عکسبرداری هوایی(Aerial Photography)

 

عکسبرداری هوایی دارای دو کاربرد است: کارتوگراف‌ها و نقشه کش‌ها، اندازه گیری‌های جزئیات را برای تهیه نقشه روی عکس هوایی انجام میدهند. مفسرین عکس‌های هوایی از آنها برای تعیین شرایط محیطی و کاربری زمین استفاده میکنند. اگر چه هم نقشه و هم عکس‌های هوایی دیدی مثل چشم پرنده، از زمین را نمایش میدهند ولی با این وجود عکس‌های هوایی نقشه نیستند. نقشه‌ها نمایش افقی سطح زمین بوده و از نظر جهات و هندسه(حداقل در محدوده‌هایی که یک جسم سه بعدی بصورت دوبعدی دیده می‌شود) دقیق می‌باشند. به عبارت دیگر عکس‌های هوایی نشانگر میزان بالایی از انحراف شعاعی می‌باشند. این انحراف، انحراف توپوگرافی بوده و تا زمانی که تصحیحات انجام نگیرد، اندازه‌گیری با عکس‌ها دقیق نخواهد بود. با این وجود عکس‌ها ابزاری قوی برای مطالعه پیرامون زمین هستند. چون بیشتر سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی می‌توانند این انحراف شعاعی را تصحیح کنند، عکس‌های هوایی عالیترین منبع اطلاعاتی برای بیشتر پروژه‌ها می‌باشند، خصوصا آنهایی که به داده‌های مکانی از یک منطقه در فواصل متناوب، در یک دوره طولانی نیاز دارند. همچنین کاربردهای خاص آنها شامل بررسی‌های کاربری زمین و تحلیل‌های بومی است.

 

 

 

تهیه نقشه از یک عکس هوایی:

 

عناصر اصلی در تفسیر عکس‌های هوایی:

 

مفسران تازه کار اغلب در مواجه با اولین عکس هوایی با اشکال مواجه می‌شوند. بطور کلی عکس‌های هوایی دارای سه تفاوت عمده با دیگر عکس‌ها می‌باشند:

 

1 ) عکس‌ها از یک موقعیت هوایی (و ناآشنا) به تصویر کشیده شده‌اند.

 

2 ) بیشتر مواقع، طول موج‌های مادون قرمز ثبت می‌شوند.

 

3 ) عکس‌ها با مقیاسی گرفته می‌شوند که برای بیشتر مردم غیر عادی است.

 

 

عناصر پایه‌ای که به تشخیص اشیاء روی عکس‌های هوایی می‌توانند کمک نمایند، عبارتند از :

 

 

 

1) تن(Tone)  :

 

تن عکس که ظاهر یا رنگ نیز نامیده می‌شود، اشاره به درخشندگی نسبی یا رنگ عناصر روی عکس دارد. شاید این مهمترین قسمت تفسیر عناصر موجود روی یک عکس باشد زیرا بدون تفاوت در تن ها هیچ عنصری قابل تشخیص نیست.

اندازه(Size): 2) اندازه اشیاء باید در مقیاس عکس در نظر گرفته شود. به عنوان مثال، مقیاس به ما کمک می کند تا یک تالاب ذخیره آب با یک دریاچه روی عکس متمایز شود.

شکل(Shape): 3) اشاره به نمای ظاهری و عمومی اشیاء دارد. اشکال با شکل هندسی منظم معمولا نشانگر حضور و استفاده انسان می‌باشند. بعضی از اشیاء تقریبا فقط بر اساس شکل آنها قابل شناسایی هستند. مثل ساختمان پنتاگون، میدا‌ن‌های فوتبال.

 

 

 

2 ) بافت(Texture)  :

 

درک همواری یا ناهمواری سیمای تصاویر بعلت فراوانی تغییر در تن عکس‌ها است که بوسیله یکسری اشکال ریز که قابل تفکیک نیستند، ایجاد می‌شوند. علف‌ها، سیمان‌ها و آب معمولا بصورت هموار، در حالی که پوشش جنگلی بصورت ناهموار ظاهر می‌شوند.

الگو(Pattern) : الگو یا آرایش مکانی بوسیله اشیاء در عکس‌ها قابل تشخیص هستند. مثلا: الگوی تصادفی که توسط قرار گرفتن نامنظم درختان در یک ناحیه بوجود آمده یا باغی که در آن درختان در فواصل منظم در ردیف‌های مختلف قرار گرفته‌اند .

 

 

 

3 ) سایه(Shadow)  :

 

سایه‌ها در زمینه تعیین ارتفاع اشیاء در عکس‌های هوایی به مفسران کمک می کنند، هر‌ چند که اشیاء تیره در تصاویر فریب‌دهنده هستند.

          جایگاه(Site) : اشاره به موقعیت توپوگرافی و جغرافیایی دارد. این خصوصیت در عکس‌ها اهمیت ویژه‌ای در تشخیص انواع پوشش گیاهی و ریخت زمین دارد. به عنوان مثال، فرورفتگی‌های بزرگ دایره‌ای در زمین به آسانی بصورت یک گودال مثلا در مرکز فلوریدا، جاییکه سنگ بستر آن ماسه سنگی است در نظر گرفته می‌شود. هرچند در جاهاییکه پوشش زمین گرانیتی است تشخیص مشکل می‌شود.

 

 

 

4) تجمع (Association)

 

بعضی از اشیاء در اجتماع با دیگر اشیاء یافت می‌شوند. زمینه یک شیء بیانگر آن است که آن شیء چیست. مثلا معمولا تاسیسات انرژی هسته‌ای در کنار یا در میان محوطه‌های مسکونی قرار ندارد

 

 

 

 

 

مزایای عکس‌های هوایی در مشاهدات زمینی:

 

عکسهای هوایی نکات اصلاح شده بهتری را پیشنهاد می کند. عکسهای هوایی دارای توانایی توقف فعالیت‌ها می‌باشند (در بررسی پروژه‌های بزرگ اعم از اکتشافی، ساختمانی  ) آنها یک سند پایدار را ثبت میکنند(عکس به عنوان سندی است وضعیت محل عکسبرداری را در زمان عکسبرداری نشان میدهد)  آنها دارای حساسیت طیفی وسیعتری نسبت به چشم انسان هستند. آنها دارای قدرت تفکیک مکانی و صحت هندسی بهتری نسبت به روش‌های سنجش زمینی هستند

 

 انواع عکس‌های هوایی:

 

1) سیاه و سفید

 2)رنگی

 3) مادون قرمز رنگی

 

 در سال 1903 یا 1904 اولین فیلم مادون قرمز سیاه و سفید و قابل اطمینان در آلمان ساخته شد. این فیلم معمولی حساس به طول موج‌هایی از انرژی بود که کمی بلندتر از طول موج نور قرمز و فقط ماورای محدوده رنگی چشم انسان بودند. در دهه 1930، فیلم‌های مادون قرمز سیاه و سفید برای مطالعات ریخت زمین بکار گرفته شد و از سال 1930 تا 1932 انجمن ملی جغرافیا، مسئول دریافت عکس‌های برداشت شده توسط بالونهای هوایی شده است. در سراسر دهه 1930 و 1940، ارتش در زمینه توسعه فیلم‌های مادون قرمز رنگی بسختی کار کرد و اشتیاق به استفاده از آنها برای مقاصد تجسسی بیشتر شد. در اوایل دهه 1940 ارتش موفق شد فیلم‌هایی را تهیه کند که قابلیت تشخیص ابزارهای استتار شده با پوشش گیاهی اطراف خود را داشتند. فیلم‌های مادون قرمز رنگی اغلب فیلم‌های False-color نامیده می‌شوند. اشیایی که معمولا قرمز هستند به رنگ سبز، اشیاء سبز (بجز برای پوشش گیاهی) به رنگ آبی و اشیاء مادون قرمز که بطور طبیعی به هیچ وجه قابل رویت نیستند به رنگ قرمز بنظر می‌آیند. استفاده اولیه عکس‌های مادون قرمز رنگی در مطالعه پوشش گیاهی بوده است. به این دلیل که پوشش گیاهی سالم سبز رنگ، بازتاب دهنده‌ای بسیار قوی برای تابش مادون قرمز بوده و در عکس‌های مادون قرمز رنگی، بصورت قرمز روشن دیده می‌شود

 

تطبیق تصویر با زمین:

 

 

فرآیند تطبیق عکس هوایی با زمین برای دقت نقشه نهایی حیاتی است. امروزه بیشتر پروژه ها با استفاده از روش مثلث‌بندی هوایی تطبیق داده می‌شوند. این روش به نقاط کنترل زمینی کمتری نسبت به روش‌های تطبیق قراردادی نیاز دارد. در روش مثلث بندی از نرم افزارهای کامپیوتری برای کنترل کیفیت نقاط انتخاب شده در تمام طول پروژه استفاده می‌شود. این روش نیازمند آن است که تصاویر گرفته شده ابتدا بلوک بندی شوند، بنابراین برای اجرای پروژه در مناطق بزرگ، می تواند مورد بررسی قرار گیرد. سرعت و کیفیت کنترلی بالای این روش باعث شده که برای پروژه های مناطق کوچک هم مورد استفاده قرار گیرد.

 

 

 

جمع آوری عوارض:

 

 

عوارض در نقشه برداری فتوگرامتری عموما شامل 4 دسته می‌باشند:

 

 

 1) عوارض توپوگرافیکی

 

2)  عوارض پلانیمتری

 

3)  ارتوفتوگرافی

 

4) کاربری زمین این نوع عوارض می‌توانند با دقت از روی جفت تصاویر برجسته نما(Stereo pair) جمع آوری شوند

 

 

 

1) عوارض توپوگرافیک:

 

 

 

این عوارض شامل دو دسته اند:

 

 

 

الف) نقاط جرمی Mass point: که شامل موقعیت افقی و عمودی نقاط ویژه روی زمین است.

 

 

 

ب) خطوط شکسته Breaklines: خطوطی هستند که بیانگر تغییر شدید در ارتفاع هستند مثل عوارض آبراهه‌ای و یا لبه جاده‌ها.

 

 

 

دو عارضه فوق در چندین نوع مدل ارتفاعی مورد استفاده قرار می‌گیرند و بصورت مدل عوارض زمین رقومی(Digital Terrain Model) یا (DTM) برای ساختن مدل ارتفاعی رقومی که تنها به نقاط جرمی برای ساختن آن نیاز است به کار می‌روند. مدل TIN بصورت یک مدل سطحی ایجاد می‌شود و توسط کامپیوتر مورد پردازش قرار گرفته و خطوط کانتور را ایجاد می‌کند. همچنین از این مدل برای طراحی و ایجاد داده‌های مقاطع عرضی در منطقه مورد مطالعه‌(مثل مسیر رودخانه ها برای تحلیل‌های هیدولیکی) استفاده می‌شود

 

 

 

2) عوارض پلانیمتری:

 

 

 

عوارض پلانیمتری ساختمان‌ها، جاده ها، راه آهن و ... را شامل می‌شود. این عوارض معمولا بصورت چندضلعی‌هایی مبتی بر پیرامون عوارض، جمع آوری می‌شوند. این عوارض باید در عکسبرداری هوایی دیده شوند. عوارض زیرزمینی بطور فتوگرامتریکی جمع آوری نمی‌شوند. میزان جزئیات پلانیمتری عموما توسط مقیاس عکسبرداری جمع آوری میشود، مثلا نقشه برداری با مقیاس 1:600 عموما مسیر پیاده روها، تیرهای چراغ برق، پرچینها، جاده ها، جدول‌ها، مسیرهای فاضلاب، آبگیرها و شکل ساختارهای مجزا را در اختیار قرار می‌دهد. ولی در نقشه‌ای با مقیاس 1:16800 موارد ذکر شده فوق دیده نخواهند شد و ساختمان‌ها با سمبول‌های خاص نشان داده می‌شوند. هر چه مقیاس نقشه‌برداری فتوگرامتری بزرگ‌تر باشد به عکس‌های هوایی بیشتری با مقیاس بزرگتر نیاز است. زیرا جزئیات بیشتری از عوارض پلانیمتری که قابل دید و چاپ هستند باید جمع آوری شود