المسح الليزري- مقدمة – الجزء الأول – Laser scanning

مقدمة

في المساحة التقليدية نقوم بتسجيل بعض التفاصيل المميزة التي تمكننا من توصيف الواقع بأدق مايمكن. المسح الليزري يقع ضمن هذا الوصف ولكنه يقوم بتسجيل عدد ضخم من البيانات (النقط ثلاثية الأبعاد) في الثانية. ويشكل وصفا غنيا للتفاصيل الموجودة في الواقع.

ماهو المسح الليزري المساحي

في الهندسة الحديثة، يستخدم مصطلح المسح بالليزر غالبا ليعبر عن أحد معنيين مختلفين تماما. الأول، والأكثر عمومية، أشعة الليزر، مرئية أو غير مرئية والتي تستخدم مثلا في بعض الطابعات ثلاثية الأبعاد، في النماذج الأولية السريعة، في آلات معالجة المواد، وآلات النقش بالليزر، وأنظمة الليزر لعلاج طول النظر، والمجهر البؤري، وطابعات الليزر، عروض الليزر، تلفزيون الليزر، والماسحات الضوئية الباركود.

متابعة القراءة “المسح الليزري- مقدمة – الجزء الأول – Laser scanning”

استخدام الطائرات من دون طيار في  رسم الخرائط في نظم المعلومات الجغرافية

ماذا نقصد بالطائرات من دون طيار (Drones أو Unmanned Aerial Vehicles : UAV )

أول ما يتبادر للذهن عند ذكر ” الطائرات من دون طيار ” هو صور عن قنابل وصواريخ تطلقها هذه الطائرات في الحروب على القوات المعادية ,لكن الذي نقصده من هذا المصطلح في هذه المقالة هو الطائرات الصغيرة التي يتم استخدامها لأغراض سلمية والتي يمكن ان يشتريها ويستخدمها أي شخص.

 تم التقاط الصورة في Intergeo والاستخدام لاغراض توضيحة فقط

20170927_122209

مجالات استخدام هذه الطائرات متعددة منها صناعة الافلام ,الاستطلاع للتنقيب عن النفط والغاز,حتى مراقبة الطقس, لكن الذي يهمنا فعلاً هو استخدامها في مجال رسم الخرائط وجمع البيانات من أجل تطبيقات نظم المعلومات الجغرافية (GIS).

كيف تساعدنا هذه الطائرات في رسم خرائط الـ GIS ؟

تقدم هذه الطائرات العديد من الميزات أهمها:

توفير الوقت :

كمثال على ذلك يقوم المساحون بأعمال أرضية بشكل يومي للحصول على معلومات عن موقع المشروع المراد تنفيذه أو عن المشروع المنفذ للحصول في النهاية على خرائط ثنائية البعد . هذا النمط التقليدي في المسح قد يتطلب أسابيع أو حتى شهور من العمل والمتابعة على أرض الواقع . هذه المدة يمكن اختصارها إلى الثلث باستخدام هذه الطائرات والتي تستطيع تصوير مساحات مثلا 180 هكتار. وعلى ارتفاعات تتراوح عادة بين 30 متر حتى 300 متر (تختلف حسب نوع الطائرة ).

التكلفة الزهيدة:

إن تكلفة التصوير بهذه الطائرات هي أقل بكثير من التصوير بالهيلوكوبتر أو الطائرات العادية التي يقودها طيار حيث يمكن أن تصل التكلفة إلى أقل من الربع و تكلفة شراء طائرة ذات جودة عالية مع كاميرا لا يتجاوز بضعة مئات من الدولارات.

الدقة:

عند التحدث عن رسم الخرائط أو النمذجة الثلاثية البعد فإن أكثر ما يهمنا هو مدى دقتها.

هناك نوعان من الدقة ( الدقة النسبية والدقة المطلقة)

يقصد بالدقة النسبية (المحلية)

دقة تموضع نقطة ما على الخريطة نسبة لنقطة أخرى, بمعنى آخر اذا كانت المسافة بين نقطتين 5 مترعلى الواقع فإنها تكون 5 متر ايضاً على الخريطة.

وإن الدقة النسبية المتوقعة من هذه التقنية للتصوير و جمع البيانات هي :

1. الدقة النسبية الافقية : وتساوي ضعفي مسافة التمثيل الأرضية GSD, فإذا كانت ال GSD تساوي 2 cm للبيكسل فالدقة النسبية الافقية تساوي 4 cm .

 (مسافة التمثيل الأرضية Ground Sampling Distance) :ويقصد بها المسافة في الواقع التي يمثلها البيكسل الواحد في الصورة.

2. الدقة النسبية الارتفاعية : وتساوي ثلاثة أضعاف الـ GSD .

يقصد بالدقة المطلقة

مدى تطابق نقطة على الخريطة مع نظام إحداثيات ثابت في الواقع, فإذا كانت الخريطة ذات دقة مطلقة عالية فإن إحداثياتها على هذه الخريطة ستتطابق إلى حد كبير مع إحداثياتها الفعلية المقاسة بالـ GPS .

تجدر الملاحظ أن هذه أمثلة عن الدقة التي يمكن الحصول عليها باستعمال طائرة من دون طيار عادية. حيث أن الدقة هنا تعتمد بشكل كبير على نوع الطائرة المستخدمة ونوعية البيانات التي تم جمعها, فبإمكاننا استخدام الطائرات هذه لصنع خرائط ذات دقة سنتيمترية (كالطائرات التي تشمل على مخمد للاهتزازات و GPS تفاضلي)

تعدد أنماط البيانات المجمعة:

تختلف أنواع البيانات التي تقدمها هذه التقنية بحسب الأجهزة التي نحملها بها, فكاميرات التصوير عالية الدقة تعطينا الصور الرقمية وأجهزة LiDAR تعطينا الغيوم النقطية الثلاثية البعد ( 3D Point Clouds ) والتي بدمجها معاً نحصل على النمذجة الواقعية ( 3D reality modeling ) بالاضافة للصور الحرارية من كاميرا خاصة بهذا الغرض.

السهولة في الاستخدام وإمكانية الوصول للأماكن الخطرة :

تساعد تقنية الـ GPS الموجودة في هذه الطائرات على التحكم بها بشكل أسهل, فبقليل من التدريب واستخدام التحكم التوماتيكي قد لا نحتاج إلى خبير لتسيير هذه الطائرات أو اللحاق بها لنر إن كانت على المسار الصحيح, نستطيع رسم مخطط الطيران على برنامج الكمبيوتر أو الهاتف الذكي لتقوم هي بباقي العمل. كما تمتاز هذه التقنية بإمكانية الوصول للأماكن الخطرة ( الجروف الصخرية, المناطق النشطة بركانياً,محطات التوتر العالي) من دون أي خطر على المستخدم.

للاطلاع على المزيد من أجهزة المساحة الغريبة انظر الى هذه المقالة: خمس أجهزة ستحبون العمل عليها بالتأكيد. المستقبل الان في INTERGEOلاتنسى الاشتراك في صفحة الفيسبوك  That GIS Guy – نظم المعلومات الجغرافية ومشاركة  هذه المقالة مع أصدقائك المختصين. وفي حال لديك أي تعليقات أو أسئلة لاتتردد حيث أنك تفيدنا في تحسين المقالات.

الكاتب: المهندس نوار نخلي

خمس أجهزة ستحبون العمل عليها بالتأكيد. المستقبل الان في Intergeo.

للتوضيح الكاتب غير مرتبط بالمؤتمر والمقالة تعبر عن رأيه الشخصي. الكاتب حاول تحري دقة المعلومات في توصيف الأجهزة في حال وجدت أي ملاحظة يرجى التواصل معنا حتى نصحح المعلومات بأسرع وقت ممكن. المعلومات تم أخذها من المواقع الرسمية للأجهزة

The RIEGL VMX-2HA

هذا الكائن الفضائي . ماسح ليزري متحرك عالي السرعة والأداء. يتنج بيانات كثيفة من النقط الثلاثية الأبعاد. تستطيع القيام بمليوني عملية قياس و 500 خط مسح في الثانية الواحدة. خط رؤيا شاقولي 360 درجة. ودقة 5مم. يستطيع التعرف على أهداف متعددة بنفس الوقت. طبعا كل هذا عند سرعات كبيرة عند وضعه فوق السيارات.

20170927_141632

SiTrack:One

هذا الجهاز عبارة عن محطة مسح متكاملة. يستخدم في مسح السكك الحديدة مزود بنظام تتبع لايحتاج الى تلقي اشارات الأقمار الصناعي دائما.
حيث يستطيع تحديد موقعه الدقيق أيضا عن طريق قياسات دوران العجلات. Odometer
ينتج مسح ليزري للمنشئات والأنفاق دقيقة لدرجة تقارن بالمخططات الانشائية. يمكن وضعه وازالته بسرعة عن السكة الحديدية. مناسب للعمل فوق وتحت الأرض.

22007771_501098320273231_7076359519976888848_n

Stream C

جهاز لانتاج خرائط تحت الأرض في الوقت الحقيقي للتمديدات أو الأجسام الموجودة تحت الماسح. الجهاز يحتوي مصفوفة من لواقط الرادار التي تعمل سويا مما يرفع الدقة بشكل كبير. يقوم الجهاز أيضا بالتعرف على الأنابيب بشكل اتوماتيكي. تسطيع أيضا وصله بالعربات والسيارات بالأضافة الى امكانية استخدامه بشكل يدوي. المميز في هذا الجهاز بثه والتقاطه لأمواج الرادار عبر قنوات مزدوجة

20170927_122947

اشارك معكم هذه الصورة كون التقنية المستخدمة بسيطة لكن فعالة

تستطيع عرض البيانات الثلاثية الأبعاد بواسطة هذا النظام. المبدأ يعتمد على شاشتي عرض يعرضان البيانات بانزياح مناسب ليولد الرؤية ثلاثية الأبعاد. الشاشة الثانية مرفوعة فوق الأولى بزاوية معينة وفي المنتصف يوجد قطعة زجاجية عاكسة. المستخدم يرى الشاشة الأولى من خلال الزجاج ويرى انعكاس الشاشة الثانية عليه. وعند استخدام نظارات معينة يرى المستخدم الأجسام الثلاثية الأبعاد بدقة عالية وألوان حقيقية.

20170927_111555

هذه الطائرة

ذات الذراع الغريبة تعطي انطباعا أن المصممين قاموا بعمل سيء. لكن القياسات المطلوبة من هذه الطائرة تبرر التصميم.
هذه الطائرة مصممة بغرض قياس التشوهات في الحقل المغناطيسي حولها. وهي دقيقة لدرجة تجعلها قادرة على تمميز الأجسام المعدنية الغارقة كالسفن وغيرها. الحساس موجود في نهاية الذراع لعزله عن جسم الطائرة وعزل أي تداخل من أجهزتها الالكترونية
22050210_501098200273243_3559090664893622190_n