عکس هوایی و کاربرد آن در علوم مختلف

آنچه در مورد عکس هوایی و کاربرد آن در علوم مختلف می خوانید:

• مقدمه عکس هوایی و کاربرد آن در علوم مختلف
• انواع عکس هوایی
• ویژگیهای عکسهای هوایی
• انواع عکس هوایی
• کاربرد عکس هوایی در مطالعات صنعتی شهرها
• کاربرد عکس هوایی وماهواره ای در جغرافیا
• کاربرد عکس هوایی در شهرسازی
• مزایای عکس هوایی نسبت به نقشه
• معایب عکس هوایی نسبت به نقشه
• بدست آوردن تاریخ ،لاین پروازی و طرح پروازی عکس هوایی
• ژئورفرنس کردن عکس هوایی

مقدمه عکس هوایی و کاربرد آن در علوم مختلف

تاریخچه عکس هوایی و کاربرد آن در علوم مختلف بطور خلاصه در ادامه شرح داده شده است .عکسبرداری هوایی ، تفکیکی نسبتاً جدید است که تاریخ آن کم و بیش مقارن با پیدایش هنر و علم عکاسی و همچنین صنعت هوانوردی است. اولین گزارش کتبی اختراع فن عکاسی به آکادمی علوم و هنرهای فرانسه به سال 1839 باز می‌گردد. برای اولین بار فردی فرانسوی به نام لوئیس داگور (Luis Daguevre) روش استفاده از فن عکاس را اختراع کرد. اولین عکس‌ هوایی که در دنیا گرفته شد از طریق بالون و بوسیله شخصی به نام نادار Nadar در سال 1858 میلادی صورت گرفت. با اختراع هواپیما و جنگنده‌های نظامی و پیشرفت‌های هوایی در طول جنگهای اول و دوم جهانی و نیاز به تهیه نقشه‌های دقیق به منظور هدفهای نظامی ، عکسبرداری هوایی رو به توسعه گذاشت. گفتنی است که استفاده عظیم از عکسهای هوایی در امور نظامی در طول جنگ اول بوده در حالیکه برای مصارف غیر نظامی در جنگ جهانی دوم بطور وسیع آغاز شد.

انواع عکس هوایی

بطور کلی عکسهای هوایی بر اساس این که محور دوربین عکسبرداری نسبت به سطح زمین عمود یا مایل باشد به چند دسته تقسیم می‌شوند.

انواع عکس هوایی:

1. عکسهای هوایی قائم: محور دوربین از این نوع از عکس‌ها عمود بر سطح زمین است.
2. عکسهای هوایی کمی مایل: از این نوع عکسها ، محور دوربین عکسبرداری با خط قائم بر سطح زمین تشکیل زاویه داده ولی افق در این عکسها دیده نمی‌شود و محدود است.
3. عکسهای هوایی بسیار مایل: در این عکسها ، تمایل محور دوربین عکسبرداری زیاد بوده ، بطوری که افق در اینگونه عکسها دیده می‌شود.

ویژگیهای عکسهای هوایی

از مهم ترین ویژگیهای عکس هوایی می توان به اندازه کاغذ عکس ،شماره عکس ،مقیاس ، فاصله کانونی وتراز پرواز اشاره نمود.اندازه متعارف عکسهای هوایی ، معمولا 23×23 سانتیمتر است. برای شناسایی و تفصیل عکسهای هوایی اطلاعاتی بر روی آنها درج می‌شود، عبارتند از: شماره عکس و شماره خط پرواز ، فاصله کانونی ، ارتفاع پرواز ، تاریخ و زمان عکسبرداری ، تراز دوربین ، شماره طرح یا شماره بلوک ، شماره دوربین و علائم گوشه‌ای و حاشیه‌ای عکس.

کاربرد عکس هوایی در مطالعات صنعتی شهرها

رشد شهرها به تناسب اشتغال ساکنین آن ها به کارهای صنعتی صورت گرفته است . البته بعضی شهر ها هم به سبب ایجاد مراکز خدماتی چون دانشگاه و یا مراکز مذهبی ایجاد شده اند ، در هر صورت شغل قسمت اعظم ساکنین شهرها فعالیت های غیر کشاورزی و بیشتر صنعتی و خدماتی است . در بعضی شهرها بویژه شهرهای معدنی ، اکثر ساکنین آن به کارهای صنعتی اشتغال دارند . به طور معمول صنایع به سه دسته عمده تقسیم می شوند : صنایع استخراجی ، صنایع تبدیلی و صنایع تولیدی .رشد روز افزون شهرها و تغییرات بافت شهری همچنین مقایسه مساحت فضای سبز شهری نسبت به آلایندگی ها استفاده از عکس هوایی دهه های مختلف ، جهت مشاهده تغییرات پارامترهای بالارا می توان به کاربرد عکس هوایی در مطالعات صنعتی شهرها پی برد.

کاربرد عکس هوایی وماهواره ای در جغرافیا

جغرافیای کاربردی بدون استعانت از عکس هوایی ، تصاویر ماهواره ایی ، نقشه و فن آوری و ابزار ، مفهومی ندارد. هر نوع برنامه ریزی دارای هدفهای فیزیکی ، اجتماعی و اقتصادی مشخص است که انجام و اجرای آن می بایست بدون تخریب محیط زیست صورت گیرد . روشهایی که از اوایل قرن بیستم تا به امروز در مطالعات و تحقیقات جغرافیایی مورد استفاده قرار گرفته و در برنامه ریزیها نیز اساس کار به شمار می رود، استفاده و به کار گیری عکسهای هوایی و تصاویر ماهواره ایی و تفسیر آنها و بکار گیری سیستم کامپیوتری و تحلیل مکانی است . از این رو کاربرد عکسهای هوایی و ماهواره ایی کمک ارزنده ایی به شناخت وضع موجود نموده و اطلاعات ذیقیمتی را در این رابطه به دست می دهد که امر برنامه ریزی و آمایش سرزمین را آسانتر می کند.استخراج و تقسیم محدوده های کاربری اراضی از عکس هوایی یا تصویر ماهواره ای ،رامی توان ازجمله یکی از کاربرد عکس هوایی وماهواره ای در جغرافیا شمرد.

کاربرد عکس هوایی در شهرسازی

مقدمات ایجاد جاده یا راه آهن با بررسی عکس های هوایی آن منطقه شروع می شود . پس از مطالعه عکس ها و با توجه به وضع پستی و بلندی ها و ساختمان آن ها و شرایط طبیعی دیگر مانند باتلاق ها و شن زارها کوتاه ترین مسیر انتخاب می گردد . سپس مطالعات دیگری از نقطه نظر خطرات حاصل از ریزش ها ، لغزش ها ، سیل و طغیان آب ها انجام می شود . پس از این مطالعات بررسی دقیق دیگری از نظر تعیین محل پل ها حجم موادی که باید جابجا شود و امکانات استفاده از مصالح زمینی است . از این رو بررسی دقیق دیگری از نظر تعیین محل پل ها ، حجم موادی که باید جابجا شود و امکانات استفاده از مصالح ساختمانی به عمل می آید .

برنامه ریزان منطقه ای و شهری تقریباْ نیازمند مستمر اخذ داده جهت تنظیم برنامه ها و سیاست های دولت هستند . این سیاست ها و برنامه ها ممکن است از حوزه اجتماعی ، اقتصادی و فرهنگی شروع و تا برنامه ریزی منابع طبیعی و محیط زیست ادامه یابد .

این تحقیقات مطمئن تر و کم خرج تر از مطالعات زمینی است . از اینرو بررسی و تفسیر عکسهای هوایی در مکان یابی شهرها و شهرک ها ، بنادر و سدها نقش اساسی دارد . بسیاری از کارهای مهندسی دیگر با بررسی های مقدماتی توسط عکس های هوایی انجام می شود . مثلاْ طرح های زهکشی و آبیاری یا تحقیق در شیب زمین ها و خاک های منطقه که بر روی عکس مشخص است . محل حفر چاه ها و خطرات پر شدن سدها و غیره از موارد دیگری است که به کمک عکس های هوایی می توان به بررسی آن ها پرداخت . البته اغلب اطلاعات به دست آمده باید به طرق مختلف بر روی زمین کنترل شود ، ولی استفاده صحیح از عکس های هوایی مقدار زیادی از هزینه های اولیه طرح ها را کاهش می دهد . در مجموع می توان چنین بیان کرد که عکس های هوایی در شهرسازی جهت طراحی راه های ارتباطی ، مکان یابی کاربرهای مختلف شهری ، تعیین محل سدها ، پل ها ، ایجاد شهرک های جدید و بنادر کاربرد وسیعی دارند .

نقش موسسه های برنامه ریزی روز به روز پیچیده تر می شود و به سوی فعالیت های وسیع تر و متنوع تر گسترش می یابد . نتیجتاْ ، نیاز فزاینده ای جهت دسترسی به موقع ، از منابع داده به اشکال گوناگون و به صورت دقیق ، و به لحاظ اقتصادی قابل توجیه ، برای این موسسات وجود دارد .بسیاری از این نیازمندی های داده از طریق تفسیر عکس هوایی به خوبی تأمین می گردد .

یک مثال کلیدی تهیه نقشه های کاربری زمین/پوشش زمین می باشد ، مثال دیگر کاربری تفسیر عکس هوایی جهت استفاده از داده برای اهداف ارزشیابی میزان مناسبت کاربری اراضی می باشد.

در اینجا ما راجع به قابلیت تفسیر عکس هوایی در تخمین جمعیت ، مطالعات کیفیت ساختمان ، مطالعات عبور و مرور و پارک نمودن ، فرآیندهای انتخاب مکان ، و شناسایی تغییرات شهری بحث می کنیم .

(تخمین جمعیت) از طریق تفسیر عکس هوایی به طور مستقیم حاصل می شود . روش انجام کار به اینصورت می باشد که با استفاده از عکس های هوایی متوسط تا بزرگ مقیاس ، تعداد واحدهای مسکونی در یک مـنـطـقـه(خانه تک خانواری ، چند خانواری ) تخمین زده می شود و سپس تعداد واحدهای مسکونی در میانگین تعداد افراد خانواده ساکن در هر واحد مسکونی نوع خاص ضرب می شود . تشخیص انواع خانه براساس مشخصه هایی نظیر اندازه و شکل ساختمانها ، حیاط ها ، باغها و راههای ماشین رو می باشد . تفسیر عکس های هوایی همچنین می تواند در مطالعات کیفیت خانه سازی کمک نماید . بسیاری از عوامل زیست محیطی مؤثر در کیفیت خانه سازی می تواند به راحتی از عکس های هوایی تفسیر گردد . در صورتی که سایر چیزها (نظیر شرایط داخلی ساختمان ها) نمی تواند مستقیماْ تفسیر گردند .

عوامل زیست محیطی که از طریق عکس هوایی تفسیر می شوند و در ” مطالعات کیفیت خانه سازی ” مفید به نظر می آیند مشتمل بر اندازه قطعه زمین ، اندازه خانه ، تراکم ساختمان ، عقب نشینی خانه ، میزان فضا در پشت خانه ، شرایط و عرض خیابان ، شرایط پیاده رو و جدول آن ، عدم یا وجود راه ماشین رو ، عدم یا وجود پارکینگ ، کیفیت فضای سبز ، حیاط و فضای باز تعمیرات ، مجاورت با پارکینگ ، و مجاورت با اراضی مورد استفاده تخصیص یافته به صنایع می گردد .عکس برداری سیاه و سفید بزرگ مقیاس نوعاْ برای مطالعات کیفیت خانه سازی به کار برده شده است . به هر صورت ، فیلم مادون قرمز رنگی بزرگ مقیاس تا متوسط مقیاس نشان داده است که در ارزیابی شرایط رویش گیاهی ارجحیت دارد . ( چمن ، بوته ها و درختان )تفسیر عکس هوایی می تواند در ” مطالعات عبور و مرور و پارکینگ ” کمک کند . شمارش متعارف وسایل نقلیه بر روی زمین ، تعداد وسایل نقلیه در حال عبور و مرور از چند نقطه انتخابی در یک دوره زمانی را نشان می دهد . فضاهای وسایل نقلیه و بنابراین مناطق تجمع می تواند به وسیله مشاهده چنین عکس هایی ارزیابی شوند .

جهت مشاوره یا خرید عکس هوایی ، اینجا کلیک کنید.

سرعتهای متوسط وسایل نقلیه می تواند در صورت آگاهی از مقیاس عکس و زمان بین عکس برداری های پوشش دار ( پی در پی ) تعیین شوند . تعداد و توزیع فضایی وسایل پارک شده در اراضی و مناطق باز و خیابانها می تواند از طریق عکسهای هوایی فهرست شوند .

بر روی عکس هوایی همه وسایل نقلیه مناطق شهری قابل رؤیت نیست ، لذا بدیهی است که وسایل نقلیه ای که در تونلها و در پارکینگهای سرپوشیده می باشند ، دیده نمی شوند .دریک منطقه دارای ساختمانهای بلند ، خیابانهای نزدیک به لبه عکس به علت جابه جایی شعاعی و برجستگی ساختمانها ممکن است از دید مخفی بمانند . به علاوه ، ممکن است تشخیص وسایل نقلیه در مناطق دارای سایه بر روی فیلم هایی که دارای کنتراست زیاد هستند ، مشکل باشد . تفسیر عکس هوایی می تواند در تعیین موقعیت های مختلف و مسائل مربوط به انتخاب منطقه (سایت ) نظیر ( تعیین موقعیت محورهای حمل و نقل ) ، ( انتخاب منطقه (سایت ) مناسب برای دفن زباله به لحاظ بهداشتی ) ، ( انتخاب محل برای نیروگاه ) و ( تعیین موقعیت خطوط انتقال ) کمک نماید .

روشهای تصمیم گیری مشابهی در هریک از فرآیندهای تصمیم گیری مربوط به موارد فوق وجود دارد . ابتدا عواملی که باید در فرآیند انتخاب مسیر یا محوطه یا مکان تعیین شوند ، مشخص می گردند .عوارض طبیعی و مصنوعی ( فرهنگی ) به علاوه انواع سیاسی ، اجتماعی و اقتصادی در نظر گرفته می شوند . سپس فایلهای داده در برگیرنده اطلاعات این عوامل جمع آوری شده و مسیرها و یا مکانهای مختلف تجزیه و تحلیل می شوند و مسیر یا مکان نهایی انتخاب می شود .تفسیر عکس هوایی و فتوگرامتری در جمع آوری بسیاری از داده های طبیعی و مصنوعی که مربوط به توپوگرافی ، زمین شناسی ، خاکها ، مواد ساختمانی بالقوه ، رویش ، کاربری اراضی ، موقعیت اراضی حاصلخیز ، مکانهای تاریخی/باستانی و حوادث غیرمترقبه طبیعی ( زلزله ، سرخوردن زمین ، سیلها ، آتشفشان ها ، و امواج عظیم دریا در اثر آتشفشان ) می گردد ، مفید هستند .

روشهای گوناگونی برای به دست آوردن چنین داده های طبیعی و مصنوعی از طریق تفسیر عکس هوایی در جاهای دیگر در این فصل تشریح شده است .

وظیفه تجزیه و تحلیل داده به طور قابل ملاحظه ای با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) تسهیل شده است . تهیه نقشه (شناسایی تغییرات مناطق شهری) و تجزیه و تحلیل می تواند از طریق تفسیر عکسهای هوایی در تاریخهای مختلف تسهیل شود .

مزایای عکس هوایی نسبت به نقشه

عکسهای هوایی تصاویر حقیقی عوارض هستند و آنها را به شکل واقعی به ما نشان می‌دهند، در حالیکه نقشه ترسیمی بوده و علامت و نشانه‌های قراردادی از عوارض هستند. عکسهای هوایی جدیدترین و تازه‌ترین اطلاعات و تغییرات سطح زمین را نشان می‌دهد. جزئیات عوارض و پدیده‌هایی که در عکسهای هوایی مشاهده می‌شوند، در نقشه وجود ندارد. عکسهای هوایی ساده‌تر ، سریع تر و ارزانتر از نقشه‌ها تهیه می‌شوند و از نقاطی که به علل جغرافیایی یا نظامی غیر قابل دسترس بوده و نمی‌توان نقشه تهیه کرد، می‌توان عکسبرداری نمود.

معایب عکس هوایی نسبت به نقشه

مقیاس عکسهای هوایی در همه جای آن کاملا ثابت نیست و از مرکز عکس به طرف حاشیه ، مقیاس تغییر می‌کند، در حالیکه نقشه ثابت است. برای استفاده از عکسهای هوایی نیازمند آموزشهای تخصصی ‌تری نسبت به استفاده از نقشه می‌باشد. برای استفاده از عکسهای هوایی ، نیاز به وسایل و امکانات مخصوص می‌باشد، در حالیکه استفاده از نقشه‌ها با وسایل ساده میسر می‌باشد. اطلاعات حاشیه‌ای عکسهای هوایی مانند اطلاعات حاشیه‌ای نقشه کامل نیست و از عکسهای هوایی ممکن است عوارض کوچک به وسیله و پدیده‌های بزرگ یا بوسیله سایه عوارض پوشیده و پنهان شوند.

بدست آوردن تاریخ ،لاین پروازی و طرح پروازی عکس هوایی

همانطور که می دانید ،درعملیات عکسبرداری هوایی نیز همانند عملیات آبنگاری (هیدروگرافی) قبل از پرواز بر فراز منطقه کاری ابتدا خطوط پرواز را بر حسب پوشش دادن عکس هوایی به منطقه ای ومحدودیت های مانور هواپیما و شکل طبیعی منطقه و سایر پارامترها طراحی و رسم می کنند .سپس خلبان هواپیما را یر روی این خطوط هدایت کرده طوری که حین پرواز در ارتفاع معین که به مقیاس عکس هوایی بستگی دارد دوربین عکس برداری شروع به تصویربرداری می کند .هر کدام از این خطوط پرواز را لاین عکسبرداری می نامند و حاصل تقسیم ارتفاع پرواز بر فاصله کانونی را مقیاس عکس برداری گویند. به هرکدام از عکس های متوالی گرفته شده در یک لاین یک شماره منحصربفرد اختصاص داده می شود که به این عدد ،شماره عکس گویند.ممکن است در یک طرح پروازی دو شماره یکسان داشته باشیم ولی در شماره لاین پرواز متفاوت باشند به هیچ وجه دو عکس با شماره یکسان و لاین پروازی یکسان پیدا نمی شود و بدین صورت هر عکس هوایی در یک طرح با شماره و لاین پروازی اش منحصر بفرد خواهد بود.

برای بدست آوردن تاریخ عکس برداری ؛ لاین پروازی و طرح پروازی شکل زیر را در نظر می گیریم.

همانطور که ملاحظه می شود در برخی عکس ها مثل عکس هوایی شکل بالا دو عدد سمت چپ به ترتیب از چپ به راست شماره لاین پروازی و شماره عکس را نشان می دهد. شماره لاین پروازی این عکس هوایی عدد 19 و شماره عکس آن 87 می باشد . شماره سمت راست عکس هوایی یعنی 695001 را طرح پروازی گویند .در این قبیل عکس ها دو عدد سمت چپ طرح پروازی یعنی عدد 69 در این عکس هوایی ، تاریخ عکس برداری را بر حسب میلادی نشان می دهد ، یعنی تاریخ عکس برداری عکس هوایی مذکور، سال 1969 میلادی می باشد.که اگر به تاریخ خورشیدی تبدیل کنیم یعنی ازعدد 69 مقدار 21 را کم کنیم ، مقدار بدست آمده که 48 می باشد ، سال عکسبرداری بر حسب خورشیدی می باشد.یعنی سال عکسبرداری 1348 خورشیدی یا 1969 میلادی می باشد.

می توان پارامتر های دیگری همانند ساعت عکس برداری و فاصله کانونی دوربین همچنین تراز دوربین را ، از روی عکس هوایی بدست آورد.

جهت خرید اینترنتی عکس هوایی از سامانه فروش سازمان نقشه برداری ،مشخصات عکس هوایی از قبیل شماره عکس ،لاین پروازی ،مقیاس عکس هوایی و طرح پروازی ، مورد نیاز است . برای پیدا کردن مشخصات عکس هوایی مورد نیاز از سامانه رسا که مربوط به سازمان نقشه برداری می باشد استفاده می کنیم. راهنمای استفاده از محصولات سازمان نقشه برداری سامانه رسا در مقالات پیشین آمده است.

ژئورفرنس کردن عکس هوایی

همانطور که می دانیم عکس هوایی فاقد مختصات utm بوده و قابلیت هم پوشانی با سایر لایه های مختصات دار را ندارد مختصات اولیه آن بر حسب سطر و ستون پیکسل ها و رنگ پیکسل می باشد.برای ژئو رفرنس کردن عکس هوایی یا همان زمین مرجع نمودن عکس هوایی نقاط متناظر برجسته ومشخصی مانند تقاطع آبریزها ،تقاطع جاده ها ، رئوس عوارض مثل استخر و تقاطع خط الرس ها و خط القعرها را که هم در عکس قابل مشاهده است و هم بر روی زمین موجود است را در نظر رفته و مختصات این نقاط را از طریق نقشه برداری زمینی که به نقاط ژئودزی بسته است ، یا از روی نقشه های بزرگ مقیاس بدست آورده و در نرم افزار مربوطه که مخصوص ژئو رفرنس کردن عکس هوایی، می باشد همانند نرم افزارهای فتوگرامتری سنجش از دور و…همانند Global Maper ، ArcGis بعنوان مختصات جدید آن نقاط یا پیکسل ها معرفی می کنند .نرم افزار مربوطه، بسته به تعداد نقطه ها از روش مثلث بندی یا خطی ،مختصات سایر نقاط را محاسبه کرده و در فرمت های مختلف ذخیره می کند.

شکل بالا ژئو رفرنس نمودن عکس هوایی در محیط ArcMap را نشان می دهد .عکس هوایی ژئورفرنس شده را می توانیم در فرمت Geotiff که در بیشتر نرم افزار های عکس قابل خواندن است و یا در فرمت kml/kmz ،که در نرم افزار Google Earth ، قابل خواندن است ، ذخیره کنیم ویا می توان در فرمت های دیگر، که برای اهداف بعدی همانند جانمایی محدوده پلاک ثبتی ، قابل استفاده است ، ذخیره کرد.

مقالات مرتبط:

• راهنمای محصولات سازمان نقشه برداری (رسا)
• دانلود عکس هوایی رایگان از سایت USGS
• راهنمای خرید محصولات سازمان نقشه برداری
• جانمایی پلاک ثبتی

لینک های مفید :

• سازمان ثبت اسناد و املاک کشور
• سامانه رسا – پورتال زیرساخت داده های مکانی سازمان نقشه برداری
• سامانه فروش عکس هوایی و نقشه سازمان نقشه برداری

جهت مشاوره یا خرید عکس هوایی ، اینجا کلیک کنید.