بخشی از مقاله
دريافت از راه دور و تكنولوژي اطلاعات فضايي، جهت كاهش در تاخير، بهبود نگهداري ساختارهاي زيربنايي و مديريت در سرويس و نگهداري صحيح از مخترعين و ارزشيابي سرمايه ها ايجاد تنوع در ابزارهاي جديد را پيشنهاد مي كند.
درخواست تكنولوژي دريافت از راه دور پتانسيل خوبي جهت بررسي نواحي غير پيشرفته براي آزاد كردن دارد كه با دقت بيشتر و روشهايي با هزينه كمتر جهت تشخيص دارايي ها و ثبت موقعيت و ميزان سرمايه هاي محلي و منطقه اي و يافتن محلهايي كه در آن سرويسهاي حمل و نقل حذف شود (احتياجي به حمل و نقل نباشد)، اهميت دارد.
امروزه روي زمين، سيستمهاي واقعه نگاري تصويري مربوط به زمين در مكانهاي مختلفي در حال استفاده مي باشند. ليزر شرايط رويه جاده را ارزيابي مي كند و محلي را كه مشكلي وجود دارد مشخص مي كند. تكنولوژي تشخيص اين مورد، علامت را پيدا كرده، ارتفاع را اندازه گرفته و همچنين عرض شانه راه را اندازه گرفته و به طور خودكار اطلاعات زيربنايي ساختار را جمع آوري مي كند. زيرا اين مي تواند خطرهاي احتمالي جاده را براي رانندگاني كه در اتوبان حركت مي كنند رفع كند. انتقال هوايي و ماهواره ها داراي ارزش افزوده و فوائد خوبي است. اغلب از چندين نقطه براي عكسهاي هوايي و بررسيهاي فتوگرامتري براي بررسي كار استفاده مي شود. LIDAR يك تكنولوژي جديد است كه در نمايندگيهاي ايالتي مقدار تغييرات سيگنال كه در مدار حركت مي كند را به طور سريع جمع آوري مي كند (ثبت مي كند).
گروه NCRST مطالعات برجسته و ويژه اي در مورد درخواست LIDAR انجام دادند كه رويه هدايت پرواز را تكميل مي كند و اجراي آنرا (از لحاظ امنيت، هزينه و فوايد) با روش فتوگرامتري مقايسه مي كند. اين مطالعات راه را بر اي نقاط مشخص شده با قبول اين تكنولوژي كه مثل كاتاليزوري در تحويل سريعتر پروژه است آسفالت مي كنند – گروه NCRST همچنين فوائد مهم علمي دريافتن خواص فيزيكي جاده از ماهواره ها و شبيه سازي هوايي براي متمايز ساختن رويه هاي آسفالت و ساختار آن را به دست آوردهاند. يك روش بصري جهت تشخيص هويت پلهاي توسعه يافته است. Dots مي توان اكنون صحت و دقت محل قرار گيري پلها را در فهرست اموال پلهاي ملي (NBI) بازرسي و آزمايش كند. و طبق نياز آنها را بهبود ببخشيد.
نيروي جاذبه مولكولي بين ذرات و تغييرات آنها در منطقه وقوع، بررسي و شبيه سازي شده (در بوستن و لوس آنجلس) و براي ارزيابي كفايت ساختار زيربنايي و اطمينان آن گروه NCRST يك سيستم پشتيباني شبيه سازي كوچك ترافيكي ساخته اند و در حال بررسي حالت ارتجاعي سيستم ترابري هستند. بالاخره اينكه نياز به ساده كردن پيچيدگيهاي مهم در تجزيه ها، مدلسازي اطلاعات، فهرست كردن شاخصها حس ميشود. به علت پشتيباني فوائد تصويرسازي و نمايش پردازنده ها تحقيقات NCRST جهت كاركرد با همكاري در ايالات ادامه دارد و ناحيه خصوصي خودكار كه توليد و برگرفته از نقشه هاي GPS است و مدلهاي اطلاعاتي را گسترش مي دهد جهت ترابري و گسترش راه حلهاي جاده سازي حمل و نقل و اطلاعات زيربنايي آن و دستيابي به اطلاعات ژئومتري آن ادامه دارد.
مشاهدات مافوق طيفي شهري و نقشه برداري راهها:
دريافت از راه دور ساختارهاي زيربنايي ترابري در مناطق شهري به مراتب چالش انگيزتر از مناطق روستايي است. به علت تنوع در مواد پوشاننده زمين و جاده كه در آن يك نشانه مشخص گم مي شود. به طور مثال جاده هاي آسفالتي خيلي شبيه مناطق با سقف مركب است. براي آسان تر كردن شناسايي سطوح مثل سطوح بتني و آسفالتي، NCRST يك كتابخانه وسيع از طيفهاي شهري احداث كرده: جاده ها – پاركينگها_ زمين تنيس – سقفهاي بتني، مناطق مختلف سقف و انواع موارد مهم كه اغلب در تجزيه و تحليلها با مراتب بالاي فوق طيفي امروزه در دسترس است.
تعداد زيادي از سلولهاي تصوير ناهمگون هستند. مشخصه آنها با مولفه هاي مواد آنها مخلوط شده اند. اين تحقيق بر جداسازي دو بخش آن يا "عضو آخر" تاكيد دارد يعني بر تفكيك پذيري طيفي مواد مطالعه مي كند.
شناسايي جاده ها اغلب توسط اطلاعات AV[R]S در مورد مناطق شهري تا حدودي موفق است. موفقيت در طرح جاده ها ممكن است با اطلاعات مفهومي اضافي بهبود پيدا كند. همان طور كه موضوعات تصويري طبقه بندي شده بهبود پيدا كرده بخصوص از زماني كه تفكيك پذيري طيفي مواد سطح جاده هاي مختلف به طور مساعدي بهتر شده. روشهاي مافوق طيفي بايد در مناطق روستايي ساده تر و موفق تر باشد زيرا نشانه رويه جاده كمتر متمايل به از هم پاشيدگي از مواد اطرافش است ميدان بررسي در مناطق روستايي كم هزينه تر است و روش دريافت از دور قدرت استدلال بهتري دارد.
تحقيقات نتايج جايي كه مشروط به اثر شرايط سطح جاده و شرايط طيفي خواص جاده است را نشان مي دهد. شرح كلي عمر رويه جاده و نقص سطح خصوص جاده در مواردي مثل از هم گسيختگي و ترك و تخمين خواص آنها از طريق AVIRIS ممكن است. ساير پارامترهاي كيفيت رويه معمولي (مانند شكستگي و ترك) اغلب در راه حلهاي AVIRIS يافت نشدني است. زيرا سيستم روشهاي مافوق طيفي مثل AVIRIS در حال حاضر داراي پيچيدگيهاي خاص و هزينه هاي بالا است. اين تحقيق مسئله را به استفاده از چند طيف نوري جهت درخواستهاي عمومي تر تعميم مي دهد. در صورتي كه نشاني يابي علمي مواد، قابل تمايز از اتحاد مواد سخت فرا طيفي است. امروزه سيستم چند طيفي، محدوديتهاي طيفي معناداري در پيدايش نقشه برداري جاده هاي مناطق با محيطهاي شهري نشان مي دهد كه ناشي از محدوديتهاي طيفي و خاصيت پهن بالي آنهاست و جهت آنها جهت حل مشخصات طيفي متمايز از مواد جاده هاي شهري و انواع پوششهاي مختلف است. اين تحقيق نشان مي دهد كه پتانسيل خوبي در آينده جهت استفاده حس كننده ها با استفاده از چند طيف نوري طراحي شده جهت استفاده در مناطق شهري و نقشه هاي جاده ها در مقياس بزرگتر و با ارزش افزوده بيشتر وجود دارد.
محاسبه مسافت طي شده در جاده ها جهت نظارت و اجراي FHWA:
قبول سيستم نظارت اجراي اتوبان با اداره كل اتوبان فدرال (FHWA) به اطلاعات سالانه بر روي طول كلي جاده هاي عمومي كه توسط تمام استانهايي كه جاده در آن قرار دارد نياز دارد.
به پشتيباني اتوبان ايالتي مكزيك و دپارتمان ترابري (NMSHTD)، برنامه سرعت مجاز در جاده ها، NCRST، نظارت اجرا بر سرعت در اتوبانها و جاده ها و محاسبات (PMC) آنرا تهيه كرد كه توسط FHWA درخواست شده بود و شامل موارد زير بود: طول مسافرت و مسافت جهت جاده هاي عمومي. (RMC) اطلاعات مربوط به سرعت طي شده در اتوبانها را از منابع اطلاعات ديجيتال و (NMSHTD) كه جهت بازبيني و قانوني كردن مسافت طي شده در اتوبانها كه از استانها گزارش شده بود. جهت واگذاري به FHWA تهيه كرد. از آنجايي كه اين اطلاعات جهت تخصيص دادن وجود استفاده مي شود. دقت و صحت آن بسيار بالا است. RMC جهت مشخص كردن و شناختن و محاسبات تعداد و مسافتهاي طي شده در زمان در جاده هاي كشور به NMSHTD اجازه داد. اطلاعات پايه همچنين شامل نام خيابانها و اطلاعات نوع سطح رويه جاده ها جهت همكاري در نگهداري طرح بود. RMC يك فرم نماي قوسي شكل GIS است كه ديدن و بررسي اطلاعات ديجيتال كه با نگهداري جاده ها توسط كشورها جهت ارائه دادن يك ليست خلاصه از آن اطلاعات و چاپ نقشه هايي كه شبكه راه را نشان مي دهد، را به كاربران اجازه مي دهد. (شكل1). اطلاعات منابع ورودي شامل نقشه هاي 911 جاده اضطراري است كه با ديد ماهواره اي با كيفيت بالا و به روزه رسانده شده مي باشد.
يك برنامه جهت به روز ماندن نقشه هاي ماهواره اي با كيفيت بالا و ديد خوب تهيه شده بود اين اطلاعات به روز رساني نقشه ها را، توسط تهيه كردن يك مرجع سه بعدي در برابر نقشه هاي مقايسة نقشههاي از رده خارج، آسان مي كند.
كاربرد LIDAR در طراحي و ساخت اتوبان:
توسعه مسير اتوبان يك برنامه دراز مدت است كه براي يك پروژه سخت بين 7 تا 10 سال و يا بيشتر زمان احتياج دارد. در پاسخ گويي به درخواست عمومي، كارگذاران اتوبان در جهت كاهش اين زمان مي كوشند كه كارشان با بهبود حساسيت جهت نگرانيهاي عمومي و محيطي همراه است. جهت طراحي مقدماتي و اوليه اطلاعات منطقه زمين درخواست مي شود.
جريان روش بدست آوردن مدلهاي زمين بر مبناي روشهاي تصويري و مكمل آن در مرحله آخر توسط بررسي از محل پروژه به دست مي آيند. روشهاي تصويري و عكس نيازمند عكسهاي هوايي است كه در زمان خاصي كه در آن زاويه نور خورشيد مناسب باشد، گرفته شود ( معمولاً بهار در آب و هواي شمالي) دقيقاً مثل ساعتهاي زيادي از زمان پردازش مراجع مربوط به زمين و شبيه سازي هاي سه بعدي، جهت محاسبه مقدار ارتفاع (تراز مبنا از سطح دريا) كه معمولاً از آنجا جاده بروي يك مسير بحراني طراحي و محاسبه مي شود. اين پروژه عكسهاي فتوگرامتري معمولاً حدود 24 ماه به طول مي انجامد. علاوه بر اين، راه هاي عريض جهت مطالعه در ارزيابي هاي محيطي به متغيرهايي اساساً متفاوت به مراجع بالا تسليم مي شوند. توسعه توليدات فتوگرامي براي كليه راه هاي عريض پر هزينه و وقت گير است اما تصميمات بعدي كه در مرحله بعدي توسعه طرح اتخاذ مي شود را آسان مي كند مثل انتخاب مسير جاده از بين گزينه هاي مختلف، اين هزينه اضافي در جدول برنامه پروژه سرشكن مي شود.
LIDAR يك تكنولوژي نسبتاً جديد است كه توانايي در سرعت و بهينه ساختن هزينه ها در توسعه دقيق مدل زمين از سكوهاي هوايي را دارد. استفاده از LIDAR وابسته به فصل و زاويه خورشيد نيست زيرا از يك حس كننده فعال استفاده مي كند. تحت شرايط خاص LIDAR مي تواند در سايه درختان نيز نفوذ كند و همچنين در زمين برهنه و بدون پوشش كه جهت محاسبات خاكريزي و طراحي نهايي لازم است.
نتايج LIDAR را مي توان در حداقل زمان و با نازلترين هزينه كامل كرد. (در مقايسه با تهيه نقشه هاي متداول). اگر چه تلاشهاي دستي، جهت صاف كردن و تسطيح گياهي به طور موثر هنوز مورد نياز است. دقت در راستاي عمودي تا حدي كمتر از روش تهيه نقشه ها از روي عكسهاي هوايي است و اين محدوديت LIDAR در طراحي نهايي مدل است.
اين تحقيق، دقت LIDAR را در سطوح متعدد دلخواه جهت طراحي اتوبان و طرح مهندسين آزمايش مي كند. كه شامل سطوح باتلاقي مانند نهرهاي آب و سطوح نور شده و سطوح سخت مانند جاده ها و مناطق گياهدار مانند صحراهاي خشك و جنگلها است. تحقيق همچنين توانايي تجاري LIDAR در توليد، جهت آماده كردن يك مدل زمين برهنه از يك سرزمين. (بدون درخت و ساختمان) را ارزيابي مي كند. نتايج مشخص مي كند كه LIDAR نمي تواند جايگزين مناسبي براي فتوگرامتري در همه پروژه ها باشد كه اين به علت محدوديت در دقت است. (آبريزها يا خطوط شكسته) اگر چه مي تواند به طور تركيبي فتوگرامتري به طور موثر در كاهش هزينه و زمان مؤثر واقع شود. با LIDAR مدل جاده طيفي سريع تر در دسترس خواهد بود و مدلهاي مشتق از LIDAR مي توانند محدوديتهاي جاده را از بين ببرند. اگر عكسهاي هوايي در در مراحل مختلف توسعه جمع آوري شوند، مقدار كمتري عكس با دقت بالا جهت تكميل كردن بازديدهاي محلي نياز است كه مي تواند در مراحل بعدي پروژه تكميل شود كه بخصوص مهندسين طراح به آنها احتياج دارند. و صرفه جويي در هزينه و وقت در يك نمونه پروژه بزرگ ميتواند حدود 250 هزار دلار (حدود 50درصد) و 11 ماه (حدود 45 درصد) براي توسعه پروژه باشد.
كاربرد LIDAR براي طراحي مهندسي:
از آنجايي كه LIDAR نسبتاً يك تكنولوژي جديد فضايي است، جهت اطلاعات به دست آمده، در مقايسه با تكنولوژي فتوگرامتري موجود، رويه استانداري هنوز موجود براي آن 6 رويه استانداردي هنوز موجود نيست. در نتيجه LIDAR در ايالتها و استانها جهت نقشه برداري طراحي مهندسي هنوز به آساني پذيرفته نشده است. ايالتهاي شركت كننده در كنفرانس حسگرهاي از راه دور با پايه NCRST در تكنولوژي حس كننده هاي از راه دور هوايي تحقيقات بيشتر انجام داده اند كه به ويژه به دقت و با تكنولوژي موجود، فوائد، مقايسه تركيب اطلاعات و پتانسيل هاي كاربرد آن بر مي گردد. با اطلاعاتي كه توسط محققان NCRST آماده شده، اطلاعات LIDAR با اطلاعاتي كه از روش فتوگرامتري موجود براي يك اتوبان در Iowa ي شرقي ارزيابي شده است، مقايسه مي شود. ارزيابي سطحي برگرفته از آناليز LIDAR كه از نقطهاي به طور خودكار اقتباس شده از عكسهاي ديجيتال هوايي براي مقياس بزرگ و مقياس كوچك مساحت سرزمينهاي مورد استفاده مختلف با هم مقايسه شده بود.
نتيجه تحقيقات يك ارزيابي اوليه از LIDAR و يك ارزيابي از عكسهاي ديجيتال تهيه كرده و آنرا با LIDAR مقايسه كرد.
نتايج مقدماتي مشخص مي كند كه براي مناطق كوچك، اختلاف بين LIDAR و روش دستي يكسان است (از لحاظ دقت ارزيابي بيان شده) ارزيابي همچنين نشان مي دهد كه ارتفاع از سطح دريا كه از روش خودكار برگرفته مي شود. اگر بهتر از روش دستي فتوگرامتري نباشد به همان خوبي است. علاوه بر اين تغيير پذيري هاي مختلف به كاستن ميزان استفاده از روشهاي اتوماتيك، نسبت به استفاده LIDAR جهت مقايسه مناطق مختلف، تمايل دارند. سرانجام اينكه نتايج مقدماتي نشان مي دهد كه يكساني در ارزيابي در زمينهاي مختلف با هم فرق مي كند. از اين روشهاي براي مقايسه روشهاي دستي با LIDAR جهت هزينه كمتر استفاده مي شود ارزيابي اطلاعات مراحل مختلف طراحي). نتايج اوليه بيان مي كند كه استفاده از دو روش خودكار و LIDAR ارزيابي سريع تر از روشهاي دستي و با متغيرهاي كمتري نسبت به روشهاي ماشيني يا LIDAR (هر كدام به صورت تنهايي) را انجام مي دهد. استفاده LIDAR به عنوان تقريب اوليه جهت تطبيق عكسهاي فتوگرامتري ديجيتال، آزمايش هاي مردود شده را به مقدار تقريباً زيادي كم ميكند. كه به موجب آن، درخواست زمان بررسي را به حداقل مي رساند كه خود آن يك فاكتور مهم در كاهش هزينه است. علاوه بر آن روشهاي استخراج خودكار آسان شده. مي توان جهت پر كردن ايرادهاي LIDAR در مقايسه استفاده شود. و مي توان به استفاده LIDAR توجه بيشتري كرد تا به نقطه مطلوبي از نظر صرف هزينه ها برسيم.
درخواست قرارگيري يك مدل تسهيلات بازرسي مجاور:
يك گروه تحقيق به نام گروه كاربران فن آور (TAP) كه از ري مجموعه هاي NCRST هستند. شامل يك آزمايشگاه پيش برنده جت و موسسه راه NAFTA هستند (NCI)، ترابري و طول مسير استفاده از زمين در باغ ملي و انواع بندرهاي ساحلي را ارزيابي ميكنند. امروزه، وسايل آناليز تصويري جديدي كه در آن پروژه ها توسعه داده اند جهت ارزيابي محل بحراني منابع، قسمتهاي دور و تسهيلات بازرسي اجاره چندين نماينده، استفاده مي شود. اين موسسه در حاشيه مكزيك در كاليفرنيا قرار گرفته است.
گروه TAP اكنون بر روي شناختن محلي جهت آسان قرار گرفتن بندر در لوس آنجلس و يك اسكله طولاني در ساحل آن كار مي كند بررسي هاي اوليه و مطالعات توسط اعضاي آن هدايت شده و نه تحقيقات خود موسسه. مفاهيم توسعه يافته خوبي براي تسهيلات بازرسي با يك تكنولوژي بالا جهت توسعه تصويري حس كننده هاي از راه دور جهت پروژه RSPA اصلي به خوبي به اثبات رسيد كه براي تسهيلات جديد محل پروژه خوب بود. Iconos، 1m سياه و سفيد 4-m رنگي به تصوير كشيده شده با يك رويه توسعه JPL كه شدت اشباع رنگ است نامگذاري شد (HIS) اين تصوير رنگي با تفكيك پذيري 1-m خلق شده كه بعداً با آناليز طراحي نرم افزاري جهت كاربري توده هاي زيادي كه طبقه بندي شدند و از روي سطوح مشتق شده، استفاده شد. قرارگيري يك منبع تسهيلات بازرسي جاده اي در محل كاملاً پيچيده است. تسهيلات مفهومي موجود دقيقاً 000/1 كاميون را به صورت دستي در هر روز بررسي كردند. و به اين نتيجه رسيدند كه يك محل به وسعت 60-ac مورد نياز است. كه در يك محيط شهري متراكم مانند جنوب لوس آنجلس پيدا كردن يك همچنين محلي كار بسيار سخت و تقريباً غير ممكن است.
نماي پلها – يك ابزار جديد جهت ارزيابي و فهرست بندي پلها:
اداره اتوبانهاي فدرال (FHWA) داراي اين اختيار شد كه محل دقيقي از كليه پلهايي كه در اختيار هر ايالت قرار دارد. تعيين كند موقعيتهاي ذخيره شده و گزارش شد، به FHWA از ميان پلهاي ملي ساخته شده و اطلاعات آنها انجام شد (NBI). ايالات به طور نمونه، اطلاعات سه بعدي از پلهايشان دادند اما تعداد كمي از آنها دقت مورد نياز (NBI) را داشتند. فن آوري پايه اي زمين مانند GPS مي تواند اطلاعات با دقت بهتري آماده كند ولي درخواست كارهاي صحرايي در آنجا وقت گير و پرهزينه بود.
