فتوگرامتری (Photogrammetry) یک روش علمی و فنی است که با استفاده از تصاویر، اندازه‌گیری، ثبت و تفسیر اطلاعات مکانی و سه‌بعدی از اشیاء و محیط‌ها را امکان‌پذیر می‌سازد. در واقع، فتوگرامتری از تصاویر دو بعدی یا ابر نقطه سه بعدی برای ساخت مدل‌های دقیق و سه‌بعدی از اشیاء و محیط استفاده میکند.
پایه گذار علم فتوگرامتریک فردی با نام “Albrecht Meydenbauer” می‌شود. او در قرن نوزدهم (در سال ۱۸۶۷ میلادی) با ارائه تئوری‌ها و روش‌های اولیه فتوگرامتری، به عنوان پدر تخصص فتوگرامتری شناخته می‌شود. او در آلمان به عنوان یک مهندس، فیزیک‌دان و نقشه‌بردار فعالیت می‌کرد و تحقیقات و کارهایش در این زمینه، پایه‌های اولیه برای توسعه فتوگرامتری به عنوان یک علم مستقل را فراهم کرد.
مزایای استفاده از فتوگرامتری
- مهمترین مزیت فتوگرامتری سهولت و سرعت جمع آوری داده‌ها است. با استفاده از تصویربرداری با کمک پهپاد، فتوگرامتری می‌تواند به ثبت تصاویر، تجزیه و تحلیل داده‌ها برای دریافت اندازه‌گیری‌ها و تبدیل آن‌ها به نقشه سه بعدی در کمترین زمان و کمترین هزینه کمک کند.
- تکنیک‌های فتوگرامتری نتایج بسیار دقیقی به دست می‌دهند که استفاده از آن برای نقشه‌برداری یا اهداف دیگر بسیار قابل اعتماد است.
- فتوگرامتری نمای وسیع یا گسترده‌ای از منطقه نقشه‌برداری شده ارائه می‌دهد، که به مطالعات دیگر این اجازه را می‌دهد تا از داده‌های مربوطه به طور موثرتری استفاده کنند.
- داده‌های جمع‌آوری‌شده دقیق هستند و تمام شرایطی را که در زمان گرفتن عکس‌ها وجود دارد به دو صورت تصویری و متریک ثبت می‌کنند.
- در واقع با استفاده از فتوگرامتری پهپاد مبنا ، میتوان به راحتی از مناطق دور افتاده و مکان‌های صعب‌العبور با دقت بالا عکسبرداری کرد و خطرات احتمالی که نقشه‌بردار را تهدید میکند، کاهش داد. در واقع یکی از بزرگترین مزایای استفاده از فتوگرامتری هوایی این است که شما می‌توانید به زوایای دشوار و دسترسی‌ناپذیر از صحنه دسترسی پیدا کنید. با استفاده از پهپاد، می‌توانید تصاویری از مناطق سخت و غیرقابل دسترس ثبت کنید، مانند ارتفاعات بالا، دره ها، مناطق آبی، یا مناطق پرخطر.
معایب استفاده از فتوگرامتری
- نقطه ضعف اصلی این است که استفاده از روش فتوگرامتری در غیاب نور امکان پذیر نیست. به عبارت دیگر این روش، روشی غیر فعال بوده و برای ثبت تصاویر، نیازمند منبع نور میباشد که بهترین منبع نور برای این روش، نور خورشید است. همچنین در زمان‌هایی که محدودیت در منطقه وجود دارد که می‌تواند ناشی از رویدادهای فصلی مانند بارش برف یا بارندگی باشد، نمی‌تواند برای اندازه‌گیری‌های دقیق استفاده شود. اگر پوشش گیاهی یا درختی وجود داشته باشد که بتواند دید دوربین را مسدود کند، امکان برداشت اطلاعات دقیق از منطقه وجود نخواهد داشت.
- استفاده از فتوگرامتری هوایی با پهپاد هزینه‌ی بالایی را ممکن است به همراه داشته باشد. پهپادهای مجهز به فتوگرامتری عموماً گران قیمت هستند و نیاز به تجهیزات و تکنولوژی پیشرفته دارند. بنابراین، استفاده از این روش برای عموم افراد و کسانی که بودجه محدودی دارند، ممکن است دشوار باشد.
- استفاده از پهپادهای مجهز به فتوگرامتری نیازمند تسلط به تکنیک‌ها و مهارت‌های خاص است. علاوه بر این، عملکرد پهپادها در شرایط آب و هوایی مختلف و همچنین در فضای باز و محیط‌های پرخطر ممکن است پیچیده باشد. به همین دلیل برای استفاده از این روش، لازم است تا خلبان پهپاد مهارت‌های تخصصی و آموزش مناسب در خصوص نحوه استفاده از آن را دارا باشد.
- استفاده از پهپادهای مجهز به فتوگرامتری در برخی مناطق ممکن است محدودیت‌های قانونی داشته باشد. برخی مناطق و منظره‌ها ممکن است محدودیت‌های پرواز برای پهپادها داشته باشند، و همچنین ممکن است برای استفاده از فتوگرامتری برای جمع‌آوری اطلاعات یا حفاظت از حریم شخصی قوانین و مقررات خاصی وجود داشته باشد که باید رعایت شود.
به طور کلی، استفاده از فتوگرامتری هوایی با استفاده از پهپاد از لحاظ ارائه دقت و دسترسی به مناطق سخت دسترس، بسیار مفید است. اما باید معایب مربوط به هزینه‌ها، عدم برداشت در صورت نبود نور کافی، پیچیدگی عملکرد و محدودیت‌های قانونی را نیز در نظر گرفت.
از جمله کاربردهای فتوگرامتری میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
۱. نقشه‌برداری: استفاده از فتوگرامتری در تهیه نقشه‌های سه‌بعدی از مناطق و شهرها به منظور برنامه‌ریزی شهری، مدیریت منابع طبیعی و امور عمرانی.
۲. معماری و ساخت و ساز: استفاده از فتوگرامتری در طراحی و تفسیر ساختمان‌ها، نقشه‌برداری داخلی و خارجی ساختمان‌ها و مدل‌سازی معماری.
۳. جغرافیا و مساحت‌شناسی: استفاده از فتوگرامتری در مطالعه و تحلیل مناطق جغرافیایی، تهیه نقشه‌های زمین‌شناسی و اندازه‌گیری مساحت‌ها و فاصله‌ها.
۴. حفظ محیط زیست: استفاده از فتوگرامتری در مطالعه تغییرات محیطی و تحلیل تغییرات درختان و پوشش گیاهی.
استفاده از فتوگرامتری در این کاربردها، به دلیل دقت بالا و قابلیت اندازه‌گیری و تفسیر دقیق تصاویر، به عنوان یک ابزار قدرتمند در نقشه‌برداری و مطالعه محیط‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.
عوامل موثر در دقت تصاویر فتوگرامتری
در فتوگرامتری و تصویربرداری با پهپاد، به دلیل ویژگی‌های زیر دقت تصویربرداری می‌تواند به‌طور قابل توجهی افزایش یابد. چندین پارامتر می‌تواند بر دقت تصویربرداری با پهپاد تأثیرگذار باشند. در زیر، به برخی از پارامترهای مهم که می‌توانند بر دقت تصویربرداری با پهپاد تأثیر بگذارند، اشاره می‌کنم:
- سرعت باد: سرعت باد می‌تواند بر پهپاد تأثیر بگذارد و به لرزش و لرزش تصویر منتج شود. در شرایط بادی شدید، دقت تصویربرداری ممکن است کاهش یابد. لذا، انتخاب زمانی که سرعت باد کمتر است یا استفاده از پهپادهای با قابلیت مقاومت بیشتر در برابر باد می‌تواند به بهبود دقت کمک کند.
- استبیلیزاسیون پهپاد: استبیلیزاسیون تصویر یا سیستم‌های جبران لرزش می‌توانند لرزش و ارتعاش در هنگام تصویربرداری را کاهش دهند و بهبود دقت تصویربرداری را فراهم کنند. برخی پهپادها دارای سیستم‌های جبران لرزش داخلی هستند، و در غیر این صورت می‌توانید از فناوری‌های جبران لرزش مانند ژیروسکوپ‌ها و استابیلایزرها استفاده کنید.
- محیط نورپردازی مناسب: در تصویربرداری با پهپاد، اطمینان حاصل کنید که محیط نورپردازی مناسبی دارید. نور مناسب می‌تواند به بهبود دقت و وضوح تصاویر کمک کند.
- انتخاب زمان مناسب: در صورت امکان، انتخاب زمانی که شرایط هوا و روشنایی بهتر است می‌تواند به بهبود دقت تصویربرداری کمک کند.
- برنامه‌ریزی مناسب: قبل از تصویربرداری، پیش‌برنامه‌ریزی دقیق و بررسی محیط و نیازهای تصویربرداری می‌تواند به بهبود دقت کمک کند. مطالعه و بررسی منطقه مورد تصویربرداری، تنظیمات دوربین و پارامترهای دقیق می‌توانند به دقت تصویربرداری کمک کنند.
- نوع و کیفیت دوربین: انتخاب دوربین با رزولوشن بالا و کیفیت عالی می‌تواند به دقت تصویربرداری کمک کند. دوربین‌های با ویژگی‌های مانند حسگر بزرگ، قابلیت تنظیمات دقیق و … می‌توانند تصاویر با دقت بالا را ثبت کنند.
- رزولوشن تصویر: تنظیم رزولوشن تصویر به دقت تصویربرداری مرتبط است. افزایش رزولوشن تصویر می‌تواند جزئیات بیشتری را در تصویر ثبت کند و دقت تصویربرداری را افزایش دهد. البته، در نظر بگیرید که افزایش رزولوشن تصویر به ظرفیت ذخیره‌سازی و پردازش بیشتر نیاز دارد.
- روش‌های پردازش تصویر: استفاده از روش‌های پردازش تصویر پس از تصویربرداری، می‌تواند بهبود دقت تصویربرداری را به ارمغان بیاورد. از روش‌های مانند فیوژن تصویر، عکس‌های HDR، استفاده از فیلترها و تکنیک‌های حذف نویز میتوان استفاده کرد تا تصاویر با دقت بالا و کیفیت بهتری به دست آید.
- استفاده از دوربین با رزولوشن بالا: انتخاب دوربین با رزولوشن بالا می‌تواند دقت تصویربرداری را بهبود بخشد. دوربین‌های با رزولوشن بالا قادرند تصاویری با جزئیات بیشتر را ثبت کنند.
- کنترل دقیق پهپاد: توانایی کنترل دقیق پهپاد در حرکت و جهت‌دهی تاثیر بسیاری در دقت تصویربرداری دارد. آموزش و مهارت کافی در کنترل پهپاد و تنظیمات پروازی می‌تواند به دقت تصویربرداری کمک کند.
مهم است بدانید که پارامترهای مذکور تنها بخشی از عواملی هستند که می‌توانند بر دقت تصویربرداری با پهپاد تأثیر بگذارند. عوامل دیگری مانند فاصله تا هدف، تنظیمات پروازی و مهارت کنترل کننده نیز بر دقت تصویربرداری تأثیرگذار هستند.
در زمینه پردازش تصاویر فتوگرامتری، مجموعه‌ای از نرم‌افزارهای متنوع و قدرتمند وجود دارد. در زیر به برخی از انواع نرم‌افزارهای پردازش تصاویر فتوگرامتریک اشاره می‌کنم:
- :Pix4D این نرم‌افزار معروف و قدرتمند برای پردازش تصاویر هوایی و فتوگرامتری است. این نرم‌افزار قابلیت تولید مدل‌های سه‌بعدی و مشتقات دیگر مانند نقشه‌های ارتفاعی را داراست.
- :Agisoft Metashape این نرم‌افزار نیز برای پردازش تصاویر فتوگرامتریک و تولید مدل‌های سه‌بعدی و نقشه‌های دقیق استفاده می‌شود. قابلیت‌هایی مانند ارتوفوتو (Orthophoto)، ابرنقطه (Point Cloud) و مدل‌سازی سه‌بعدی را در اختیار کاربران قرار می‌دهد.
- :PhotoModeler این نرم‌افزار از تصاویر معمولی و دوربین‌های مختلف به عنوان منبع تصاویر استفاده میکند و با استفاده از الگوریتم‌های پیشرفته، مدل‌های سه‌بعدی و نقشه‌های دقیق را تولید میکند.
- :AutoCAD Civil 3D این نرم‌افزار از شرکت Autodesk به طور عمده برای طراحی و تحلیل پروژه‌های عمرانی و ساختمانی استفاده می‌شود. با تولید خروجی های موردنظر از نرم افزارهای بالا، میتوان با کمک civil3d نقشه‌های دقیق تولید نمود.
این تنها چند نمونه از نرم‌افزارهای پردازش تصاویر فتوگرامتریک هستند و با توجه به پیشرفت‌های تکنولوژی، هر روزه نرم‌افزارهای جدیدی به بازار معرفی می‌شوند.
