Topografi tradisional vrs. LiDAR. Ketepatan, masa dan kos.

Bolehkah melakukan kerja dengan LiDAR menjadi lebih tepat berbanding dengan topografi konvensional? Jika ia mengurangkan masa, dalam peratusan berapa, berapa kosnya dapat dikurangkan?

Masa pasti berubah. Saya masih ingat ketika Felipe, juru ukur yang melakukan kerja lapangan untuk saya, akan tiba dengan buku nota bersebelahan 25 halaman untuk menghasilkan peta kontur. Saya tidak menjalani masa interpolasi di atas kertas tetapi saya ingat melakukannya dengan AutoCAD tanpa menggunakan Softdesk. Oleh itu, saya membuat interpolasi dengan Excel untuk mengetahui sejauh mana ketinggian antara dua ketinggian, dan titik-titik ini diletakkan pada lapisan warna dan tahap yang berlainan, untuk akhirnya bergabung dengan polyline yang saya ubah menjadi lengkung.

Walaupun kerja kabinet itu gila, tidak dibandingkan dengan pekerjaan lapangan yang merupakan seni, jika anda ingin memiliki cukup data untuk melakukan pemodelan yang dapat diterima ketika altimetri tidak teratur. Kemudian datang SoftDesk, pendahulu AutoCAD Civil3D yang menyederhanakan kabinet dan Felipe berada di salah satu kursus saya belajar menggunakan stesen total, yang mengurangkan masa, meningkatkan jumlah mata dan tentu saja ketepatan.

Pentas dron untuk kegunaan sivil memecahkan paradigma baru, dengan logik serupa: Ketahanan terhadap perubahan dalam teknik tinjauan selalu meminta pengurangan kos dan jaminan ketepatan. Oleh itu, dalam artikel ini kita akan menganalisis dua hipotesis yang pernah kita dengar di sana:

Hipotesis 1: Mengaji dengan LiDAR mengurangkan masa dan kos.

Hpothesis 2: Menyiasat dengan LiDAR menyebabkan kehilangan ketepatan.

Kes eksperimen

Majalah Pob sistematis sebuah pekerjaan di mana suatu pekerjaan dilakukan dalam tinjauan data tanggul, menggunakan metode konvensional lebih dari 40 kilometer. Secara terpisah, dalam karya kedua beberapa hari kemudian ia dikembangkan menggunakan topografi LiDAR sepanjang 246 kilometer dari empangan yang sama. Walaupun bahagiannya tidak sama jarak, bahagian setara disamakan untuk membuat perbandingan dalam keadaan yang serupa.

Topografi konvensional

Tinjauan topografi dikumpulkan dalam keratan rentas setiap 30 meter, bertepatan dengan stesen yang ada. Titik melintang diambil pada jarak kurang dari 4 meter.

Karya ini dirujuk secara geografis dengan titik jaringan geodetik, yang disahkan dengan GPS geodetik di sepanjang sumbu, dan dari titik ini titik silang disurvei menggunakan kombinasi stesen rujukan maya dan RTK. Perkara tambahan harus diambil di lokasi perubahan lereng dan bentuk khusus untuk memastikan konsistensi model digital.

Perbezaan sisa antara titik yang diketahui dan koordinat yang diperolehi oleh GPS adalah yang ditunjukkan dalam jadual, mengesahkan pengangkatan konvensional sangat tepat.

Kajian LiDAR

Ini dilakukan dengan Unit Autonomi terbang pada ketinggian 965 meter, dengan ketumpatan 17.59 mata per meter persegi. Mereka memperoleh 26 titik kawalan yang diketahui dan menyeberangnya dengan 11 titik pesanan pertama tambahan yang dibaca dengan GPS geodetik.

Dengan 37 titik ini, data LiDAR dibuat. Walaupun tidak diperlukan kerana koordinat yang diambil oleh UAV yang dilengkapi dengan penerima GPS dan dikendalikan oleh stesen pangkalan, memperoleh sepanjang masa minimum 6 satelit yang dapat dilihat dan PDOP kurang dari 3. Jarak ke stesen pangkalan tidak pernah lebih besar daripada 20 kilometer.

Satu set 65 pusat pemeriksaan tambahan berfungsi untuk mengesahkan ketepatan data LiDAR. Mengenai titik-titik ini, ketepatan menegak berikut diperoleh:

Di kawasan bandar: 2.99 cm. (9 markah)

Di padang terbuka atau rumput rendah: 2.99 cm. (38 mata)

Di hutan: 2.50 cm. (3 mata)

Di semak atau rumput tinggi: 2.99 cm. (6 mata)

Imej menunjukkan perbezaan besar dalam ketumpatan antara mata yang diambil dengan LiDAR berbanding bahagian silang yang ditandakan dalam segitiga hijau.

Perbezaan dalam Ketepatan

Penemuan ini lebih menarik, bertentangan dengan hipotesis bahawa tinjauan LiDAR tidak mencapai ketepatan tinjauan konvensional. Berikut ini adalah nilai RMSE (Root mean square error), yang merupakan parameter ralat antara data yang ditangkap dan pusat pemeriksaan rujukan.

Perbezaan Masa

Jika di atas telah mengejutkan kita, lihat apa yang berlaku dari segi pengurangan masa dalam cara perbandingan antara kaedah LiDAR dan kaedah tradisional:

Pengumpulan data di lapangan dengan LiDAR hanya 8%.

• Kerja kabinet hanya 27%.
• Merujuk lapangan + penerbangan + jam kabinet LiDAR terhadap data medan + kabinet topografi konvensional, LiDAR hanya memerlukan 19%.

Akibatnya, kerja jam 123 setiap kilometer topografi konvensional dikurangkan kepada hanya 4 jam setiap kilometer.

Selain itu, jika jumlah mata ditangkap antara masa yang digunakan dalam proses menangkap dan kabinet, kaedah konvensional membahagikan diperolehi 13.75 mata setiap jam, terhadap 7.7 juta mata LiDAR setiap jam.

Perbezaan Masa

Kos peralatan moden ini, dengan sensor ini memperoleh jumlah titik, menunjukkan bahawa kerja itu mesti lebih mahal. Tetapi dalam praktiknya, pengurangan masa dan perbelanjaan mobilisasi yang disiratkan oleh tinjauan konvensional, Kos pelanggan akhir pada kilometer 246 mengakibatkan LiDAR 71% lebih rendah daripada jumlah kos kilometer 40 dengan topografi konvensional!

Nampaknya luar biasa, tetapi harga setiap kilometer linear dengan LiDAR hanya menghasilkan 12% berbanding dengan topografi konvensional.

Kesimpulan

Adakah topografi LiDAR sepenuhnya menggantikan topografi tradisional? Tidak secara keseluruhan, kerana kerja dengan LiDAR selalu menempati beberapa topografi untuk titik kawalan, tetapi dapat disimpulkan bahawa dengan semua kelebihan biaya, kualiti produk dan waktu, pekerjaan dengan LiDAR menghasilkan hasil dengan ketepatan topografi yang hampir sama konvensional.

Selalu akan ada kebaikan dan keburukan; ketepatan tinggi topografi konvensional adalah nostalgia, tetapi komplikasi meminta izin untuk memasuki harta benda persendirian, risiko mencari di laman web yang tidak teratur, keperluan untuk jurang ketika menghadapi rumput tinggi dan halangan ... itu tidak masuk akal. Sudah tentu, kepadatan tutupan hutan juga membawa keburukannya dalam kasus LiDAR, mereka juga bukan parameter hubungan yang sama antara projek yang sangat kecil.

Kesimpulannya, kami dengan sukacitanya mengetahui bagaimana teknologi telah maju ke tahap yang untuk projek-projek besar seperti yang dibangkitkan, adalah perlu untuk mempunyai minda terbuka dan kesediaan untuk memilih cara baru dan lebih kreatif untuk melakukan topografi.