Topografia tradizionale vrs. LiDAR. Precisione, tempi e costi.

Potrebbe fare un lavoro con LiDAR più preciso che con la topografia convenzionale? Se riduce il tempo, in quale percentuale, quanto riduce i costi?

I tempi sono decisamente cambiati. Ricordo quando Felipe, un geometra che ha svolto il mio lavoro sul campo, arrivò con un taccuino di 25 pagine di sezioni trasversali per generare mappe di contorno. Non ho vissuto il tempo dell'interpolazione su carta ma ricordo di averlo fatto con AutoCAD senza utilizzare ancora Softdesk. Quindi ho interpolato con Excel per sapere a quale distanza posizionare l'elevazione tra i due prospetti, e questi punti sono stati posizionati su strati di colori e livelli diversi, per unirli infine con polilinee che ho convertito in curve.

Sebbene il lavoro di ebanisteria fosse pazzo, non era paragonato al lavoro sul campo che era un'arte, se si desiderava avere dati sufficienti per fare una modellazione accettabile quando l'altimetria era irregolare. Poi è arrivato SoftDesk, il predecessore di AutoCAD Civil3D che semplificava il cabinet e Felipe era in uno dei miei corsi imparando a usare una stazione totale, che riduceva i tempi, aumentava il volume dei punti e ovviamente la precisione.

lo scenario droni per uso civile rompe nuovi paradigmi, sotto una logica simile: la resistenza al cambiamento nelle tecniche di rilevamento cerca sempre la riduzione dei costi e la garanzia di precisione. Quindi in questo articolo analizzeremo due ipotesi che abbiamo sentito lì:

Ipotesi 1: il rilievo con LiDAR riduce tempi e costi.

Ipotesi 2: la topografia con LiDAR comporta una perdita di precisione.

Il caso sperimentale

La rivista POB ha sistematizzato un lavoro in cui è stato svolto un lavoro nel rilevamento dei dati di una diga, utilizzando il metodo convenzionale su 40 chilometri. Separatamente, in un secondo lavoro pochi giorni dopo è stato sviluppato utilizzando la topografia LiDAR lungo 246 chilometri della stessa diga. Sebbene le sezioni non fossero uguali in distanza, la sezione equivalente è stata equiparata per fare un confronto in condizioni simili.

Topografia convenzionale

Il rilievo topografico è stato raccolto in sezioni trasversali ogni 30 metri, coincidenti con le stazioni esistenti. I punti trasversali sono stati rilevati a distanze inferiori a 4 metri.

Il lavoro è stato georeferenziato con punti della rete geodetica, che sono stati validati con GPS geodetico lungo gli assi, e da questi sono stati rilevati i punti di incrocio utilizzando una combinazione di stazioni di riferimento virtuali e RTK. È stato necessario prendere punti aggiuntivi in ​​speciali siti di cambio di pendenza e forma per garantire la coerenza del modello digitale.

differenze residue tra i punti noti e le coordinate ottenute dai GPS sono stati indicati in tabella, confermando il rilevamento convenzionale è molto preciso.

Il sondaggio LiDAR

Ciò è stato fatto con un'unità autonoma in volo ad un'altezza di 965 metri, con una densità di 17.59 punti per metro quadrato. Hanno recuperato 26 punti di controllo noti e li hanno incrociati contro altri 11 punti di primo ordine che sono stati letti con il GPS geodetico.

Con questi 37 punti è stato effettuato l'adattamento dei dati LiDAR. Anche se non era necessario perché le coordinate prese dall'UAV che è dotato di un ricevitore GPS e controllato dalle stazioni base, hanno ottenuto sempre un minimo di 6 satelliti visibili e un PDOP inferiore a 3. Le distanze dalla stazione base non sono mai state maggiori di i 20 chilometri.

Una serie di 65 punti di controllo aggiuntivi è servita per convalidare l'accuratezza dei dati LiDAR. Relativamente a questi punti, sono state ottenute le seguenti precisioni verticali:

In area urbana: 2.99 cm. (9 punti)

In campo aperto o erba bassa: 2.99 cm. (38 punti)

Nella foresta: 2.50 cm. (3 punti)

In cespugli o erba alta: 2.99 cm. (6 punti)

L'immagine mostra la differenza di densità tra i punti presi con LiDAR contro sezioni marcate in triangoli verdi.

Le differenze di Precisione

Il dato è più che interessante, contrariamente all'ipotesi che il rilievo LiDAR non raggiunga la precisione di un rilievo convenzionale. Di seguito sono riportati i valori per RMSE (Root mean square error), che è il parametro di errore tra i dati acquisiti ei checkpoint di riferimento.

Le differenze in Time

Se questo ci ha sorpreso, vedere cosa è successo in termini di tempo ridotto tra il metodo comparativo LiDAR rispetto al metodo tradizionale:

I dati di campo sondaggio con LiDAR era solo 8%.

• articoli di falegnameria è stato solo 27%.
• Riepilogando l'orologio del campo + volo + LiDAR nei confronti dei dati di campo + armadio di topografia convenzionale, LiDAR ha richiesto solo il 19%.

Di conseguenza, le ore 123 di lavoro per chilometro di topografia convenzionale sono state ridotte a soli 4 ore per chilometro.

Inoltre, se i punti totali catturati tra il tempo consumato in processi di acquisizione e l'armadietto, il metodo convenzionale divide ottenuto 13.75 punti per ora, contro 7.7 milioni di punti LiDAR all'ora.

Le differenze in Time

I costi di queste moderne apparecchiature, con questi sensori che catturano quella quantità di punti, suggeriscono che il lavoro deve essere più costoso. Ma in pratica, la riduzione dei tempi e delle spese di mobilitazione che il rilevamento convenzionale implica, Il costo finale dei clienti dei chilometri 246 ha portato LiDAR 71% inferiore al costo totale dei chilometri 40 con topografia convenzionale!

Sembra incredibile, ma il prezzo per chilometro lineare con LiDAR ha portato solo 12% rispetto alla topografia convenzionale.

Conclusione

La topografia LiDAR sostituisce totalmente la topografia tradizionale? Non in totale, poiché il lavoro con LiDAR occupa sempre una certa topografia per i punti di controllo, ma si può concludere che con tutti i vantaggi di costo, qualità del prodotto e tempo, il lavoro con LiDAR genera risultati quasi con la stessa precisione della topografia convenzionale.

Ci saranno sempre pro e contro; l'alta precisione della topografia convenzionale è nostalgica, ma le complicazioni di chiedere il permesso di entrare in proprietà private, i rischi di localizzazione in luoghi irregolari, la necessità di spazi vuoti di fronte a erba alta e ostacoli… è pazzesco. Naturalmente, la densità della copertura forestale porta i suoi svantaggi anche nel caso del LiDAR, non sono gli stessi parametri di relazione tra progetti estremamente piccoli.

In conclusione, siamo lieti di sapere come la tecnologia è avanzata al punto che per i grandi progetti, come proposto, è necessario avere una mentalità aperta e la disponibilità di optare per nuovi e creativi modi per rendere la topografia.