Traditionelle Topographie vrs. LiDAR. Genauigkeit, Zeit und Kosten.

Eine Arbeit mit LiDAR könnte genauer sein als mit herkömmlicher Topographie? Wenn es Zeiten reduziert, in welchem ​​Prozentsatz? Wie viel kostet es Kosten?

Die Zeiten haben sich definitiv geändert. Ich erinnere mich, als Felipe, ein Vermesser, der die Feldarbeit für mich erledigte, mit einem 25-seitigen Notizbuch mit Querschnitten ankam, um Konturkarten zu erstellen. Ich habe die Zeit der Interpolation auf Papier nicht erlebt, aber ich erinnere mich, dass ich es mit AutoCAD gemacht habe, ohne Softdesk noch zu verwenden. Also habe ich mit Excel interpoliert, um zu wissen, in welchem ​​Abstand die Höhe zwischen den beiden Höhen platziert werden soll, und diese Punkte wurden auf Ebenen mit verschiedenen Farben und Ebenen platziert, um sie schließlich mit Polylinien zu verbinden, die ich in Kurven konvertiert habe.

Während die Kabinettarbeit verrückt war, wurde sie nicht mit der Feldarbeit verglichen, die eine Kunst war, wenn Sie genügend Daten haben wollten, um eine akzeptable Modellierung durchzuführen, wenn die Altimetrie unregelmäßig war. Dann kam SoftDesk, der Vorgänger von AutoCAD Civil3D, der das Gehäuse vereinfachte, und Felipe lernte in einem meiner Kurse die Verwendung einer Totalstation, was die Zeit verkürzte, das Punktevolumen erhöhte und natürlich die Präzision erhöhte.

das Szenario Drohnen für die zivile Nutzung bricht unter ähnlicher Logik neue Paradigmen: Der Widerstand gegen Änderungen in den Vermessungstechniken strebt immer nach Kostensenkung und Präzisionsgarantie. In diesem Artikel werden wir also zwei Hypothesen analysieren, die wir dort gehört haben:

Hypothese 1: Vermessung mit LiDAR reduziert Zeit und Kosten.

Hypothese 2: Vermessung mit LiDAR führt zu Präzisionsverlusten.

Der experimentelle Fall

Das Magazin POB systematisierte eine Arbeit, bei der eine Arbeit in der Datenerfassung eines Deiches unter Verwendung der herkömmlichen Methode über 40 Kilometer durchgeführt wurde. In einer zweiten Arbeit wenige Tage später wurde es separat unter Verwendung der LiDAR-Topographie entlang 246 Kilometern desselben Damms entwickelt. Obwohl die Abschnitte in der Entfernung nicht gleich waren, wurde der äquivalente Abschnitt gleichgesetzt, um einen Vergleich unter ähnlichen Bedingungen durchzuführen.

Konventionelle Topographie

Die topografische Vermessung wurde alle 30 Meter in Querschnitten gesammelt und stimmte mit den vorhandenen Stationen überein. Die Querpunkte wurden in Entfernungen von weniger als 4 Metern aufgenommen.

Die Arbeit wurde mit Punkten des geodätischen Netzwerks georeferenziert, die mit geodätischem GPS entlang der Achsen validiert wurden, und von diesen wurden die Kreuzungspunkte unter Verwendung einer Kombination aus virtuellen Referenzstationen und RTK vermessen. Zusätzliche Punkte mussten an speziellen Neigungs- und Formänderungsstellen genommen werden, um die Konsistenz des digitalen Modells sicherzustellen.

Residual Unterschiede zwischen den bekannten Punkten und den von der GPS-Koordinaten erhalten wurden, wie in der Tabelle gezeigt, was bestätigt, die konventionelle Vermessung ist sehr genau.

Die LiDAR-Umfrage

Dies geschah mit einer autonomen Einheit, die in einer Höhe von 965 Metern mit einer Dichte von 17.59 Punkten pro Quadratmeter flog. Sie erholten 26 bekannte Kontrollpunkte und kreuzten sie mit weiteren 11 Punkten erster Ordnung, die mit geodätischem GPS gelesen wurden.

Mit diesen 37 Punkten wurde die LiDAR-Datenanpassung vorgenommen. Obwohl dies nicht erforderlich war, da die Koordinaten des UAV, das mit einem GPS-Empfänger ausgestattet ist und von Basisstationen gesteuert wird, immer mindestens 6 sichtbare Satelliten und einen PDOP von weniger als 3 erzielten. Die Entfernungen zur Basisstation waren nie größer als die 20 Kilometer.

Ein Satz von 65 zusätzlichen Kontrollpunkten diente zur Validierung der Genauigkeit der LiDAR-Daten. In Bezug auf diese Punkte wurden die folgenden vertikalen Präzisionen erhalten:

Im Stadtgebiet: 2.99 cm. (9 Punkte)

Auf offenem Feld oder niedrigem Gras: 2.99 cm. (38 Punkte)

Im Wald: 2.50 cm. (3 Punkte)

In Büschen oder hohem Gras: 2.99 cm. (6 Punkte)

Das Bild zeigt den Unterschied in der Dichte zwischen den Punkten genommen mit LIDAR gegen Querschnitt in grünen Dreiecken markiert.

Unterschiede in der Genauigkeit

Der Befund ist mehr als interessant, entgegen der Hypothese, dass die LiDAR-Umfrage nicht die Genauigkeit einer herkömmlichen Umfrage erreicht. Die folgenden RMSE-Werte (Root Mean Square Error) sind der Fehlerparameter zwischen den erfassten Daten und den Referenzprüfpunkten.

Unterschiede in der Zeit

Wenn dies uns überrascht hat, zu sehen, was im Hinblick auf die reduzierte Zeit zwischen dem LiDAR Vergleichsverfahren über die traditionelle Methode passiert:

Die Umfrage Felddaten mit LiDAR war nur 8%.

• Kabinett Arbeit war nur 27%.
• Summiert man das Feld + Flug + LiDAR-Schrankstunden gegen die Felddaten + Konventionelles Topographiekabinett, benötigt LiDAR nur die 19%.

Infolgedessen wurden die 123 Arbeitsstunden pro Kilometer herkömmlicher Topographie auf nur 4 Stunden pro Kilometer reduziert.

Darüber hinaus, wenn die Summe der erfassten Punkte zwischen der Zeit in den Capture-und Kabinett Prozesse aufgeteilt wird, die herkömmliche Methode erhalten 13.75 Punkte pro Stunde gegen 7.7 Millionen Punkte pro Stunde LiDAR.

Unterschiede in der Zeit

Die Kosten für diese modernen Geräte, bei denen diese Sensoren so viele Punkte erfassen, lassen darauf schließen, dass die Arbeit teurer sein muss. In der Praxis bedeutet die Reduzierung der Mobilisierungszeiten und -kosten, die die konventionelle Vermessung mit sich bringt, Die Endkosten für den Kunden der 246-Kilometer resultierten darin, dass LiDAR 71% niedriger war als die Gesamtkosten der 40-Kilometer mit konventioneller Topographie!

Es scheint unglaublich, aber der Preis pro Linearkilometer mit LiDAR war nur 12% im Vergleich zu herkömmlichen Topographie.

Fazit

Ersetzt die LiDAR-Topographie die traditionelle Topographie vollständig? Nicht insgesamt, da die Arbeit mit LiDAR immer eine Topographie für Kontrollpunkte einnimmt, kann jedoch der Schluss gezogen werden, dass die Arbeit mit LiDAR bei allen Vorteilen von Kosten, Produktqualität und Zeit Ergebnisse mit nahezu der gleichen Präzision der Topographie erzeugt konventionell.

Es wird immer Vor- und Nachteile geben; Die hohe Präzision der konventionellen Topographie ist nostalgisch, aber die Komplikationen bei der Beantragung der Erlaubnis zum Betreten von Privatgrundstücken, das Risiko, sich an unregelmäßigen Orten niederzulassen, die Notwendigkeit von Lücken angesichts von hohem Gras und Hindernissen ... sind verrückt. Natürlich bringt die Dichte der Waldbedeckung auch bei LiDAR Nachteile mit sich, sie sind auch nicht die gleichen Beziehungsparameter zwischen extrem kleinen Projekten.

Abschließend sind wir wissen zufrieden, wie die Technologie so weit fortgeschritten ist, dass für große Projekte wie vorgeschlagen, ist es notwendig, eine offene und Verfügbarkeit Einstellung hat für neue und kreative Wege zu entscheiden, Topographie zu machen.