دستور کار آموزشی فتوگرامتری تحلیلی با مقدمه‌ای بر فتوگرامتری پهپاد

هدف از تألیف این کتاب، ارائۀ دستور کارهای آموزشی فتوگرامتری تحلیلی و سپس، ارائۀ مقدمه‌ای بر استفاده از پهپاد در فتوگرامتری است. این دستور کارها در طی سالیان گذشته تدوین و اجرا شده‏اند و محتوای فتوگرامتری تحلیلی را برای آزمایشگاه عملی این درس ارائه می‌کنند. این هدف سپس با طرح فهرستی از گسترۀ مفاهیم در حوزۀ مبانی کار با پهپادهای فتوگرامتری دنبال می‌شود. ارائۀ این محتوا با نگاهی آموزشی - اجرایی، طوری که فهم مطالب را آسان کند، در تمام کتاب مدنظر مؤلفان بوده است.
برای تدوین مطالب کتاب، از محتوای درسی کلاس‌های فتوگرامتری دانشگاه اصفهان با تجربۀ چندسالۀ تدریس استفاده شده است. بر اساس آن تجربه‌ها، سعی شده است تا برای فهم بهتر مبانی نظری و عملی، تدریس مطالب از پایه و قدم به قدم باشد و هر مطلب، همراه با تمرین و دستور کار ارائه شود. تدوین پیوست‏هایی برای آشنایی و آموزش اولیۀ نرم‌افزارها و راهنمایی برای آشنایی مقدماتی با پهپاد نیز بر اساس همین تجربه بوده است. اگرچه بر مباحث پایه (برای مثال، در بحث تبدیل مختصات) و پس‌زمینه‌های نظری فتوگرامتری تأکید شده است، پرهیز از غوطه‌ور شدن در پیچ‏وخم‌های محاسباتی فتوگرامتری (به ویژه محاسباتی که معمولاً به فرآیندهای خودکار نرم‌افزاری محول می‌شوند) در کل کتاب مدنظر قرار گرفته است. بنابراین، کتاب حاضر ابتدا آشنایی عمومی با مبانی فتوگرامتری تحلیلی را فراهم می‌کند و سپس، این آشنایی با مهارت‌ورزی‌هایی متنوع در حوزۀ مبانی و همچنین، در مقدمات استفاده از پهپاد همراه می‌شود.

پیش‌گفتار ت‌
فهرست علائم اختصاری ‌ف
فصل اول: مقدمه‌ای بر فتوگرامتری 1
1-1 چرا باید از فتوگرامتری استفاده کرد؟ 2
1-2 ردپای فتوگرامتری در علوم مختلف 3
1-3 مثال‌های عملی از کاربردهای فتوگرامتری 4
1-4 هدف و دامنۀ این کتاب 6
بخش 1. مبانی فتوگرامتری تحلیلی
فصل 2 : مفهوم مختصات و انتقال مختصات 9
2-1 سیستم مختصات 9
2-1-1 سیستم مختصات دستگاهی - رقومی 10
2-1-2 سیستم مختصات عکسی 10
2-1-3 سیستم مختصات مدل 12
2-1-4 سیستم مختصات شیء 12
2-1-5 سیستم مختصات جغرافیایی 12
2-2 تبدیل سیستم مختصات 13
2-2-1 مقیاس 13
2-2-2 انتقال 14
2-2-3 دوران 14
2-2-3-1 دوران‌های دوبعدی 15
2-2-3-2 دوران‌های سه‌‌بعدی 18
2-2-3-3 صورت دیگر ماتریس دوران سه‌‌بعدی 23
2-2-4 تبدیل‌های ریاضی مختصات 25
2-3 تبدیل مختصات دوبعدی 26
2-3-1 تبدیل هم‌شکل دوبعدی 26
2-3-2 تبدیل افاین 27
2-3-3 تبدیل پروژکتیو 28
2-3-4 تبدیل چندجمله‌ای 30
2-4 تمرین‌های فصل 2 32
2-5 دستور کارهای اجرایی فصل 2 33
فصل 3 : توجیه داخلی و خطاهای عکسی 39
3-1 فلسفۀ توجیه داخلی 39
3-2 توجیه داخلی عکس متریک 41
3-2-1 پالایش مختصات عکسی 42
3-2-1-1 خطای کشیدگی یا تغییر بعد فیلم 43
3-2-1-2 خطای جابه‏جایی نقطۀ اصلی 44
3-2-1-3 خطای اعوجاج عدسی 44
3-2-1-4 خطای انکسار 49
3-2-1-5 خطای انحنای زمین 51
3-3 توجیه داخلی عکس غیرمتریک 53
3-4 کالیبراسیون دوربین‌های متریک 54
3-5 تمرین‌های فصل 3 57
3-6 دستور کارهای اجرایی فصل 3 58
فصل 4 : توجیه خارجی 61
4-1 مقدمه 61
4-2 مدل فیزیکی: معادلات شرط هم‌خطی 62
4-2-1 فرم خطی معادلات شرط هم‌خطی 65
4-3 ترفیع فضایی 66
4-3-1 مقادیر اولیۀ مجهولات در ترفیع فضایی 67
4-4 تقاطع فضایی 70
4-4-1 مقادیر اولیۀ مجهولات در تقاطع فضایی 71
4-5 ترفیع و تقاطع فضایی هم‏زمان 71
4-6 خودکالیبراسیون 74
4-6-1 دوربین‌های فیش‌آی 76
4-7 مدل ریاضی: معادلات تبدیل خطی مستقیم (DLT) 78
4-7-1 ترفیع فضایی با DLT 79
4-7-2 تقاطع فضایی با DLT 79
4-8 مدل ریاضی: معادلات ضرایب چندجمله‌ای گویا (RPC) 80
4-9 توجیه نسبی 81
4-9-1 توجیه نسبی با استفاده از معادلات شرط هم‌خطی 84
4-9-2 توجیه نسبی با استفاده از معادلات شرط هم‌صفحه‌ای 85
4-10 توجیه مطلق 89
4-10-1 توجیه مطلق هفت‏پارامتری 91
4-10-2 توجیه مطلق دومرحله‌ای 92
4-11 معرفی مثلث‌بندی هوایی 93
4-12 تمرین‌های فصل 4 95
4-13 دستور کارهای اجرایی فصل 4 96
بخش 2. گردش کار فتوگرامتری پهپاد
فصل 5 : مبانی فتوگرامتری با پهپاد 101
5-1 فتوگرامتری با پهپاد 101
5-1-1 اصول ایمنی پرواز 102
5-1-1-1 اصول ایمنی قبل از پرواز 102
5-1-1-2 اصول ایمنی هنگام پرواز 103
5-1-2 عوامل اختلال پرواز 104
5-1-2-1 تغییر زاویۀ دوربین 105
5-1-2-2 از دست رفتن سیگنال GPS 105
5-1-2-3 خارج شدن پهپاد از مسیر پرواز 105
5-1-2-4 از دست رفتن سیگنال بین خلبان و پهپاد 105
5-1-2-5 مشکل باتری پهپاد 106
5-2 طرح ساماندهی پهپادهای غیرنظامی در ایران 107
5-2-1 ثبت پهپاد و مراحل اخذ مجوز 108
5-3 حریم‌های هوایی و مناطق پرواز ممنوع 110
5-3-1 کریدورهای هوایی 113
5-3-2 کریدور هوایی در نقشۀ واسط برنامه‏نویسی کاربردی (API) 113
5-4 انواع پهپاد 114
5-5 تمرین‌های فصل 5 119
5-6 دستور کارهای اجرایی فصل 5 120
فصل 6 : طراحی پرواز 123
6-1 تعیین محدودۀ پرواز 123
6-2 تعیین پارامترهای GRD و GSD 123
6-3 تعیین میزان پوشش‌های عرضی و طولی 125
6-4 تعیین باز هوایی و فاصلۀ بین باندها 126
6-5 تعیین تعداد عکس‌ها و باندهای پرواز 126
6-5-1 پارامترهای مؤثر در تعداد عکس‌ها و باندهای پرواز 127
6-6 طراحی اندکس پرواز 129
6-7 انواع نقاط در فتوگرامتری 131
6-7-1 طراحی نقاط کنترل زمینی 131
6-8 تمرین‌های فصل 6 133
6-9 دستور کارهای اجرایی فصل 6 136
فصل 7: محصولات فتوگرامتری 137
7-1 تفاوت عکس و نقشه 137
7-2 ترمیم و ارتوفتو 139
7-2-1 نیازهای محاسباتی: برقراری تبدیل ریاضی 140
7-2-2 درون‌یابی: پیدا کردن درجۀ خاکستری پیکسل‌های جدید 142
7-3 ملاحظات کیفیت ارتوفتو 145
7-3-1 برخی از مشکلات تصویری در تهیۀ ارتوفتو و موزائیک 146
7-4 مقدمه‌ای بر تهیۀ نقشه از عکس‌های فتوگرامتری 151
7-4-1 تهیۀ نقشه از عکس، مسیر فتوگرامتری و مسیر SFM 151
7-4-2 مراجعی برای فهم مبانی و استانداردهای ترسیم نقشه‌های فتوگرامتری 153
7-5 تمرین‌های فصل 7 155
7-6 دستور کارهای اجرایی فصل 7 156
بخش 3. پیوست‌ها
پیوست الف: خودکارسازی فرآیند فتوگرامتری 159
الف-1 نرم‌افزار Agisoft Metashape 159
الف-2 نرم‌افزار MeshLab 165
الف-3 نرم‌افزار Recap 167
پیوست ب : نرم‌افزارهای شبیه‌ساز پرواز 177
ب-1 نرم‌افزار Absolute RC Heli Sim 177
ب-2 نرم‌افزار Freerider 180
پیوست پ : نرم‌افزارهای کمکی طراحی پرواز 183
پ-1 نرم‌افزار PIX4Dcapture 183
پ-2 نرم‌افزار Map Pilot 186
پ-3 نرم‌افزار 3Dsurvey Pilot 188
پ-4 قرائت مختصات نقاط کنترل در نرم‌افزار Agisoft Metashape 190
پیوست ت: نرم‌افزارهای تولید محصولات فتوگرامتری 197
ت-1 انجام ترمیم با نرم‌افزار Photoshop 197
ت-2 ساخت ارتوفتو 199
ت-2-1 ساخت ارتوفتو با نرم‌افزار Agisoft Metashape 199
ت-2-2 ساخت ارتوفتو با نرم‌افزار Pix4Dmapper 202
ت-2-3 ساخت ارتوفتو با نرم‌افزار Zephyr 207
پیوست ث: نکاتی در رابطه با الگوریتم و برنامه‌نویسی 213
ث-1 مقدمه 213
ث-2 فراخوانی یک فایل و نوشتن (ذخیرۀ) یک فایل 214
ث-3 ترسیم 214
ث-4 لیست‌ها 214
ث-5 سرشکنی کمترین مربعات 215
ث-6 مفهوم Overfitting در برنامه‌نویسی 217
ث-7 برنامۀ قرائت مختصات 217
پیوست ج: لیست مختصات مورد نیاز در دستور کارها 219
پیوست چ: دستورالعمل تهیۀ نقشه و اطلاعات مکانی با روش فتوگرامتری پهپاد 223
پیوست ح: تبدیل مختصات در فضای همگن 227
پیوست خ: دسترسی به نرم‌افزارهای داخل کتاب 231
واژه‌نامۀ تخصصی 233
منابع و مآخذ 241