فتوگرامتری با پهپاد : کلیات و بررسی پهپاد های موجود

تا چند سال قبل مهندسان نقشه برداری با شنیدن واژه ی فتوگرامتری یک فروند هواپیمای غول پیکر را تصور می کردند که در حال عکس برداری از زمین است، پروسه ی فتوگرامتری را کار با دستگاه های مکانیکی پیچیده و بزرگ می دانستند که خبری از اتوماسیون در آنها نیست. با ظهور لیدار عده ای از مهندسین نقشه برداری پیش خود گفتند تا چند سال دیگر حرفی از فتوگرامتری در هیچ دانشگاهی زده نخواهد شد. اما… چند سالی است این ذهنیت رو به فراموشی است ، با ورود پرنده های کوچک و سبکِ بی سرنشین در جسم بی جان فتوگرامتری روح تازه ای دمیده شد.

تاریخچه پهپاد :

واژه ی پهپاد (پرنده ی هدایت پذیر از دور) اولین بار در علوم نظامی استفاده شد ، البته اولین پهپاد جهان واقعا هدایت پذیر نبود. اولین بار در سال 1849 اتریشی ها در حمله به ایتالیا از بالن هایی بدون سرنشین استفاده کردند که بمب هایی را حمل می کردند. البته همانطور که گفته شد این بالن ها هدایت پذیر نبودند و با تغییر جهت باد برخی از آنها بمب هایشان را بر روی صفوف دیگر اتریشی ها خالی کردند. دومین تلاش برای ساخت یک پهپاد به جنگ جهانی اول باز می گردد. در سال 1916 هواپیمای اتوماتیک Hewitt-Sperry  با لقب اژدر هوایی امتحان شد، دقت بمباران این پرنده در حدود 3 کیلومتر بود (!) .

بین دو جنگ جهانی نیز این تلاش برای ساخت پهپاد ادامه پیدا کرد، 3 فروند هواپیمای Standard E-1 که توسط آمریکا برای جنگ جهانی اول ساخته شده بود ولی دیر به مرحله پرواز رسیده بود تبدیل به پهپاد شدند. شاید کسی باور نکند ، ولی اولین تولید انبوه یک پهپاد توسط یک بازیگر معروف هالیوودی پیشنهاد شد.

Reginald denny مبدع فتوگرامتری با پهپاد

 Reginald Denny بازیگر مشهور هالیوود که در جنگ جهانی اول یک سرباز بود، بین دو جنگ جهانی از انگلستان به آمریکا مهاجرت کرد و سنگ بنای فروشگاه سرگرمی خود را بنا نهاد، در این فروشگاه پهپاد هایی به فروش می رفت که بیشتر جنبه آموزشی برای استفاده از اسلحه های ضد هواپیما بودند. پهپاد RP-1 شاید اولین پهپاد با شکل و شمایل شبیه به پهپاد های امروزه بود که توسط Reginald Denny تولید شد ، نمونه های مختلف دیگری از این پهپاد ساخته شد و توسط Reginald Denny به ارتش آمریکا فروخته شد. معروف ترین پهپادی که توسط Reginald Denny ساخته شد Radioplane OQ-2 بود .این پهپاد در جنگ جهانی دوم بیش از همه توسط آمریکا استفاده شد.

تاریخچه فتوگرامتری با پهپاد OQ-2
Radioplane OQ-2

تا به اینجا هیچ پهپادی امکان هدایت در خارج از افق دید را نداشت.  Edward M. Sorensen را می توان مخترع واقعی سیستم هدایت رادیو کنترلی دانست. او در سال 1949 با ثبت پتنتی در آمریکا پیشنهاد استفاده از یک سیستم رادیو کنترلی برای پهپاد را داد.

پهپاد ها با سرعتی غیر قابل باور پیشرفت کردند تا به مرحله ای رسیدیم که می توانند قاره ای را بدون نیاز به هیچ نظارت انسانی پیموده و عملیات نظامی و یا جاسوسی خود را انجام داده و بدون ردیابی شدن توسط رادار دشمن به پایگاه خود بازگردند. Global Hawk پهپاد غول پیکر آمریکایی و Devine Eagle چینی را می توان دلهره آور ترین پهپاد های نظامی حال حاضر دنیا دانست.

تاریخچه فتوگرامتری با پهپاد
Global Hawk
Devine Eagle تاریخچه فتوگرامتری با پهپاد
Devine Eagle

پهپاد ها علاوه بر کاربردهای نظامی می توانند در کارهای علمی و پژوهشی و محیط زیستی هم به کار برده شوند.

در این مطلب قصد داریم در مورد نقشه برداری با پهپاد مطالبی را خدمت شما ارائه کنیم.

شاید اولین سوالی که به ذهنتان برسد این است که چه پهپادی پاسخ گوی نیاز کاری شما است؟ امکان استفاده از پهپاد در پروژه های شما وجود دارد؟ آیا استفاده از پهپاد برای انجام پروژه های شرکت شما مقرون به صرفه است؟ در ادامه مطلب پاسخ برخی از سوال های خود را خواهید گرفت.

انواع پهپاد های مورد استفاده در فتوگرامتری برد کوتاه :

  1. پهپاد های چند پره (مولتی کوپتر)

مرور کلی :

این نوع از پهپاد ها ارزان قیمت هستند و به راحتی با یک جست و جوی ساده آنها را در بازار و اینترنت جهت خرید پیدا خواهید کرد. این نوع از پهپاد ها با استفاده از نیروی چند موتور برقی به حرکت در می آیند و با ایجاد تغییر در دور موتور بعضی موتور ها به جهت های مختلف پرواز می کند. این نوع از پهپاد ها در سالیان اخیر بیشترین سهم از تولید بازار را به خود اختصاص داده اند. تعداد پره ها در این نوع از پهپاد ها از 4 تا 8 متغیر است . پرنده های دارای 8 پره از اعتماد پروازی بیشتری برخوردارند و در مقایسه با نمونه مشابه 4 پره ای بار بیشتری را می توانند حمل کنند.

تجهیزات مورد استفاده :

در پهپاد های ساخته شده در سالهای اخیر بسیاری از تجهیزات مختلف نصب و استفاده شده اند :

  1. ژیروسکوپ
  2. جی پی اس گرفته
  3. حسگر های تشخیص مانع
  4. دنبال کننده ی هدف متحرک (Follow me)
  5. قابلیت مانور پذیری متفاوت
  6.  توان پرواز از سطح آب
  7. امکان گرفتن مسیر پرواز دقیق بر اساس اطلاعات اخذ شده از جی پی اس
  8. قابلیت حمل دوربین و یا در اختیار داشتن دوربین های Onboard
  9. قابلیت ماندن در یک نقطه در حین پرواز

این نوع از پهپاد ها توانایی استفاده برای نقشه برداری را دارا هستند ولی سایه ی گزینه ی مناسب تری به اسم “پهپاد های بال ثابت” را روی سر خود مشاهده می کنند. پهپاد های مولتی روتور به دلیل الکتریکی بودن و دارا بودن موتورهای پرمصرف و طراحی غیر مناسب برای سر خوردن روی هوا، نیاز به باتری های بسیار حجیم و سنگین نمی توانند زمان پروازی خیلی بالایی را فراهم کنند.  به همین دلیل نصب دوربین های قوی و دقیق که در نتیجه وزن زیادی هم دارند روی این پهپاد ها سخت و گاهی غیر ممکن است و زمان پرواز را بسیار کم می کنند. کم شدن زمان پرواز باعث این می شود که پرنده نتواند مساحت مناسبی را پوشش دهد، اگر بخواهیم برای افزایش مدت زمان پرواز دوربینی سبک تر روی پهپاد نصب کنیم با دوربین های ضعیفی سر و کار خواهیم داشت ، در نتیجه برای رسیدن به یک دقت مشخص نمی توان ارتفاع پرواز را خیلی بالا برد. پس در نتیجه برای انجام کارهای بزرگ با این پهپاد ها با مشکلات زیادی سر و کار خواهید داشت.

انواع پهپاد های مولتی کوپتر موجود در بازار:
  1. سری پهپاد های فانتوم : این دسته از کوادکوپتر ها توسط شرکت چینی DJI تولید می شوند و به دلیل قیمت پایین در مقابل امکانات مناسب مورد اقبال جهانی قرار گرفته اند. از این پهپاد ها در فتوگرامتری پهپاد هم استفاده می شود، به جز مدل فانتوم 2 ویژن پلاس که دوربینی Fish Eye دارد مدل های فانتوم 3 و 4 از دوربین های معمولی 12 مگاپیکسلی استفاده می کنند. در ارتفاع 50 متری از سطح زمین فانتوم ها GSD حدود 5 سانت خواهند داشت. قابلیت مشاهده تصاویر به صورت زنده بر روی تلفن همراه هوشمند را می توان مزیت بسیار مهم این پرنده ها دانست.
فتوگرامتری با پهپاد ، فانتوم 4
phantom 4
  1. پهپاد S-1000 : این پهپاد ساخته ی شرکت DJI و دارای 8 پره است. به دلیل استفاده از 8 موتور قدرتمند این پهپاد قادر است دوربین Canon 5D را با خود حمل کند. مدت زمان مداومت پروازی این پهپاد در حدود 15 دقیقه است. پس باز هم در صورت نیاز به تصویربرداری از مناطق بزرگ (بالای چند ده هکتار) استفاده از این پهپاد مشکل خواهد بود. این پهپاد نیز مانند فانتوم ها قابلیت ارسال تصاویر بر روی گوشی همراه شما را دارا است.
  2. پهپاد فتوگرامتری ، S-1000 Dji
    S-1000 DJI
    .
.
  1. پهپادهای دست ساز : این نوع از پهپادها با استفاده از کیت های موجود در بازار ساخته می شود و معمولا قیمتی بین S-1000 و فانتوم ها دارند و می توانند دوربین های سنگین را با خود حمل کنند. نتیجه ی کار آنها هم مانند S-1000 خواهد بود.
.

و….  : نمونه های مشابه بسیار دیگری نیز هستند که با یک جست و جوی ساده در اینترنت آنها را خواهید یافت.

.

.

  1. پهپاد های بال ثابت

این نوع از پهپاد ها می توانند هم از موتور الکتریکی و هم از موتور سوختی استفاده کنند. به دلیل طراحی بهینه و ایرودینامیک خود می توانند روی هوا سوار شوند و در نتیجه انرژی کمتری مصرف کنند. این موضوع از آنها گزینه های بهتری برای استفاده در فتوگرامتری هوایی ساخته است.  بیشتر پهپاد های مورد استفاده در امور نظامی هم از این نوع هستند.

انواع پهپاد های بال ثابت :

3DR Aero-M Fixed Wing UAV:

این پهپاد بال ثابت ساخت شرکت 3DR می باشد. از مشخصات آن میتوان به قابلیت حمل دوربین S100 کنون، 40 دقیقه مداومت پرواز ، همراه داشتن نرم افزار Pix4D و … را بر شمرد . شرکت 3DR این پهپاد را برای انجام پروژه های بزرگ نقشه برداری عرضه کرده است.

3DR Aero M فتوگرامتری پهپاد

Trimble UX5 UAV:

پهپاد UX5 شرکت تریمبل با وزن بسیار پایین خود و استفاده از دوربین 24 مگاپیکسلی طبق ادعای شرکت می تواند به دقت 2 سانتی متر در هر پیکسل دست پیدا کند . این پهپاد قابلیت پرواز در هر آب و هوا و هر منطقه ای را دارا است. نیاز به دانش خلبانی ندارد و می تواند به صورت خودکار عملیات فرود را انجام دهد. نیاز به محیط بزرگ برای فرود این نوع پهپاد ها را می توان نقطه ی ضعف آنها نسبت به مولتی روتور ها دانست.

Sensfly Ebee:

پرنده ی Ebee از شرکت Sensfly با وزن 700 گرمی و دوربین 18 مگاپیکسلی خود توانایی پوشش 12 کیلومتر مربع در هر پرواز را دارا است. این پرنده طبق ادعای شرکت سازنده توانایی تهیه عکس های هوایی با پیکسل سایز 1.5 سانتی متر را دارد. از جمله مشخصات آن می توان به مداومت پرواز 50 دقیقه ای و سرعت پرواز 40 تا 90 کیلومتری اشاره کرد.

فتوگرامتری با پهپاد Sensfly Ebee 

و… 

4 Comments

پاسخ دادن به علی لغو پاسخ

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.