پشتیبانی از فضاهای شهری با نقشه برداری پهپاد و مدل سازی سه بعدی

برای بررسی سهم پهپادها در فرآیند نقشه برداری فضایی در محیط های شهری، تیمی از یونان استفاده از تصاویر هوایی را برای دستیابی به پوشش گسترده ای از یک منطقه هندسی از پیش تعریف شده مورد علاقه مطالعه کردند.

مدیریت فضاهای شهری به دلیل انبوهی از فناوری های نوین پدید آمده، نقطه کانونی در برنامه ریزی مشارکتی بوده است. تیمی از یونان نقش پهپادها را در فرآیند نقشه برداری فضایی در محیط های شهری بررسی کردند. جمع آوری اطلاعات کمی و کیفی و استفاده از مدل سازی سه بعدی درک جامع تری از محیط شهری را ممکن می سازد و فرآیند بازآفرینی شهری را تسهیل می کند.

محیط شهری شامل مناطق مرزی سطوح مصنوعی انسانی است که برای حمل و نقل، تجارت، تولید، مدیریت و مسکن و سطوح پوشش گیاهی استفاده می شود که به شدت تحت تأثیر پوشش مصنوعی قرار می گیرند. برای درک بهتر سیستم شهری، نقشه برداری و پایش گسترده محیط ساخته شده مورد نیاز است. با این وجود، دستیابی به دقت بالا در این وظایف به دلیل ماهیت غیرقابل نفوذ و پیچیده سطوح و ساختمان های ساخته شده چالش برانگیز است.  فتوگرامتری با استفاده از وسایل نقلیه هوایی بدون خدمه (پهپادها یا “پهبادها”) یک رویکرد سریع در حال توسعه است که هدف آن مقابله با این مشکل است.

اکتساب داده ها

تیمی از دانشگاه ارسطو تسالونیکی، یونان، مطالعه ای را در مورد استفاده از تصاویر هوایی برای دستیابی به پوشش گسترده ای از یک منطقه هندسی از پیش تعریف شده مورد علاقه آغاز کردند. منطقه انتخاب شده، که در مجموع 81000 متر مربع را در بر می گرفت، با استفاده از نرم افزار Pix4Dcapture نقشه برداری شد . تصاویر با دوربین هواپیمای بدون سرنشین با ارتفاع پرواز 93.34 متر از سطح زمین به دست آمد.

مسیر از پیش تعریف شده (شکل 1) دو بار پرواز شد تا مجموعه تصاویر با کیفیت بالا را تضمین کند. هر پرواز 20 دقیقه به طول انجامید، که معادل دو ساعت برای کل فرآیند جمع آوری داده است. در مجموع، 231 تصویر دارای برچسب جغرافیایی با 80 درصد همپوشانی به دست آمد.

تولید مدل سه بعدی

مدل سه بعدی با استفاده از نرم افزار Pix4Dmapper و با پیروی از یک گردش کار معمولی فتوگرامتری به دست آمد:
– انتخاب تصاویر دارای برچسب جغرافیایی مناسب برای پردازش
– بهینه سازی نقاط کلیدی و محاسبه مطابقت عکس ها
– تجزیه و تحلیل نقاط گره خورده

– تولید ابر نقطه متراکم و مش بافت سه بعدی (شکل 2)
– درون یابی نقاط ابر نقطه برای تولید مدل سطح دیجیتال (DSM)
– Orthorectification بر روی DSM، تولید ارتوموزائیک نهایی (شکل 4).

نقشه برداری و رندر بافت

از بلندر برای ارائه یک رندر واقعی از مدل سه بعدی استفاده شد و تیم موفق شد مثلث های مدل را با تصویر منبع گره بزند. هنگامی که این فرآیند توسط موانع فیزیکی مانند درختان، گیاهان، تیرهای روشنایی یا عدم وجود تصاویر همپوشانی گرفته شده توسط پهپاد جلوگیری شد، به‌جای آن از یک موقعیت مشابه و محدود کردن نقاط استفاده شد (شکل 3).

منطقه مورد علاقه در نهایت می تواند با درصد کم انحراف ردپای تجسم شود. سطح جزئیات (LOD) مدل سه بعدی به دست آمده از گردش کار تولید، LOD1 بود، که سطح مناسبی برای استفاده در تحقیقات برنامه ریزی مشارکتی است. محیط ساخته شده، حفره های شهری و مرزهای منطقه را می توان با استفاده از مش بافت سه بعدی و ارتوموزائیک تولید شده از داده های جمع آوری شده به دقت تشخیص داد (شکل 4).

ارتقای برنامه ریزی شهری و مشارکتی

مدل سه بعدی به دست آمده درک جامعی از محیط شهری را امکان پذیر می کند. این تجسم و ارائه منطقه را بالا می برد و ادغام و اندازه گیری منطقه را در بافت شهرهای هوشمند، برنامه های محیطی و برنامه ریزی شهری و مشارکتی استراتژیک تسهیل می کند (شکل های 5 و 6).

این فرآیند بر سنجش و توصیف مشکلات و تضادهای فضایی و نیز اولویت‌بندی کاستی‌های منطقه متمرکز بود. این امکان را برای دامنه و ارزیابی طیف بالقوه ای از نتایج، شناسایی و جستجوی راه حل های جایگزین، و نظارت، اجرا و ارزیابی مجدد پتانسیل فرآیندهای مختلف طراحی استراتژیک و راه حل های طراحی دقیق فراهم می کند. 

مرحله عمل اجرای طراحی تحقیق هنوز هم حدس و گمان است و تحقیق نشان دادن عملی و استفاده از مدل‌های به‌دست‌آمده در فرآیند را ادغام نمی‌کند، زیرا دامنه تحقیق فراهم کردن ابزار جدید برای نیازهای اطلاعاتی در برنامه‌ریزی مشارکتی فضایی را محدود می‌کند. با این وجود، اطلاعات مکانی پردازش شده در این مطالعه می‌تواند هم مدل‌های تأثیر و هم مدل‌های مقابله‌ای را ارائه دهد که می‌تواند مکان، منابع و تضادهای رویدادها را بررسی کند.

نتایج را می توان برای جمع سپاری در فرآیندهای تصمیم گیری مشارکتی و برای بررسی پیامدهایی که اینها بر محیط ساخته شده دارند استفاده کرد. آنها همچنین می توانند به عنوان روشی جدید برای مشارکت شهروندان در فرآیندهای تصمیم گیری محلی مورد استفاده قرار گیرند. حتی افراد آموزش ندیده نیز می توانند پیامدهای هر تأثیر استراتژیک بر جامعه خود را که با پتانسیل مدل سازی سه بعدی فضای شهری ممکن می شود، بهتر درک کنند.

تکمیل محصولات نقشه برداری با مدل های سه بعدی

مدل‌هایی که با استفاده از گردش‌های کاری فتوگرامتری (با استفاده از پهپاد) به دست می‌آیند، می‌توانند مدل‌های به‌دست‌آمده از اسکن لیزری زمینی را تکمیل کنند. پهپادها جمع آوری داده ها را از دیدگاه نادری امکان پذیر می کنند. این کاستی های روش زمینی را برطرف می کند، یعنی اینکه بسیاری از نقاط را نمی توان بدون تکنیک های زمینی وقت گیر و پرهزینه که همچنین مشمول مقررات سختگیرانه و مالکیت خصوصی است، دست یافت. تصاویر هوایی به طور موثر مدل های سه بعدی فوتورئالیستی تولید می کنند، بنابراین زمان و هزینه هر پروژه را کاهش می دهند.

علاوه بر این، مدل سازی سه بعدی با استفاده از فتوگرامتری نیز برای برنامه ریزی مشارکتی مفید است. داده های جمع آوری شده در مورد محیط ساخته شده به راحتی در پایگاه داده های دانش فضایی محلی ادغام می شوند و می توانند مدل های جغرافیایی مرجع و مقیاس بندی شده را تولید کنند.

 همچنین می‌تواند پروژه‌های اداری آتی را در منطقه مورد بررسی تسریع بخشد و به طوفان فکری در مورد پیاده‌سازی‌های بعدی مربوط به تکامل فضای عمومی، مانند کاربری زمین، باغبانی اجتماعی، پارک‌های جیبی و فضاهای زودگذر فرهنگی کمک کند. اطلاعات به دست آمده، شناسایی و تحلیل مشکلات مشارکتی را تقویت می کند و می تواند از اولویت ها و کاوش سیستماتیک راه حل های بالقوه حمایت کند. علاوه بر این، از طریق نظارت مشترک، می‌تواند بازخوردی را در مورد فعالیت‌ها ارائه دهد و به طراحی مشارکتی بین ذینفعان و شرکت‌کنندگان بپردازد.

نتیجه گیری

مدل‌سازی سه‌بعدی مجموعه داده‌های غنی را فراهم می‌کند که ایجاد تحلیل شهری خودکار را تسهیل می‌کند. رویکرد پیشنهادی با استفاده از داده‌های فتوگرامتری پهپاد، پارامترهای کمی و کیفی شهری را تجزیه و تحلیل و اعتبارسنجی می‌کند و ابر نقطه فتوگرامتری را در اختیار ذینفعان قرار می‌دهد که چگالی نقطه‌ای بالاتری نسبت به ابرهای نقطه لیدار دارد.

نماهای متنی گسترده و دقیق حاصل از محیط شهری را می توان از نمای ساختمان ها و خیابان ها تا نماهای کل محله ها مقیاس بندی کرد. بنابراین، آنها را می توان برای اهداف متعدد، از یک ساختمان یا بلوک واحد گرفته تا کل محله یا بخش منطقه ای شهر مورد استفاده قرار داد. نماهای مایل و بالای سر می توانند از گرافیک های مفهومی و همپوشانی برای تجزیه و تحلیل سایت پشتیبانی کنند، بنابراین مقدار مهمی از مواد را برای معماران و برنامه ریزان شهری فراهم می کنند.

 این مواد و به خصوص تصاویر گرفته شده را می توان به منظور حمایت از پروژه های عمومی در محیط ساخته شده و همچنین پیشرفت ساخت زیرساخت ها در بخش دولتی و خصوصی (با استفاده از تصاویر “قبل” و “پس از”) به بازار عرضه کرد. . 

علاوه بر این، ویدئوها و تصاویر الهام بخش را می توان برای تقویت مشارکت عمومی از درون جوامع محلی استفاده کرد. نکته مهم، به دلیل دقت و قابلیت اطمینان اطلاعات به دست آمده (حتی در مناطق غیرقابل دسترس)، این رویکرد همچنین اتوماسیون تحلیل شهری را تسهیل می کند و به انجام منظم و دوره ای وظایف نظارت شهری کمک می کند.

استفاده از نقشه برداری فتوگرامتری پهپاد و مدل سازی سه بعدی در فضای شهری در آینده نزدیک به طور قابل توجهی افزایش خواهد یافت، زیرا پهپادها مقرون به صرفه تر خواهند شد. علاوه بر آن، استفاده از آنها تأثیرات عمده ای در زمینه های متعددی در این زمینه خواهد داشت. همانطور که جوامع تحقیقاتی نقشه برداری و برنامه ریزی شهری و مشارکتی به استقبال این فناوری های جدید ادامه می دهند، استفاده از آنها در فضای شهری می تواند به روش استاندارد در آن بخش ها تبدیل شود.

پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد پهپاد