فتوگرامتری در ایران به علم نقشه برداری هوایی مرسوم است و از جمله دروس تخصصی بسیاری از رشته های دانشگاهی به ویژه رشته مهندسی نقشه برداری است. این علم در چند دهه اخیر شاهد تحولات چشمگیری بوده است به طوریکه روش های سیستماتیک جایگزین روش های اولیه و قدیمی شده اند.
علم فتوگرامتری یا تصویر سنجی، بر تجزیه و تحلیل عکسی استوار است بنابراین عکس به عنوان اصلی ترین منبع برای اصول کار به شمار میرود. فتوگرامتری در تولید اطلاعات مکانی به عنوان یک روش اقتصادی در جهت تولید نقشه مطرح شده است.
در صورتی که به دانستن این علم علاقمند هستید از شما دعوت می کنم تا انتها با ما همراه باشید.
فهرست مطالب این مقاله به شرح زیر است:
| فتوگرامتری چیست؟ |
| ریشه لغت فتوگرامتری چیست؟ |
| تاریخچه فتوگرامتری |
| هدف فتوگرامتری چیست؟ |
| کاربرد فتوگرامتری در حوزه های مختلف |
| انواع روش های فتوگرامتری |
فتوگرامتری چیست؟
هنر، علم و فناوری کسب اطلاعات صحیح و قابل قبول از عوارض را فتوگرامتری یا تصوصرسنجی می گویند. این عملیات از طریق ثبت تصاویر ، اندازه گیری و تفسیر انجام می گیرد.
این تصاویر شامل عکس های ثبت شده توسط دوربین های عکسبرداری معمولی در طیف نور مرئی تا الگوهای ثبت شده در طیف های مختلف انرژی الکترومغناطیسی توسط سنجنده های پیشرفته می باشند.
به طور کلی فتوگرامتری علمی ست که با شناسایی، اندازه گیری و تفسیر عوارض بر روی عکس های زمینی، هوایی و فضایی به تهیه نقشه با دقت بالا می پردازد. فتوگرامتری را می توان به عنوان تکنیک اندازه گیری مختصات سه بعدی توصیف کرد که از عکس ها به عنوان شی اصلی برای اندازه گیری ها استفاده می کند.
این تکنیک از قرن ها پیش ما را در درک اجسام دور و سطوح زمین یاری رسانده است. با پیشرفت تکنولوژی، کاربردهای این تکنیک بیش از هر زمان دیگری متنوع و گسترده شده است به طوری که از آن در بسیاری از صنایع مانند مهندسی، پزشکی، ساخت و ساز استفاده می شود.
ریشه لغت فتوگرامتری چیست؟
فتوگرامتری، از سه عبارت یونانی زیر تشکیل شده است:
- Photo : نور
- Gram : رسم کردن
- Metry: اندازه‌گیری
این عبارات درکنار یکدیگر اصطلاح فتوگرامتری را تشکیل می دهند که به معنای اندازه گیری نور ثبت شده است.
تاریخچه فتوگرامتری
گفته می شود که قدمت علم فتوگرامتری به زمان عکس برداری برمی گردد. اما تعدادی از کارشناسان در این زمینه معتقدند تاریخچه فتوگرامتری، به پیش از اختراع عکسبرداری برمی‌گردد. 350 سال قبل از میلاد ارسطو، به فرآیندی برای نمایش تصاویر دوبعدی به صورت سه بعدی اشاره کرده بود.
البته کاربرد گسترده فتوگرامتری در اوایل قرن 20 میلادی (اواخر قرن 13 شمسی) ظهور پیدا کرد. در این دوره استفاده از فتوگرامتری زمینی رواج پیدا کرده بود. در بازه جنگ جهانی اول بین سال‌های 1914 تا ۱۹۱۸ میلادی (۱۲۹۳ تا ۱۲۹۷ شمسی)، فتوگرامتری هوایی توسعه یافت. اما در طول جنگ جهانی دوم بین سال‌های 1939 تا 1945 میلادی (سال‌های 1318 تا 1324 شمسی)، استفاده از فتوگرامتری بسیار افزایش یافت. در این دوران هواپیماهای ویژه ای ساخته شدند که برای حمل دوربین های قدرتمندی طراحی شده بودند. این دوربین ها برای عکاسی هوایی و موقعیت یابی بهتر دوربین طراحی شده بودند. این روش فتوگرامتری برای مقاصد نظامی به کار گرفته می‌شد. فتوگرامتری در آن زمان به طور گسترده برای نظارت بر قلمرو کشورهای دشمن مورد استفاده قرار گرفت. فتوگرامتری همچنین به نقشه برداری از سطح ماه نیز کمک کرد.
مروری بر تاریخچه
اگر بخواهیم به طورمختصر تاریخچه ای از فتوگرامتری را مورد بررسی قرار دهیم به شرح زیر است :
- تحقیقات اولیه انجام شده اصول پرسپکتیو توسط لئوناردو داوینچی (سال 1480)
- اولین روش های فتوگرامتری توسط Aime Laussedat که یک سرهنگ فرانسوی بود ابداع شد، همچنین وی اولین دوربین های نقشه برداری را اختراع نمود. به علاوه ایشان تلاش های بسیاری برای تهیه عکس هوایی توسط بالن و کایت نیز داشته است. او در سال 1859 برای کمیسیون آکادمی علوم پاریس نشان داد که انسان چطور میتواند با استفاده از زوج عکس، مختصات نقاط را محاسبه کند. Laussedat را میتوان پدر علم فتوگرامتری نامید. (سال 1851)
- یک معمار آلمانی به نام Meydenbauerنام فتوگرامتری را در مقاله خود با عنوان Die Photometrophie ابداع کرد. ایشان اولین آزمایش موفق خود را تحت عنوان فتوگرامتری ساختمان را انجام داد. این علم در اتریش از تاریخ 1887 تاکنون مورد استفاده قرار گرفته و همچنین دو مهندس اتریشی به نامهای هافرل (Hefferl) و ماورر (Maurer) اولین طرح دستگاه فتوگرامتری را جهت استفاده در راهسازی و آبرسانی به انجام رساندند. (سال 1867)
- اولین ثبت آثار باستانی (تخت جمشید) با استفاده از روش فتوگرامتری (سال 1885)
- انتشار اولین کتاب جامعه فتوگرامتری به زبان آلمانی (سال 1889)
- اختراع اولین دستگاه های تبدیل تصاویر به نقشه (stereoscopical)توسط Eduard Gaston و Daniel Deville (سال 1896)
- اختراع اولین Stereokomparator توسط Pulfrich( سال 1901)
- اختراع هواپیما توسط برادران رایت بزرگترین رویدادی بود که منجر به پیدایش فتوگرامتری هوایی نوین گردید.(سال 1902)
- اختراع Perspektograph توسط Theodor Scheimpflug(سال 1903).
- تاسیس International Society for Photogrammetry and Remote Sensing یا همان ISPRS (سال 1910)
- اختراع اولین دستگاه ترمیم تصاویر توسط Scheimpflug ایشان اولین کسی بود که اصول فتوگرامتری را بر روی تصاویر هوایی اعمال کرد.(سال 1911)
- برگزاری اولین کنفرانس فتوگرامتری در وین توسط ISP (سال 1913)
- اختراع استروپلاتر توسط Helava(سال1957)
- استفاده از دوربین های استرومتریک در تهیه نقشه های معماری توسط Carl Zeiss, Oberkochen and Hans Foramitti (سال 1964)
- برگزاری اولین کنفرانس بین المللی در مورد فتوگرامتری و کاربرد های آن در زمینه باستانشناسی در پاریس (سال1968)
در دهه 1970 علم فتوگرامتری در زمینه های مختلف توسعه و گسترش پیدا کرد. هچنین شروع عصر فتوگرامتری تحلیلی وسپس فتوگرامتری رقومی در دهه 1980 اتفاق افتاد.
هدف فتوگرامتری چیست؟
اصلی ترین هدف فتوگرامتری، تعیین خواص هندسی، تفسیر مفهومی و اندازه‌گیری دقیق مشخصات سه‌بعدی عوارض زمین و اشیا با استفاده از تصاویر دوبعدی یا داده‌های مشابه است.
از دیگر کاربردهای این علم میتوان به تعیین مختصات، محاسبه پارامترهایی نظیر فاصله، ارتفاع، مساحت و حجم، تهیه نقشه های توپوگرافی، ساخت ابر نقاط، ایجاد مدل ارتفاعی و تصاویر پرسپکتیو اشاره کرد.
متخصصان نقشه‌برداری و GIS از فتوگرامتری هوایی به همراه داده‌های GPS دقیق (معمولاً از نقاط کنترل زمینی) در ساخت‌وساز، مدیریت ضایعات، معادن و جریان‌های کاری مصالح استفاده می‌کنند.
کاربرد فتوگرامتری در حوزه های مختلف
مهم ترین کاربرد فتوگرامتری استفاده از این علم در تهیه نقشه های مختلف از عوارض زمین و اشیا است که امروزه این امر بیشتر با استفاده از پهپادهای نقشه برداری انجام می شود. همچنین در زمینه های مختلفی مانند پزشکی، مهندسی، نقشه برداری، معماری، ساخت و ساز، پزشکی قانونی، میراث فرهنگی، زمین شناسی، فیلم سازی و … مورد استفاده قرار گرفته است. فتوگرامتری، در اصل برای مقاصد نقشه‌برداری گسترش یافته است. میتوانیم این علم را بخشی از علوم ژئودزی در نظر بگیریم که در بسیاری از علوم مهندسی مورد استفاده قرار می گیرد اما نقش آن در علوم مرتبط با زمین از اهمیت بالایی برخوردار است.
از رایج ترین کاربردها، ایجاد نقشه ها از عکس های هوایی است. استفاده از فتوگرامتری در این زمینه ثابت کرده است که دقیق و مقرون به صرفه است و به بسیاری از کارگران ساختمانی و معماران دولتی اجازه می دهد تا تصاویر واضحی بگیرند و به آنها کمک می کند تا بدون صرف ماه ها کار بر روی منظره، تصمیمات روشن و آگاهانه ای در مورد پروژه ها بگیرند. تکنیک فتوگرامتری بسیار دقیق است و در نتیجه سطح قابل قبولی از اطلاعات را در مورد منطقه ارائه می دهد. بسیاری از باستان شناسان از این فناوری برای طراحی سریع مکان هایی که بسیار بزرگ و پیچیده هستند استفاده می کنند، در حالی که هواشناسان از آن برای تعیین سرعت باد و گردبادها در زمانی که به داده های آب و هوا دسترسی ندارند، استفاده می کنند.
در اینجا برخی از کاربردهای فتوگرامتری آورده شده است:
مهندسی
در حین طراحی و ساخت یک ساختار پیچیده، اندازه گیری دقیق بسیار مهم است. برنامه ریزی و اجرا باید بی نقص باشد و به همین دلیل از فتوگرامتری استفاده می شود. با استفاده از تصاویر پهپادها، مهندسان می توانند مکان های ساخت و ساز را به درستی ارزیابی کنند که تضمین می کند که همه چیز بدون هیچ مانعی به خوبی اجرا می شود. اگر مشتری نیاز به دیدن پیشرفت کار داشته باشد، از Photogrammetry برای ایجاد تصاویر پرسپکتیو و رندرهای سه بعدی استفاده می شود که به تجزیه و تحلیل کار فعلی کمک می کند.
فیلم و سرگرمی
در طول سالیان متمادی، سازندگان فیلم به شدت به فتوگرامتری برای مدلسازی سه‌بعدی و اندازه‌گیری‌های دقیقی که برای ساختن بازی‌ها و فیلم‌ها لازم است، تکیه کرده‌اند به طوری که امروزه نقش مهمی در فیلم و سرگرمی دارند. مدلسازی سه‌بعدی فتوگرامتری میتواند به ارائه دنیای مجازی برنامه‌ریزی‌شده مانند شهرها و سایر مکان‌های تاریخی با اندازه‌گیری‌های دقیق کمک کند. فیلم هایی مانند باشگاه مبارزه، ماتریکس و بازی هایی مانند میدان نبرد از این تکنیک استفاده کرده اند.
پزشکی قانونی
دانستن تمام جزئیات هنگام حل یک پرونده بسیار مهم است. فتوگرامتری به ثبت اندازه گیری دقیق صحنه های جرم هنگام ارائه پرونده در دادگاه کمک می کند بنابراین نقش مهمی در تحقیقات جرم ایفا می کند. وکلای متخصص کسانی هستند که در بازنگری مدل‌های عکس مهارت دارند و همچنین میتوانند در حل پرونده در داخل و خارج از دادگاه کمک کنند.
نقشه برداری زمینی
نقشه برداری زمین روشی است که از علم، اندازه گیری ها و فناوری ها برای تعیین سطح زمین استفاده می کند. از فتوگرامتری در نقشه برداری زمینی برای گرفتن تصاویر دقیق از اشیائی مانند توده های خشکی و اندازه گیری دقیق اجسام خاص استفاده می کند.
مشاور املاک
دنیای مدرن انسان ها و دنیای مجازی را با هم در آمیخته به طوری که حتی برای یافتن خانه هایی با شرایط دلخواه به آن وابسته هستند. یکی از راه هایی که فروشندگان به تبلیغات می پردازند استفاده از فتوگرامتری برای ایجاد تصویری دقیق از خانه ها و مستغلات می باشد.تماشای خانه ها به صورت سه بعدی، نظر خریدار را جلب کرده و او را در خرید خود مطمئن می کند.
سنجش از دور
فتوگرامتری، در علم سنجش از دور نیز مورد استفاده قرار می گیرد. سنجش از دور، فرآیند شناسایی و نظارت بر روی مشخصات فیزیکی یک ناحیه است که علاوه بر شکل و اندازه، از جهت رادیومتریکی عوارض را نیز به صورت تخصصی با استفاده از تصاویر ماهواره ای مورد بررسی قرار می دهد.
بینایی کامپیوتری
از دیگر کاربردهای تصویرسنجی میتوانیم به بینایی کامپیوتری اشاره کنیم. بینایی کامپیوتری، آموزش کامپیوترها برای درک و تفسیر دنیای بصری است. این حوزه، به طور مستقیم با «هوش مصنوعی» (Artificial Intelligence) و «یادگیری ماشین» (Machine Learning) ارتباط دارد.
انواع روشهای فتوگرامتری چیست؟
فتوگرامتری، به دو روش اصلی هوایی و زمینی تقسیم می‌شود:
فتوگرامتری زمینی یا برد کوتاه
از اصلی ترین روش های فتوگرامتری، زمینی یا برد کوتاه است که دوربین روی سطح زمین مستقر می شود. این روش مربوط به عکس های زمین است که فاصله بین شی مورد نظر تا دوربین تصویربرداری، کمتر از 300 متر باشد.
اشیاء بر روی سطح زمین در حال حرکت یا ثابت هستند. عکس های زمینی میتوانند پویا( اشیاء متحرک) یا غیرپویا(اشیاء ثابت) باشند. برای عکس های غیر پویا به فیلم های کند با قدرت تفکیک بالا نیاز است و در عکسبرداری پویا از فیلم های سریع استفاده می شود.مختصات و سایر داده های دوربین همزمان با عکسبرداری ثبت می شود.
برای فتوگرامتری برد کوتاه از دوربین های زمینی که در موقعیت ثابتی بر روی سطح زمین قرار دارند استفاده می شود. این دوربین ها را به طور کلی به دو گروه عمومی متریک و غیرمتریک اسفاده می شود. یکی از انواع دوربین های متریک که در این زمینه کاربردی زیادی دارد، دوربین های فتوتئودولیت می باشد. این دوربین ها شامل یک دوربین متریک و یک دوربین نقشه برداری (تئودولیت) می باشد.
فتوگرامتری زمینی غیر توپوگرافیک است به این معنی که به ویژگی های فیزیکی منطقه مربوط نمی شود و خروجی آن نقشه ها، مدل های سه بعدی و اندازه گیری ها است.
کاربرد این علم را میتوان در صنابع دیگر مانند مدلسازی و اندازه گیری ساختمان ها، کمک در سازه های مهندسی و .. نام برد.
فتوگرامتری هوایی
متداول ترین روش برای نقشه برداری از یک منطقه خاص، استفاده از فتوگرامتری هوایی است. تجهیزاتی که برای انجام این روش استفاده می شوند هواپیما، هلیکوپتر و پهپاد ها هستند.
در فتوگرامتری هوایی، دوربین بر روی هواپیما نصب می شود و در مسیر پروازی خود چندین عکس دارای همپوشانی از زمین می گیرد. در گذشته عکس های همپوشانی به طور سنتی توسط یک پلاتر استریو نظارت می شدند. پلاتر استریو ابزاری است که به اپراتور یا کاربر کمک می کند تا دو عکس را همزمان در یک نمای استریو ببیند. پلاتر استریو با مقایسه دو عکس مختلف به تعیین ارتفاع و همچنین به انجام محاسبات لازم کمک می کند. یک دهه پیش به طور گسترده از پلاترهای استریو استفاده می کردند، اما اکنون تمام عکس های اخذ شده در حین فتوگرامتری هوایی توسط نرم افزارها به صورت خودکار پردازش می شوند. کاربرد فتوگرامتری هوایی در ساخت مدل‌های سه‌بعدی از سطح زمین برای استفاده در پروژه‌های عمرانی، زمین‌شناسی و نقشه‌برداری است. این روش، معمولا با تصویربرداری یک منطقه از چند زاویه متفاوت انجام می‌شود.
سخن پایانی
همانطور که در مقاله بالا مطالعه کردید علم فتوگرامتری با پردازش تصاویر هوایی به جمع آوری اطلاعات مکانی، تولید نقشه و تجزیه و تحلیل بر روی آنها میپردازد. دنیای امروز به سمتی حرکت میکند که استفاده از تکنولوژی یکی از اساسی ترین نیازهای جوامع به شمار میرود، علم فتوگرامتری برای رسیدن به این هدف در زمینه های مختلف مورد استفاده قرار می گیرد.
ما در شرکت صدر پیمایش ماندگار با استفاده از بروزترین تجهیزات نقشه برداری هوایی همچنین نرم های روز دنیا در انجام فتوگرامتری هوایی قادر به انجام پروژه های شما با بهترین کیفیت هستیم. برای دریافت خدمات و مشاوره اختصاصی با ما در تماس باشید
مقاله های مرتبط با نقشه برداری:
