مرحبًا بك في سلسلة 101، حيث نلقي نظرة المبتدئين على LiDAR ورسم الخرائط المتنقلة والتوائم الرقمية وكل ما يتعلق Hovermap . يستكشف هذا المقال إيجابيات وسلبيات تقنيات المسح الرقمي الشائعة.

التوأم الرقمي هو تمثيل رقمي دقيق لمساحة من العالم الحقيقي. تُستخدم التوائم الرقمية في مختلف الصناعات، من السيارات إلى الرعاية الصحية إلى الفضاء. كما وُجد أنها تجلب قيمة كبيرة لصناعات التعدين والبناء والتفتيش. وعلى هذا النحو، فقد أصبحت هذه التوائم الرقمية ضرورية في العديد من المشاريع.

يمكن أن يؤدي وجود نموذج يعكس الأصول بدقة مع معلومات في الوقت الفعلي إلى تحسين عملية اتخاذ القرار. على سبيل المثال، فهي تسمح بتتبع المقاييس الهامة أثناء تشييد المباني للتحقق من تقدم العمل على النحو المنشود وتحديد المشاكل المحتملة في وقت مبكر للحد من إعادة العمل وضمان بقاء المشروع في الوقت المحدد والميزانية المحددة. وفي مجال التعدين، يمكن استخدامها في صناعة التعدين لوضع خط أساس للمراقبة يسمح بتتبع التشوه بمرور الوقت ويمكن أن يساعد المخططين على تحديد ما إذا كان ينبغي تعزيز الانجرافات والأنفاق أو التخلي عنها لوسائل بديلة. بالنسبة لعمليات التفتيش، توفر التوائم الرقمية أيضًا خط أساس للمراقبة والصيانة خلال عمر الأصل.

هناك عدد من الخيارات عندما يتعلق الأمر بالتقاط البيانات لإنشاء توائم رقمية. اثنان من أكثر الخيارات شيوعًا هما المسح الضوئي باستخدام LiDAR المتنقل والمسح التصويري. دعنا نلقي نظرة على كلا الخيارين وفوائد كل منهما.

ما هو LiDAR

LiDAR أو الكشف الضوئي وتحديد المدى الضوئي، هي طريقة استشعار تقيس المسافات بناءً على زمن تحليق نبضة ضوء الليزر. في المسح الضوئي المتنقل، تسمح خوارزمية SLAM (التعريب المتزامن ورسم الخرائط) LiDAR بإنتاج خريطة 3D (تُعرف باسم سحابة النقاط) للأصل الممسوح ضوئيًا.

يمكن معالجة السحب النقطية إلى نماذج 3D ومع إضافة معلومات إضافية، يمكن أن تصبح نماذج نمذجة معلومات المباني أو توائم رقمية.

تتوفر الماسحات الضوئية المتنقلة LiDAR في شكل ماسحات ضوئية محمولة باليد أو مثبتة على طائرات بدون طيار أو روبوتات أرضية لالتقاط البيانات المطلوبة.

ما هو التصوير الفوتوغرافي

تتضمن عملية القياس التصويري التقاط العديد من الصور المتداخلة لنفس الأصل. تتم معالجة هذه الصور بواسطة برنامج للمسح التصويري، باستخدام مناظر متعددة لتثليث إحداثيات س، ص، ض في الفضاء لإنتاج سحابة نقطية. ثم يستخدم البرنامج بعد ذلك التصحيح التقويمي، أو تجميع الصور، لملاءمة الصور معًا ودمجها مع سحابة النقاط للحصول على نموذج رقمي واقعي، والذي يمكن أن يصبح توأمًا رقميًا.

يمكن التقاط الصور الفوتوغرافية من خلال معدات محمولة باليد أو معدات محمولة بطائرة بدون طيار.

تتمتع هذه التقنيات بمزايا وعيوب مختلفة اعتمادًا على التطبيق، لذا فإن فهمها يمكن أن يساعد في ضمان استخدام التقنية الأنسب لتطبيقك. فيما يلي ملخص لبعض السمات الرئيسية التي يجب مراعاتها.

الدقة

نظرًا لأن LiDAR هو قياس مباشر، فإنه يمكن أن يكون أكثر دقة من القياس التصويري (قياس استقرائي)، على الرغم من أنه يمكن تحسين دقة كلتا الطريقتين من خلال سير العمل بعد المعالجة.

في كلتا الطريقتين، يمكن أن تؤدي إضافة نقاط التحكم الأرضية إلى تحسين الدقة. يمكن أن تعمل ميزات ما بعد المعالجة مثل Automated Ground Control في Hovermapعلى تبسيط سير عملك من خلال الكشف التلقائي عن أهداف التحكم الأرضي العاكسة في سحابة النقاط واستخدامها للإسناد الجغرافي لسحابة نقاط LiDAR وتحسين الدقة.

السرعة

لإنشاء نموذج 3D دقيق، يتطلب القياس التصويري تداخل الصور بنسبة تصل إلى 80%. وفي حالة الالتقاط بطائرة بدون طيار، يتطلب ذلك نمط طيران معين لضمان تداخل كافٍ، وهو ما قد يستغرق وقتاً طويلاً. في المقابل، لا يتطلب المسح LiDAR نفس القدر من التداخل، لذا يمكن أن تكون الرحلة أكثر كفاءة لالتقاط البيانات.

بالنسبة إلى LiDAR يكون وقت المعالجة إلى الإخراج 3D أسرع بكثير. على سبيل المثال، يعادل وقت المعالجة لبيانات Hovermap LiDAR تقريبًا وقت المسح الضوئي.

الملاءمة

تميل معدات التصوير الفوتوغرافي إلى أن تكون أخف قليلاً، مما يسهل الوصول إلى الموقع أو حمولة أصغر للطائرة بدون طيار.

نظرًا لأن LiDAR يستخدم الليزر، فإنه يعمل في العديد من ظروف الإضاءة أكثر من القياس التصويري، مما يتيح لك التقاط المزيد من الصور في اليوم والعمل في الأيام التي قد لا تكون فيها الإضاءة مناسبة للقياس التصويري. وهذا أيضًا يجعل LiDAR مثاليًا للعمل تحت الأرض، على سبيل المثال، في المناجم.

تغلغل الغطاء النباتي

يمكن أن يخترق LiDAR الغطاء النباتي للكشف عن الأرض، مما يجعله مثاليًا للمسح الأرضي. يمكن إزالة الغطاء النباتي بسهولة في مرحلة ما بعد المعالجة، مما يترك لك مسحًا طبوغرافيًا دقيقًا.

في كثير من الأحيان، لن يكشف المسح التصويري إلا الجزء العلوي من المظلة، مما يجعل من الصعب التقاط مسح أرضي دقيق.

الصورة: المسح التصويري مقابل مسح LiDAR مع الغطاء النباتي. الصورة مقدمة من شركة EROCKK.

الواقعية

نظرًا لأن التصوير الفوتوغرافي يجمع الصور معًا لإنشاء النموذج الخاص بك، تكون النماذج مطابقة للعالم الحقيقي قدر الإمكان.

يمكن أن تبدو السحب النقطية LiDAR مجردة، ومع ذلك، يمكن أن تؤدي إضافة التلوين الحقيقي للألوان إلى تحسين مستوى واقعية السحب النقطية.