نظرة عامة على المشروع

واجه مشروع اختيار مسار طريق جبلي تحديات كبيرة في مجال المسح الطبوغرافي التقليدي.

تضمنت منطقة المشروع منحدرات شديدة الانحدار وأودية وتضاريس وعرة أخرى ، مما جعل بعض المواقع صعبة أو غير آمنة لإجراء المسح الأرضي التقليدي.

في ظل أسلوب المسح التقليدي، كان فريق مكون من حوالي 20 عاملاً يحتاج إلى حوالي 3 أشهر لجمع بيانات التضاريس عبر 50 كيلومترًا مربعًا فقط.

كما أن التضاريس المعقدة خلقت نقاط عمياء محتملة للمسح، لا سيما في المنحدرات الشديدة والوديان العميقة ومناطق الوادي.

ولتحسين كفاءة المسح وتغطية البيانات، قدم فريق المشروع نظام مسح متعدد الدوارات بدون طيار في عام 2024.

بفضل تجهيزها بمعدات LiDAR والتصوير المائل ، أنشأت منظومة الطائرات بدون طيار سير عمل جديد للمسح الجوي ، مما يسمح بجمع البيانات الطبوغرافية من الجو عبر التضاريس التي يصعب الوصول إليها.

وقد وفر الحل لفريق المشروع نهجًا أكثر مرونة وكفاءة لجمع معلومات التضاريس لاختيار مسار الطريق السريع.

التحديات

تضاريس جبلية معقدة

تقع منطقة اختيار مسار الطريق السريع في منطقة جبلية ذات تضاريس وعرة وتغيرات كبيرة في الارتفاع وخصائص جغرافية معقدة. وقد شكلت المنحدرات الحادة والوديان والأخاديد تحديات أمام عمليات المسح الميداني التقليدية.

المناطق التي يصعب الوصول إليها

تُعدّ بعض معالم التضاريس صعبة أو غير آمنة بالنسبة لفرق المسح للوصول إليها مباشرةً. وهذا يحدّ من قدرة الفرق الميدانية على جمع بيانات شاملة من كل موقع مطلوب.

تغطية مسح محدودة

كانت عمليات المسح التقليدية تستغرق حوالي ثلاثة أشهر لفريق مكون من 20 عاملاً لجمع البيانات على مساحة 50 كيلومتراً مربعاً فقط . ولذلك، فإن عمليات المسح على مساحات واسعة تتطلب وقتاً وجهداً بشرياً كبيرين.

نقاط عمياء محتملة في المسح

قد تُسبب المنحدرات الشديدة ومناطق الوديان ثغرات في القياسات الأرضية التقليدية. ويمكن أن تؤثر المعلومات المفقودة أو غير المكتملة عن التضاريس على تحليل مسار الطريق السريع والتخطيط الهندسي اللاحق.

عبء عمل ميداني كبير

يتعين على فرق المسح السفر بشكل متكرر عبر التضاريس الجبلية لجمع القياسات. وهذا يزيد من متطلبات العمالة والصعوبة التشغيلية لعملية المسح.

حلول المسح الجوي باستخدام الطائرات بدون طيار

ولمعالجة هذه التحديات، قام فريق المشروع بإدخال نظام مسح جوي متعدد المحركات بدون طيار في عام 2024.

تم تجهيز الطائرة بدون طيار بما يلي:

• تحديد المدى
• معدات التصوير المائل
• قدرات المسح الجوي

أدخل النظام سير عمل "المسح الجوي" الذي نقل جزءًا كبيرًا من جمع بيانات التضاريس من الأرض إلى الجو.

فيما يلي سير العمل الجديد:

تخطيط رحلات الطائرات بدون طيار
↓
جمع البيانات الجوية
↓
المسح ثلاثي الأبعاد بتقنية LiDAR
↓
التصوير المائل
↓
نمذجة التضاريس الرقمية
↓
تحليل مسار الطريق السريع

يوفر هذا النهج للمهندسين رؤية أكثر شمولاً للتضاريس الجبلية مع تقليل الاعتماد على الوصول إلى الأراضي الوعرة.

كيف تعمل عمليات المسح الجوي باستخدام الطائرات بدون طيار

1. التخطيط لمهمة الطيران

تم تقسيم منطقة المسح إلى مناطق محددة بناءً على متطلبات اختيار مسار الطريق السريع. وتم تخطيط مسارات الطيران لتوفير تغطية منهجية للتضاريس المستهدفة.

2. إجراء رحلات جوية بطائرات بدون طيار متعددة المراوح

يتم نشر الطائرة بدون طيار متعددة المراوح لجمع البيانات الجوية عبر منطقة المسح الجبلية.

إن قدرتها على العمل بمرونة على ارتفاعات منخفضة نسبياً تجعلها مناسبة لإجراء مسح تفصيلي في التضاريس المعقدة.

3. التقاط بيانات LiDAR

يقوم نظام LiDAR بجمع معلومات ثلاثية الأبعاد عن التضاريس. وهذا يساعد في توليد معلومات تفصيلية عن الارتفاع والتضاريس للمنحدرات الشديدة والوديان والمناطق المعقدة الأخرى.

4. التقاط صور مائلة

توفر الصور المائلة صورًا من زوايا متعددة، مما يضيف معلومات بصرية تُكمّل بيانات LiDAR. وهذا بدوره يُساعد المهندسين على فهم تضاريس الأرض والظروف المحيطة بها بشكل أفضل.

5. إنشاء بيانات التضاريس الرقمية

تُعالج بيانات LiDAR والصور التي تم جمعها لإنشاء تمثيلات رقمية للتضاريس التي تم مسحها. توفر مجموعات البيانات هذه أساسًا أكثر تفصيلاً للتحليل الهندسي.

6. دعم اختيار مسار الطريق السريع

يمكن للمهندسين استخدام معلومات التضاريس الرقمية لمقارنة مسارات الطرق السريعة المحتملة وتقييم ظروف البناء المتعلقة بالتضاريس.

---

التقنيات الرئيسية

طائرة بدون طيار متعددة الدوارات

توفر الطائرات بدون طيار متعددة المراوح إمكانيات طيران مرنة ويمكنها العمل بفعالية في البيئات الجبلية حيث قد يكون الوصول محدودًا لفرق المسح التقليدية.

رسم الخرائط ثلاثية الأبعاد بتقنية LiDAR

تلتقط تقنية LiDAR بسرعة معلومات التضاريس ثلاثية الأبعاد، مما يجعلها مفيدة بشكل خاص لرسم خرائط المنحدرات الحادة والوديان والتضاريس المعقدة الأخرى.

التصوير المائل

توفر الصور المائلة معلومات بصرية متعددة الزوايا تُكمل بيانات LiDAR وتساعد في تحسين تفسير التضاريس.

نمذجة التضاريس الرقمية

يمكن معالجة البيانات الجوية التي تم جمعها وتحويلها إلى نماذج تضاريس رقمية توفر للمهندسين تمثيلاً أكثر شمولاً لمنطقة المسح.

المسح الجوي

إن نقل عملية جمع البيانات إلى الجو يسمح بمسح التضاريس الوعرة دون الحاجة إلى وصول الأفراد فعلياً إلى كل موقع.

---

نتائج المشروع

مساحة المسح 50 كم²

استخدم المشروع مسح الطائرات بدون طيار لجمع معلومات عن التضاريس عبر منطقة اختيار مسار الطريق السريع، مما أدى إلى استبدال جزء كبير من سير العمل التقليدي للمسح الأرضي.

تقليل الاعتماد على الوصول البري

قللت عمليات المسح الجوي من حاجة موظفي المسح إلى دخول المنحدرات الشديدة والوديان وغيرها من التضاريس الصعبة بشكل فعلي.

تحسين تغطية بيانات التضاريس

وفرت تقنية LiDAR والتصوير المائل معلومات ثلاثية الأبعاد ومرئية تكميلية، مما ساعد في معالجة الثغرات المحتملة في البيانات في التضاريس المعقدة.

دعم أكثر كفاءة لاختيار المسار

وفرت المعلومات الرقمية عن التضاريس للمهندسين أساسًا أوسع لتقييم خيارات محاذاة الطرق السريعة وفهم ظروف التضاريس.

تقليل عبء العمل في المسح الميداني

من خلال نقل عملية جمع بيانات التضاريس إلى الطائرات بدون طيار، قلل المشروع من الاعتماد على فرق ميدانية كبيرة لكل موقع مسح.