نقشه برداری با استفاده از PPK

نقشه برداری با استفاده از PPK یا Post-Processed Kinematic، یک تکنولوژی تصحیح داده‌های GNSS است. که به‌طور گسترده در حوزه‌ نقشه‌برداری برای دستیابی به داده‌های موقعیت با دقت بالا یا متوسط از سطح سانتی‌متر استفاده‌می‌شود. این تکنولوژی به‌صورت اصلی در نقشه‌برداری با هواپیماهای بدون سرنشین به‌کار می‌رود. و همچنین می‌تواند به‌عنوان پشتیبانی برای فناوری Real-Time Kinematic (RTK) در پروژه‌های نقشه‌برداری مورد استفاده قرار گیرد.

ماژول‌های RTK و PPK به‌دلیل رشد روزافزون پروژه‌های نقشه‌برداری و نیز تلاش‌های بیشتر در جهت افزایش دقت و کارایی در زمینه نقشه‌برداری هوایی، در عصر حاضر بسیار محبوب شده‌اند. در نقشه‌برداری سنتی، به‌دلیل دقت ناکافی در نقشه‌های هوایی بدون نقاط کنترل زمینی که بیشتر از یک متر بود، مهندسان مجبور به‌استفاده از نقاط کنترل زمینی برای افزایش دقت موقعیت‌یابی بودند.

این اقدام به‌صورتی انجام می‌شد که نشانه‌های قابل رویت از ارتفاع بالا بر روی زمین نصب می‌شدند. و مختصات دقیق این نقاط با استفاده از GPS به‌دست می‌آمدند. نقشه برداری با استفاده از PPK به‌عنوان یک جایگزین برای RTK در برداشت مختصات نقاط عمل می‌کند.

این تکنیک سینماتیک دقت جغرافیایی را پس از دریافت و آپلود داده‌های پهپاد تصحیح می‌نماید. داده‌ها در مدیریت پرواز (FDM) تصحیح می‌شوند. و سپس در فضای ابری پردازش می‌گردند. از این روش‌ها به‌دلیل پرکاربرد بودن در پروژه‌های نقشه‌برداری هوایی و همچنین توانایی آنها در ارتقاء دقت و کارایی در زمینه نقشه‌برداری، استفاده می‌شود.

ماژول PPK در پهپاد ها

ماژول PPK در پهپادها یک فناوری موقعیت‌یابی دقیق است. که به‌وسیله پردازش داده‌ها پس از پرواز، اصلاحات موقعیت GPS را اعمال می‌کند. در طول پرواز، این ماژول به‌صورت زنده اصلاحات موقعیت GPS نمی‌کند، بلکه این اصلاحات پس از انجام پرواز و با استفاده از داده‌های جمع‌آوری شده انجام می‌شود. در گردش کار PPK، ایستگاه پایه (که معمولاً یک واحد GNSS است) و واحدهای ماهواره‌ای، داده‌های GNSS را بدون هیچ‌گونه محاسبه‌ای در حین پرواز ثبت می‌کنند.

این داده‌های جمع‌آوری شده تا پایان فعالیت در میدان، در کنترل‌کننده یا گیرنده اندازه‌گیری و ذخیره‌می‌شوند. در مرحله بعد، این داده‌ها با استفاده از نرم‌افزارهای پردازش مخصوص، مورد پردازش قرار گرفته و اصلاحات موقعیت بر روی داده‌ها اعمال می‌شود. با این روش، موقعیت‌یابی PPK از مزایایی مانند دقت بالا و عدم وابستگی به ارتباط زنده با ایستگاه پایه برخوردار است، که این ویژگی‌ها آن را به یک روش محبوب برای نقشه‌برداری هوایی و مسائل مشابه تبدیل کرده است.

مزایا و معایب برداشت مختصات به روش PPK

افزایش ایمنی

برداشت مختصات به‌روش PPK ایمنی را افزایش می‌دهد. زیرا نیازی به‌انجام مانورهای تیم در GCP های موقعیت خطرناک ندارد.

صرفه‌ جویی در زمان

این روش صرفه‌جویی در زمان را تسهیل می‌کند. زیرا نیاز به‌زمان کمتری برای آماده‌سازی اتصال RTK در محل وجود دارد.

آسانی راه ‌اندازی ایستگاه پایه

راه‌اندازی ایستگاه پایه در این روش آسان‌تر است. زیرا نیازی به اتصال کابل یا بلوتوث ندارد.

قابل اعتمادتر

PPK به‌دلیل عدم وابستگی به‌قدرت سیگنال یا اطلاعات GNSS از ایستگاه پایه در زمان واقعی، قابل اعتمادتر از RTK است.

انعطاف ‌پذیری بیشتر در پرواز

این روش انعطاف‌پذیری بیشتری در پرواز فراهم می‌کند. زیرا اتصال برای ضبط داده لازم نیست.

نیاز به ‌زمان برای پردازش داده

برای پردازش داده‌ها پس از انجام پروازها نیاز به‌زمان اضافی وجود دارد.

امکان بروز اشتباه

امکان بروز اشتباه حین پردازش داده‌ها وجود دارد که می‌تواند باعث تغییرات جغرافیایی یا کاهش دقت در خروجی نهایی پروژه شود.

PPK بهتر است یا RTK؟

PPK و RTK به عنوان دو روش اساسی در بهبود برداشت مختصات در پروژه‌های نقشه‌برداری هوایی با استفاده از فناوری GNSS مطرح هستند. هرکدام از این روش‌ها ویژگی‌ها و نقاط قوت و ضعف خاص خود را دارند که انتخاب بین آنها بستگی به ویژگی‌های خاص هر پروژه دارد.

PPK به‌ویژه در پروازهای طولانی و ماموریت‌های BVLOS به‌خوبی عمل می‌کند. و با کمترین وابستگی به‌سیگنال در حین پرواز، احتمال از دست دادن سیگنال را به‌حداقل می‌رساند. با این وجود، نیاز به‌زمان اضافی برای پردازش داده‌ها پس از انجام پرواز یکی از نقاط ضعف این روش محسوب می‌شود.

در مقابل، RTK با ارائه خروجی سریعتر، برای پروژه‌هایی با نیاز به نتایج فوری و محاسبات سریع مناسب است. این روش به‌عنوان یک گزینه کارآمد و سریع تلقی می‌شود. با این حال، در پروازهای طولانی، احتمال از دست دادن سیگنال افزایش می‌یابد.

تفاوت ماژول PPK و RTK

تفاوت اصلی بین ماژول PPK و RTK در استفاده‌از ایستگاه زمینی و توانایی در مواجهه با موانع طبیعی مشترک است. با توجه به ویژگی‌ها و نیازهای پروژه، انتخاب بین این دو ماژول بستگی به اولویت‌ها و مشخصات خاص هر کاربرد دارد.

ماژول PPK

عدم نیاز به ارتباط در حین پرواز

ماژول PPK بر پایه Post-Processed Kinematic عمل می‌کند و به پهپاد نیازی به ارتباط با ایستگاه زمینی در هنگام پرواز ندارد.

مقاومت در برابر موانع

درصورت قرارگیری پهپاد پشت موانعی مانند کوه یا درخت، فرآیند اصلاح مکان‌یابی تحت تأثیر قرار نمی‌گیرد.

قابلیت دسترسی به داده‌های قبلی و بعدی

این ماژول قابلیت دستیابی به داده‌های قبلی و بعدی را فراهم می‌کند که قابلیت افزایش اطمینان در عملیات نقشه‌برداری و ردیابی را فراهم می‌سازد.

قیمت مقرون به صرفه‌تر

قیمت ماژول PPK نسبت به RTK کمتر است که باعث می‌شود استفاده از آن برای نقشه‌برداران مقرون به‌صرفه‌تر باشد.

ماژول RTK

استفاده در پروازهای دقیق

ماژول RTK به‌طور عمده در پروازهای هوایی گروهی با پهپادها جهت انجام نمایش‌های هوایی دقیق استفاده می‌شود.

حساسیت به قطعی ارتباط

یکی از مشکلات اصلی این ماژول‌ها، عدم امکان مکان‌یابی صحیح درصورت قطع ارتباط پرنده با ایستگاه زمینی است.

قیمت بالاتر

ماژول RTK قیمت بالاتری نسبت به PPK دارد و بنابراین استفاده از آن برای نقشه‌برداری هوایی به نقشه‌برداران توصیه نمی‌شود.

معرفی بهترین ماژول های PPK

PPK Reach M2

ماژول PPK برای پهپادهای فانتوم 4 و فانتوم 4 پرو V2، تولید شده توسط شرکت روسیه‌ای Teokit، از جمله بهترین ابزارهای PPK برای نقشه‌برداری هوایی محسوب می‌شود. این ابزار فوق‌العاده دقت بالایی دارد. و برای افزایش دقت در تعیین مختصات واقعی در پروژه‌های نقشه‌برداری هوایی به کار می‌رود. این ماژول از چند بانده برای محاسبه مختصات واقعی با دقت سانتی‌متر استفاده می‌کند.

که این ویژگی برای نقشه‌برداری با دقت بسیار زیاد حائز اهمیت است. این ابزار قابلیت ارسال مختصات به دستگاه با استفاده از فرمت‌های NMEA یا باینری را از طریق روش‌های ارتباطی متعددی از جمله UART، بلوتوث و وای‌فای دارد. این ماژول PPK قادر به ثبت لحظه دقیقی است که هر یک از عکس‌های هوایی گرفته شده توسط پهپاد است، که این اطلاعات برای ادامه فرآیند نقشه‌برداری و تجزیه و تحلیل داده‌ها بسیار ارزشمند است.

این ماژول به‌طور خاص برای پهپادهای فانتوم 4 و فانتوم 4 پرو V2 ساخته شده است، که این امر به بهبود تطابق و هماهنگی آن با این پهپادها کمک می‌کند.

PPK مویک 2 پرو

این ماژول‌های PPK توسط یک شرکت روسی برای سری کوادکوپترهای مدل فانتوم 4 پرو طراحی و تولید شده‌اند. مشخص شده که این ماژول PPK پهپاد قابلیت نصب بر روی مدل مویک 2 پرو را نیز دارد. که در زمینه نقشه‌برداری هوایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این امکان به‌کاربران این کوادکوپترها این امکان را می‌دهد تا با استفاده از ماژول PPK، دقت برداشت مختصات را بهبود بخشند و از امکانات پیشرفته نقشه‌برداری هوایی بهره‌مند شوند.

سوالات متداول

چقدر هزینه برای تعیین مختصات با استفاده از تکنولوژی PPK می‌باشد؟

هزینه تعیین مختصات با PPK به عواملی مانند ماژول PPK استفاده شده، نوع پهپاد، مساحت پروژه، و خدمات مورد نیاز برمی‌گردد. برای دقت در تخمین هزینه، توصیه می‌شود با شرکت‌های نقشه‌برداری مشاوره کنید.

آیا هزینه برداشت مختصات با PPK نسبت به روش‌های سنتی بیشتر است؟

هزینه برداشت مختصات با PPK ممکن است نسبت به روش‌های سنتی بیشتر باشد، اما این افزایش هزینه بادقت و کارآیی بیشتر در نقشه‌برداری و دیگر فواید PPK متناسب است.

آیا هزینه برداشت مختصات با PPK برای پروازهای با مساحت بیشتر افزایش می‌یابد؟

بله، معمولاً هزینه برداشت مختصات با PPK برای پروژه‌های با مساحت بیشتر افزایش می‌یابد. این افزایش هزینه به‌دلیل زمان بیشتری که برای جمع‌آوری داده‌ها و پردازش آنها نیاز است، بروز می‌کند.

آیا می‌توانم هزینه‌های اضافی را با استفاده از ماژول PPK در پهپادها کاهش دهم؟

استفاده از ماژول PPK ممکن است هزینه‌های اضافی ناشی از دقت بیشتر و کاهش نیاز به نقاط کنترل زمینی را جبران کند. این موضوع معمولاً منجر به بهره‌وری بیشتر در پروژه‌های نقشه‌برداری می‌شود.

آیا هزینه برداشت مختصات با PPK به عوامل دیگری مانند تراز سطح، تعداد پرسنل، یا تجهیزات مرتبط نیز وابسته است؟

بله، هزینه برداشت مختصات با PPK به عواملی مانند تراز سطح، تعداد پرسنل مورد استفاده، نیاز به تجهیزات جانبی، و سایر شرایط پروژه نیز وابسته است. این عوامل ممکن است تأثیر مستقیمی بر هزینه داشته باشند.

نتیجه گیری

هر دو موقعیت‌یابی RTK و PPK قادر به دستیابی به دقت سانتی‌متری در برداشت مختصات هستند. با این حال، نقطه ضعف موقعیت‌یابی RTK در وابستگی به یک پیوند داده و امکان انجام اصلاحات در زمان واقعی برای موقعیت GPS پهپاد است.

از آنجایی که موقعیت‌یابی PPK به هیچ پیوند داده خارجی با ایستگاه زمینی وابسته نیست، این تکنیک تصحیح GPS را به یک روش قوی‌تر تبدیل می‌کند. بنابراین، در صورت امکان، استفاده از موقعیت‌یابی PPK به جای RTK ترجیح داده می‌شود. تنها در شرایط خاصی که زمان یک عامل تعیین‌کننده باشد، مانند بررسی‌های توپوگرافی فوری در مناطقی که به تازگی دچار یک بلای طبیعی شده‌اند، ممکن است موقعیت‌یابی RTK نسبت به PPK ترجیح داده شود.