Tradicionalna topografija vrs. LiDAR. Tačnost, vrijeme i troškovi.

Rad sa LiDAR-om bi mogao biti tačniji nego kod konvencionalne topografije? Ako smanjuje vreme, u kom procentu? Koliko smanjuje troškove?

Vremena su se definitivno promijenila. Sjećam se kad bi Felipe, geodet koji je radio moj terenski posao, stigao s bilježnicom presjeka od 25 stranica kako bi stvorio konturne karte. Nisam živio vrijeme interpoliranja na papiru, ali sjećam se da sam to radio s AutoCAD-om, a da još nisam koristio Softdesk. Tako sam interpolirao s Excelom kako bih znao na kojoj udaljenosti smjestiti kotu između dvije kote, a te su točke postavljene na slojeve različitih boja i nivoa, da bih ih napokon spojio polilinama koje sam pretvorio u krivulje.

Iako je rad kabineta bio lud, nije se uspoređivao s terenskim radom koji je bio umjetnost, ako ste željeli imati dovoljno podataka da napravite prihvatljivo modeliranje kada je altimetrija bila nepravilna. Zatim je došao SoftDesk, prethodnik AutoCAD-a Civil3D koji je pojednostavio kabinet, a Felipe je na jednom od mojih kurseva učio kako koristiti totalnu stanicu, što je smanjilo vrijeme, povećalo količinu bodova i naravno preciznost.

Scena bespilotne letelice za civilnu upotrebu razbija nove paradigme, pod sličnom logikom: Otpor promjenama u tehnikama izmjere uvijek traži smanjenje troškova i garanciju preciznosti. Dakle, u ovom ćemo članku analizirati dvije hipoteze koje smo tamo čuli:

Hipoteza 1: Istraživanje pomoću LiDAR-a smanjuje vrijeme i troškove.

Hipoteza 2: Topografija s LiDAR-om dovodi do gubitka preciznosti.

Eksperimentalni slučaj

Časopis POB sistematizirao je rad u kojem je izveden rad u istraživanju podataka nasipa, koristeći konvencionalnu metodu preko 40 kilometara. Odvojeno, u drugom radu nekoliko dana kasnije razvijen je koristeći LiDAR topografiju duž 246 kilometara iste brane. Iako dijelovi nisu bili jednaki na daljinu, ekvivalentni dio je izjednačen kako bi se napravila usporedba pod sličnim uvjetima.

Konvencionalna topografija

Topografsko snimanje prikupljeno je u presjecima svakih 30 metara, poklapajući se sa postojećim stanicama. Poprečne tačke su uzete na udaljenostima manjim od 4 metra.

Rad je georeferenciran sa tačkama geodetske mreže, koje su validirane geodetskim GPS-om duž osi, a sa njih su poprečne tačke snimljene pomoću kombinacije virtuelnih referentnih stanica i RTK-a. Bilo je potrebno uzeti dodatne točke na posebnim mjestima nagiba i oblika kako bi se osigurala dosljednost digitalnog modela.

Preostale razlike između poznatih tačaka i koordinata dobijenih od strane GPS-a bile su prikazane u tabeli, što potvrđuje da je konvencionalno podizanje veoma tačno.

LiDAR istraživanje

To je učinjeno sa autonomnom jedinicom koja je letjela na visini od 965 metara, sa gustoćom od 17.59 bodova po kvadratnom metru. Pronašli su 26 poznatih kontrolnih točaka i prešli ih preko dodatnih 11 točaka prvog reda koje su očitane geodetskim GPS-om.

S ovih 37 bodova napravljeno je uklapanje podataka u LiDAR. Iako to nije bilo potrebno, jer su koordinate preuzete od UAV-a koji je opremljen GPS prijemnikom i kojim upravljaju bazne stanice, sve vrijeme dobivali najmanje 6 vidljivih satelita i PDOP manji od 3. Udaljenost do bazne stanice nikada nije bila veća od 20 kilometara.

Skup od 65 dodatnih kontrolnih točaka služio je za provjeru točnosti podataka LiDAR-a. U vezi s ovim točkama dobiveni su sljedeći vertikalni detalji:

U gradskom području: 2.99 cm. (9 bodova)

Na otvorenom terenu ili niskoj travi: 2.99 cm. (38 bodova)

U šumi: 2.50 cm. (3 boda)

U grmlju ili visokoj travi: 2.99 cm. (6 bodova)

Slika pokazuje veliku razliku u gustini između tačaka uzetih sa LiDAR-om u odnosu na preseke označene zelenim trouglovima.

Razlike u preciznosti

Nalaz je više nego zanimljiv, suprotno hipotezi da istraživanje LiDAR ne doseže preciznost konvencionalnog istraživanja. Slijede vrijednosti RMSE (pogreška korijena srednjeg kvadrata), što je parametar pogreške između snimljenih podataka i referentnih kontrolnih točaka.

Razlike u vremenu

Ako nas je iznenadilo iznenađenje, pogledajte šta se desilo u smislu smanjenja vremena na komparativnom načinu između LiDAR metode i tradicionalne metode:

Prikupljanje podataka u polju sa LiDAR-om bilo je samo 8%.

• Rad na kabinetu je bio samo 27%.
• Sumiranje polja + let + LiDAR sati kabineta protiv podataka polja + Konvencionalni topografski kabinet, LiDAR zahteva samo 19%.

Kao posljedica toga, 123 sati rada na kilometar konvencionalne topografije su smanjili na samo 4 sati po kilometru.

Pored toga, ako je ukupan broj zauzimanja podeljen između vremena u procesu hvatanja i kabineta, konvencionalni metod je dobio 13.75 poene na sat, u odnosu na 7.7 milion poena na sat LiDAR-a.

Razlike u vremenu

Troškovi ove moderne opreme, s tim što ti senzori hvataju toliki broj bodova, sugeriraju da posao mora biti skuplji. Ali u praksi, smanjenje vremena mobilizacije i troškova koje konvencionalna topografija podrazumijeva, Konačni trošak za kupca 246 kilometara rezultirao je sa LiDAR 71% nižim od ukupne cijene 40 kilometara uz konvencionalnu topografiju!

Izgleda neverovatno, ali cena po linearnom kilometru sa LiDAR-om je bila samo 12% u poređenju sa konvencionalnom topografijom.

zaključak

Zamjenjuje li LiDAR topografija u potpunosti zamjenu tradicionalne topografije? Ne ukupno, budući da rad s LiDAR-om uvijek zauzima određenu topografiju za kontrolne točke, ali može se zaključiti da uz sve prednosti troškova, kvaliteta proizvoda i vremena, rad s LiDAR-om daje rezultate s gotovo istom preciznošću topografije konvencionalni.

Uvijek će postojati prednosti i nedostaci; visoka preciznost konvencionalne topografije je nostalgična, ali komplikacije traženja dozvole za ulazak u privatna imanja, rizici od lociranja na nepravilnim mjestima, potreba za prazninama ispred visoke trave i prepreka ... to je suludo. Naravno, gustina šumskog pokrivača donosi i svoje nedostatke u slučaju LiDAR-a, ni oni nisu isti parametri odnosa između izuzetno malih projekata.

U zaključku smo zadovoljni što znamo kako je tehnologija napredovala do stepena da je za velike projekte kao što je pokrenuto, neophodno imati otvoren um i volju da se odluče za nove i kreativne načine topografije.