بخشی از مقاله
کاربرد UAV و GIS در مديريت مکاني (مطالعه موردي روستاي شوربيگ )
چکيده
امروزه UAV ها منابع داده اي باارزشي در زمينه بازرسي و بازبيني،پايش ، نقشه کشي و مدل هاي سه بعدي هستند. UAVهاي بال چرخنده يا ثابت براي کسب داده هاي فتوگرامتري با دوربين هاي معمولي و ديجيتالي مفيد هستند. اين پرنده هاي بدون سرنشين توانايي پرواز با دستوالعمل تعيين شده را به صورت خودکار و نيمه خودکار دارا هستند. داده هاي اين پرنده ها مي توانند نهايتا به تهيه داده هاي سه بعدي مانند مدل رقومي سطحي يا مدل هاي عوارض زمين ، خطوط هم تراز، الگوي مدلهاي سه بعدي، اطلاعات برداري و ... منتهي شوند. پس از برداشت هاي زميني و تبديل آن به فرمت قابل استفاده در سيستم اطلاعات جغرافيايي ميتوان نسبت به تجزيه و تحليل داده ها و مديريت آن ها اقدام نمود. هدف کلي اين مطالعه بررسي قابليت هاي UAV در GIS و کاربرد اين سيستم در تهيه و بروز کردن اطلاعات مکاني مي باشد.
کليد واژه - مديريت مکاني، فتوگرامتري ، DEM ،UAV، GIS .
١- مقدمه
UAV1 ها (پرنده هاي بدون سرنشين ) عموما جهت کاربردهاي نظامي جهت پرواز هاي شناسايي مناطق جنگي بدون هيچ ريسکي براي خلبان توسعه داده شدند. پرنده هاي بدون سرنشين فرصت هاي جديدي در کاربردهاي سنجش از دور و فتوگرامتري مانند کاربرد آن در رباتيک و تصويرسازي کامپبوتري ايجاد مي کند. (٢٠٠٩ Eisenbeiss،2009 Evaraerts، ٢٠٠٩ Niethammer et al،2010 ,.Irschara et al و Sauerbier . Unmanned Aerial Vehicle ٢٠١٠ ,.et al ).در سال هاي اخير سيستم هاي UAV مورد توجه بيشتري قرار گرفتند. اين توجه بيشتر در علوم جغرافيايي نمود پيدا کرد زيرا که اين سيستم ها امکان تهيه داده هاي باارزش و مفيد را در ارتفاعات تعريف شده با قدرت تفکيک پذيري موقتي فراهم مي کنند. استفاده از اين سيستم ها که داراي بهاء کمتري در مقايسه با سيستم هاي فتوگرانتري ديجيتال هستند توجيه پذيرتر به نظر مي رسند. هنگامي که داده هاي سه بعدي در کاربري هاي GIS نيازمند بروز شدن با روش نقشه برداري سريع و کارآمد هستند، سيستم هاي UAV ميتواند جهت گرفتن و بروز کردن اين داده ها مفيد باشد. مدل رقومي ارتفاعي (DEM) و تصاوير ارتو (ORTHO) از داده هاي ضروري زميني جهت کار با GIS هستند. اين داده ها ميتوانند با استفاده از UAV ها و با صرف هزينه توجيه پذيرتري در فضاهاي محدود تهيه شوند.
UAV ها همچنين اغلب مورد استفاده نقشه برداري زميني قرار مي گيرند ، به عبارت ديگر قادر هستند گپ هاي مدل هاي سه بعدي را به هم نزديک کنند و تصاوير اورتو ايجاد کنند [٢٠٠٩ ,.Remondino et al ;٢٠٠٨].
از ديگر کاربردهاي UAV در علوم ژئوماتيک مي توان به کشاورزي، جنگلداري، باستان شناسي، محيط زيست ، مديريت بحران و کنترل ترافيک اشاره کرد. نقشه برداري هوايي بر پايه تصاوير کسب شده از UAV ها، نيازمند يک طرح عملياتي( نقشه پرواز) و تعريف نقاط کنترل زميني١ (GCP) جهت ژئورفرنس کردن آنهاست . پس از اکتساب ، اين تصاوير مي توانند جهت کنار هم گذاري و موزاييک سازي مورد استفاده قرار بگيرند.
(٢٠٠٩ ,Neitzel and Klonowski) و همچنين مي توانند به عنوان ورودي فرآيندهاي فتوگرامتري مورد استفاده قرار بگيرند.
سيستم GIS اين توانايي را دارد که بر روي داده هاي ورودي شامل عوارض با خصوصيات و توصيفات مختلف تحليلهاي ويژه اي نظير روي هم اندازي، همسايگي و درون يابي را انجام داده و خروجيهاي مناسب را از آن تهيه و نمايش دهد
.[Heywood et al, 1998 ]
٢- مواد و روش ها
٢-٢- معرفي منطقه مورد مطالعه
شوربيگ ، روستايي از توابع بخش جلگه رخ شهرستان تربت حيدريه است که در استان خراسان رضوي واقع است . اين روستا با مساحت ٨.٩٧ هکتار بين نصف النهارات ٥٩ درجه ،١٠ دقيقه و ٣٦ ثانيه تا ٥٩ درجه ، ١٠ دقيقه و ٤٩ ثانيه طول شرقي و مدارهاي ٣٥ درجه و٣٣ دقيقه و ٣ ثانيه تا ٣٥ درجه و ٣٣ دقيقه و١٨ ثانيه عرض شمالي قرار گرفته و ارتفاع متوسط آن از سطح آب هاي آزاد ١٦٧٥ متر است . اين روستا در جمعيت اين روستا که در دهستان ميان رخ قرار دارد براساس سرشماري مرکز آمار ايران در سال ١٣٨٥، ٧٥ نفر (٢٠خانوار) بوده است .
شکل شماره ١: موققعيت منطقه موردمطالعه در استان خراسان رضوي
٢-٢- علوم مورد استفاده
UAV -1-2-2
پهپاد ياپرنده هدايت پذير از دور( Unmanned Aerial Vehicle) به هواپيماهاي بدون سرنشين گفته مي شود.
اجزاي اصلي يک پهپاد عبارتند از: بدنه ، موتور و محموله . بدنه يک پهپاد بايد علاوه بر دارا بودن شرايط مناسب آيروديناميکي، طوري طراحي مي شود که بتواند سامانه هاي ارتباطي، جنگ افزارها، اشخاص و محموله ها و کليه لوازم مرتبط با ماموريت محوله اش را در خود جاي دهد و نيز با شرايط جوي منطقه ماموريت سازگار باشد. پهپادها نياز به نوع خاصي از موتورها دارند. منظور از محموله هاي پهپاد در واقع تجهيزات و متعلقات اضافي است که همراه پرنده براي انجام ماموريت خاصي فرستاده ميشود که در پهپادهاي شناسايي، دوربين فيلم برداري و عکس برداري ميباشد. امروزه هواپيماهاي بدون سرنشين به دليل عدم نياز به تأسيسات و پايگاههاي بزرگ و ثابت ، سادگي تعمير و نگهداري، به کار گيري آسان ، نداشتن ضايعات انساني در صورت هدف قرار گرفتن (که با توجه به هزينه صدها هزار دلاري و زمان چندين ساله آموزش يک خلبان بسيار مهم است )، امکان استفاده از فناوري پيشرفته در ساخت و مزاياي ديگر، نظر مشتريان نظامي و غيرنظامي را به خود جلب کرده است . UAV با قابليت عکس برداري و فيلم برداري از ارتفاعات مي تواند نقش موثري در تهيه داده هاي مکاني و نهايتا بروز کردن آن ها داشته باشد. در واقع UAV ها بعنوان يک منبع تامين کننده داده هاي پايه در سيستم اطلاعات جغرافيايي مورد استفاده قرار ميگيرند.از آنجا که داده هاي مکاني پويا و متغير مي باشند به مرور زمان ما نيازمند به روز کردن اين داده ها هستيم . UAV امکان دسترسي کم هزينه و سريعتر به اين داده ها را براي ما فراهم ميکند.پس از تهيه و ايجاد پايگاه داده در سيستم اطلاعات جغرافيايي ما توانايي انجام تجزيه و تحليل ها و تصميم گيري هاي موردي در شرايط مختلف را دارا خواهيم بود.
سابقه به کارگيري پهپاد در ايران به قبل از انقلاب اسلامي بر مي گردد. بعد از خريد هواپيماهاي جديد براي نيروي هوايي به ويژه بعد از خريد اف -١٤ فرمانده هان نيروي هوايي تصميم به خريد تعدادي پهپاد هدف 37-AQM از ايتاليا براي تست توانايي اين هواپيماها و موشکهاي آنها به ويژه موشک جديد فونيکس گرفتند. در آن زمان بيشتر اين تستها با موفقيت انجام شد .اما سابقه به کارگيري پهپادهاي شناسايي در ايران به بعد از انقلاب اسلامي و زمان جنگ باز مي گردد.
٢-٢-٢- سيستم اطلاعات جغرافيايي ١ GIS
