Tradisjonell topografi vrs. LiDAR. Nøyaktighet, tid og kostnader.

Å gjøre en jobb med LiDAR kan være mer nøyaktig enn med konvensjonell topografi? Hvis det reduserer tider, i hvilken prosentandel? Hvor mye reduserer kostnadene?

Tidene har definitivt endret seg. Jeg husker da Felipe, en landmåler som utførte feltarbeidet mitt, ankom med en 25-siders notatbok med tverrsnitt for å generere konturkart. Jeg levde ikke tiden for interpolering på papir, men jeg husker at jeg gjorde det med AutoCAD uten å bruke Softdesk ennå. Så han interpolerte med Excel for å vite i hvilken avstand å plassere høyden mellom de to høydene, og disse punktene ble plassert på lag med forskjellige farger og nivåer, for til slutt å slutte seg til dem med polyliner som han konverterte til kurver.

Mens kabinettarbeidet var gal, ble det ikke sammenlignet med feltarbeidet som var en kunst, hvis du ønsket å ha nok data til å gjøre en akseptabel modellering når høydemetrien var uregelmessig. Så kom SoftDesk, forgjengeren til AutoCAD Civil3D som forenklet skapet, og Felipe var på et av kursene mine og lærte å bruke en totalstasjon, noe som reduserte tiden, økte poengvolumet og selvfølgelig presisjon.

Scenen droner for sivil bruk bryter nye paradigmer, under lignende logikk: Motstand mot endring i oppmålingsteknikker søker alltid kostnadsreduksjon og garanti for presisjon. Så i denne artikkelen vil vi analysere to hypoteser som vi har hørt der:

Hypotese 1: Kartlegging med LiDAR reduserer tid og kostnader.

Hypotese 2: Topografi med LiDAR fører til tap av presisjon.

Den eksperimentelle saken

Bladet POB systematiserte et arbeid der et arbeid ble utført i dataundersøkelsen av et dike, ved bruk av den konvensjonelle metoden over 40 kilometer. Separat, i et andre arbeid noen dager senere, ble det utviklet ved hjelp av LiDAR-topografi langs 246 kilometer av samme demning. Selv om seksjonene ikke var like i avstand, ble ekvivalent seksjon likestilt for å gjøre en sammenligning under lignende forhold.

Konvensjonell topografi

Den topografiske undersøkelsen ble samlet i tverrsnitt hver 30. meter, sammenfallende med eksisterende stasjoner. Tverrpunktene ble tatt på avstander mindre enn 4 meter.

Arbeidet ble georeferert med punkter i det geodetiske nettverket, som ble validert med geodetisk GPS langs aksene, og fra disse ble krysspunktene kartlagt ved hjelp av en kombinasjon av virtuelle referansestasjoner og RTK. Ytterligere punkter måtte tas i spesielle skrånings- og formendringssteder for å sikre konsistens i den digitale modellen.

Restforskjellene mellom de kjente punktene og koordinatene oppnådd av GPS var de som er vist i tabellen, og bekrefter at konvensjonell løfting er veldig nøyaktig.

LiDAR-undersøkelsen

Dette ble gjort med en autonom enhet som flyr i en høyde på 965 meter, med en tetthet på 17.59 poeng per kvadratmeter. De gjenvunnet 26 kjente kontrollpunkter og krysset dem mot ytterligere 11 førsteordenspunkter som ble lest med geodetisk GPS.

Med disse 37 poengene ble LiDAR-datatilpasningen laget. Selv om det ikke var nødvendig siden koordinatene tatt av UAV som er utstyrt med en GPS-mottaker og kontrollert av basestasjoner, oppnådde man hele tiden minst 6 synlige satellitter og en PDOP på mindre enn 3. Avstandene til basestasjonen var aldri større enn de 20 kilometerne.

Et sett med 65 ekstra kontrollpunkter tjente for å validere nøyaktigheten av LiDAR-dataene. Når det gjelder disse punktene, ble følgende vertikale presisjoner oppnådd:

I urbane område: 2.99 cm. (9 merker)

I åpent felt eller lavt gress: 2.99 cm. (38 poeng)

I skog: 2.50 cm. (3 poeng)

I busker eller høyt gress: 2.99 cm. (6 poeng)

Bildet viser den store forskjellen i tetthet mellom punkter tatt med LiDAR versus tverrsnittene merket i grønne trekanter.

Forskjeller i presisjon

Funnet er mer enn interessant, i motsetning til hypotesen om at LiDAR-undersøkelsen ikke når presisjonen til en konvensjonell undersøkelse. Følgende er RMSE (Root mean square error) verdier, som er feilparameteren mellom de fangede dataene og referansekontrollpunktene.

Forskjeller i tid

Hvis ovenstående har overrasket oss, se hva som skjedde med tidsreduksjon på en komparativ måte mellom LiDAR-metoden og den tradisjonelle metoden:

Datainnsamlingen i feltet med LiDAR var bare 8%.

• Skaparbeid var bare 27%.
• Summing feltet + fly + LiDAR kabinett timer mot feltdata + Konvensjonelt topografi skap, LiDAR kreves bare 19%.

Som følge av dette ble 123-arbeidstimer per kilometer med konvensjonell topografi redusert til bare 4 timer per kilometer.

I tillegg dersom den totale fangstplasseringen er delt mellom tidsforbruket i fangst- og skapprosessene, oppnådde den konvensjonelle metoden 13.75 poeng pr. Time, mot 7.7 millioner poeng i timen av LiDAR.

Forskjeller i tid

Kostnadene ved dette moderne utstyret, med disse sensorene som fanger den poengmengden, antyder at arbeidet må bli dyrere. Men i praksis reduserer mobiliseringstider og -utgifter som konvensjonell landmåling innebærer, Den endelige prisen for kunden på 246-kilometerene resulterte i LiDAR 71% lavere enn den totale prisen på 40-kilometer med konvensjonell topografi!

Det virker utrolig, men prisen per lineær kilometer med LiDAR resulterte kun i 12% sammenlignet med konvensjonell topografi.

Konklusjon

Erstatter LiDAR-topografi helt tradisjonell topografi? Ikke totalt, siden arbeidet med LiDAR alltid har noen topografi for kontrollpunkter, men det kan konkluderes med at med alle fordelene med pris, produktkvalitet og tid, gir arbeidet med LiDAR resultater med nesten samme presisjon som topografien konvensjonell.

Det vil alltid være fordeler og ulemper; den høye presisjonen til konvensjonell topografi er nostalgisk, men komplikasjonene med å be om tillatelse til å komme inn i private eiendommer, risiko for lokalisering på uregelmessige steder, behovet for hull i ansiktet av høyt gress og hindringer ... det er sinnssykt. Selvfølgelig gir tettheten av skogsdekket også sine ulemper når det gjelder LiDAR, de er heller ikke de samme parametrene for forholdet mellom ekstremt små prosjekter.

Til slutt er vi glade for å vite hvordan teknologien har avansert i den grad at for store prosjekter som den som er oppvokst, er det nødvendig å ha et åpent sinn og en vilje til å velge nye og mer kreative måter å gjøre topografi på.