Perinteinen topografia vrs. LiDAR. Tarkkuus, aika ja kustannukset.

Työn tekeminen LiDARin kanssa voisi olla tarkempi kuin tavanomaisella topografialla? Jos se vähentää aikaa, kuinka paljon? Kuinka paljon se vähentää kustannuksia?

Ajat ovat ehdottomasti muuttuneet. Muistan, kun kenttätyötä tekevän maanmittajan Felipe saapui 25 sivun poikkileikkauksilla muistikirjaan luomaan muotokarttoja. En elänyt interpoloinnin aikaa paperilla, mutta muistan sen tehneen AutoCAD: n kanssa käyttämättä vielä Softdeskiä. Joten interpoloin Excelin kanssa tietäen, mihin etäisyydelle korkeus sijoitetaan kahden korkeuden väliin, ja nämä pisteet sijoitettiin erivärisiin ja -tasoisiin kerroksiin, jotta voisin lopulta liittää ne linjoihin, jotka muunnin käyriksi.

Vaikka kaappityö oli hullua, sitä ei verrattu kenttätyöhön, joka oli taidetta, jos halusit saada tarpeeksi tietoa tekemään hyväksyttävä mallinnus korkeusmittauksen ollessa epäsäännöllinen. Sitten tuli SoftDesk, AutoCAD Civil3D: n edeltäjä, joka yksinkertaisti kabinettia, ja Felipe oli yhdessä kursseistani oppinut käyttämään totaaliasemaa, mikä lyhensi aikaa, lisäsi pisteiden määrää ja tietysti tarkkuutta.

skenaario drones siviilikäyttöön rikkoo uusia paradigmoja samanlaisen logiikan mukaisesti: Mittaustekniikan muutoksen vastustaminen pyrkii aina vähentämään kustannuksia ja takaamaan tarkkuuden. Joten tässä artikkelissa analysoimme kahta hypoteesia, jotka olemme kuulleet siellä:

Hypoteesi 1: LiDAR-tutkimukset vähentävät aikaa ja kustannuksia.

Hpoteesi 2: LiDAR-tutkimukset tarkkuuden menetykseen.

Kokeellinen tapaus

Lehti POB Järjestettiin työ, jossa työ tehtiin padon tietokartoituksessa tavanomaisella menetelmällä yli 40 kilometriä. Erikseen, toisessa teoksessa muutama päivä myöhemmin, se kehitettiin LiDAR-topografiaa käyttäen 246 kilometriä samaa padoa. Vaikka osuudet eivät olleet yhtä suuria etäisyydellä, vastaava osa rinnastettiin vertailun tekemiseksi samanlaisissa olosuhteissa.

Perinteinen topografia

Topografinen tutkimus kerättiin poikkileikkauksina 30 metrin välein, samaan aikaan olemassa olevien asemien kanssa. Poikittaispisteet otettiin alle 4 metrin etäisyydeltä.

Teos georeferoitiin geodeettisen verkon pisteillä, jotka validoitiin geodeettisella GPS: llä akseleita pitkin, ja näistä ristipisteet kartoitettiin virtuaalisten vertailuasemien ja RTK: n yhdistelmällä. Digitaalisen mallin yhtenäisyyden varmistamiseksi oli tarpeen ottaa lisäpisteitä erityisissä kaltevuus- ja muodonmuutospaikoissa.

Jäljelle jäänyt erot tunnettuja pisteitä ja koordinaatit on saatu GPS-oli, kuten on esitetty taulukossa, jossa vahvistetaan tavanomainen tutkimus on erittäin tarkka.

LIDAR kysely

Tämä tehtiin autonomisen yksikön kanssa, joka lentää 965 metrin korkeudella tiheydellä 17.59 pistettä neliömetriä kohden. He saivat takaisin 26 tunnettua kontrollipistettä ja ylittivät ne 11 ylimääräistä ensimmäisen asteen pistettä vastaan, jotka luettiin geodeettisella GPS: llä.

Näiden 37 pisteen avulla LiDAR-tietojen sovitus tehtiin. Vaikka se ei ollut välttämätöntä, koska GPS-vastaanottimella varustetun ja tukiasemien ohjaaman UAV: ​​n ottamat koordinaatit saivat koko ajan vähintään 6 näkyvää satelliittia ja PDOP alle 3. Etäisyydet tukiasemaan eivät koskaan olleet suuremmat kuin 20 kilometriä.

LiDAR-tietojen tarkkuuden varmistamiseksi käytettiin 65 lisäpistettä. Näiden pisteiden osalta saatiin seuraavat vertikaaliset tarkkuudet:

Kaupunkialueella: 2.99 cm. (9 merkkiä)

Avomaalla tai matalalla ruoholla: 2.99 cm. (38 pistettä)

Metsässä: 2.50 cm. (3 pistettä)

Pensasissa tai korkeassa ruohossa: 2.99 cm. (6 pistettä)

Kuvassa ero tiheys pisteiden välillä otettu LiDAR vastaan ​​poikkileikkaukset merkitty vihreällä kolmioita.

Erot Tarkkuus

Löytö on enemmän kuin mielenkiintoinen, toisin kuin oletetaan, että LiDAR-tutkimus ei saavuta tavanomaisen tutkimuksen tarkkuutta. Seuraavassa on arvot RMSE: lle (Root mean square error), joka on virheparametri kaapattujen tietojen ja vertailutarkistuspisteiden välillä.

Erot Time

Jos tämä on yllättänyt meidät, katso mitä tapahtui vähentymisen kannalta välinen aika LiDAR vertailevaa menetelmää yli perinteisellä menetelmällä:

Kyselyn kenttä data LiDAR oli vain 8%.

• Puuseppätuotteiden oli vain 27%.
• Summaamalla kenttä + lento + LiDAR-kaappi tuntia kenttätiedoista + perinteinen topografia-kaappi, LiDAR tarvitsi vain 19%: n.

Tämän seurauksena 123: n työtunnit tunnetusta kilometristä tavanomaisesta topografiasta vähenivät vain 4 tuntia kilometriä kohden.

Lisäksi jos kokonaispisteet kiinni välinen aika kuluu talteenottoprosesseista ja kaappi, perinteisen menetelmän jakaminen jakaa saadut 13.75 pistettä tunnissa, vastaan ​​7.7 miljoonaa LiDAR pistettä tunnissa.

Erot Time

Näiden nykyaikaisten laitteiden kustannukset, kun anturit sieppaavat tämän määrän pisteitä, viittaavat siihen, että työn on oltava kalliimpaa. Mutta käytännössä mobilisointiaikojen ja kulujen lyhentäminen, jota tavanomainen mittaus merkitsee, 246-kilometrien asiakkaalle aiheutuneet lopulliset kustannukset saivat LiDAR 71% alhaisemmat kuin 40-kilometrien kokonaiskustannukset tavanomaisella topografialla.

Se tuntuu uskomalta, mutta LiDAR: n lineaarikilometrimäärä oli vain 12% tavanomaiseen topografiaan verrattuna.

Johtopäätös

Korvaaako LiDAR-topografia kokonaan perinteisen topografian? Ei yhteensä, koska työ LiDAR: n kanssa vie aina jonkin verran kontrollipisteiden topografiaa, mutta voidaan päätellä, että kaikilla kustannusten, tuotteiden laadun ja ajan eduilla työ LiDAR: lla tuottaa tuloksia melkein samalla tarkkuudella kuin topografia tavanomainen.

Aina on hyviä ja huonoja puolia; perinteisen topografian korkea tarkkuus on nostalginen, mutta komplikaatioita luvan hakemisesta yksityisiin kohteisiin, sijoittumisriski epäsäännöllisissä paikoissa, aukkojen tarve korkean ruohon ja esteiden edessä ... se on hullua. Tietysti metsäpeitteen tiheys tuo myös haittansa LiDAR: n tapauksessa, ne eivät myöskään ole samat parametrit suhteellisen pienien hankkeiden välillä.

Lopuksi olemme tyytyväisiä tietää, miten tekniikka on kehittynyt siinä määrin, että suuria hankkeita ehdotetulla tavalla, on välttämätöntä käydä avointa ja saatavuus ajattelutapa valita uusia ja luovia tapoja tehdä topografia.