مطالعه موردی: پهپادهای نقشه برداری برای نقشه برداران حرفه ای
چه چیزی یک پهپاد را برای نقشه برداری یا نقشه سازی مناسب می سازد؟
از یک چیز کاملاً مطمئن باشید: قیمت بالاتر همیشه به معنای ارزش بالاتر نیست.
نوشته شده توسط Ian Smith از بحش فروش و مارکتینگ @DroneDeploy
با یک ذره بین به سراغ صنعت نقشه برداری حرفه ای خواهیم رفت تا تاثیرات بزرگی که پهپادها بر محصول نهایی گذاشته اند را ببینیم.
در این مطالعه موردی کمی عمیق تر به اصطلاحات مختص نقشه برداری و نیازمندی های خاص ماموریتی خواهیم پرداخت، اما اجازه ندهید که این شما را بترساند. پسا پردازش اضافی انجام شده در ارتباط با داده های DroneDeploy در این مقاله تنها زمانی لازم خواهد بود که عملیات شما به دقت بسیار بالایی احتیاج داشته باشد (در مورد زیر، یک دقت مطلق ۳٫۶ اینچ/۹٫۱۴ سانتیمتری به دست آمد).
اطلاعات زیر در طول یک مصاحبه با Madison D. اپراتور پهپاد از شرکت Landpoint که یک شرکت نقشه برداری در لوئیزیانا است به ما داده شد. Madison در ارتباط با پتانسیل های کاربردی و مزایای فناوری های خودکار در صنعت نقشه برداری تحقیق می کند. Madison از یک پهپاد بال ثابت (Stratos Aerial fixed-wing UAV) با DroneDeploy (و یک DJI Inspire 1 در کنار آنها) استفاده می کند.
برای دیدن نقشه های زیر در یک زبانه جدید و بررسی آنها اینجا کلیک کنید!
Orthomosaic
داستان
نقشه برداری های توپوگرافی بخش اساسی تمامی پروژه های عمرانی زمینی هستند
در این مثال، یک پروژه تفکیک مالکیتی جدید در کلرادوی شمالی در دست اقدام بود. پیش از آنکه بتوان به ساخت خانه ها اقدام کرد، انجام یک نقشه برداری توپوگرافی بسیار دقیق به چند دلیل زیر ضروری بود:
- کسب اطمینان از اینکه توسعه اولیه زمین (تغییرات فیزیکی زمین) موفق بوده است و بنابراین اجازه هدایت مناسب آبهای سطحی برای زه کشی را می دهد.
- ثبت توپوگرافی تفکیکی نسبت به صفحه سیلابی رودخانه مجاور برای اجتناب از آسیب در هنگام بروز خطرات سیلابی و اهداف بیمه ای مرتبط با سیلاب.
تفکیک می تواند عملیات بسیار پر هزینه ای باشد، خصوصاً اگر پیشرفت کار از برنامه زمان بندی عقب افتاده باشد
این پروژه بخصوص در نتیجه آب و هوای غالباً نامساعد (به مناطق کم ارتفاع در نقشه ارتوموزائیکی مرجع فوق که هنوز آب باران را نگه داشته اند نگاه کنید)، هفته ها از برنامه عقب بوده است.
هر اقدامی که منجر به صرفه جویی در زمان شود، پروژه را یک قدم به همگام شدن با خطوط قرمز برنامه زمانی نزدیک تر نموده و به کاهش هزینه های ناشی از اتلاف وقت اخیر کمک می کند.
نقشه برداری ۱۰۱
نقشه برداری توپوگرافی سنتی نیازمند گرد آوری نقاط GPS (یا شات) در یک شبکه از پیش تعریف شده است. در این مورد یک شبکه ۵۰*۵۰ فوتی مورد استفاده قرار گرفت:
شبکه زرد رنگ ۵۰*۵۰ با ارتوموزائیک DroneDeploy همپوشان شده است
نقاط GPS هر ۵۰ فوت و در هر تقاطع جمع آوری شدند:
نقاط قرمز رنگ شات هایی بودند که در هر تقاطع از شبکه گرفته شدند
مجموعه ای از ۱۶۳۲ شات GPS در یک منطقه تحت نقشه برداری قرار گرفته ۸۵٫۴ جریبی جمع آوری شد.
بدون یک پهپاد، جمع آوری شات های GPS با نرخ ۲۰± نقطه در ساعت (۱ نقطه در هر سه دقیقه یا بیشتر) زمان تقریبی معادل ۸۲ ساعت را صرف نمود.
۱۶۳۲ شات GPS در منطقه ای ۸۵٫۴ جریبی
۸۲ ساعت نقشه برداری به شیوه سنتی به این معناست که مجری تفکیک باید انتظار حداقل ۱ هفته کامل کار زمینی پیش از آنکه پردازش داده ها و مرور آنها بتواند آغاز شود، را داشته باشد. پس از آن، ۳-۴ روز دیگر نیز پیش از آنکه محصول نهایی ارائه شود، زمان لازم است.
ورود DroneDeploy
Madison و تیمش با بکارگیری فناوری UAS و DroneDeploy برای انجام نقشه برداری توپوگرافی در همان منطقه ۸۵٫۴ جریبی، قادر به فراهم آوردن یک گزینه نقشه برداری بسیار سریع تر برای مجری تفکیک بودند.
اولاً، نیازی به جمع آوری بیش از ۱۶۰۰ نقطه GPS در تمام منطقه نبود. تنها کافی بود تا عملیات نقشه برداری به شیوه سنتی را برای جمع آوری فقط ۱۰ تارگت کنترل زمینی (یا GCP) که به طور استراتژیک درون منطقه نقشه برداری جانمایی شده بودند، بکار گیرند:
برای پروژه های بزرگتر، جانمایی تارگت های GCP در یک سیستم شبکه ای نیز می توانست مفید باشد، اما برای این پروژه جانمایی استراتژیک آنها ما را به دقت یکسانی در زمان بسیار کمتر رساند
۱۰ تارگت GCP در مقابل ۱۶۳۲ نقطه نقشه برداری شده:
در یک سناریوی ایده آل، این ۱۰ تارگت GCP می توانند تنها نقاط جمع آوری شده باشند و در زمانی در حدود ۱-۲ ساعت تکمیل شوند.
اگرچه، آب جمع شده که در ابتدای مطالعه موردی به آن اشاره شد را یادتان هست؟
آنهایی که با فتوگرامتری آشنا هستند خواهند دانست که نقاط جمع آوری شده از سطح آب (تصویربرداری همگن) برای استفاده در این نقشه برداری ها قابل قبول نیستند.
خب بعد چه شد؟
با در دست داشتن مجموعه کاملی از تارگت های GCP، آنها به سادگی با ترکیبی از دو روش متفاوت ذکر شده در بالا، موقعیت های نقاط شبکه ای را به روش سنتی در مناطقی که آب در آنها جمع شده بود، جمع آوری کردند.
نقاط جمع آوری شده نهایی:
۱۰ GCP و روش سنتی جایگزین شده برای جمع آوری موقعیت نقاط شبکه ای در مناطقی که آب در آنها جمع شده بود
این ما را به مجموعه ای از ۱۱۷ نقطه GPS جمع آوری شده (۱۰ GCP + 107 نقطه روی زمین طبیعی زیر آب) رساند.
جدول زمانی GPS:
سناریوی UAV معمولی/ایده آل: جانمایی ۱۰ تارگت GCP + مجموعه نقاط GPS = 1-2 ساعت
سناریوی واقعی پروژه: ۱۱۷ نقطه GPS (10 GCP + 107 نقطه GPS اضافه) با نرخ ۲۰± نقطه در ساعت = ۵٫۸۵ ساعت
سناریوی نقشه برداری سنتی: ۱۶۳۲ نقطه GPS (جمع آوری شده در هر ۵۰ فوت) با نرخ ۲۰± نقطه در ساعت = ۸۱٫۶ ساعت
پرواز
نقشه برداری از تمام مساحت ۸۵٫۴ جریبی با استفاده از یک UAV بال ثابت Stratos Aerial در یک پرواز و تقریباً در ۲۲ دقیقه کامل شد.
عملیات پهپادی کلی در بردارنده سر هم کردن قطعات، بررسی های پیش از پرواز، راه اندازی، به زمین نشستن، از هم باز کردن قطعات، و پروسه اولیه به هم دوختن نقشه در DroneDeploy در یک ساعت روی زمین کامل شد.
جمع آوری داده با UAV (1 ساعت) + نقشه برداری برای جمع آوری نقاط GPS (5.8 ساعت) = مدت زمان کلی کار زمینی: ۶٫۸ ساعت
مقایسه:
کار زمینی با مجموعه UAV و DroneDeploy در منطقه به مساحت ۸۵٫۴ جریب = ۶٫۸ ساعت
کار زمینی با نقشه برداری سنتی در منطقه به مساحت ۸۵٫۴ جریب = ۸۱٫۶ ساعت
زمانی کلی صرفه جویی شده: ۷۴٫۸ ساعت
(زمان کافی برای تماشای تمام مجموعه ارباب حلقه ها … ۸ بار پشت سرهم)
تحلیل داده ها
معمولاً، داده های DroneDeploy در این مرحله آماده هستند. از آنجایی که این یک مورد بسیار ویژه است، Madison نیاز داشت تا برخی قدم های اضافه را برای دست یابی به دقت بالای مورد نیاز این کار بردارد.
به محض اینکه کار زمینی به انجام رسید، داده های پهپادی نیاز داشتند تا به نحو کامل تری نسبت به داده های نقشه برداری سنتی مورد پردازش قرار گیرند. ابتدا باید تارگت های GCP را پردازش نموده، نهایی کرده و کاملاً اصلاح کرد.
سپس، باید از نقاط اصلاح شده (فایل .las) به منظور ایجاد یک مبنا برای داده های توپوگرافی خروجی گرفت. اگرچه، تعداد کثیر نقاط در فایل .las به این معناست که منحنی های میزان توپوگرافی اولیه در ابتدا ناهموار خواهند بود:
منحنی های خام ناهموار پیش از پردازش (پیش پردازش)
منحنی های میزان باید به منظور ایجاد یک خط منسجم و بدون قربانی کردن دقت داده های نقشه برداری، هموار می شدند.
پس از دو روز پردازش اضافه، منحنی های میزان توپوگرافی منتج شده متناسب و با دقتی در محدود ۳٫۶ اینچ در هر دو راستای مسطحات (X,Y) و ارتفاعات (Z) بودند:
منحنی های میزان متناسب پس از مرحله پسا پردازش
داده های منحنی میزان پیش از پردازش در مقابل داده های حاصل از مرحله پسا پردازش
جدول زمانی کلی پروژه
- ۱٫ DroneDeploy
۶٫۸ ساعت کار زمینی + ۲۴ ساعت پردازش داده ها = ۳۰٫۸ ساعت برای کامل شدن کار (تقریباً ۴ روز)
۸۱٫۶ ساعت کار زمینی + ۲۴ ساعت پردازش داده ها = ۱۰۵٫۶ ساعت برای کامل شدن کار (تقریباً ۱۳ روز)
*به منظور مقایسه، پردازش داده های هر روش نقشه برداری ۲۴ ساعت (۳ روز کاری) در نظر گرفته شده است. این یک چارچوب زمانی کارا برای تکمیل این پروژه با استفاده از هریک از روش های نقشه برداری ارائه شده است.
صرفه جویی
با استفاده از فناوری DroneDeploy، مجری تفکیک، نقشه توپوگرافی نهایی را تقریباً ۷۵ ساعت زودتر از زمانی که روش های سنتی نقشه برداری اجازه می دادند، دریافت نمود.
این، ۷۵ ساعت نزدیکتر شدن به برنامه زمانی است و یک صرفه جویی مالی جانانه برای خنثی نمودن هزینه ناشی از زمان تلف شده در اثر آب و هوای نامساعدی است که پیشتر در پروژه تجربه شده بود.
تجربیات به اشتراک گذاشته شده
- توسعه زمینی اضافه برای فراهم آوردن امکان هدایت مناسب آب های سطحی در مناطق کم ارتفاعی که آب را نگه می دارند، لازم است.
- توپوگرافی تفکیکی مقدماتی در حال حاضر نسبت به سطح سیلابی رودخانه مجاور ثبت شده است. نقشه برداری توپوگرافی “ازبیلت” نهایی در زمانی که توسعه زمین برای اجتناب از خسارات سیلابی و اهداف بیمه ای مرتبط با سیل کامل شد، مورد نیاز خواهد بود.
- مجری تفکیک در حال حاضر میزان دقیق زحمت باقی مانده را می داند و می تواند بطور کارا تاریخ های ساخت و ساز جاده ها، خانه ها و … را پیش بینی و برنامه ریزی نماید و پروژه را به همگام بودن با برنامه زمانی نزدیکتر کند.
- مجری تفکیک با نقشه برداری UAV مقرون به صرفه و دارای بازدهی زمانی بالا آشنا شده و برای بکارگیری دوباره این روش برای نقشه برداری توپوگرافی “ازبیلت” در هفته های آتی برنامه ریزی می کند.
منبع: blog.dronedeploy.com
