عنوان بعدی استفاده از تکنولوژی لیدار (LIDAR) در مدیریت محیط زیست
محور پژوهش
محیط زیست
پژوهشکده/دانشکده
منابع طبیعی
حوزه پژوهش
ارزیابی محیط زیست و استفاده از RS & GISدر منابع طبیعی و کشاورزی
عنوان
استفاده از تکنولوژی لیدار (LIDAR) در مدیریت محیط زیست
هدف از اجرای پژوهش، کاربردها، مزیت‌ها و ضرورت انجام پروژه
: وجود اطلاعات سه بعدی دقیق از سطح زمین، یکی از اساسی ترین نیازهای اطلاعات مکانی در مدیریت محیط زیست در زمینه مطالعات شهری و عرصه‌های طبیعی است. به طور معمول روش‌هایی که برای تهیه نقشه‌های توپوگرافی استفاده می‌شوند، شامل فتوگرامتری هوایی با استفاده از دوربین‌های متریک، استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و نقشه‌برداری زمینی می‌باشد. اما در بعضی از موارد به دلیل مشکلاتی از قبیل: هزینه، عدم دسترسی به منطقه، صعب العبور بودن منطقه، مجوزهای مورد نیاز، زمان انجام پروژه و ... استفاده از این روش‌ها دور از انتظار است. در این موارد نیاز به یک روش میسر و مقرون به صرفه است که نه تنها متناسب با ابعاد منطقه (عارضه) و سرعت تغییرات باشد، بلکه قدرت تفکیک مکانی مورد نظر را نیز برآورده نماید. به منظور رفع مشکلات فوق الذکر، روشی که به تازگی برای تهیه نقشه‌های بزرگ مقیاس استفاده گردیده، اخذ تصویر توسط وسائل پرواز بدون سرنشین (UAV) یا همان فتوگرامتری هوایی برد کوتاه است. یک سیستم فتوگرامتری هوایی برد کوتاه شامل یک دوربین غیرمتریک بوده که بر روی یک وسیله پرواز بدون سرنشین بگونه‌ای نصب می‌گردد که تا حد ممکن نیروهای وارد بر دوربین کمینه گردد و دوربین در حالت اینرسی قرار گیرد. سپس این گونه سیستم‌ها توسط هدایت‌کننده‌های اتوماتیک شروع به اخذ داده از منطقه مورد نظر در ارتفاع کم می‌نمایند و داده‌های مورد نیاز، امکان تولید اطلاعات مکانی به ویژه نقشه‌های توپوگرافی بزرگ مقیاس را فراهم می‌کنند. فتوگرامتری (نقشه برداری هوائی) با استفاده از پرنده‌های بدون سرنشین، در مقایسه با فتوگرامتری کلاسیک معمول، به دلیل استفاده از سکوی بدون سرنشین، سبک و کوچک بسیار انعطاف پذیر خواهد بود. استفاده از تکنولوژی لیدار (Light detection and ranging, LIDAR) که از نوعی حسگر لیزری تشکیل شده، با استفاده از یک هواپیما یا پهپاد زمین را اسکن می‌کند. این سامانه‌ها از اطلاعات جغرافیایی ارائه‌شده توسط ایستگاه‌های زمینی جی‌پی‌اس نیز بهره می‌برند. نکته بسیار مهم جهت برداشت تصاویر سنجش از دور با استفاده از پهپاد‌ها وجود سنسورها (سنجنده‌ها)یی با وزن کم (قابل حمل با پهپاد) و کیفیت خوب ثبت داده است. مزایای طرح: - تهیه تصاویر از عوارض با دوره بازگشت‌ زمانی دلخواه بدون نیاز به هماهنگی با ماهواره‌ - تهیه اطلاعات با قدرت وضوح بالا (در حد چند سانتی‌متر) به دلیل ارتفاع پرواز كم این گونه سیستم‌ها - امکان تهیه اطلاعات مکانی از مناطق صعب العبور و مناطقی که دسترسی انسانی مقدور نباشد - صرفه جویی در وقت و انرژی - امکان پایش همزمان و ایجاد لایه‌های اطلاعاتی پیوسته - کاهش هزینه‌های مربوط به وسایل پروازی، سوخت، مجوز، خلبان و ... - تنوع ارائه محصولات متناسب با کاربرد و نیازهای موجود در پروژه - سرعت و دقت خوب در انجام کار - امکان تهیه اطلاعات مورد نیاز در کمترین زمان ممکن و به روزرسانی آسان - امکان ثبت و بررسی تغییرات کاربری‌های اراضی با دوره‌ بازگشت‌ زمانی دلخواه - امکان استفاده از اطلاعات حاصل مانند DSM شهری، تعیین حریم بستر رودخانه‌ها و تالاب‌ها به صورت دقیق و به‌روز گزارش و شرح زیرساخت‌ها، فعالیت‌ها، و دستاوردها در حال حاضر در ایران علاوه بر استفاده از پهپادها از سوی سازمان حفاظت محیط زیست، سازمان جنگل‌داری برای رصد مراتع، وزارت نیرو برای رصد خطوط فشار قوی و شرکت نفت نیز برای رصد نشت گاز با امضاء تفاهم‌نامه‌ای با وزارت دفاع از این فناوری استفاده می‌کنند.‌ خوشبختانه فناوری ساخت پهباد در کشور بومی‌سازی شده است که نتیجه آن را می‌توان در به کارگیری پهپادهای متنوع با شعاع پروازی متفاوت مشاهده کرد. پهپادها را معمولاً می‌توان از هر مکانی پرواز داد و نیاز به باند پرواز ندارند. ارتفاع پرواز آنها در مقایسه با انواع با سرنشین، آنها را در تراز پایین‌تر از ابرها قرار می‌دهد، در نتیجه در روزهای ابری نیز امکان اخذ اطلاعات از منطقه را خواهند داشت. از طرف دیگر ارتفاع پایین سبب برداشت تصاویر بزرگ مقیاس و با قدرت تفکیک مکانی بیشتر می‌شود، بنابراین می‌توان اطلاعات سه بعدی دقیق‌تری از سطح زمین تولید نمود. سرعت خدر برداشت داده‌ها، کیفیت و تراکم زیاد داده‌ها و بکارگیری الگوریتم‌های پردازش خودکار از جمله ویژگی‌های بارز نقشه‌برداری هوائی با استفاده از پرنده‌های بدون سرنشین است. از طریق نقشه‌برداری زمینی صرفا می‌توان به نقشه توپوگرافی یک منطقه در زمان طولانی و با هزینه زیاد دست یافت، در حالی که در نقشه‌های استخراج شده از تصاویر هوایی می‌توان علاوه بر کاهش زمان و هزینه (به نسبت ابعاد) به خروجی‌هایی دست یافت که در روش زمینی وجود ندارد و آنها عبارتند از : ابر نقاط رنگی متراکم و با جزئیات بالا تصاویر موزائیک شده از منطقه و زمین مورد نظر (بویژه کانال رودخانه) ارتوفتو (عکس قائم) با قدرت تفکیک مکانی بالا مدل سه بعدی دقیق و با جزئیات بالا نقشه‌های مسطحاتی و ارتفاعی در این پژوهش پیشنهادی از توانایی‌ها و قابلیت‌های شرکت‌های مستقر در پارک علم و فناوری و پژوهشکده‌های مرتبط مانند اویونیک می‌توان استفاده کرد. بطور کلی طراحی و ساخت سنسورهای تصویربرداری از جمله لیدار با توجه به ارز بری بالای آنها در صورتیکه در داخل کشور ساخته شوند دارای توجیه اقتصادی است. در گام بعدی استفاده عملیاتی از این سنسور در برداشت داده از زمین بوسیله پهباد از موارد قابل توجه پروژه حاضر است. داده‌های خام بدست آمده نیاز به پردازش‌های تخصصی دارد و می‌تواند در بهبود مدیریت محیط زیست کشور در زمینه‌های مدیریت منابع آب، آلودگی‌های محیط زیست، مدیریت حیات وحش و تنوع زیستی، کشاورزی، معدن و مطالعات شهری و غیره کاربرد متعدد دارد. پتانسیل‌ها و زمینه‌های پژوهشی در افق پیش رو همكاری با بخش‌های موجود در دانشگاه و شهرك علمی و تحقیقاتی در زمینه عملیاتی كردن استفاده از پهپاد و تكنولوژی لیدار در نقشه‌برداری و تولید نقشه در قالب رساله‌های دكتری و پایان‌نامه‌های كارشناسی ارشد همكاری با ارگان‌های ذیربط (وزارت نیرو و سازمان حفاظت محیط زیست) در زمینه استفاده از پهپاد و تكنولوژی لیدار در ارائه روش بومی در تعیین حد حریم و بستر رودخانه‌ها و تالاب‌های كشور تصاویر و محتوای گرافیکی مرتبط:


چند نمونه از انواع پهپادهای استفاده شده در سنجش از دور


چند نمونه از سنسورهای تصویربرداری استفاده شده در پهپادها