Topografia tradicional vrs. LiDAR. Precisió, temps i costos.

¿Fer un treball amb LiDAR podria ser més precís que amb topografia convencional? Si redueix temps, ¿En quin percentatge ?, En quant redueix els costos?

Definitivament els temps han canviat. Recordo quan Felip, un topògraf que em feia les feines de camp arribava amb una llibreta de 25 pàgines de seccions transversals per generar amb això XNUMX mapes de corbes de nivell. No vaig viure l'època d'interpolar en paper però sí recordo haver-ho fet amb AutoCAD sense usar encara Softdesk. De manera que interpolaba amb Excel per saber a quina distància col·locar la cota entre les dues elevacions i, aquests punts els situava en layers de colors i nivells diferents, per finalment anar-los unint amb polilínies que convertia en corbes.

Si bé el treball de gabinet era una bogeria, no es comparava amb el treball de camp que era tot un art, si es volia tenir prou dades per fer un modelatge acceptable quan la altimetria era irregular. Després va arribar SoftDesk, l'antecedent d'AutoCAD Civil3D que va simplificar gabinet i Felipe va estar en un dels meus cursos aprenent a fer servir una estació total, de manera que es va reduir el temps, es va incrementar el volum de punts i per suposat la precisió.

l'escenari drones per a ús civil trenca nous paradigmes, sota similar lògica: La resistència a l'canvi en tècniques topogràfiques sempre busca reducció de costos i garantia de precisió. De manera que analitzarem en aquest article dues hipòtesis que hem escoltat per allà:

Hipòtesi 1: Fer topografia amb LiDAR redueix els temps i costos.

Hpótesis 2: Fer topografia amb LiDAR comporta pèrdua de precisió.

El cas experimental

La revista POB sistematitzar un treball en el qual es va realitzar un treball en l'aixecament de dades d'un dic, utilitzant mètode convencional al llarg de 40 quilòmetres. Per separat, en una segona tasca uns dies després es va desenvolupar utilitzant topografia amb LiDAR al llarg de 246 quilòmetres de el mateix dic. Tot i que els trams no van ser iguals en distància, es va equiparar el tram equivalent per fer una comparació en similars condicions.

topografia Convencional

L'aixecament topogràfic es colectó en seccions transversals a cada 30 metres, coincidents amb estacions existents. Els punts transversals es van prendre en distàncies menors de 4 metres.

Es georeferenció el treball amb punts de la xarxa geodèsica, que es van validar amb GPS geodèsics al llarg dels eixos, ia partir d'aquests es van aixecar els punts transversals usant combinació d'estacions virtuals de referència i RTK. Va ser necessari prendre punts addicionals en llocs especials de canvi de pendent i forma per assegurar consistència de el model digital.

Les diferències residuals entre els punts coneguts i les coordenades obtingudes pel GPS van ser les mostrades a la taula, confirmant que l'aixecament convencional és molt precís.

L'aixecament LiDAR

Aquest es va fer amb una Unitat Autònoma volant a una alçada de 965 metres, amb una densitat de 17.59 punts per metre quadrat. Recobrar 26 punts de control coneguts i els van creuar contra 11 punts de primer ordre addicionals que van ser llegits amb GPS geodèsics.

Amb aquests 37 punts es va fer l'ajust de les dades LiDAR. Tot i que no va ser necessari ja que les coordenades preses per la UAV que ve equipada amb receptor GPS i controlada per estacions base, va obtenir tot el temps un mínim de 6 satèl·lits visibles i un PDOP menor a 3. Les distàncies a l'estació base mai van ser superiors a els 20 quilòmetres.

Un conjunt de 65 punts de control addicionals servir per validar la precisió de les dades LiDAR. Pel que fa a aquests punts, es va obtenir les següents precisions verticals van ser:

En zona urbana: 2.99 cm. (9 punts)

En camp obert o pastura sota: 2.99 cm. (38 punts)

En bosc: 2.50 cm. (3 punts)

En arbustos o pastura alt: 2.99 cm. (6 punts)

La imatge mostra la gran diferència de densitat entre els punts pres amb LiDAR contra les seccions transversals marcades en triangles verds.

Diferències en Precisió

La troballa és més que interessant, contrari a la hipòtesi que l'aixecament LiDAR no aconsegueix les precisions d'un aixecament convencional. Els següents són valors de RMSE (Root mean square error), que és paràmetre d'error entre les dades capturades i els punts de control de referència.

Diferències en Temps

Si això ens ha sorprès, vegin el que va passar pel que fa a la reducció de temps de forma comparativa entre el mètode LiDAR respecte al mètode tradicional:

L'aixecament de dades en camp amb LiDAR va ser tot just el 8%.

• El treball de gabinet va ser de tot just 27%.
• Sumant les hores de camp + vol + gabinet de LiDAR contra les dades de camp + gabinet de topografia convenicional, LiDAR va requerir només el 19%.

Com a conseqüència, les 123 hores de treball per quilòmetre de topografia convencional es van reduir a només 4 hores per quilòmetre.

Addicionalment, si es divideix el total de punts capturats entre el temps consumit en els processos de captura i gabinet, el mètode convencional va obtenir 13.75 punts per hora, contra 7.7 milions de punts per hora de LiDAR.

Diferències en Temps

Els costos d'aquests equips moderns, amb aquests sensors capturant aquesta quantitat de punts fa suposar que el treball ha de ser més car. Però en la pràctica, la reducció de temps i despeses de mobilització que implica la topografia convencional, ¡El cost final al client dels 246 quilòmetres resultar amb LiDAR 71% més baix que el cost total dels 40 quilòmetres amb topografia convencional !.

Sembla increïble, però el preu per quilòmetre lineal amb LiDAR va resultar tot just el 12% en comparació de la topografia convencional.

Conclusió

La topografia amb LiDAR reemplaça totalment la topografia tradicional ?. No en total, ja que el treball amb LiDAR ocupa sempre una mica de topografia per a punts de control, però es pot concloure que amb tots els avantatges de cost, qualitat de producte i temps, el treball amb LiDAR genera resultats amb gairebé les mateixes precisions de la topografia convencional.

Sempre hi haurà pros i contres; l'alta precisió de la topografia convencional és nostàlgica, però les complicacions de demanar permís d'entrar dins de propietats privades, riscos de la ubicació en llocs irregulars, necessitat de bretxes davant la pastura alt i obstacles ... és una bogeria. Per descomptat, la densitat de cobertura forestal també porta els seus desavantatges en el cas de LiDAR, tampoc són els mateixos paràmetres de relació entre projectes extremadament petits.

En conclusió, ens complau conèixer com la tecnologia ha avançat al grau que per a projectes de grans dimensions com el plantejat, cal tenir una mentalitat oberta i disponibilitat per optar per noves i més creatives formes de fer topografia.