Địa hình truyền thống vrs. LiDAR. Độ chính xác, thời gian và chi phí.

Thực hiện công việc với LiDAR có thể chính xác hơn so với địa hình thông thường? Nếu nó làm giảm thời gian, tỷ lệ phần trăm là bao nhiêu? Nó làm giảm chi phí?

Thời đại chắc chắn đã thay đổi. Tôi nhớ khi Felipe, một nhà khảo sát thực hiện công việc điền dã của tôi, mang theo một cuốn sổ tay 25 trang gồm các mặt cắt để tạo bản đồ đường đồng mức. Tôi đã không sống trong thời gian nội suy trên giấy nhưng tôi nhớ đã làm điều đó với AutoCAD khi chưa sử dụng Softdesk. Vì vậy, tôi đã nội suy với Excel để biết khoảng cách nào để đặt độ cao giữa hai độ cao và những điểm này được đặt trên các lớp có màu và cấp độ khác nhau, để cuối cùng nối chúng với các đường đa giác mà tôi đã biến thành đường cong.

Mặc dù công việc nội các là điên rồ, nó không được so sánh với công việc thực địa là một nghệ thuật, nếu bạn muốn có đủ dữ liệu để thực hiện một mô hình chấp nhận được khi đo độ cao không đều. Sau đó đến SoftDesk, tiền thân của AutoCAD Civil3D đơn giản hóa tủ và Felipe là một trong những khóa học của tôi học cách sử dụng máy toàn đạc, giúp giảm thời gian, tăng khối lượng điểm và tất nhiên là độ chính xác.

Sân khấu máy bay không người lái sử dụng phá vỡ các mô hình mới, theo logic tương tự: Chống lại sự thay đổi trong kỹ thuật khảo sát luôn tìm cách giảm chi phí và đảm bảo độ chính xác. Vì vậy, trong bài viết này, chúng tôi sẽ phân tích hai giả thuyết mà chúng tôi đã nghe ở đó:

Giả thuyết 1: Khảo sát bằng LiDAR giúp giảm thời gian và chi phí.

Giả thuyết 2: Địa hình với LiDAR dẫn đến mất độ chính xác.

Trường hợp thử nghiệm

Tạp chí POB hệ thống hóa một công việc trong đó một công việc được thực hiện trong việc khảo sát dữ liệu về một con đê, sử dụng phương pháp thông thường trên 40 km. Riêng biệt, trong công trình thứ hai vài ngày sau, nó được phát triển bằng cách sử dụng địa hình LiDAR dọc theo 246 km của cùng một con đập. Mặc dù các phần không bằng nhau về khoảng cách, nhưng phần tương đương được cân bằng để so sánh trong các điều kiện tương tự.

Địa hình thông thường

Bản khảo sát địa hình được thu thập theo từng mặt cắt ngang 30 mét, trùng với các trạm hiện có. Các điểm ngang được lấy ở khoảng cách nhỏ hơn 4 mét.

Công trình được tham chiếu địa lý với các điểm của mạng trắc địa, được xác nhận bằng GPS trắc địa dọc theo các trục, và từ các điểm chéo này được khảo sát bằng cách sử dụng kết hợp các trạm tham chiếu ảo và RTK. Cần phải lấy các điểm bổ sung tại các vị trí thay đổi hình dạng và độ dốc đặc biệt để đảm bảo tính nhất quán của mô hình kỹ thuật số.

Sự khác biệt còn sót lại giữa các điểm đã biết và tọa độ thu được bởi GPS là những điểm được hiển thị trong bảng, xác nhận rằng nâng thông thường là rất chính xác.

Cuộc khảo sát của LiDAR

Điều này đã được thực hiện với một Đơn vị tự hành bay ở độ cao 965 mét, với mật độ 17.59 điểm trên mét vuông. Họ khôi phục 26 điểm kiểm soát đã biết và vượt qua chúng với 11 điểm thứ nhất bổ sung được đọc bằng GPS trắc địa.

Với 37 điểm này, dữ liệu LiDAR đã phù hợp. Mặc dù không cần thiết vì tọa độ được lấy bởi UAV được trang bị bộ thu GPS và được điều khiển bởi các trạm gốc, luôn thu được tối thiểu 6 vệ tinh nhìn thấy và PDOP nhỏ hơn 3. Khoảng cách đến trạm gốc không bao giờ lớn hơn 20 km.

Một tập hợp gồm 65 điểm kiểm tra bổ sung được phục vụ để xác thực tính chính xác của dữ liệu LiDAR. Về những điểm này, các chi tiết dọc sau đây đã thu được:

Trong thành thị: 2.99 cm. (9 điểm)

Ở bãi đất trống hoặc cỏ thấp: 2.99 cm. (38 điểm)

Trong rừng: 2.50 cm. (3 điểm)

Trong bụi rậm hoặc cỏ cao: 2.99 cm. (6 điểm)

Hình ảnh cho thấy sự khác biệt lớn về mật độ giữa các điểm được thực hiện với LiDAR so với các mặt cắt ngang được đánh dấu bằng tam giác màu xanh lá cây.

Sự khác biệt về độ chính xác

Phát hiện này còn thú vị hơn cả, trái ngược với giả thuyết rằng cuộc khảo sát LiDAR không đạt được độ chính xác của một cuộc khảo sát thông thường. Sau đây là các giá trị RMSE (Lỗi bình phương trung bình gốc), là tham số lỗi giữa dữ liệu được chụp và các điểm kiểm tra tham chiếu.

Sự khác nhau về thời gian

Nếu ở trên đã làm chúng tôi ngạc nhiên, xem những gì xảy ra về mặt thời gian giảm so sánh giữa phương pháp LiDAR và phương pháp truyền thống:

Việc thu thập dữ liệu trong lĩnh vực với LiDAR chỉ là 8%.

• Công việc nội các chỉ 27%.
• Tổng hợp các lĩnh vực + chuyến bay + LiDAR giờ nội các chống lại các dữ liệu lĩnh vực + Khổ địa hình thông thường, LiDAR chỉ yêu cầu 19%.

Hậu quả là, số giờ làm việc 123 trên mỗi kilômét của địa hình thông thường đã giảm xuống chỉ còn 4 giờ mỗi km.

Ngoài ra, nếu tổng số điểm bắt giữ được chia ra giữa thời gian sử dụng trong quy trình chụp và quy trình nội bộ, phương pháp thông thường thu được 13.75 điểm mỗi giờ, với 7.7 triệu điểm mỗi giờ LiDAR.

Sự khác nhau về thời gian

Chi phí của những thiết bị hiện đại này, với những cảm biến thu được lượng điểm đó, cho thấy rằng công việc phải tốn kém hơn. Nhưng trên thực tế, việc giảm thời gian huy động và chi phí mà địa hình thông thường ngụ ý, Chi phí cuối cùng cho khách hàng của 246 km kết quả là LiDAR 71% thấp hơn tổng chi phí của 40 km với địa hình thông thường!

Có vẻ như không thể tin được, nhưng giá mỗi km tuyến tính với LiDAR chỉ là 12% so với địa hình thông thường.

Kết luận

Địa hình LiDAR có thay thế hoàn toàn địa hình truyền thống không? Nói chung là không, vì công việc với LiDAR luôn chiếm một số địa hình cho các điểm kiểm soát, nhưng có thể kết luận rằng với tất cả các lợi thế về chi phí, chất lượng sản phẩm và thời gian, công việc với LiDAR tạo ra kết quả với độ chính xác gần như tương đương về địa hình thông thường.

Sẽ luôn có ưu và nhược điểm; Độ chính xác cao của địa hình thông thường là điều hoài cổ, nhưng sự phức tạp của việc xin phép vào các tài sản tư nhân, rủi ro định vị ở những vị trí bất thường, nhu cầu về khoảng trống trên mặt cỏ cao và chướng ngại vật… thật điên rồ. Tất nhiên, mật độ che phủ rừng cũng mang lại những bất lợi trong trường hợp của LiDAR, chúng không phải là các tham số quan hệ giống nhau giữa các dự án cực nhỏ.

Để kết luận, chúng tôi rất vui khi biết làm thế nào công nghệ tiên tiến đến mức độ cho những dự án lớn như dự án lớn, cần phải có một tâm trí cởi mở và sẵn lòng lựa chọn cách sáng tạo và cách sáng tạo mới.