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Topografia tradicional vrs. LiDAR. Precisão, tempo e custos.

Fazer um trabalho com LiDAR pode ser mais preciso do que com topografia convencional? Se reduzir tempos, em que porcentagem? Quanto ele reduz custos?

 

Os tempos mudaram definitivamente. Lembro-me de quando Felipe, um agrimensor que fez meu trabalho de campo, veio com um caderno de 25 páginas de seções transversais para gerar mapas de contorno. Não vivia o tempo de interpolar no papel, mas me lembro de fazer isso com o AutoCAD sem usar o Softdesk ainda. Então eu interpolei com o Excel para saber a que distância colocar a elevação entre as duas elevações, e esses pontos foram colocados em camadas de cores e níveis diferentes, para finalmente uni-los com polilinhas que transformei em curvas.

Embora o trabalho de gabinete fosse uma loucura, ele não era comparado ao trabalho de campo que era uma arte, se você quisesse ter dados suficientes para fazer uma modelagem aceitável quando a altimetria era irregular. Depois veio o SoftDesk, antecessor do AutoCAD Civil3D que simplificou o gabinete e o Felipe estava em um dos meus cursos aprendendo a usar a estação total, que reduzia o tempo, aumentava o volume de pontos e claro a precisão.

O cenário Drones para uso civil quebra novos paradigmas, sob lógica semelhante: A resistência à mudança nas técnicas de levantamento sempre busca redução de custos e garantia de precisão. Portanto, neste artigo, analisaremos duas hipóteses que ouvimos lá:

Hipótese 1: Levantar com LiDAR reduz tempo e custos.

Hipótese 2: A topografia com LiDAR leva à perda de precisão.

 

O caso experimental

A revista Local de nascimento sistematizou um trabalho em que foi realizado um trabalho no levantamento de dados de um dique, utilizando o método convencional ao longo de 40 quilômetros. Separadamente, em um segundo trabalho alguns dias depois, foi desenvolvido usando topografia LiDAR ao longo de 246 quilômetros da mesma barragem. Embora as seções não fossem iguais em distância, a seção equivalente foi equiparada para fazer uma comparação em condições semelhantes.

 

Topografia convencional

O levantamento topográfico foi coletado em seções transversais a cada 30 metros, coincidindo com as estações existentes. Os pontos transversais foram tomados a distâncias inferiores a 4 metros.

O trabalho foi georreferenciado com pontos da rede geodésica, os quais foram validados com GPS geodésico ao longo dos eixos, e a partir destes os pontos transversais foram levantados utilizando uma combinação de estações de referência virtuais e RTK. Pontos adicionais tiveram que ser tomados em locais especiais de inclinação e mudança de forma para garantir a consistência do modelo digital.

Para lidar com topografia

 

As diferenças residuais entre os pontos conhecidos e as coordenadas obtidas pelo GPS foram as mostradas na tabela, confirmando Esse levantamento convencional é muito preciso.

 

  Residual máximo Quadrado residual mínimo
Horizontal 2.35 cm. 1.52 cm.
vertical 3.32 cm. 1.80 cm.
Tridimensional 3.48 cm. 2.41 cm.

 

A pesquisa LiDAR

Isso foi feito com uma Unidade Autônoma voando a uma altura de 965 metros, com densidade de 17.59 pontos por metro quadrado. Eles recuperaram 26 pontos de controle conhecidos e os cruzaram contra outros 11 pontos de primeira ordem que foram lidos com GPS geodésico.

Com esses 37 pontos, o ajuste de dados LiDAR foi feito. Embora não fosse necessário, pois as coordenadas tomadas pelo UAV que é equipado com um receptor GPS e controlado por estações base, obteve o tempo todo um mínimo de 6 satélites visíveis e um PDOP menor que 3. As distâncias até a estação base nunca foram maiores que os 20 quilômetros.

Um conjunto de 65 pontos de verificação adicionais serviu para validar a precisão dos dados LiDAR. Em relação a esses pontos, foram obtidos os seguintes detalhes verticais:

Em área urbana: 2.99 cm. (9 marcas)

Em campo aberto ou grama baixa: 2.99 cm. (38 pontos)

Na floresta: 2.50 cm. (3 pontos)

Em arbustos ou relva alta: 2.99 cm. (6 pontos)

 

Para lidar com topografia

 

A imagem mostra a grande diferença de densidade entre os pontos tomados com LiDAR contra as secções transversais marcadas em triângulos verdes.

 

Diferenças na Precisão

O achado é mais do que interessante, ao contrário da hipótese de que o levantamento LiDAR não atinge a precisão de um levantamento convencional. A seguir estão os valores RMSE (erro quadrático médio), que é o parâmetro de erro entre os dados capturados e os pontos de verificação de referência.

 

Topografia convencional Levantamento LiDAR
1.80 cm. 1.74 cm.

 

Diferenças no tempo

Se o acima nos surpreendeu, veja o que aconteceu em termos de redução de tempo de forma comparativa entre o método LiDAR e o método tradicional:

A coleta de dados no campo com LiDAR foi apenas o 8%.

  • O trabalho no gabinete era apenas 27%.
  • Resumindo o campo + voo + horas do gabinete LiDAR contra os dados de campo + Armário de topografia convencional, o LiDAR exigiu apenas o 19%.

 

Para lidar com topografia

Como conseqüência, as horas de trabalho 123 por quilômetro de topografia convencional foram reduzidas para apenas 4 horas por quilômetro.

Além disso, se o total de pontos capturados for dividido entre o tempo consumido na captura e os processos do gabinete, o método convencional obteve pontos 13.75 por hora contra 7.7 milhões de pontos por hora de LiDAR.

 

Diferenças no tempo

O custo desses equipamentos modernos, com esses sensores captando essa quantidade de pontos, sugere que a obra deve ser mais cara. Mas, na prática, a redução dos tempos de mobilização e gastos que a topografia convencional implica, O custo final para o cliente dos quilômetros 246 resultou com LiDAR 71% inferior ao custo total dos quilômetros 40 com topografia convencional!

Parece incrível, mas o preço por quilômetro linear com LiDAR foi apenas 12% em comparação com topografia convencional.

 

Conclusão

A topografia LiDAR substitui totalmente a topografia tradicional? Não no total, pois o trabalho com LiDAR sempre ocupa alguma topografia para pontos de controle, mas pode-se concluir que com todas as vantagens de custo, qualidade do produto e tempo, o trabalho com LiDAR gera resultados quase com a mesma precisão da topografia convencional.

Sempre haverá prós e contras; a alta precisão da topografia convencional é nostálgica, mas as complicações de pedir permissão para entrar em propriedades privadas, riscos de localização em lugares irregulares, necessidade de vãos na frente de grama alta e obstáculos ... é uma loucura. É claro que a densidade da cobertura florestal também traz suas desvantagens no caso do LiDAR, pois também não são os mesmos parâmetros de relacionamento entre projetos extremamente pequenos.

 

Em conclusão, estamos satisfeitos por saber como a tecnologia avançou, na medida em que, para grandes projetos como o criado, é necessário ter uma mente aberta e vontade de optar por novas e mais criativas formas de fazer topografia.

Golgi Álvarez

Escritor, pesquisador, especialista em Modelos de Gestão Territorial. Participou da conceituação e implementação de modelos como: Sistema Nacional de Administração de Propriedades SINAP em Honduras, Modelo de Gestão de Municípios Conjuntos em Honduras, Modelo Integrado de Gestão de Cadastro - Cadastro na Nicarágua, Sistema de Administração do Território SAT na Colômbia . Editor do blog de conhecimento Geofumadas desde 2007 e criador da Academia AulaGEO que inclui mais de 100 cursos sobre temas GIS - CAD - BIM - Digital Twins.

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8 Comentários

  1. Bom Dia amigos…. Quanto ao uso de drones para gerar um levantamento ... qual seria o sensor e / ou o equipamento indicado para fazer o levantamento de uma grande área (1000 Has. Ou mais) com vegetação densa ou muito densa? onde o acesso é muito difícil.
    Excelente artigo !!

  2. Muito boa informação e me dá uma visão melhor desta tecnologia, também concluiu que, para projetos é uma ótima ferramenta, mas experiências na realização de levantamento convencional, com estações totais tem grande importância, exigindo que fazer muitos ajustes para linhas bases em dimensões e coordenadas que dão a precisão necessária para um projeto em andamento que são necessárias parâmetros menor erro 0.05m. Saudações

  3. JOHAM

    EU GOSTO DE UM LOTE DE ISENÇÃO DE RESPONSABILIDADE LONGO DO QUE A PERGUNTA PERSISTA SE VOCÊ PODE OBTER A MESMA PRECISÃO.

  4. É importante conhecer a realidade em ambientes urbanos altamente populosos, já que nem todos os tipos de projetos podem generalizar as precisões e os horários.

  5. Excelente artigo… !!! Eu acho que é uma questão que todos nós temos em algum momento

  6. OS AGRADECIMENTOS PARA A CLARIFICAÇÃO FORAM COM A QUESTÃO QUE SERIA MAIS PRECISO
    Boa contribuição

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