Vrs de topografía tradicional. LiDAR. Precisión, tempo e custos.

Facer un traballo con LiDAR podería ser máis preciso que con topografía convencional? Se reduce os tempos, en que porcentaxe: canto custa os custos?

Os tempos definitivamente cambiaron. Lembro cando Felipe, un agrimensor que realizou o meu traballo de campo, veu cun caderno de 25 páxinas de seccións transversais para xerar mapas de contorno. Non vivín o tempo de interpolar en papel, pero lembro de facelo con AutoCAD sen usar aínda Softdesk. Así que interpolei con Excel para saber a que distancia situar a elevación entre as dúas elevacións, e estes puntos colocáronse en capas de diferentes cores e niveis, para finalmente unilos con polilíneas que convertín en curvas.

Aínda que o traballo do gabinete era tolo, non se comparaba co traballo de campo que era unha arte, se querías ter datos suficientes para facer un modelado aceptable cando a altimetría era irregular. Despois veu SoftDesk, o antecesor de AutoCAD Civil3D que simplificou o gabinete e Felipe estivo nun dos meus cursos aprendendo a usar unha estación total, o que reduciu o tempo, aumentou o volume de puntos e por suposto a precisión.

O escenario drones para uso civil rompe novos paradigmas, baixo unha lóxica similar: a resistencia ao cambio nas técnicas de levantamento sempre busca a redución de custos e a garantía de precisión. Así, neste artigo analizaremos dúas hipóteses que escoitamos alí:

Hipótese 1: a enquisa con LiDAR reduce o tempo e os custos.

Hipótese 2: a enquisa con LiDAR implica a perda de precisión.

O caso experimental

A revista POB sistematizou un traballo no que se realizou un traballo na enquisa de datos dun dique, utilizando o método convencional a máis de 40 quilómetros. Por separado, nun segundo traballo uns días despois desenvolveuse utilizando a topografía LiDAR ao longo de 246 quilómetros da mesma presa. Aínda que as seccións non eran iguais na distancia, a sección equivalente equiparouse para facer unha comparación en condicións similares.

Topografía convencional

O levantamento topográfico recolleuse en seccións transversais cada 30 metros, coincidindo coas estacións existentes. Os puntos transversais tomáronse a distancias inferiores a 4 metros.

O traballo xeoreferenciouse con puntos da rede xeodésica, que foron validados con GPS xeodésico ao longo dos eixos, e a partir destes inspeccionáronse os puntos cruzados usando unha combinación de estacións de referencia virtuais e RTK. Foi necesario tomar puntos adicionais en sitios especiais de cambio de pendente e forma para garantir a coherencia do modelo dixital.

As diferenzas residuais entre os puntos coñecidos e as coordenadas obtidas polo GPS foron os mostrados na táboa, confirmando que o levantamento convencional é moi preciso.

A enquisa de LiDAR

Isto fíxose cunha unidade autónoma que voaba a unha altura de 965 metros, cunha densidade de 17.59 puntos por metro cadrado. Recuperaron 26 puntos de control coñecidos e cruzáronos contra outros 11 puntos de primeira orde que se leron con GPS xeodésico.

Con estes 37 puntos fixouse o axuste de datos LiDAR. Aínda que non foi necesario xa que as coordenadas tomadas polo UAV que está equipado cun receptor GPS e controlado por estacións base, obtiveron todo o tempo un mínimo de 6 satélites visibles e un PDOP de menos de 3. As distancias á estación base nunca foron maiores de os 20 quilómetros.

Un conxunto de 65 puntos de control adicionais serviu para validar a precisión dos datos LiDAR. Respecto destes puntos obtivéronse as seguintes precisións verticais:

En zona urbana: 2.99 cm. (9 puntos)

En campo aberto ou herba baixa: 2.99 cm. (38 puntos)

En bosque: 2.50 cm. (3 puntos)

En matogueiras ou herba alta: 2.99 cm. (6 puntos)

A imaxe mostra a gran diferenza de densidade entre os puntos tomados con LiDAR fronte ás seccións transversais marcadas en triángulos verdes.

Diferenzas en precisión

O achado é máis que interesante, ao contrario da hipótese de que a enquisa LiDAR non alcanza a precisión dunha enquisa convencional. Os seguintes son valores para RMSE (erro cadrado medio da raíz), que é o parámetro de erro entre os datos capturados e os puntos de verificación de referencia.

Diferenzas no tempo

Se o anterior sorpréndenos, vexa o que pasou en termos de redución de tempo dun xeito comparativo entre o método LiDAR eo método tradicional:

A recolección de datos no campo con LiDAR era só o 8%.

• O traballo do gabinete só foi 27%.
• Resumindo o campo + voo + horas do armario LiDAR contra os datos do campo + gabinete de topografía convencional, o LiDAR requiriu só o 19%.

Como consecuencia, as horas de traballo 123 por quilómetro de topografía convencional reduciuse a só 4 horas por quilómetro.

Ademais, se o total de puntos capturados está dividido entre o tempo consumido nos procesos de captura e armario, o método convencional obtivo puntos 13.75 por hora, contra 7.7 millóns de puntos por hora de LiDAR.

Diferenzas no tempo

Os custos destes equipos modernos, con estes sensores que captan esa cantidade de puntos, suxiren que o traballo debe ser máis caro. Pero na práctica, a redución dos tempos e gastos de mobilización que implica a enquisa convencional, O custo final para o cliente dos quilómetros 246 resultou con LiDAR 71% inferior ao custo total dos quilómetros 40 cunha topografía convencional.

Parece incrible, pero o prezo por quilómetro lineal con LiDAR era só 12% en comparación coa topografía convencional.

Conclusión

A topografía LiDAR substitúe totalmente á topografía tradicional? Non en total, xa que o traballo con LiDAR sempre ocupa certa topografía para os puntos de control, pero pódese concluír que con todas as vantaxes de custo, calidade do produto e tempo, o traballo con LiDAR xera resultados case coa mesma precisión que a topografía. convencional.

Sempre haberá pros e contras; a alta precisión da topografía convencional é nostálxica, pero as complicacións de pedir permiso para entrar en propiedades privadas, o risco de situarse en sitios irregulares, a necesidade de ocos fronte á herba alta e os obstáculos ... é unha tolemia. Por suposto, a densidade de cuberta forestal tamén trae as súas desvantaxes no caso de LiDAR, tampouco son os mesmos parámetros de relación entre proxectos extremadamente pequenos.

En conclusión, temos o pracer de saber como a tecnoloxía avanzou ata o punto de que para grandes proxectos como o que se suscitou, é necesario ter unha mente aberta e unha vontade de optar por novas e máis creativas formas de facer topografía.