Smėlio tūrio matavimas dronu ir LiDAR – tik 0,48 % skirtumas
Palyginome smėlio tūrio matavimą dronu ir SLAM LiDAR skeneriu. Rezultatai skyrėsi vos 0,48 %. Sužinokite, kuris metodas geriausiai tinka karjerams ir sandėliams.
ATLIKTŲ PROJEKTŲ ANALIZĖS
Jonas, AeroDetect
11/13/20265 min read
Smėlio tūrio matavimas dronu ir SLAM LiDAR: dviejų technologijų rezultatų skirtumas – vos 0,48 %
Ar tą pačią smėlio krūvą išmatavus dviem skirtingomis 3D technologijomis galima gauti beveik identišką rezultatą?
Atlikome praktinį palyginimą, kurio metu daugiau nei 3 200 m³ smėlio kaupas buvo išmatuotas dviem nepriklausomais metodais – drono fotogrametrija ir mobiliu 3D LiDAR SLAM skeneriu.
Rezultatai pasirodė itin artimi:
Drono fotogrametrija – 3 233,483 m³
SLAM LiDAR skenavimas – 3 217,856 m³
Tūrio skirtumas – vos 15,627 m³, arba 0,48 %
Šis kontrolinis matavimas leido praktiškai palyginti, kaip dvi skirtingos technologijos atkuria tos pačios smėlio krūvos paviršių ir kokią įtaką duomenų surinkimo metodas turi galutiniam tūrio rezultatui.
Kodėl smėlio tūrį matavome dviem skirtingais metodais?
Smėlio, žvyro, skaldos ir kitų birių medžiagų tūrio matavimai aktualūs karjerams, statybinių medžiagų tiekėjams, gamybos įmonėms ir sandėliavimo aikštelėms. Tokiose vietose svarbu žinoti ne tik apytikslį medžiagų kiekį, bet ir objektyviai nustatyti faktinį atsargų tūrį.
Šiuolaikinės 3D matavimo technologijos leidžia skaitmeniniu būdu atkurti visą medžiagos paviršių ir pagal jį apskaičiuoti tūrį kubiniais metrais.
Tačiau kyla klausimas – ar skirtingais būdais gauti 3D modeliai pateikia panašius rezultatus?
Norėdami tai patikrinti, tą patį smėlio kaupą išmatavome dviem metodais.
1. Smėlio tūrio matavimas dronu – fotogrametrija
Pirmasis matavimas atliktas dronu, naudojant fotogrametrijos technologiją.
Skrydžio metu iš skirtingų pozicijų užfiksuojama daug persidengiančių aukštos raiškos nuotraukų.
Specializuota programinė įranga iš jų suformuoja trimatį taškų debesį ir detalų smėlio krūvos paviršiaus modelį.
Drono fotogrametrija ypač efektyvi didelėse atvirose aikštelėse ir karjeruose, kur reikia išmatuoti daug smėlio, žvyro, skaldos ar grunto krūvų.
Dronas leidžia užfiksuoti net aukščiausias krūvų dalis be būtinybės fiziškai ant jų lipti.
Apskaičiuotas smėlio tūris – 3 233,483 m³.
2. Smėlio tūrio matavimas mobiliu 3D LiDAR SLAM skeneriu
Antrasis matavimas atliktas naudojant rankinį 3D lazerinį skenerį.
Operatorius su SLAM LiDAR įrenginiu juda aplink smėlio kaupą, o skeneris renka milijonus erdvinių taškų.
Skirtingai nei fotogrametrijoje, aplinkos geometrija čia fiksuojama lazeriniais atstumo matavimais.
SLAM technologija leidžia skeneriui orientuotis erdvėje ir nuosekliai sujungti surinktus duomenis į bendrą 3D taškų debesį.
Šis metodas ypač naudingas ten, kur drono panaudojimas yra komplikuotas – angaruose, sandėliuose, po stogais ar ribojamoje oro erdvėje.
Apskaičiuotas smėlio tūris – 3 217,856 m³.
Drono ir SLAM LiDAR matavimų rezultatų palyginimas
Abiejų technologijų rezultatus palyginome naudodami vienodą matuojamos smėlio krūvos kontūrą.
Pagrindiniai rezultatai:
Geometrinio tūrio skirtumas – 0,48 %.
Absoliutus tūrio skirtumas – 15,627 m³.
3D paviršiaus ploto skirtumas – 0,963 m², arba apie 0,06 %.
Abiem skaičiavimams naudotas identiškas 2D kontūras.
Ypač įdomu tai, kad beveik sutapo ne tik tūrio rezultatai, bet ir apskaičiuoti 3D paviršiaus plotai.
Tai rodo, kad abi technologijos šiame bandyme atkūrė labai panašius bendrus smėlio krūvos geometrinius rodiklius.
Ką iš tikrųjų reiškia 0,48 % tūrio skirtumas?
Šį rezultatą svarbu interpretuoti teisingai.
0,48 % yra dviejų nepriklausomų matavimo rezultatų tarpusavio skirtumas, o ne įrodytas absoliutus matavimo tikslumas.
Tai reiškia, kad drono fotogrametrija ir SLAM LiDAR skenavimas pateikė labai artimus rezultatus.
Tačiau abu metodai gali turėti bendrų paklaidų šaltinių, pavyzdžiui, susijusių su netiksliai atkurtu smėlio krūvos pagrindu.
Todėl absoliučiam tikslumui nustatyti reikėtų papildomų nepriklausomų kontrolinių duomenų.
Vis dėlto toks nedidelis rezultatų skirtumas yra vertingas praktinis 3D matavimo metodų suderinamumo rodiklis.
Kodėl smėlio tūrio skaičiavimui svarbus pagrindo modeliavimas?
Tūrio skaičiavimas nėra vien matomo smėlio krūvos paviršiaus užfiksavimas. Skaičiavimui reikalingi du paviršiai – viršutinis krūvos paviršius ir pagrindas, ant kurio ji supilta.
Viršutinį paviršių galima labai detaliai nuskenuoti tiek dronu, tiek LiDAR skeneriu. Tačiau po krūva esantis pagrindas dažniausiai nematomas. Jį tenka atkurti pagal aplink esančius matavimo taškus, žinomą aikštelės geometriją ar kitus kontrolinius duomenis.
Jeigu aikštelė turi nuolydį, provėžas, įdubas ar kitus aukščio pokyčius, net nedidelė pagrindo modeliavimo klaida gali reikšmingai pakeisti galutinį smėlio tūrį.
Todėl smėlio, žvyro ir skaldos tūrio matavimo kokybė priklauso ne tik nuo įrangos, bet ir nuo tinkamai parinktos skaičiavimo metodikos.
Dronas ar SLAM LiDAR – kuris metodas tinkamesnis karjerams?
Didelėse atvirose teritorijose drono fotogrametrija paprastai yra vienas efektyviausių sprendimų.
Dronas leidžia per trumpą laiką surinkti duomenis apie didelį plotą, išmatuoti daug skirtingų krūvų ir sukurti bendrą teritorijos 3D modelį.
SLAM LiDAR turi kitų pranašumų.
Rankinis skeneris leidžia dirbti po stogais, angaruose, sandėliuose ir vietose, kuriose dėl oro erdvės apribojimų drono skrydžiai yra komplikuoti.
Tai taip pat naudinga matuojant medžiagas prie sienų ar sudėtingose erdvėse, jei skeneriu galima pasiekti reikalingas stebėjimo pozicijas.
Todėl abi technologijos viena kitą papildo.
Kaip 3D tūrio matavimai padeda kontroliuoti smėlio ir žvyro atsargas?
Periodinė birių medžiagų inventorizacija leidžia nustatyti faktinį sandėliuojamos medžiagos geometrinį tūrį ir jo pokyčius.
Tai aktualu karjerams, betono gamybos įmonėms, statybinių medžiagų sandėliams ir kitiems verslams, kuriuose nuolat keičiasi smėlio, žvyro ar skaldos kiekiai.
Reguliarūs 3D matavimai leidžia:
Palyginti medžiagų atsargas skirtingais laikotarpiais.
Kontroliuoti sandėliuojamų medžiagų kiekius.
Pastebėti neatitikimus tarp faktinio tūrio ir apskaitos duomenų.
Turėti nepriklausomai užfiksuotą atsargų būklę konkrečią dieną.
Tačiau svarbu atskirti geometrinį tūrį nuo medžiagos masės.
Kubinių metrų perskaičiavimui į tonas reikalingas tinkamas medžiagos piltinis tankis, kuris gali skirtis priklausomai nuo drėgmės, frakcijos ir sutankinimo.
Dažniausiai užduodami klausimai apie smėlio tūrio matavimą
Ar galima tiksliai išmatuoti smėlio krūvą dronu?
Taip. Drono fotogrametrija leidžia sukurti detalų smėlio krūvos 3D paviršiaus modelį ir apskaičiuoti jos geometrinį tūrį. Tikslumas priklauso nuo surinktų duomenų kokybės, pagrindo modeliavimo ir kontrolinių matavimų.
Ar SLAM LiDAR tinka smėlio ir skaldos tūrio matavimams?
Taip. Mobilus 3D LiDAR skeneris gali būti naudojamas smėlio, žvyro, skaldos ir kitų birių medžiagų krūvoms matuoti. Šiame kontroliniame bandyme jo rezultatas nuo drono fotogrametrijos skyrėsi tik 0,48 %.
Ar galima išmatuoti smėlį sandėlyje arba po stogu?
Taip. Rankinis SLAM LiDAR skeneris leidžia surinkti 3D duomenis ir uždarose erdvėse, kuriose GNSS signalas nepasiekiamas arba drono naudojimas yra nepraktiškas.
Ar išmatuotas smėlio tūris parodo jo svorį tonomis?
Ne tiesiogiai. 3D skenavimas nustato geometrinį tūrį kubiniais metrais. Norint apskaičiuoti masę tonomis, reikia žinoti konkrečios medžiagos piltinį tankį.
Išvada: skirtingos technologijos, beveik vienodas smėlio tūrio rezultatas
Praktinis palyginimas parodė, kad drono fotogrametrija ir mobilus 3D LiDAR SLAM skeneris gali pateikti labai artimus to paties smėlio kaupo matavimo rezultatus.
Dronu apskaičiuotas tūris siekė 3 233,483 m³, o SLAM LiDAR skeneriu – 3 217,856 m³.
Skirtumas – vos 0,48 %.
Tai vertingas dviejų skirtingų technologijų palyginimas, rodantis jų potencialą birių medžiagų tūrio inventorizacijoje.
Svarbiausia ne tai, kuri technologija universaliai geresnė, o tinkamas jos parinkimas konkrečioms sąlygoms.
Atviroms smėlio, žvyro ir skaldos aikštelėms dronas suteikia didelį darbo efektyvumą, o SLAM LiDAR išplečia matavimo galimybes uždarose ir sudėtingose erdvėse.
AeroDetect atlieka smėlio, grunto, skaldos, žvyro ir kitų birių medžiagų tūrio matavimus dronu bei 3D LiDAR SLAM skeneriu.
