تصاویر ارتوفتو عکس هوایی چیست و چه کاربردی دارد؟

ابعاد فیلم عکس هوایی که فاصله فیدوشال مارک های فیلم از همدیگر می باشد و همچنین فاصله کانونی دوربین عکسبرداری را از روی فایل متا دیتای عکس هوایی استخراج نموده و به نرم افزار معرفی می کنیم در صورتی که متا دیتا یا اطلاعات برچسب عکس هوایی را در اختیار نداشته باشد با اندازه گیری ابعاد فیلم یا تصویر آن و همچنین فاصله کانونی را از روی اطلاعات حاشیه ای عکس می توانیم بدست آوریم.

3-3- معرفی فیدوشال مارکهای عکس هوایی

در این مرحله از مراحل تهیه تصاویر ارتوفتو ،فیدوشال مارکهای عکس هوایی را به نرم افزار معرفی می کنیم.معرفی حداقل 4 فیدوشال مارک جهت اینکار لازم است .فیدوشال مارکها ممکن است در میانه عکس بنام فیدوشال مارکهای میانه یا درگوشه های عکس بنام فیدوشال مارکهای گوشه ایی بر روی عکس واقع شده باشند. انتخاب بین فیدوشال مارکهای گوشه ایی یا میانی به وضوح آنها در عکس هوایی به تشخیص اپراتوربستگی دارد.

3-4- ساخت DEM منطقه پوشش عکس هوایی

مدل سه بعدی زمین تحت پوشش عکس هوایی را تهیه می کنیم مدل سه بعدی یا ارتفاعی منطقه (DEM) باید با مقیاس عکس هوایی و دقت کار تهیه تصاویر ارتوفتو متناسب باشد.بطور مثال نمی توان جهت ساخت تصاویر ارتوفتو عکس هوایی با مقیاس 1/10000 از DEM با تراکم 30 متری استفاده نمود حداقل تراکم موردنیاز مدل سه بعدی 5متر لازم است در صورت استفاده از مدل سه بعدی زمین با تراکم 30 متر برای عکس هوایی مقیاس 10000 دقت تصویر نهایی تهیه شده بیش از حد مجاز خواهد شد. برعکس این در صورت استفاده ازمدل سه بعدی با تراکم بیشتر برای عکس های هوایی کوچک مقیاس مدت زمان پردازش اطلاعات بیشتر از معمول افزایش خواهد داد.

3-5- تعریف سیستم مختصات پروژه

از دیگر مراحل ساخت تصاویر ارتوفتو تعریف سیستم مختصات چهت پروژه می باشد. سیستم مختصات شامل بیضوی مقایسه و سیستم تصویرنقشه برداری می باشد در تعریف سیستم مختصات نکته ای که حائز اهمیت میباشد ، انتخاب سیستم مختصات مشترک بین پروژه و DEM تهیه شده، می باشد. در صورتیکه سیستم مختصات DEM با سیستم مختصات پروژه متفاوت باشد نرم افزار با خطا مواجه شده و اجرای مراحل ساخت تصاویر ارتوفتو متوقف می شود.

3-6- تعیین نقاط کنترل زمینی(GCP)

انتخاب نقاط کنترل زمینی یکی دیگر از مراحل ساخت ارتوفتو می باشد.هرچقدر بیشتر در انتخاب نقاط کنترل دقت کنیم دقت تصاویر ارتو فتو ساخته شده بیشتر خواهد شد. حداقل سه نقطه کنترل زمینی جهت ساخت تک تصویر ارتو فتو لازم است. در تهیه مدل فتوگرامتری زوج عکس هوایی ویا ساخت تصاویر ارتو فتو استریو، بطور همزمان به شش نقطه کنترل مشترک بین دو عکس و حداقل سه نقطه کنترل زمینی مستقل لازم است. در تعیین نقاط کنترل زمینی فاصله وتعداد نقاط کنترل ، میزان پراکندگی نقاط ، انتخاب منبع مختصاتی مرجع و روش پردازش نقاط ،دارای اهمیت زیادی می باشد و بیشترین تاثیر را دردقت کار دارد انچام صحیح این کارها به تخصص و تجربه اپراتور بستگی دارد.

3-7- انتخاب رزولوشون تصویر خروجی

تصویر خروجی تصاویر ارتوفتو را می توان در فرمت های مختلف تهیه کرد همچنین میزان رزو لوشون تصویر خروجی قبل از ساخت با توجه به مقیاس عکس های هوایی و دقت کار قابل انتخاب می باشد.در این مرحله تعیین می کنیم که هر پیکسل چند متر روی زمین باشد.

3-8- انتخاب مسیر ذخیره سازی تصویر

مسیریا همان آدرس ذخیره سازی تصویر نهایی یکی دیگر از مراحل ساخت تصاویر ارتوفتو می باشد در این مرحله تعیین میکنیم که تصویر خروجی دارای چه مختصاتی باشد یا اینکه بدون مختصات و محلی باشد ویا در چه دایرکتوری و پ.شه ای ذخیره گردد.

3-9- اجرای برنامه ساخت ارتوفتو

اجرای برنامه و ذخیره مراحل قبلی در نرم افزار جهت استفاده مجدد این فایل یا ویرایش آن از مراحل دیگر ساخت و تهیه تصاویر ارتوفتو می باشد.

4- لزوم استفاده از تصاویر ارتوفتو

برای بسیاری از اهداف، بازنمایی عکسبرداری هوایی به منظور تهیه تصاویر ارتوفتو، از زمین به نقشه ارجحیت دارد، زیرا یک تصویر ارتوفتو یک نمای پرسپکتیو از منطقه ای که نشان می دهد را ارائه می دهد، همیشه مقداری جابجایی در موقعیت های پلان واقعی آنها و مقداری تغییر در مقیاس بعلت اختلاف ارتفاع عوارض وجود خواهد داشت، مگر اینکه منطقه مورد نظر مربوطه کاملا صاف و هموار باشد و ناحیه اندازه گیری شده در مرکز تصویر قرار گیرد.نمایش پرسپکتیو از منطقه و توانایی اندازه گیری طول ها ، موقعیت و مساحت ها در تصاویر ارتوفتو ، لزوم استفاده از این تصاویر ارتوفتو را باعث می شود.

میزان خطا به عواملی مانند فاصله کانونی دوربین، تغییر ارتفاع زمین  و میزان شیب دوربین نسبت به زمین در هنگام عکسبرداری بستگی دارد.

برای برخی کاربردها – شامل تفسیر عکس هوایی به جای اندازه گیری – وجود این نوع خطاها مهم نیست، اما هنگام محاسبات فواصل ویا مساحت ها محاسبه وتصحیح این خطاها لازم است.

تکنیک های فتوگرامتری زیادی وجود دارد که می توان از آنها برای تبدیل یک عکس هوایی یا ماهواره ای به تصویری بدون اعوجاج یا ارتوفتو مانند نقشه استفاده کرد. دقت نتیجه به تکنیک ها و روش های  مورد استفاده و کیفیت اجزا بستگی دارد.

5- تفاوت ژئورفرنس یا زمین مرجع نمودن عکس های هوایی با تصاویرارتوفتو

ژئورفرنس با تطبیق عکس هوایی یا ماهواره ای  مربوطه و نقشه موجود یا نقاط کنترل بررسی شده انجام می شود. سپس از این نقاط برای ایجاد یک تبدیل برای منطبق کردن تصویر با نقشه یا کنترل هدف استفاده می شود. این فرآیند به عنوان اصلاح هندسی شناخته می شود، همچنین امروزه بیشتر به عنوان زمین مرجع کردن، شناخته می شود.

این نوع عکس های هوایی زمین مرجع شده، همچنین می توانند موزاییک شوند تا یک لایه یا موضوع در یک GIS را تشکیل دهند. بسته به پارامترهای انتخاب شده در طول فرآیند، چنین محصولاتی می‌توانند زمان کمتری نسبت به اصلاح کامل داشته باشند و باید برای کارهایی که نیاز به موقعیت‌یابی دقیق ندارند، به اندازه کافی مناسب است، به عنوان مثال. تجزیه و تحلیل پوشش گیاهی هنگامی که این تکنیک در مناطق بسیار مسطح استفاده می شود، می تواند محصول قابل قبولی ارائه دهد. با این حال، اصلاح برای جابجایی زمین، یا موقعیت هواپیما که تصاویر هوایی را می گیرد، یا لنز یا اعوجاج تصویر را  که در تهیه تصاویر ارتوفتو اهمال می شود ، را تصحیح  نمی کند.

از آنجایی که این یک فرآیند تقریبی است، ممکن است بین عکس های هوایی مجاور شکاف یا تداخل وجود داشته باشد، به ویژه در زمین های شیب دار. مناطقی ازعکس های هوایی ممکن است با جایی که عکس های هوایی جداگانه موزاییک شده اند، مطابقت نداشته باشند. به طور کلی، محصول نهایی ممکن است با داده ها یا لایه ها/موضوعات اصلاح شده مطابقت نداشته باشد.

تصاویر ارتوفتو تصحیح‌شده معمولاً حاوی اطلاعاتی هستند که در فایل جداگانه ذخیره می شوند (یا برای سازگاری با ArcGIS که به‌عنوان یک فایل tfw. ارائه می‌شود) که امکان می‌دهد تصویر هنگام وارد شدن به یک نرم افزار همانند GIS، Google Earth و غیره مکان‌یابی شده و مختصات دار شوند.با این حال، این قاعده همیشه صدق نمی کند، و به خصوص ممکن است برای محصولات قدیمی که فرمت اصلی محصول نسخه چاپی بود، صادق نباشد. فرآیندی که در آن اطلاعات مکان به هدر اضافه می شود، گاهی اوقات به طور معمول به عنوان “زمین مرجع” نیز نامیده می شود.

در حالیکه در تهیه تصاویر ارتوفتو هم اطلاعات مکانی در یک فایل جداگانه ذخیره می شود و با این تفاوت که جابجایی های ناشی از فاصله کانونی دوربین ، اختلاف ارتفاع ،شیب دوربین عکسبرداری تصحیح می شوند بطوریکه تصاویر ارتوفتو با نقشه منطبق می شوند و می توان پلان یا فاصله را از روی تصاویر ارتوفتو با دقت اندازه کیری نمود.

           

 جاده نامرتب اثری از موزاییک سازی عکس های هوایی برای تشکیل یک محصول واحد یا لایه/ موضوع در GIS از تصاویر فقط اصلاح شده است. این نتیجه برای مناطقی با شیب تندتر یا کوهستانی که در آن اثرات جابجایی زمین بارزتر است.   

6- تصاویر ارتوفتو – دقیق و نه چندان دقیق

تصاویر ارتوفتو تصویرهای عکاسی تهیه شده از تصویر پرسپکتیو هوایی است که در آن جابجایی های ناشی از شیب و برجستگی حذف شده است. تصویر حاصل فاقد اعوجاج و کیفیت واقعی نقشه است.

تولید تصاویرارتوفتو شامل تصحیح تدریجی نواحی کوچک عکس هوایی برای تأثیرات تسکین و شیب دوربین است، فرآیندی که به عنوان یکسوسازی تفاضلی شناخته می‌شود.

دقت یک تصویر ارتوفتو به کیفیت و دقت هر عنصر در فرآیند ایجاد آن بستگی دارد. با استفاده از مدل ارتفاع بسیار دقیق ، پرواز در ارتفاع پایین، دوربین هوایی با وضوح بالا، گزارش کالیبراسیون دوربین و کنترل دقیق زمینی جغرافیایی می توان به یک تصویر ارتوفتو بسیار دقیق دست یافت. اگر هر عنصری از دقت یا کیفیت پایین تری برخوردار باشد، دقت تصویر ارتوفتو نهایی تحت تأثیر قرار می گیرد. ممکن است دقت مطلق دو عکس ارتوعکس از یک ناحیه کاملاً متفاوت باشد، حتی زمانی که از نظر بصری مشابه به نظر می رسند.

فن‌آوری‌های اندازه‌گیری ابعاد زمین ، معمولاً ارتفاعات سطحی را ثبت می‌کنند، اگرچه داده های LiDAR و رادار چند باندی، پتانسیل نفوذ در پوشش گیاهی برای ایجاد ارتفاعات زمین  واقعی را دارند. به عنوان یک روش کلی، استفاده از مدل سه بعدی حقیقی(بدون در نظر گرفتن ارتفاع ساختمانها و پوشش گیاهی) برای ایجاد تصاویر ارتوفتو در مناطق روستایی قابل قبول است. با این حال، استفاده از یک مدل سه بعدی زمین واقعی نسبت به مناطق شهری ترجیح داده می شود، به ویژه در جایی که ساختمان های چند طبقه وجود دارند. ایجاد تصاویر ارتوفتو درست در هر دو سطح ممکن است (معروف به ارتوفتو واقعی) در این مورد، مجموعه داده های سطح سقف/سایبان و سطح زمین یا مدل های زمین مورد نیاز است که هزینه تولید مدل سه بعدی زمین را افزایش می دهد.

همانطور که قبلاً در مورد محصولات اصلاح شده ذکر شد، امروزه تصاویر ارتوفتو دیجیتال معمولاً حاوی اطلاعاتی هستند که در فایل جداگانه ذخیره می شوند (یا برای سازگاری با ArcGIS که به عنوان یک فایل .tfw جداگانه ارائه می شود) که امکان می دهد عکس هوایی یا تصویر ماهواره ای ارتوفتو هنگام وارد شدن به یک GIS، Google Earth به درستی وبا مختصات زمینی وارد شود. با این حال، همیشه اینطور نیست، به خصوص برای عکس های هوایی قدیمی که فرمت اصلی عکس هوایی نسخه چاپی بوده است، صادق نیست.

7- ظاهر کلی تصاویر ارتوفتو ها

این که بتوان یک تصویر یکپارچه ارتوفتو از تمام عکس های هوایی منفرد داشته باشیم با اینکه  اندکی زمان بر است، خیلی با ارزش می باشد. تکنیک‌های اصلی که برای تأثیرگذاری بر ظاهر کلی مورد استفاده قرار می‌گیرند، تکنیک‌هایی هستند که با متعادل کردن تن رنگ‌های تک تک عکس های هوایی مرتبط هستند، و تکنیک‌هایی که با روش موزاییک‌ سازی عکس های هوایی  ارتوفتو فردی مرتبط هستند.تعادل رنگ اصطلاح کلی است که برای ویرایش یک تصویر آرتوفتو به منظور یکنواخت کردن تن رنگ ها استفاده می شود. به عنوان مثال، مناطق با آفتاب روشن/ابری، صبح/بعد از ظهر، بهار/پاییز.

برای پروژه ای که منطقه وسیعی را پوشش می دهد و احتمالاً به عکسبرداری هوایی دلیل آب و هوا و زمان روز و سال دارای تفاوت های توناژی رنگ است، نیازمند کار زیادی در خصوص موزائیک و متعادل کردن توناژ رنگ ها می باشد و ممکن است نتیجه نهایی یک میانگین ضعیف از همه شرایط باشد.

اگرچه ممکن است در کل پروژه ظاهر کلی تصاویر ارتوفتو ،ظاهر ثابتی نداشته باشند، تعادل رنگ کاشی‌ها یا بلوک‌های کوچکتر ممکن است منجر به تصویر واضح‌تر در هر کاشی شود و انجام آن آسان‌تر باشد.

همچنین بخوانید : راهنمای خرید عکس هوایی یا نقشه از سازمان جغرافیایی نیروهای مسلح

8- موزائیک کردن تصاویر ارتوفتو

موزاییک کردن تصاوبر ارتوفتو تکنیکی است که برای پیوستن عکس های هوایی مجزا به یک محصول واحد استفاده می شود.برای اینکار بسیاری از روش‌های مختلف را می‌توان استفاده کرد، از ایجاد یک الگو و برش دادن بخش‌های منظم کناری از هر عکس هوایی و پیوستن آن‌ها گرفته تا انتخاب خطوط  درز در امتداد مناطقی که تغییرات طبیعی دارند مانند جاده، خط الراس یا رودخانه، ادامه فرآیند متداولی است که می تواند خطای پیوندهای تصویر را  کاهش دهد.

 

9- دقت تصاویر ارتوفتو

ارتوفتو مرتبه دوم اصطلاحی است که معمولاً زمانی استفاده می شود که به محصولی با دقت کمتر نیاز است.در این گونه از تصاویر ارتوفتو همه عناصر (تفاوت جابجایی و مقیاس ناشی از زمین ناهموار، و اعوجاج ناشی از موقعیت هواپیما) بصورت یکسان در نظر گرفته شده است، اما ازدقت کنترل کمتر و مدل سه بعدی زمین با دقت کمتر استفاده می شود.

اگر از تصاویر ماهواره‌ای برای ایجاد تصاویر ارتوفتو استفاده می‌شود، برخی از نرم‌افزارها برای وارد کردن RPCها (ضرایب چند جمله‌ای منطقی، یا نوک، شیب و نوسان یا پیچ، رول، و انحراف، متغیرها)را نیز پیش‌بینی می‌کنند.برای اطمینان از دستیابی به نتیجه مطلوب، به تجربه و دانش فناوری نیاز است. نرم افزار مورد استفاده می تواند EMapper و ARC GIS Create Ortho-corrected Raster Dataset Tool باشد. متعادل کردن رنگ و موزاییک کردن معمولاً با روش های خودکار انجام می‌شود.

 10- وجه اشتراک تصاویر ارتوفتو با نقشه مسطحاتی  UTM

همچنانکه در نقشه مسطحاتی  UTM   می توان فواصل و مساحت ها  را با در نظر گرفتن مقیاس نقشه از روی نقشه اندازه گیری کرد در تصاویر ارتوفتو نیز می توان با استفاده از مقیاس فواصل ومساحت ها را اندازه گیری کرد.

موقعیت عوارض در نقشه مسطحاتی utm با موقعیت استخراج شده  همان عوارض از روی تصاویر ارتوفتو در سیستم مختصات یکسان utm، با هم برابر می باشد.

در حالت کلی تصاویر ارتوفتو تهیه شده از یک منطقه با نقشه همان منطقه بر هم منطبق هستند ، بشرطی که سیستم مختصات نقشه و تصویر ارتوفتو یکسان باشند .

جدول ذیل وجه اشتراک تصاویر ارتوفتو را با نقشه های مسطحاتی نشان می دهد.

	تصاویر ارتوفتو	نقشه های مسطحاتی
اندازه گیری طول افق	امکان دارد	امکان دارد
اندازه گیری مساحت	امکان دارد	امکان دارد
سیستم مختصات و بیضوی	دارد	دارد
مقیاس	دارد	دارد
نمایش عوارض	پرسپکتیو واقعی عوارض	حدود اربعه و نشانه های قراردادی

11- کاربرد تصاویر ارتوفتو

استفاده از تصاویر ارتوفتو در تفسیر عکس های هوایی ،جانمایی، تغییر کاربری ، تعیین قدمت بنا بدلیل قدیمی بودن تصاویر ارتوفتو مرسوم است .علاوه بر این با ترسیم عوارض موجود در تصاویر ارتوفتو می توان  در تهیه نقشه مسطحاتی از آنها استفاده نمود. همانطور که قبلن گفته شد تصویر ارتوفتو با نقشه آن منطقه بر هم منطبق هستند.علاوه بر تهیه نقشه از دیگر کاربردهای تصاویر ارتوفتو می توان به تفسیر عکس های هوایی ، جانمایی ، تعیین قدمت بنا ،تشخیص کاربری زمین و ملی و غیر ملی بودن و تشخیص موات و غیر موات زمین ،اشاره نمود .با توجه به پیگیری ادارات جهاد و کشاورزی بر تغییر کاربری مبتنی بر قانون حفظ جنگلها و مراتع کشور و وزارت راه و شهرسازی بر زمین های موات و همچنین اداره منابع طبیعی بر زمینهای ملی ، اهمیت استفاده از تصاویر ارتوفتو دقیق بیشتر شده است.چنانچه در هر یک از امور فوق با مشکل روبرو شدید و یا در گیر دعوی هر یک از ادارات مربوط شده اید و به تامین دلیل و یا گواهی منطبق بر واقعیت زمین با استفاده از تخصص کارشناسان با تجربه ، نیاز دارید با ما تماس بگیرید

12- تفاوت عکس های هوایی با تصاویر ارتوفتو

عکس های هوایی خام فاقد مختصات هستند در حالیکه تصاویر ارتوفتو دارای مختصات و موقعیت دقیق می باشند و زمین مرجع شده اند.

تصحیحات ناشی از اختلاف ارتفاع منطقه ، فاصله کانونی دوربین عکسبرداری و شیب دوربین در تصاویر ارتوفتو انجام شده است در حالیکه درعکس های خام این خطا ها همچنان باقی است.

تصاویر ارتوفتو آماده هم پوشانی با سایر نقشه هایی که با آنها سیستم مختصات یکسان دارند می باشند در حالیکه در عکس های خام انجام چنین کاری غیر ممکن است.

13- مزایای روش ارتورکتیفای تصاویر ارتوفتو به ژئو رفرنس عکس های هوایی

از مزایای روش ارتورکتیفای تصاویر ارتوفتو به ژئو رفرنس عکس های هوایی می توان به تعداد نقاط کنتری زمینی و انطباق محصول نهایی با عوارض زمین اشاره نمود. در روش ارتورکتیفای تصاویر ارتوفتو با حداقل چهار نقطه کنترل زمینی  و یک مدل سه بعدی زمین ، می توان همه جای عکس را اصلاح هندسی نمود بطوریکه تصویر ارتوفتو حاصل کاملا” با عوارض زمین هم خوانی دارد ، این در حالیست که در روش زمین مرجع کردن عکس های هوایی با 30 نقطه کنترل زمینی هم نمی توان محصولی تهیه نمود که در همه جای عکس با عوارض زمین بر هم منطبق باشند. به خصوص در مناطق غیر هموار و کوهستانی در زمین مرجع نمودن عکس های هوایی گاهی اوقات با افزایش تعداد نقاط دقت اصلاح هندسی در عکس نه تنها افزایش نمی یابد بلکه دقت در فواصل دورتر از نقاط کنترل زمینی کاهش هم پیدا می کند و با عوارض زمین کاملن منطبق نیستند.

در پایان چنانکه به تصاویر ارتوفتو حاصل از عکس های هوایی قابل استناد جهت استفاده در پروژه های جانمایی ،تغییر کاربری، تعیین قدمت بنا تشخیص ملی و غیر ملی و یا موات وغبر موات بودن زمین  نیاز دارید ، با ما تماس بگیرید تهیه تصاویر ارتوفتو و تفسیر عکس های هوایی تخصص ماست.