Tradičné topografie vrs. LiDAR. Presnosť, čas a náklady.

Robiť prácu s LiDARom by mohlo byť presnejšie než pri konvenčnej topografii? Ak znižuje čas, v akom percentu? Koľko znižuje náklady?

Časy sa definitívne zmenili. Pamätám si, keď Felipe, geodet, ktorý pre mňa vykonal prácu v teréne, dorazil s 25-stranovým poznámkovým blokom prierezov na generovanie obrysových máp. Nežil som čas interpolácie na papieri, ale pamätám si, že som to robil s AutoCADom bez použitia Softdesku. Interpoloval som teda s programom Excel, aby som vedel, do akej vzdialenosti umiestniť výškovú polohu medzi týmito dvoma výškami a tieto body boli umiestnené na vrstvách rôznych farieb a úrovní, aby som ich nakoniec spojil s krivkami, ktoré som previedol na krivky.

Aj keď bola práca v kabinete bláznivá, nebolo to porovnanie s prácami v teréne, ktoré boli umením, ak ste chceli mať dostatok údajov na vykonanie prijateľného modelovania, keď bola výškomer nepravidelný. Potom prišiel SoftDesk, predchodca AutoCAD Civil3D, ktorý zjednodušil kabinet a Felipe sa v jednom z mojich kurzov učil používať totálnu stanicu, čo znížilo čas, zvýšilo objem bodov a samozrejme presnosť.

Fáza drôty na civilné použitie prelomí nové paradigmy pod podobnou logikou: Odpor voči zmenám v technikách geodézie sa vždy snaží o zníženie nákladov a záruku presnosti. V tomto článku teda analyzujeme dve hypotézy, ktoré sme tam počuli:

Hypotéza 1: Prieskum pomocou LiDAR znižuje čas a náklady.

Hypotéza 2: Prieskum pomocou LiDAR má za následok stratu presnosti.

Experimentálny prípad

Časopis POB systematizovala prácu, pri ktorej sa vykonala práca pri zisťovaní údajov hrádze konvenčnou metódou na viac ako 40 kilometroch. Samostatne, v druhej práci o niekoľko dní neskôr, bola vyvinutá pomocou topografie LiDAR pozdĺž 246 kilometrov tej istej priehrady. Aj keď sekcie neboli rovnaké vo vzdialenosti, ekvivalentná sekcia bola rovná, aby bolo možné vykonať porovnanie za podobných podmienok.

Konvenčná topografia

Topografický prieskum sa zhromažďoval v prierezoch každých 30 metrov, čo sa zhodovalo s existujúcimi stanicami. Priečne body sa snímali na vzdialenosti menšie ako 4 metre.

Práca bola georeferencovaná s bodmi geodetickej siete, ktoré boli validované geodetickým GPS pozdĺž osí a z nich boli priesečníky mapované pomocou kombinácie virtuálnych referenčných staníc a RTK. Aby sa zabezpečila konzistencia digitálneho modelu, bolo potrebné zaujať ďalšie body na špeciálnych miestach so sklonom a zmenami tvarov.

Zvyškové rozdiely medzi známymi bodmi a súradnicami získanými GPS sú tie, ktoré sú uvedené v tabuľke, čo potvrdzuje že konvenčné zdvíhanie je veľmi presné.

Prieskum LiDAR

Stalo sa tak pomocou autonómnej jednotky letiacej vo výške 965 metrov s hustotou 17.59 bodu na meter štvorcový. Získali 26 známych kontrolných bodov a prekročili ich proti ďalším 11 bodom prvého rádu, ktoré sa načítali pomocou geodetického GPS.

S týmito 37 bodmi sa dosiahli údaje o LíDAR. Aj keď to nebolo potrebné, pretože súradnice snímané UAV, ktorý je vybavený prijímačom GPS a riadený základňovými stanicami, neustále získavali minimálne 6 viditeľných satelitov a PDOP menej ako 3. Vzdialenosti k základňovej stanici nikdy neboli väčšie ako tých 20 kilometrov.

Sada ďalších 65 kontrolných bodov slúžila na overenie presnosti údajov LiDAR. Pokiaľ ide o tieto body, boli získané tieto vertikálne presnosti:

V mestskej časti: 2.99 cm. (9 značiek)

Na otvorenom poli alebo v nízkej tráve: 2.99 cm. (38 bodov)

V lese: 2.50 cm. (3 body)

V kríkoch alebo vysokej tráve: 2.99 cm. (6 bodov)

Obrázok ukazuje veľký rozdiel v hustote medzi bodmi zachytenými s LiDAR versus priečnymi rezmi označenými zelenými trojuholníkmi.

Rozdiely v presnosti

Zistenie je viac než zaujímavé, na rozdiel od hypotézy, že prieskum LiDAR nedosahuje presnosť konvenčného prieskumu. Nasledujú hodnoty pre RMSE (Root mean square error), čo je parameter chyby medzi zaznamenanými údajmi a referenčnými kontrolnými bodmi.

Rozdiely v čase

Ak ste nás prekvapili, pozrite sa, čo sa stalo z hľadiska redukcie času porovnávacím spôsobom medzi metódou LiDAR a tradičnou metódou:

Zhromažďovanie údajov v oblasti s LiDAR bolo iba 8%.

• Práca kabinetu bola iba 27%.
• Sumarizácia polí + let + hodín LiDAR proti údajom v teréne + konvenčná topografická kabína LiDAR vyžadovala len 19%.

V dôsledku toho sa počet pracovných hodín 123 na kilometer konvenčnej topografie znížil na iba 4 hodín na kilometer.

Okrem toho, ak je celkový počet zachytených bodov rozdelený medzi čas strávený v procese zachytávania a skríningu, konvenčná metóda získala 13.75 bodov za hodinu v porovnaní s 7.7 miliónmi bodov za hodinu liDAR.

Rozdiely v čase

Náklady na tieto moderné zariadenia, keď tieto snímače snímajú toto množstvo bodov, naznačujú, že práca musí byť nákladnejšia. V praxi však zníženie času a výdavkov mobilizácie, ktoré vyžaduje bežné zisťovanie, Konečné náklady zákazníka na kilometre 246 boli výsledkom LiDAR 71% nižšie ako celkové náklady na kilometre 40 s bežnou topografiou!

Zdá sa to neuveriteľné, ale cena za lineárny kilometer s LiDAR bola len 12% v porovnaní s konvenčnou topografiou.

Záver

Nahrádza topografia LiDAR úplne topografiu tradičnú? Nie celkom, pretože práca s LiDAR vždy zaberá určitú topografiu pre kontrolné body, ale je možné dospieť k záveru, že pri všetkých výhodách nákladov, kvality produktu a času práca s LiDAR generuje výsledky s takmer rovnakou presnosťou topografie konvenčné.

Vždy tu budú klady a zápory; vysoká presnosť konvenčnej topografie je nostalgická, ale komplikácie spojené so žiadosťou o povolenie vstupu na súkromné ​​nehnuteľnosti, riziká umiestnenia na nepravidelných miestach, potreba medzier vo vysokej tráve a prekážky ... sú šialené. Hustota lesného porastu samozrejme prináša aj svoje nevýhody v prípade LiDAR, nejde ani o rovnaké parametre vzťahu medzi extrémne malými projektmi.

Na záver nás teší, že sme vedeli, ako sa technológia rozvinula do takej miery, že pre veľké projekty, ako je ten, ktorý vznikol, je potrebné mať otvorenú myseľ a ochotu rozhodnúť sa pre nové a tvorivejšie spôsoby topografie.