بخشی از مقاله
بررسي جايگاه فتوگرامتري برد کوتاه در اندازه گيري دقيق سرريز سد مارون
چکيده :
در سال هاي اخير شاهد رشد روز افزون فتوگرامتري در شاخه هاي مختلف علوم مهندسي بوده ايم . در اين روش با به کارگيري دوربين هاي رقومي با قدرت تفکيک بالا در کنار مباحث طراحي شبکه ، کاليبراسيون دوربين و سرشکني باندل ، امکان اندازه گيري با دقت هاي بالا فراهم آمده است . در اين مقاله به بحث و بررسي توانايي فتوگرامتري در اندازه گيري سه بعدي سرريز سد مارون واقع در جنوب ايران از نوع بتني به ابعاد ٦٢.٨*٢٤٥.٧ متر پرداخته شده است . در انجام پروژه پس از نصب تعدادي تارگت بر بدنه سرريز، تصوير برداري از آن با دوربيني رقومي با قدرت تفکيک بالا (٨ مگا پيکسل ) انجام پذيرفت . تست هاي مختلفي در راستاي تعيين قابليت فتوگرامتري با در نظر گرفتن عواملي نظير دما و رطوبت بالاي محيط ، باد خيز بودن منطقه و غيرقابل دسترسي بودن عارضه انجام پذيرفت . نهايتا با توجه به اين محدوديت ها و تجربيات کاري در انجام پروژه به صحت ٤،٢٤٥٠ ميليمتردست يافتيم . بنابراين ، مي توان نتيجه گرفت اين روش جهت آشکارسازي جابجايي هاي بالاي اين مقدار مناسب مي باشد. با اين حال مطالعات نشان دادند با توجه به شرايط و پيچيدگي هاي کاري در چنين سدهايي هميشه استفاده از فتوگرامتري به تنهايي امکان پذير نمي باشد و دست کم از اين روش مي توان در ترکيب با روش هاي مختلف نقشه برداري زميني زماني که آناليز سريع اندازه گيري ها مد نظر باشد استفاده نمود.
کلمات کليدي:اندازه گيري دقيق ، فتوگرامتري، آناليز جابجايي، کاليبراسيون
مقدمه
حفاظت ، نگهداري و کنترل رفتار سدها نه تنها حفظ ثروت ملي و افزايش عمر آن را به همراه دارد بلکه از لحاظ ايمني (حفظ جان انسان ها و طبيعت ) نيز بسيار مهم مي باشد. رفتار سنجي سدها، تشخيص نقوص و علاج به موقع آنها تنها با اندازه گيري دقيق در سدها امکان پذير مي باشد. اصولا اندازه گيري در سدها را مي توان در قالب دو دسته : اندازه گيري هاي دروني و طولاني مدت سد با هدف تعيين و اندازه گيري نيروهاي مؤثر بر آن و اندازه گيري هاي خارجي سد با هدف تعيين و آشکارسازي جابجايي ها طبقه بندي نمود، که اولي با ابزار گذاري در نقاط بحراني سد و دومي با انتخاب و به کارگيري روش نقشه برداري مناسب انجام مي پذيرد. در اين مقاله توجه خود را به اندازه گيري خارجي در سدها با هدف جابجايي سنجي آنها معطوف مي سازيم . روشي که از ديرباز تا به حال در کشورمان جهت اندازه گيري سدها مورد استفاده قرار گرفته ، روش ژئودزي مي باشد که با توجه به شرايط محيطي و جوي سدهاي ايران همچون کوهستاني و صعب العبور بودن ، دما و رطوبت بالاي محيط همواره اندازه گيري ها زمان بر و مشکل آفرين مي باشد. از طرف ديگر هيچ روش اندازه گيري قادر به تأمين دقت مورد نياز٢-٣ ميليمتر در اندازه گيري سدها با توجه به شرايط و ابعاد آنها نمي باشد.
از فتوگرامتري با در نظر گرفتن مزايايي نظير اندازه گيري مستقيم بدون تماس با عارضه ، سرعت بالاي برداشت و پردازش داده ها، قابليت اندازه گيري به صورت Online و Offline به صورت اتوماتيک يا نيمه اتوماتيک در شاخه هاي مختلف علوم مهندسي جايي که اندازه گيري دقيق مد نظر بوده ، به کار گرفته شده است . با نگاهي به مقالات ارائه شده در زمينه اندازه گيري و جابجايي سنجي سدها، از فتوگرامتري نيز جهت اندازه گيري در سدها استفاده شده است ، در اين راستا مي توان به تحقيقات انجام شده توسط Maas(١٩٩٧) وKersten (١٩٩٥) اشاره نمود.
سوالي که در اين جا مطرح مي شود آن است که با به کارگيري دوربين هاي رقومي با قدرت تفکيک و استحکام هندسي بالا به چه دقتي در راستاي اندازه گيري ها مي توان دست يافت .
بدين منظور سرريز سد مارون به ابعاد ٦٢.٨*٢٤٥.٧ متر (شکل ١) مورد مطالعه و بررسي قرار گرفت . جهت اندازه گيري ها از دوربين رقومي D٣٠ Canon EOS (٨ مگا پيکسل ) استفاده گرديد. علاوه برآن جهت انجام محاسبات و پردازش ها از نرم افزار استراليس ، محصول کمپاني Photometrix، نرم افزار تخصصي فتوگرامتري برد
کوتاه رقومي با قدرت اندازه گيري و تشخيص اتوماتيک تا رگت ها استفاده گرديد.
شکل ١: نمايي کلي از سرريز سد مارون
٢-مراحل کلي کار
همانگونه که در بالا بدان اشاره شد، هدف از اين مقاله بررسي توانايي فتوگرامتري در اندازه گيري دقيق سدها با هدف تعيين جابجايي آنها تحت نيروهاي تأثير گذار بر سد (فشار، تنش ، کشش ) مي باشد. بدين منظور مراحل زير در روند اجراي پروژه انجام پذيرفت :
الف : طراحي شبکه :
در هر پروژه فتوگرامتري طراحي شبکه مهم ترين عامل جهت رسيدن به دقت هاي مورد نظر به شمار رفته .
در اين مرحله حداکثر فاصله مجاز تصوير برداري و ابعاد تارگت ها جهت دستيابي به دقت مورد نظر تعيين گرديد.
ب :تارگت گذاري و تصوير برداري :
جهت انجام تناظريابي به صورت کاملا اتوماتيک توسط نرم افزار استراليس ، تعدادي تارگت باز تاباننده بر روي سرريز نصب گرديد و تعدادي نيز از عوارض موجود بر سرريز (نقاط غير قابل دسترس ) انتخاب گرديد و از آنها با توجه به شبکه طراحي شده تصوير برداري به عمل آمد.
ج :تعيين مختصات تارگت ها:
اين بخش در راستاي اندازه گيري تارگت ها به دو مرحله تقسيم بندي گرديد:
١- اندازه گيري مختصات زميني تعدادي از تارگت هاي نصب شده بر سرريز
٢- تعيين مختصات تارگت هاي نصب شده با استفاده از فتوگرامتري
همچنين جهت کنترل صحت نتايج در انجام پروژه دو روش پيش کاليبراسيون و خود کاليبراسيون با يکديگر مقايسه شده و از المان هاي به دست آمده روش کاليبراسيون بهينه جهت تعيين مختصات نهايي تارگت ها به کار گرفته شد و در انتها ارزيابي بر نتايج حاصل از دو روش نقشه برداري زميني و فتوگرامتري انجام پذيرفت .
در ادامه بحث به تشريح تفضيلي مراحل فوق و مباحث مربوطه پرداخته مي شود. لازم به ذکر است در طول اين تحقيق ، موارد و حالات مختلفي جهت انجام بخش هاي مختلف پروژه مورد بررسي قرار گرفتند تا علاوه بر اطمينان از کيف ت ي و صحت نتايج ، ميزان کارآيي فتوگرامتري در دستيابي به دقت هاي مورد نظر حاصل شده و روند مناسب انجام پروژه هاي مشابه تعيين گردد.
٣- طراحي شبکه
طراحي شبکه مهم ترين عامل جهت رسيدن به دقت هاي مورد نظر با اعمال قيودي به منظور استحکام بهينه شبکه و دستيابي به نتايج مطلوب تر، به شمار رفته . با توجه به محدوديت هاي محيطي و کاري قيود مورد نظر در انجام پروژه عبارتند از: فاصله مجاز فاصله مجاز تصوير برداري، ابعاد تارگت ها. در ادامه بحث نحوه محاسبه هر قيد ذکر مي گردد:
٣-١: فاصله مجاز تصوير برداري
فاصله مجاز تصوير برداري عبارت است از فاصله اي که در آن مي توان به دقت خواسته شده دست يافت . با در نظر گرفتن قيود فوق حداقل و حداکثر مجاز تصوير برداري به صورت زير قابل محاسبه مي باشد:
Dmin=Max(DFmoivn,DPmoiinnt)=9.7(m)
(رابطه ١):
Dmax=min(DSmcaaxle,DFmOaxV,Dwmoarxk,Drmesax)=114(m)
٣-٢: ابعاد تارگت ها
با توجه حداکثر فاصله تصوير برداري از سرريز، و ذکر اين مطلب که در فتوگرامتري معمولا ابعاد تارگت ها ١.١٠٠٠ ابعاد عارضه مي باشند در اين پروژه از تارگت هايي به قطر ١٢ سانتي متر استفاده گرديد.
٤- نصب تارگت ها و تصوير برداري
در انجام اين پروژه با توجه به دماي بالاي محيط (٥٠ درجه سانتيگراد)، رطوبت بالاي منطقه و تابش مستقيم خورشيد از ٦٠ عدد تارگت باز تاباننده دايره اي شکل با توجه به ماهيت باز تابانندگي مستقيم دسته اشعه نوراني (١٩٩٤ ,Clark) با روکش PVC
