المسح الجوي: مزايا رسم الخرائط باستخدام الطائرات بدون طيار (الدرون)

لآلاف السنين، طور الانسان أدوات وتقنيات مختلفة للمسح والقياس ورسم الخرائط لمناطق الأرض. من بين الأدوات التي تم استخدامها ووثقت في التاريخ القديم، الحبال والسلاسل الخاصة مثل مستقيمات الحبال التي استخدمت في بناء الاهرامات العظيمة في مصر وأداة القياس الرومانية جروما وسلسلة غانتر. مع تقدم الصناعات تم تلبية حاجة قياس الزوايا باستخدام الثيودوليت الحديث جنباً الى جنب مع طريقة التثليث. ثم تم تقديم التيلومتر أو قياس المسافة الالكترونية بالموجات الدقيقة لقياس المسافات الطويلة. تم تقديم المحطة الكلية في السبعينات والتي تجمع بين قياس المسافة والزاوية. في التطورات الأكثر حداثة، يتكون نظام تحديد المواقع العالمي من مجموعة من الأقمار الصناعية يستخدم طريقة التثليث لقياس المسافة والزوايا بدقة بين إشارة الأقمار الصناعية ومحطة أساس ثابتة وهوائي متحرك مما يتيح المسح السينمائي في الوقت الحالي.

المسح البري مقابل المسح الجوي

اليوم، تظل الأدوات القياسية التي لاتزال تستخدم هي الثيودوليت، والمحطة الكلية ونظام تحديد المواقع العالمي الأكثر شيوعاً. شهد نظام تحديد المواقع العالمي والكاميرات، حيث أصبحت الطائرة الهوائية هي الهوائي المتحرك الثاني لنظام يوثق موقع الصور التي يتم التقاطها بواسطة الكاميرا المثبتة على الطائرة. تتم معالجة الصور وبيانات مواقعها الجغرافية عبر برامج التصوير الفوتوغراميتري لإنشاء العديد من مجموعات البيانات المفيدة مثل خرائط ثناية الأبعاد ونماذج ثلاثية الأبعاد، وهي طريقة معروفة الان باسم المسح والرسم الجوي. ونظراً لأنه يمكن تركيب أنواع مختلفة من الحساسات على الطائرة، تم استخدام تقنية الرسم الجوي بالليدار والحساسات المتعددة الطيفية الحرارية والعديد من الحساسات الأخرى لإنشاء خرائط محددة وكاميرات لصناعاتها الخاصة. على سبيل المثال، يساعد تصوي الليدار في إنشاء تمثيل دقيق لتضاريس الأرض بغض النظر عن النباتات الموجودة.

في العقد الماضي، جاءت التطورات الرئيسية في مجال المسح الجوي والرسم الخرائطي بشكل رئيسي من تطورات في مجال الطائرات اللاسلكية مثل دي جي آي (DJI) ماتريس 300 (Matric 300 RTK) أو أنظمة الطائرات اللاسلكية المسيرة حيث انتقلت الصناعة من الاعتماد على طائرات مدنية كبيرة ومكلفة للمسح الجوي الى استخدام طائرات صغيرة وارخص بكثير مما جعلها أداة مفيدة في مجموعة أدوات المساحين.

على العكس مما يعتقده البعض، فإن هذه الأدوات والتطورات التكنولوجية تهدف الى مساعدة المساح وليس استبداله. احد المزايا الرئيسية للمسح الجوي بواسطة الطائرات بدون طيار "الدرون" مثل الفانتوم 4 (Phantom 4) والمياتريس 300 (Matrice 300 RTK) ذات المحركات المتعددة هو انها سهلة جدا للتحكم بها، وبالتالي فمن السهل على المساح التكيف معها بينما يصعب تدريب الطيارين على انتاج بيانات طوبوغرافية. على الرغم من ذلك فإن المساحين لا يقتصرون على جمع البيانات فقط، بل يقومون أيضا بتفسير هذه البيانات والمساهمة في عملية صنع القرار. لن تستبدل أدوات المسح الجوي أدوات المسح الأرضي مثل (GPS) و(Total Station). بل هي ملحق لمجموعة الأدوات حيث تكون كل أداة ذات صلة بالحالات الخاصة (GPS) و (Total Station). ستستخدم لعدة مهام مثل نقاط التحكم الأرضية والتي تعمل كنقاط مراجعة جغرافية لتحسين البيانات التي تم جمعها بواسطة الطائرات بدون طيار "الدرون". المسح الأرضي سيكون أيضاً بحاجة الى معدات لوضع علامات في المواقع الجغرافية للحفريات على الأرض على سبيل المثال. عندما يتعلق الامر برسم خرائط لمناطق كبيرة، فإن الطائرات بدون طيار "الدرون" ذات المحرك الرباعي ستكون الأداة الأكثر كفاءة. لذلك، بدلاً من القيام بأخذ نقاط متعددة تستهلك الوقت والجهد البشري لرسم خريطة منطقة كبيرة، يمكن اجراء مسح سريع باستخدام دي جي أي ماتريس 300 (DJI Matric 300 RTK 2). ورسم مساحة تبلغ كيلو متر مربع في أقل من 40 دقيقة. ومع ذلك يمكن معالجة بيانات رسم الخرائط الجوية من خلال العديد من البرامج المختلفة مثل دي جي اي (DJI). تيرا للتخطيط وإعادة الإنشاء، ونتج عن ذلك أنواع مختلفة من الخرائط المفيدة مثل خرائط الخطوط المتساوية، وخرائط التضاريس، ورموز الألوان، ونموذج السطح الرقمي، ونموذج الارتفاع الرقمي ثلاثي الابعاد. تستخدم ايضاً برامج التصنيف قدرات الذكاء الاصطناعي لوضع علامات على الكائنات المختلفة التي تم التقاطها بواسطة مستشعرات مختلفة. على سبيل المثال، يمكن تشغيل برنامج تصنيف على الصور لشارع التقطت من خلال (DJI Zenmuse P1) بواسطة كاميرا الفوتوغرامتري او (DJI Lidar Payload Zenmuse L1 ) لتصنيف الطريق، والنباتات، والأشجار، واضاءة الشوارع، واعمدة الشبكة الكهربائية، والسيارات، والرصيف، وحاويات النفايات، وغيرها الكثير. لاتقوم برامج المعالجة فقط بتصنيف الكائنات ولكنها تكتشف ايضاً بعض العيوب وفقاً لمعايير خاصة، على سبيل المثال، باستخدام DJI Zenmuse) H20T Payload) بقدرة تكبير 200 مرة وتقنية تراكب الكاميرا الحرارية يساعد في تفتيش وتحديد مجموعة واسعة من الأصول. الجانب الأكثر أهمية في المسح الجوي باستخدام الطائرات بدون طيار "الدرون" مثل ام 300 (M300 RTK) هو إعادة انتاج دقيق لهذه المسوح اذا لزم الأمر، مما يمنح هذه البرامج القدرة على مقارنة البيانات التي تم جمعها بنفس الطريقة ولكن في أوقات مختلفة وبالتالي يتيح ذلك مراقبة التقدم واعداد التقارير.

للتلخيص، الفائدة التي لا تضاهى في المسح الجوي والتي تتمثل في جمع البيانات البصرية التي يمكن إعادة انشاؤها رقمياً لتسهيل التحليل، فإنه يمكن جمع أنواع متخلفة من ادخالات البيانات كما ذكر. من بين المزايا الاخرى، تتضمن الدقة العالية وسهولة استخدام البيانات المجمعة، وجمع البيانات من المناطق الخطرة مما يزيد معامل السلامة للمساحين بمقدار مائة ضعف. جميع هذه المزايا تجعل من الصعب على شركات المساحة أن تقاوم فوائد متعددة مثل ماتريس (Matrice 300 RTK)