیر بوده اند، از طریق پنل مصاحبه و رویدادهای اطلاعاتی پس از آن جهت ارزیابی تجارب مردم، را الویت قرار دادیم. ما سعی میکنیم مستاجران را تاجای ممکن درگیر روند کار کنیم. گذشته از همه این ها، پهپاد تنها یک ابزار دیگر است. در واقع میتواند نسبت به روش های بازرسی غیرخودکار کنونی که در آن بازرس با حضور فیزیکی خود منطقه را بازرسی میکند و گاهی که نیاز به دسترسی به داخل خانه ها و باغچه ی مردم است، حالت تهاجمی کمتری داشته باشد.”
گام بعدی
حال که اثبات شده روش عملیاتی درعمل کارآمد است، Aeroscan در حال پیشبرد فاز بعدی توسعه یک راه حل است. او چنین ادامه داد که “در حین یک پروژه پرواز آزمایشی، داده های مربوط به خط لوله توسط نرم افزار ContextCapture مدل سازی شده اند. سپس این مدل ها را به عنوان داده های خام به مشتریانمان عرضه کردیم. اما ما با بهبود قابلیت های بصری در حال راه اندازی چارچوب خودمان بر مبنای ابرنقطه، هستیم؛ بنابراین مشتریان میتوانند محصولات مانند تصویر با رزولوشن بالا، مش، تصاویر اورتو یا هرچیز دیگری را در فرمت داده مورد نظر خود به دست آورند. ”
” سپس گام بعدی، توسعه تجزیه و تحلیل خودکار برای آسان کردن کار مشتریان خواهد بود. هدف ما این است : به دست آوردن یک صنعت خاص و روش هایی برای مشتریان خاص بمنظور فراهم کردن بینشی که انجمن های مسکن اجتماعی لازم دارند. ما با OCTO – متخصص در مدیریت ارزیابی هوشمند و آنالیز داده های عظیم- در پروژه FASA همکاری میکنیم. برای مثال تا پایان امسال امیدواریم که ماموریت های سفارشی پهپاد برای شرکت های خاص بر مبنای کسب و کار از پیش تعریف شده آنها، اجرا کنیم: اشیا یا نواقصی که آنها میخواهند در منطقه شمارش، اندازه گیری یا به صورت خودکار پیدا کنند. اطلاعاتی که راه حل های ما فراهم می کند، آنها را قادر می سازد تا بر هسته اصلی کسب و کار خود تمرکز کنند: برنامه ریزی و اجرای تعمیرات ضروری منازلشان بمنظور بهتر کردن زندگی برای مستاجران خود.”
با وجودی که Aeroscan هنوز کارهای توسعه ای را برای انجام دادن، دارد، این شرکت به روشنی در مسیر درست به سمت توسعه یک صنعت خاص با راه حل های از صفر تا صد است که داده های واقعی برای مشتریان خود در بخش انجمن مسکن هلند تولید کند. اگر این موفقیت است، هیچ دلیلی وجود ندارد که نتوان آن را در سطح بین المللی و یا برای سایر کاربردهای های شهر هوشمند، اجرا کرد.
بررسی این موضوع که چگونه صنایع به زودی در بخش توسعه سخت افزار مینیاتوری عقب میمانند، باقی میماند؛ که نیاز است افق های تهیه نقشه شهری پهپاد مبنا فراتر از دید عمودی را، گسترش دهیم. البته موضوع قانون گذاری و مجوزهای پرواز، یک مسئله حیاتی است. اما تیم Aeroscan مطمئنا هر کاری که بتواند انجام میدهد تا اطمینان حاصل شود که قوانین آینده اتحادیه اروپا در عمل، کار می کند؛ تا کاربران حرفه ای بتوانند از قابلیت های کامل هواپیماهای بدون سرنشین برای تهیه نقشه شهری، در آینده نزدیک بهره ببرند.
اطلاعات بیشتر
https://www.goldmansachs.com/insights/technology-driving-innovation/drones/
https://www.pwc.pl/pl/pdf/clarity-from-above-pwc.pdf
مطالب مرتبط:
۱. سایر تارگت های خودکار – کدگذاری شده ی فتوگرامتری
۲. چرا از فتوگرامتری برای نقشه برداری و تهیه نقشه استفاده میشود؟
۳. به وسیله یک دوربین و پرنده بدون سرنشین، بازسازی یک معدن را نظارت کنید.
