المركبات الجوية غير المشغولة:
(UAVs) أو تقنيات الطائرات بدون طيار مع الدقة المكانية العالية والمرونة الزمنية والقدرة على تكرار القياس التصويري، حيث توفر تقدمًا كبيرًا في مناهج الاستشعار عن بعد الأخرى، لرسم الخرائط الساحلية ومراقبة الموائل والإدارة البيئية.
ومع ذلك غالبًا ما تأتي الخرائط الجغرافية للطائرات بدون طيار، كما أن العمل الميداني في الموقع مع منحنى تعليمي حاد يتطلب خلفية في عمليات الطائرات بدون طيار وأنظمة المعلومات الجغرافية (GIS) والاستشعار عن بعد والتقنيات التحليلية ذات الصلة، يمكن أن يكون منحنى التعلم هذا عقبة أمام التنفيذ الميداني للباحثين ومنظمات المجتمع والعلماء المواطنين الذين يرغبون في تضمين عمليات تمهيدية للطائرات بدون طيار في عملهم.
في هذه الدراسة نقوم بتطوير برنامج تدريبي شامل للطائرات بدون طيار لشركاء البحث وأفراد المجتمع لاستخدام فعال من حيث التكلفة، كما أن طائرات بدون طيار عالية الجودة للمستهلكين للمشاركة في رسم الخرائط التمهيدية باستخدام الطائرات بدون طيار لمواقع مراقبة الأعشاب البحرية الساحلية على طول الساحل الغربي لأمريكا الشمالية.
كخطوة أولى نحو عملية (GIS) طويلة المدى للمشاركة العامة في منطقة الدراسة يتضمن البرنامج التدريبي دروسًا لمستخدمي الطائرات بدون طيار المبتدئين، وفيما يتعلق بالطائرات بدون طيار وتخطيط المسار المستقل ورسم الخرائط والسلامة الميدانية وتحليل نظم المعلومات الجغرافية وتصحيح الصور ومعالجتها و شهادة ولوائح إدارة الطيران الفيدرالية (FAA). يعد تدريب شركائنا في البحث والطلاب الذين هم في معظم الحالات مستخدمين مبتدئين الخطوة الأولى في عملية أكبر لزيادة المشاركة في مشروع أوسع لمراقبة الأعشاب البحرية في دراسة الحالة الخاصة بنا.
بينما نشأ برنامجنا التدريبي في الولايات المتحدة نناقش تجاربنا لشركاء البحث والمجتمعات في جميع أنحاء العالم لتصبح أكثر ثقة في عمليات الطائرات بدون طيار التمهيدية للعلوم الأساسية، على وجه الخصوص يستهدف عملنا المستخدمين المبتدئين الذين ليس لديهم خلفية قوية في البحث الجغرافي أو الاستشعار عن بعد، كما يوفر هذا التدريب إرشادات تقنية حول تنفيذ برنامج رسم خرائط الطائرات بدون طيار للبحوث الساحلية ويجمع مناهجنا لتوفير إرشادات واسعة لاستخدام الطائرات بدون طيار لدعم تطوير عملية (GIS) للمشاركة العامة.
رسم الخرائط المستقلة:
بعد فهم عمليات الطيران اليدوية تم تصميم الوحدة التالية للمتدربين؛ وذلك بهدف تعلم كيفية إجراء رسم خرائط الطائرات بدون طيار المستقلة، كما يوفر التعيين الذاتي ميزة على عمليات الطيران اليدوية من خلال ضمان أن تكون عملية جمع البيانات فعالة وقابلة للتكرار في كل موقع، كما تعلم المتدربون أيضًا استخدام الوظائف المستقلة لالتقاط مئات الصور التي تمت برمجتها مسبقًا؛ بهدف توزيعها بالتساوي مع عرض نظير على منطقة رسم الخرائط.
إلى جانب ذلك فقد تعلم المشاركون كيفية تخطيط وإنشاء رحلات جوية مستقلة مع معايير مختلفة لرسم الخرائط، حيث تضمنت اعتبارات المعلمات المستقلة ما يلي: المفاضلات بين التغطية المكانية والاستبانة المكانية، على سبيل المثال إذا كانت الطائرات بدون طيار تحلق على ارتفاع أعلى، فإن تغطية الصورة أكبر، كما أن الإعدادات المناسبة لنموذج الكاميرا لزاوية تصوير مناسبة لتقليل لمعان الشمس وكيفية اختلاف اتجاه الرحلة ووضع الالتقاط حسب شكل الموقع واتجاهات الرياح، إلى جانب تحديد مدى ارتباط نسبة التداخل الأمامي والجانبي بوقت الطيران وعدد البطاريات المطلوبة، كما يتم توفير العلامات المحددة المرتبطة بهذه الاعتبارات واستخدامها في تخطيط الرحلات في الجدول، بعد إعداد برنامج الطيران اتبعت الوحدة مع 2 ساعة أخرى من الرحلات الآلية الموجهة مع الطيار المتدرب الذي يركز على إبقاء الطائرة بدون طيار في نطاق الرؤية ودعم استكشاف الأخطاء وإصلاحها المقدم من قبل المدربين.
معالجة صور الطائرات بدون طيار:
بعد الوحدات الميدانية شارك المتدربون في جلسة معمل حاسوبية مدتها ساعة واحدة مصممة لمراجعة خطوات معالجة البيانات، وذلك باستخدام عينة مجموعة بيانات، كما تضمنت الخطوات العامة التي تمت مراجعتها في هذه الدورة: خياطة الصورة والمراجع الجغرافية واشتقاق تقويم العظام ونماذج الارتفاع وتصحيح الصورة قبل معالجة الصورة، حيث راجعنا أهمية الفحص البصري لجميع صور الطائرات بدون طيار؛ وذلك بهدف استبعاد الصور منخفضة الجودة (على سبيل المثال، ضبابية أو مائلة) وتقليل خطأ القياس في منتجات البيانات النهائية، ثم انتقلنا بعد ذلك إلى استخدام برنامج (Esri Drone2Map) لتجميع مئات الصور المنفصلة التي جمعتها طائرات بدون طيار في الميدان وتسجيلها جغرافيًا في تقويم.
تحليل نظم المعلومات الجغرافية:
ركزت الوحدة التدريبية النهائية على تعريف المتدربين بالطرق العامة في تحليل نظم المعلومات الجغرافية المصممة هنا لأهداف البحث لهذا المشروع، حيث تضمنت هذه الجلسة المعملية التي استغرقت ساعتين مقدمة لإدارة قاعدة البيانات الجغرافية ورقمنة الصور النقطية وطرق التصنيف القائمة على البيكسل ورياضيات النطاق وحسابات فهارس الغطاء النباتي، إلى جانب ذلك فإنه يمكن اشتقاق معلومات المظلة مثل فهرس منطقة الورقة (LAI) من صور الطائرات بدون طيار أيضًا.
إلى جانب ذلك فقد كانت جميع المهارات الموضحة هنا مهمة للأهداف الأوسع لرصد مواقع الدراسة، باعتبارها جزء من تطوير عملية طويلة المدى وإطار عمل (PPGIS)؛ وذلك بهدف رسم خرائط الطائرات بدون طيار، وفي نهاية المطاف تم تقديم تحليلات (GIS) وصور الطائرات بدون طيار، ولكن ليس محور الدورة التدريبية للطائرات بدون طيار في السنة الأولى، كما سيتم توسيع هذا القسم من التدريب في سنوات المشروع المستقبلية مرة أخرى، حيث تم تجميع مجموعات بيانات كاملة للتحقيق في الاتجاهات الزمنية.
هذا وإنه في أثناء معالجة الصور، سيكون هناك حاجة إلى مراجع جغرافية صارمة؛ وذلك حتى تكون البيانات مفيدة لأغراض البحث العلمي، كما تُستخدم مواقع إحداثيات نقاط التحكم الأرضية (GCPs) المستخدمة للإحالة الجغرافية في برنامج الخرائط، والمستخدم في تسجيل الصور جغرافيًا إلى نظام إحداثيات معروف.
كما وأنه باستخدام نظام تحديد المواقع العالمي المحمول عالي الأداء (Trimble R1 GNSS) جمعنا 10 نقاط في كل موقع مراقبة، حيث إنه تم استخدام العديد من المواد الكبيرة والملونة على سطح الأرض، مثل الدلاء الحمراء والتي يمكن التعرف عليها بسهولة في صورة الطائرة بدون طيار.
أما فوق الماء فقد استخدمنا عوامات ذات ألوان فاتحة مع مراسي مثبتة على الماء، حيث إنه عند جمع نقاط (GCP) نوصي بأن يبدأ المتدربون نظام (GPS) والانتظار حتى يتوفر أكثر من 12 قمرًا صناعيًا لحساب الموقع، حيث إنه ولكل موقع من مواقع (GCP) يشجع المدربين على الانتظار 90 ثانية على الأقل، وذلك حتى تصبح إشارة (GPS) مستقرة عادة، يمكن أن تصل دقة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) إلى 30-50 سم في ظل ظروف الطقس الصافية لكل موقع (GCP).
