Традиционна топография vrs. LiDAR. Точност, време и разходи.

Работата с LiDAR би могла да бъде по-точна, отколкото при конвенционалната топография? Ако намали времето, в какъв процент? Колко намалява разходите?

Времената определено са се променили. Спомням си, когато Фелипе, геодезист, който ми направи теренна работа, пристигаше с тетрадка от 25 страници с напречни сечения, за да генерира контурни карти. Не живеех времето на интерполиране на хартия, но си спомням, че го правех с AutoCAD, без още да използвам Softdesk. Затова интерполирах с Excel, за да разбера на какво разстояние да поставя котата между двете коти и тези точки бяха поставени върху слоеве с различни цветове и нива, за да ги свържа накрая с полилинии, които превърнах в криви.

Въпреки че работата в кабинета беше луда, тя не беше сравнена с полевата работа, която беше изкуство, ако искахте да имате достатъчно данни, за да направите приемливо моделиране, когато алтиметрията беше неправилна. След това дойде SoftDesk, предшественикът на AutoCAD Civil3D, който опрости кабинета, а Фелипе беше в един от моите курсове и се научи как да използвам тотална станция, което намали времето, увеличи обема на точките и разбира се точността.

Сценарият дрони за гражданска употреба разчупва нови парадигми, при подобна логика: Съпротивата срещу промяната в геодезическите техники винаги търси намаляване на разходите и гаранция за прецизност. Така че в тази статия ще анализираме две хипотези, които сме чували там:

Хипотеза 1: Проучването с LiDAR намалява времето и разходите.

Хпотеза 2: Топографията с LiDAR води до загуба на точност.

Експерименталният случай

Списанието п.к. систематизирана работа, при която е извършена работа в проучването на данни на дига, използвайки конвенционалния метод на над 40 километра. Отделно, във втора работа няколко дни по-късно тя е разработена с помощта на топография LiDAR по протежение на 246 километра от същия язовир. Въпреки че разделите не бяха равни по разстояние, еквивалентният участък беше приравнен, за да се направи сравнение при подобни условия.

Конвенционална топография

Топографското заснемане се събира в напречни сечения на всеки 30 метра, съвпадащи със съществуващите станции. Напречните точки бяха взети на разстояния, по-малки от 4 метра.

Работата беше геореферирана с точки от геодезическата мрежа, които бяха валидирани с геодезически GPS по осите, и от тях напречните точки бяха изследвани с помощта на комбинация от виртуални референтни станции и RTK. Беше необходимо да се вземат допълнителни точки на специални места за наклони и промяна на формата, за да се осигури последователност на цифровия модел.

Остатъчните разлики между известните точки и координатите, получени от GPS, са показани в таблицата, което потвърждава че конвенционалното изследване е много точно.

Проучването на LiDAR

Това беше направено с автономно звено, летящо на височина 965 метра, с плътност 17.59 точки на квадратен метър. Те възстановиха 26 известни контролни точки и ги прекосиха срещу допълнителни 11 точки от първи ред, които бяха разчетени с геодезически GPS.

С тези 37 точки беше направено приспособяването на данните на LiDAR. Въпреки че не беше необходимо, тъй като координатите, взети от БЛА, оборудван с GPS приемник и контролиран от базови станции, получават през цялото време минимум 6 видими спътника и PDOP по-малко от 3. Разстоянията до базовата станция никога не са били по-големи от 20-те километра.

Набор от 65 допълнителни контролни точки служи за проверка на точността на данните на LiDAR. По отношение на тези точки бяха получени следните вертикални детайли:

В градската зона: 2.99 cm. (9 точки)

В открито поле или ниска трева: 2.99 cm. (38 точки)

В гората: 2.50 cm. (3 точки)

В храсти или висока трева: 2.99 cm. (6 точки)

Изображението показва голямата разлика в плътността между точките, взети с LiDAR, спрямо напречните сечения, отбелязани в зелени триъгълници.

Разлики в точността

Констатацията е повече от интересна, противно на хипотезата, че проучването LiDAR не достига точността на конвенционалното проучване. По-долу са RMSE (Root mean square error) стойности, което е параметърът на грешката между заснетите данни и референтните контролни точки.

Разлики във времето

Ако горното ни изненада, вижте какво се случи по отношение на сравнителното намаляване на времето между метода LiDAR в сравнение с традиционния метод:

Събирането на данни в областта с LiDAR беше само 8%.

• Работата в кабинета едва бе 27%.
• Обобщавайки полетата + полета + часовете на LiDAR в кабината спрямо данните за полето и конвенционалния топографски кабинет, LiDAR изисква само 19%.

В резултат на това, 123 часа работа на километър конвенционална топография са намалени само на 4 часа на километър.

Освен това, ако общия брой точки, заснети между консумира в процеси за улавяне и шкаф време конвенционалния метод разделя получава 13.75 точки на час, срещу 7.7 милиона LIDAR точки на час.

Разлики във времето

Разходите за това модерно оборудване, като тези сензори улавят това количество точки, предполагат, че работата трябва да е по-скъпа. Но на практика намаляването на времето за мобилизация и разходите, които предполага конвенционалната топография, Крайната цена на клиента за 246 километра е довела до LiDAR 71% по-ниска от общата цена на 40 километра с конвенционална топография!

Изглежда невероятно, но цената на линеен километър с LiDAR е била само 12% в сравнение с конвенционалната топография.

Заключение

Топографията на LiDAR напълно ли замества традиционната топография? Не общо, тъй като работата с LiDAR винаги заема някаква топография за контролни точки, но може да се заключи, че при всички предимства на разходите, качеството на продукта и времето, работата с LiDAR генерира резултати с почти същата прецизност на топографията конвенционален.

Винаги ще има плюсове и минуси; високата точност на конвенционалната топография е носталгична, но усложненията при искането на разрешение за влизане в частни имоти, рисковете от местоположение на нередовни места, необходимостта от пропуски пред високата трева и препятствията ... е лудост. Разбира се, плътността на горската покривка носи и своите недостатъци в случая с LiDAR, те също не са същите параметри на връзката между изключително малки проекти.

В заключение, имаме удоволствието да разберем как напредна технологията до такава степен, че за големи проекти като предложените, е необходимо да имаме открит ум и наличност, за да изберем нови и по-творчески начини за проучване.