GRD چیست و چگونه محاسبه می شود؟

GRD مخفف عبارت Ground Resolved Distance است که در لغت به معنی وضوح عکس یا قدرت تفکیک مکان از آن نام برده می شود.

GRD در نقشه برداری با پهپاد کاربرد دارد و در واقع تفکیک پذیری عوارض هندسی و تشخیص جزییات را توصیف می کند که رابطه مستقیمی با GSD دارد.

در مقاله GSD چیست به صورت کامل به توضیح آن پرداختیم. در این مقاله قصد داریم به بررسی GRD بپردازیم سپس تفاوت آن با GSD را به طور کامل شرح دهیم تا تفاوت این دو را کامل درک کنید و در نهایت نحوه محاسبه آن را کامل توضیح دهیم. پس تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید.

روش های اندازه گیری پارامترهای GRD

روش های اندازه گیری پارامتر های حد تفکیک مکانی یا GRD به صورت کلی در دو دسته تقسیم بندی می شوند:

1. روش های میدانی
2. روش های آزمایشگاهی

به دلیل اینکه روش های آزمایشگاهی در هر مکان و زمانی قابلیت اجرا ندارد به همین خاطر بیشترین روشی که بسیار معمول و کاربردی است، روش های میدانی است.

از طرفی روش های میدانی به دو دسته کلی تقسیم می شود:

1. استفاده از هدف هایی با شکل هندسی معین
2. و با استفاده از عوارض طبیعی در عکس ها

Ground Resolved Distance به عواملی همچون شفافیت عدسی، پیکسل پیج، وضوح صحنه، کشیدگی تصویر و تفرق در یک سامانه اپتیکی بستگی خواهد داشت. که در ادامه هر یک از عوامل را به صورت مختصر توضیح خواهیم داد.

برای خرید عکس هوایی تمام سال های سازمان نقشه برداری کلیک کنید.

شفافیت عدسی

شفافیت عدسی بستگی به کیفیت ساخت آن دارد هر چقدر جنس و کیفیت تراش به کار برده شده در عدسی بالاتر باشد شفافیت عدسی بیشتر است که با معیار عملکرد پخش نقطه یا PSF که اختصار عبارت Point Spread Function است مورد سنجش قرار می گیرد. هرچقدر PSF کمتر باشد تاری دید کمتر و شفافیت عکس بیشتر خواهد بود.

پیکسل پیچ

پیکسل پیچ یا کاهش اندازه پیکسل روی سنسور دوربین (pixel pitch) همان مگاپیکسل دوربین است که با کم شدن ابعاد پیکسل، کیفیت عکس بالاتر می رود و جزییات با وضوح بیشتر قابل مشاهده هستند.

با تفسیر عکس های هوایی در این مقاله آشنا شوید.

تفرق

تفرق به دلیل کوچک شدن بیش از اندازه پیکسل عکس رخ می دهد و کوچک شدن سایز پیکسل اگر بیش از یک حد معین انجام شود نه تنها باعث بالا رفتن کیفیت عکس نمی شود بلکه باعث ایجاد نویز در تصویر می شود.

کشیدگی تصویر

کشیدگی تصویر به دلیل جابه جایی دوربین و شی در زمان باز بودن شاتر می باشد که در اثر لرزش دوربین در زمان حرکت ایجاد می شود و باعث ایجاد کشیدگی تصویر می شود. که برای حل این مشکل می توان فاصله کانونی را کاهش و سرعت شاتر را زیاد کرد یا با پایدارسازی عدسی می توان از کشیدگی تصویر جلوگیری کرد.

تفاوت GRD و GSD

GSD اغلب کوچکتر از GRD است که طبق معادلات ریاضی نسبت GRD روی GSD همواره بزرگتر از یک است که با توجه به دوربین های مختلف این عدد متفاوت است اما برای دوربین فانتوم در وضوح صحنه معمولی می توان نسبت 1.5 را در نظر گرفت.

با توجه به دستورالعمل سازمان نقشه برداری در جداول مربوطه از عبارت وضوح تصویر استفاده شده است که این معنا را می رساند که باید از Ground Resolved Distance استفاده شود.

در دستورالعمل سازمان نقشه برداری برای تهیه نقشه، GRD را 3 سانتی متر درخواست می کنند که فرضا برای دوربین فانتوم اگر بخواهیم مقدار GRD را سه سانتی متر محاسبه کنیم با توجه به نسبت ریاضی، 1.5 را برای GSD لحاظ کنیم عددی که به دست می آید 2 سانتی متر است.

با در نظر گرفت جی آر دی 2 سانتی متری می توان برای تهیه نقشه، ارتفاع پرواز را باید طوری محاسبه کنیم که در نهایت GSD برابر با 2 سانتی متر باشد.

نحوه محاسبه GRD طبق دستورالعمل سازمان نقشه برداری

برای اینکه محاسبه GRD طبق دستورالعمل سازمان نقشه برداری انجام شود نیاز محاسبه یک سری پارامترها بر اساس مقدار GSD است که با استفاده از فرمول ذیل محاسبه انجام می شود:

FN= L/𝐷

𝑄 =λ×FN/𝑝

GSD =p/𝐿×H= IFOV×𝐻

GRD =1.22×λ/𝐷×𝐻

GRD=k.GSD

𝐺𝑅𝐷=1.22× Q× QSD

پارامترهای استفاده شده:

𝐻:ارتفاع

𝐷: فاصله

Λ: طول موج نور

FN: سرعت عدسی

Q: شاخص کیفیت تصویر

P: ابعاد پیکسل

برای محاسبه GRD مطابق با صفحات، آزمون USAF و ستاره زیمنس استفاده می شود که به دلیل سادگی اغلب از روش ستاره زیمنس استفاده می شود

روش ستاره زیمنس

تارگت زیمنس تشکیل شده از یک دایره با قطر بین 1 تا 2 متر که با توجه به قطر، آن را بین 24 تا 32 بخش به صورت سیاه و سفید یک در میان تقسیم می کنید و آن را روی بنر پلات چاپ کرده و در محدود مد نظر روی زمین قرار می دهید.

بعد از قرار دادن تارگت زیمنس روی زمین در مدت 15 الی 20 دقیقه که پهپاد در حال پرواز و عکسبرداری است باید این صفحه آزمون داخل تصاویر دیده شود. این صفحه آزمون باید در تمامی پلن های پروازی مطابق به دستورالعمل سازمان نقشه برداری قرار داشته باشد.

نکته پایانی: برای تمامی نقشه هایی که باید به سازمان نقشه برداری تحویل داده شود، صفحه آزمون زیمنس باید در تصاویر قرار داشته باشد. برای دیگر پروژه ها داشتن این صفحه آزمون الزامی نیست.

سوالات متداول در رابطه با GRD