GSD چیست؟ نحوه محاسبه و تاثیر روی نقشه
این عبارت مخفف Ground Sample Distance و یا اندازه نمونه زمینی است. بطور ساده تر GSD در نقشه برداری به اندازه ای از عوارض محیطی در تصویر که در یک پیکسل جای می‌گیرد می‌گویند.
هر چه ارتفاع پهپاد یا هر وسیله ای که در ارتفاع تصویربرداری می کند(فاصله ارتفاعی) بیشتر باشد، GSD برزگتر می‌شود. در واقع عارصه های بیشتری مجبورند در یک پیکسل جای بگیرند و هر چه ارتفاع پرواز کم تر باشد(فاصله نزدیک تر باشد)، GSD کمتر شده و عارصه های کم تر(جزییات بیشتری) در یک پیکسل جای می‌گیرد. با مشاهده تصویر زیر این مفهوم را کاملا درک خواهید کرد.
نکته: اندازه نمونه تصویربرداری شده از زمین که در یک پیکسل جا می گیرد همان مفهوم جی اس دی است.
مفهوم GSD در نقشه برداری(فتوگرامتری)
مفهوم GSD در نقشه برداری(فتوگرامتری) را به این طریق می توان تعریف کرد که: دقت در فتوگرامتری همان کوچکترین عارصه قابل ترسیم در نقشه می باشد. اگر بخواهد یک عارصه در عکس قابل تشخیص باشد، به طور مثال یک تیره برق یا شخص، باید حداقل در سه پیکسل در سه پیکسل قابل مشاهده باشد که فقط تشخیص دهیم آن عارصه قابل رویت است.
تعریف فوق به طور مستقیم با مبحث GSD در ارتباط است. چرا که اگر یکی از 9 پیکسل عارصه قابل شناسایی را انتخاب کنید در واقع همان جی اس دی ما می باشد.
نحوه محاسبه GSD
مفهوم GSD در نقشه برداری(فتوگرامتری) برابر می‌شود با یک سوم دقت نقشه(دقت فتوگرامتریی نیز کمینه دقت های مسطحاتی و ارتفاعی می باشد.)
متوجه شدیم که هر چه فاصله دوربین از عارصه بیشتر باشد GSD بیشتر(جزییات کمتر) و هر چه فاصله دوربین از عارصه کمتر، جی اس دی کمتر(جزییات بیشتر) می‌شود. در علم فتوگرامتری فاصله در واقع همان ارتفاع پرواز پهپاد از سطح زمین می‌باشد. با ذکر این نکته به مبحث جدیدی ورود پیدا می‌کنیم.
نکته: فرمول رو به رو مربوط به تصاویر هوایی که دارای طول و عرض پیکسلی برابر می باشد، صدق می کند و در تصاویر ماهواره ای که عرض و طول پیکسلی متفاوت است، GSD برای عرص و طول جداگانه محاسبه می شود.
رابطه بین ارتفاع پرواز و GSD
به تصویر زیر توجه کنید:
تصویر فوق، پهپادی را نمایش داده که در حال تصویر برداری می‌باشد. شما زمانی که پهپاد و یا دوربین تهیه می‌کنید موظفید که به پارامتر های آن به طور کامل مسلط باشید، همچنین برای انجام پروژه ازکارفرما اطلاعات مقیاس و CI را دریافت می‌کنید و با معلومات حال حاضرتان می‌توانید جی اس دی را برآورد کنید. سپس با داشتن پارامتر های دوربین و جی اس دی مورد نیاز می‌توانید ارتفاع پرواز پروژه را به راحتی به دست بیاورید. با جای گذاری پارامتر های دوربین و جی اس دی محاسبه شده در فرمول به ارتفاع پروازی مطلوب دست پیدا می‌کنید.
اولین مرحله در تعیین ارتفاع پرواز، تعیین اندازه پیکسل زمینی یا ابعاد زمینی پیکسل در تصویر است. هر دوی این اصطلاحات را GSD می گویند. طب دستور العمل سازمان نقشه برداری، در یک پروژه فتوگرامتری هوایی، حد تفکیک زمینی تصاویر برای نقشه های هوایی 1:500، 1:1000، 1:2000 به ترتیب برابر با چهار، هشت و شانزده سانتی متر است که شاید بسته به کیفیت درخواستی تا 25 درصد کمتر یا بیشتر شود. به طور کلی باید توجه داشت که دستور العمل های موجود برای دوربین های متریک نوشته شده اند. حال آن که دوربین های مورد استفاده در فتوگرامتری پهپاد، اغلب غیرمتریک بوده و کیفیت هندسی و رادیومتریک آنها به مراتب پایین تر از دوربین های هوایی است. به بیان دیگر در صورت استفاده از دوربین های غیرمتریک، به دلیل وجود پی اس ف بالای عدسی، فیلتر CFA و کشیدگی تصویری، ابعاد پیکسل زمینی باید کمتر از فاصله حد تفکیک زمینی انتخاب شود تا مقدار بالا تامین شوند. بر اساس تجربه اگر در رابطه GRD=K*GSD میزان K را برابر 4:3 در نظر بگیریم، مقادیر حد تفکیک مکانی بالا کاهش می یاید و مقادیر پیکسل زمینی برابر با سه، شش و دوازده سانتی متر به دست خواهند آمدو البته با توجه به افزایش تاری تصاویر در ارتفاع پرواز های بالاتر، توصیه بر کاهش اندازه پیکسل زمینی از دوازده به ده سانتی متر برای عکسبرداری تهیه نقشه 1:500، 1:1000 و 1:2000 طبق تجربه اید تصویربرداری با اندازه پیکسل زمینی به طور متوسط سه، شش و ده سانتی متری انجام داد.
| مقیاس نقشه | منحنی تراز(متر) | بیشینه وضوح تصویری(سانتی متر) | کمینه وضوح تصویری(سانتی متر) |
|---|---|---|---|
| 1/2000 | 2 | 16 | 20 |
| 1/2000 | 1 | 12 | 16 |
| 1/1000 | 1 | 8 | 10 |
| 1/1000 | 0.5 | 6 | 8 |
| 1/500 | 0.5 | 4 | ۵ |
| 1/500 | 0.25 | 3 | 4 |
تنظیم ارتفاع پرواز و فاصله کانونی با توجه به GSD
در آموزش نقشه برداری هوایی پس از تعیین اندازه پیکسل زمینی مناسب، می توان ارتفاع پرواز را از رابطه GSD = (H / f) * P تعیین کرد. در این رابطه، H / f عدد مقیاس و P اندازه پیکسل بر روی تصویر است. بر این اساس می توان ارتفاع پرواز را از رابطه H = GSD * f /P محاسبه کرد. در صورتی که مقدار عددی f/P برای دوربین مورد استفاده به عنوان یک ضریب در نظر گرفته شود، می توان از ضرب آن در جی اس دی، ارتفاع پرواز را محاسبه کرد. برای مثال اگر دوربین ما Canon M3 با لنز 18mm باشد، با توجه به اینکه اندازه پیکسل آن 3.7 میکرومتر است. نسبت فوق حدود 5000 خواهد شد. در نتیجه برای دستیابی به اندازه پیکسل زمینی دو سانتی متری، لازم است ارتفاع پرواز معادل 2 * 5000 یعنی 100 متر در نظر گرفته شود.
پاسخ‌ها