Traditionele topografie vrs. LiDAR. Nauwkeurigheid, tijd en kosten.

Kunnen we werken met LiDAR nauwkeuriger zijn dan bij conventionele topografie? Als het tijd vermindert, in welk percentage, hoeveel kost het de kosten?

De tijden zijn beslist veranderd. Ik herinner me dat Felipe, een landmeter die mijn veldwerk deed, arriveerde met een notitieboekje van 25 pagina's met doorsneden om contourkaarten te genereren. Ik heb niet de tijd van interpoleren op papier geleefd, maar ik herinner me dat ik het met AutoCAD deed zonder Softdesk te gebruiken. Dus ik interpoleerde met Excel om te weten op welke afstand ik de hoogte tussen de twee verhogingen moest plaatsen, en deze punten werden op lagen van verschillende kleuren en niveaus geplaatst om ze uiteindelijk te verbinden met polylijnen die ik in bochten veranderde.

Hoewel het schrijnwerk gek was, werd het niet vergeleken met het veldwerk dat een kunst was, als je genoeg gegevens wilde hebben om een ​​acceptabel model te maken als de hoogtemeting onregelmatig was. Toen kwam SoftDesk, de voorganger van AutoCAD Civil3D die de kast vereenvoudigde en Felipe leerde in een van mijn cursussen hoe hij een total station moest gebruiken, wat de tijd verkortte, het aantal punten vergrootte en natuurlijk precisie.

Het podium drones voor civiel gebruik breekt nieuwe paradigma's, onder dezelfde logica: weerstand tegen verandering in landmeettechnieken streeft altijd naar kostenreductie en garantie van precisie. Dus in dit artikel zullen we twee hypothesen analyseren die we daar hebben gehoord:

Hypothese 1: Meten met LiDAR bespaart tijd en kosten.

Hpothese 2: Topografie met LiDAR leidt tot verlies van precisie.

Het experimentele geval

Het tijdschrift POB gesystematiseerd een werk waarbij een werk werd uitgevoerd in het data-onderzoek van een dijk, met behulp van de conventionele methode over 40 kilometer. Afzonderlijk, in een tweede werk een paar dagen later, werd het ontwikkeld met behulp van LiDAR-topografie langs 246 kilometer van dezelfde dam. Hoewel de afstanden niet gelijk waren, werd de equivalente sectie gelijkgesteld om onder vergelijkbare omstandigheden een vergelijking te maken.

Conventionele topografie

Het topografisch onderzoek werd om de 30 meter in dwarsdoorsneden verzameld en viel samen met bestaande stations. De dwarspunten zijn genomen op afstanden van minder dan 4 meter.

Het werk werd georefereerd met punten van het geodetisch netwerk, die werden gevalideerd met geodetische GPS langs de assen, en van daaruit werden de transversale punten onderzocht met behulp van een combinatie van virtuele referentiestations en RTK. Extra punten moesten worden genomen op speciale hellings- en vormveranderingslocaties om de consistentie van het digitale model te garanderen.

De resterende verschillen tussen de bekende punten en de door de GPS verkregen coördinaten waren die in de tabel, die bevestigen dat conventionele lifting zeer nauwkeurig is.

Het LiDAR onderzoek

Dit gebeurde met een autonome eenheid die vloog op een hoogte van 965 meter, met een dichtheid van 17.59 punten per vierkante meter. Ze herstelden 26 bekende controlepunten en staken deze over tegen nog eens 11 eerste-orde punten die werden gelezen met geodetische GPS.

Met deze 37 punten werd de LiDAR-gegevenspassing gemaakt. Hoewel het niet nodig was, omdat de coördinaten van de UAV die is uitgerust met een GPS-ontvanger en bestuurd door basisstations, altijd minimaal 6 zichtbare satellieten en een PDOP van minder dan 3 hebben verkregen. De afstanden tot het basisstation waren nooit groter dan de 20 kilometer.

Een set van 65 extra ijkpunten diende om de nauwkeurigheid van de LiDAR-gegevens te valideren. Met betrekking tot deze punten werden de volgende verticale precisie verkregen:

In stedelijk gebied: 2.99 cm. (9 punten)

In open veld of laag gras: 2.99 cm. (38 punten)

In bos: 2.50 cm. (3 punten)

In struiken of hoog gras: 2.99 cm. (6 punten)

De afbeelding toont het grote verschil in dichtheid tussen de punten die met LiDAR zijn genomen, in tegenstelling tot de doorsneden die in groene driehoeken worden aangegeven.

Verschillen in precisie

De bevinding is meer dan interessant, in tegenstelling tot de hypothese dat de LiDAR-enquête niet de precisie van een conventionele enquête haalt. Hieronder volgen de waarden van RMSE (Root mean square error), de foutparameter tussen de vastgelegde gegevens en de referentiecontrolepunten.

Verschillen in tijd

Als bovenstaande ons ons heeft verrast, zie wat er gebeurd is in termen van tijdreductie op een vergelijkende manier tussen de LiDAR-methode en de traditionele methode:

De gegevensverzameling in het veld met LiDAR was alleen de 8%.

• Kabinetwerk was alleen 27%.
• Summen van het veld + vlucht + LiDAR kabineturen tegen de veldgegevens + conventionele topografiekast, LiDAR vereist alleen de 19%.

Als gevolg daarvan werden 123 uur werk per kilometer conventionele topografie tot slechts 4 uur per kilometer verminderd.

Bovendien, als het totaal aantal punten gevangen tussen de tijd die wordt gebruikt in het afvangen en het kabinet, de conventionele methode verdeelt verkregen 13.75 punten per uur, tegen 7.7 miljoen LiDAR punten per uur.

Verschillen in tijd

De kosten van deze moderne apparatuur, waarbij die sensoren dat aantal punten vastleggen, suggereren dat het werk duurder moet zijn. Maar in de praktijk kan de vermindering van mobilisatietijden en -kosten die conventionele topografie met zich meebrengt, De uiteindelijke klantkosten van de 246-kilometers leidden ertoe dat LiDAR 71% lager was dan de totale kosten van de 40-kilometer met conventionele topografie!

Het lijkt ongelooflijk, maar de prijs per lineaire kilometer met LiDAR was gewoon 12% in vergelijking met conventionele topografie.

Conclusie

Vervangt LiDAR-topografie de traditionele topografie volledig? Niet in totaal, aangezien het werken met LiDAR altijd enige topografie voor controlepunten in beslag neemt, maar er kan worden geconcludeerd dat met alle voordelen van kosten, productkwaliteit en tijd, het werk met LiDAR resultaten genereert met bijna dezelfde precisie van de topografie conventioneel.

Er zullen altijd voor- en nadelen zijn; de hoge precisie van conventionele topografie is nostalgisch, maar de complicaties van het vragen om toestemming om privé-eigendommen te betreden, het risico van plaatsing op onregelmatige locaties, de behoefte aan gaten in het aangezicht van hoog gras en obstakels… het is krankzinnig. Natuurlijk brengt de dichtheid van het bosareaal ook zijn nadelen met zich mee in het geval van LiDAR, het zijn ook niet dezelfde relatieparameters tussen extreem kleine projecten.

Kortom, we zijn blij om te weten hoe technologie heeft gevorderd in de mate dat voor grote projecten, zoals voorgesteld, is het noodzakelijk om een ​​open en beschikbaarheid mindset te kiezen voor nieuwe en creatieve manieren om topografie te maken.