Como posso realizar com facilidade e precisão uma pesquisa de paisagem em pequena escala?

Sumário

Existe algum equipamento que eu possa alugar de forma barata (menos de US $ 400) que permita que 1-2 pessoas capturem com precisão (+/- 6 ") a topografia do terreno montanhoso de talvez 250 'de lado em uma tarde?

Detalhes

Minha esposa e eu estamos prestes a embarcar em uma reformulação da paisagem em torno de nossa casa nas montanhas. Nosso lote começou no que geralmente é uma inclinação de 1: 3, e isso (é claro) foi alterado de muitas maneiras interessantes durante a construção. Existem pequenas colinas, pátios, áreas semi-achatadas, seguidas de grandes quedas.

Como parte de nosso projeto, queremos capturar exatamente como é a paisagem agora, digitalmente. (Em seguida, esculpiremos no computador o que queremos, levando em consideração os limites existentes e os contornos circundantes, e veremos aproximadamente quanta sujeira precisamos ou precisaremos remover.)

Realizamos uma pesquisa de "gueto" neste fim de semana com cordas e bastões, amostrando aproximadamente uma grade de elevações a cada 10 '. Os resultados obtidos produziram uma representação razoável do terreno. No entanto, a amostragem de 10 'era um pouco grossa para o meu gosto e - mais importante - só conseguimos amostrar cerca de 1/4 da área necessária antes que nossos pólos de medição não fossem altos o suficiente ou ficássemos sem objetos de referência .

Então ... Que hardware posso alugar para facilitar essa tarefa? Idealmente, eu gostaria de pegar uma vara, andar por toda a propriedade e, a cada poucos metros, colá-la no chão, pressionar um botão, ouvir "bip!" e registre uma amostra XYZ que seja precisa dentro de +/- 6 ". Depois de fazer isso por algumas horas, eu o conectaria ao computador e baixaria alguns DEM, CSV ou outros dados acessíveis de todos os pontos em um -proprietário.

Parece que a Trimble oferece alguns acessórios legais nessa arena, e vejo que algumas empresas alugam esse tipo de equipamento , mas como não sou um profissional de engenharia de pesquisa de paisagem, não consigo descobrir exatamente quais produtos, se houver, atendem aos meus requisitos. necessidades.

Alguém que conhece esse espaço do produto pode ajudar a sugerir o que devo procurar?

Opção 1:

1. Encontre alguns objetos (casa, árvores, etc.) que, juntos, permitam que pelo menos um deles fique nivelado à vista de qualquer lugar do quintal.

2. Cole um ponteiro laser no final de um nível (gravado para que você possa usá-lo como uma espécie de monopé apoiado no chão).

3. Mova-se pelo quintal, mantenha o nível nivelado e aponte o laser para um dos objetos. Peça a alguém no objeto que use uma fita métrica para registrar a medida. Subtraia a duração do seu nível.

4. Depois de ter todas as suas medições, calcule as compensações de elevação dos objetos em relação umas às outras e compense as medições contra elas de acordo.

Opção 2: Use um programa de fotogrametria como o PhotoModeler (http://www.photomodeler.com/) para combinar fotografias tiradas usando um tripé e uma câmera digital de diferentes pontos de vista. Obviamente, esses aplicativos são incrivelmente caros, provavelmente custam mais do que os gadgets que você mencionou. A menos que você já possua uma licença para um dos produtos AutoCAD que fornece acesso ao aplicativo de fotogrametria do AutoDesk, ImageModeler 2009 (http://usa.autodesk.com/adsk/servlet/pc/index?id=11390028&siteID=123112) .

Compre ou alugue um nível de laser, que envie um disco de luz em um plano nivelado. Coloque um pé fora do chão no ponto alto.

Caminhe com uma régua (ou duas réguas coladas juntas, dependendo da inclinação). Em cada ponto de sua grade, registre em que ponto do laser o laser atinge. Pode ser necessário fazer isso à noite para ver a linha do laser.

Digite seus dados em um dos programas mencionados nas outras respostas.

Com as linhas de laser autonivelantes, você pode eliminar algumas das etapas irritantes de outras soluções. Medir sua grade ainda é irritante, no entanto.

Edit: Lendo a pergunta novamente, vejo que realmente não lidei com sua grande dor, a saber, ter uma inclinação enorme. Você precisará de uma fita métrica com um bom afastamento, ou de um poste muito mais longo (ancinho no telhado com marcas de fita?) Para obter as profundidades nesses pontos, e medir a grade é ainda mais irritante. Você provavelmente precisará examinar essas áreas em pedaços, colocando o laser em um novo local no chão no início de cada área e costurando-os.

Gostaria de saber se uma boa câmera DSLR em um tripé sólido pode fazer um trânsito de nivelamento Rápido e Sujo.

A técnica básica usando um trânsito de nivelamento e Rod é:

1. Escolha um local zero.
2. Configure o trânsito para longe desse local, onde a cabeça é maior que seu zero.
3. Coloque a haste graduada (geralmente marcas vermelhas e brancas de 1 cm) no zero.
4. Observe a haste e registre a medição. Isso fornece Altura do Instrumento (Oi).
5. Repita a observação e a gravação em todos os pontos que você deseja medir.
6. Depois de fazer tudo o que puder de um local, mova o instrumento para um novo território, voltando para uma estação conhecida para obter o novo Hi.

A matemática:

• Suponha uma elevação de zero para o seu primeiro benchmark.
• Oi = leitura na haste.
• Todas as outras estações desse ponto de configuração são Elev = Reading - Hi (em relação à referência)
• Para determinar o Hi2 de uma estação conhecida, Hi2 = Elev (estação) + Leitura.

Fui confrontado com o mesmo problema - querer esplanar meu quintal inclinado para torná-lo mais utilizável. Eu precisava saber onde fazer as divisões do terraço para evitar remover ou adicionar o solo do local e saber quantos blocos comprar. Aqui está o que eu fiz:

Resumo do método:

1. Colete a topografia em coordenadas esféricas em relação às leituras da bússola e ao nível gravitacional usando quantas origens forem necessárias para pesquisar a área de interesse.
2. No excel, converta para coordenadas cartesianas
3. Converter vários conjuntos de dados em um quadro de referência comum
4. Classifique os dados do menor para o maior Z
5. Plote os dados em várias séries de acordo com a resolução desejada da linha de contorno
6. Use linhas de tendência para preencher as linhas de contorno ou desenhe à mão.

Resultados:

O custo foi zero, pois eu já tinha fita laser, telefone e tripé. Uma fita laser custa entre US $ 50 e US $ 150, dependendo da distância e dos recursos sofisticados. O meu era $ 100.

Precisão: parece cerca de 15 cm com base no ruído dos dados. Mas, honestamente, não trabalhei duro para ser cuidadoso, pois não queria demorar muito tempo se o processo tivesse algumas interrupções imprevistas surgindo. até prenda o laser e o telefone firmemente ao Masonite. Eles estavam bem soltos. A origem do laser não estava centrada no centro de rotação do tripé, o que contribui para o erro. Nem sempre atingiu o chão com o laser devido à grama alta Quanto à precisão do Android, não tenho certeza, mas seria fácil fazer alguns testes para descobrir, pois tudo o que realmente importa é a precisão relativa local, ou seja, se meu telefone estiver desligado às 10 horas. graus, não me importo, desde que a diferença de um grau na orientação seja igual à diferença de um grau.

Tempo: cerca de 2 horas para coletar 200 pontos de dados de três locais.

A área coberta tinha cerca de 60 pés de largura por 20 pés de profundidade, com uma variação az de cerca de 8 pés.

Detalhes:

1. Colete os dados. Usei um tripé de câmera barato que tinha inclinação e movimento panorâmico, uma fita laser da Bosch e meu smartphone Android com um aplicativo de nível de bússola instalado. Usei um pedaço de Masonite para fazer uma plataforma para prender ao tripé e prendi o telefone e a fita laser no Masonite com presilhas. Afaste e incline, gravando a direção e a inclinação da bússola do telefone e a distância da fita laser em uma planilha do Excel. Eu incluí um ponto de referência bastante pequeno (também não ambíguo) no conjunto de dados que eu podia ver no próximo local para o qual estava movendo meu tripé. Repita várias vezes para dar a volta no quintal. (Você não precisa usar o mesmo ponto de referência original, apenas um ponto de referência entre as posições adjacentes da coleta de dados.)

2. No Excel, converta os dados de coordenadas esféricas, que é o que você tem ao coletar ângulo de panorâmica ou compasso, ângulo de inclinação e distância do ponto de coleta, em coordenadas cartesianas ou (x, y, z). (Fórmulas simples disponíveis on-line para a conversão.)

3. Traduzir para um quadro de referência comum. Cada vez que movia meu tripé, eu coletava um novo conjunto de dados que tinha sua própria origem e, é claro, só quero um. Convenientemente, os cabeçalhos e a inclinação da bússola são absolutos, ou seja, eles não mudam quando movo o tripé. Isso significa que todos os meus conjuntos de dados compartilham quadros de referência comuns de inclinação e inclinação; portanto, meus dados só precisam ser traduzidos, sem necessidade de multiplicação de matrizes! Tudo o que eu precisava fazer era tomar a diferença de x, ye z entre conjuntos de dados, para meu ponto de referência inequívoco, e adicionar essa diferença a todas as coordenadas do conjunto secundário para convertê-lo no conjunto de dados primário. Faça essa conversão quantas vezes for necessário para mover o último conjunto de dados para o próximo para o último, depois para o próximo, etc. e finalmente para o conjunto primário. Agora todos os dados estão em um quadro de referência comum.

4. Use a função Classificar para reorganizar os dados por valores z, do menor para o maior.

5. Use o gráfico de plotagem de dispersão para plotar os dados x, y em uma série de gráficos com base nos intervalos z. Por exemplo, agrupe todos os dados com z entre 0 e 1 pé, 1 a 2, etc. e plote todos no mesmo gráfico. Cada plot representa um isocontour (existe uma palavra melhor para isso, certo?).

6. Use a função de linha de tendência para desenhar linhas de contorno através dos conjuntos de dados. Usei a função de polígono de 6º grau para desenhar a linha que pode não ser ágil o suficiente para muitos conjuntos de dados.

Nova informação##

Fiz uma pequena pesquisa sobre outros métodos para criar mapas topográficos do meu quintal. O método clássico é usar um teodolito, bastões, uma fita e prumos. O teodolito é apenas um telescópio que registra a inclinação e a panorâmica (inclinação e guinada, se você quiser) com muita precisão. Hoje em dia, as pessoas usam estações totalizadoras que medem inclinação e guinada e distanciam de uma só vez, que são coordenadas esféricas, das quais você obtém coordenadas 3D após um pouco de aritmética. É exatamente o que estou fazendo com minha fita laser e telefone. Adicionei uma foto da configuração.

Eu acho que a melhor precisão que você pode esperar com essa configuração frágil da ordem de algumas polegadas. Os problemas são principalmente dois.

1. Erros de bússola.
2. Alinhamentos e rigidez.

A fita laser é muito boa, com frações de uma polegada, e a medição do tom é muito boa, 0,1 graus ou mais. A bússola é muito ruim. O sensor no telefone oscila muito rápido e é facilmente perturbado por qualquer metal ferroso ou eletrônica, portanto, a separação de aproximadamente 12 ”entre o telefone e a fita laser. Infelizmente, a separação tornou minha configuração bastante frágil.

Mas, isso me dá uma imagem útil do meu quintal.

Esses dados foram coletados no escuro, chovendo, e o telefone estava ao lado da fita laser. Isso poderia ser bastante aprimorado usando o telefone apenas para afinação, adicionando uma bússola melhor e uma plataforma mais estriada e fazendo alguns alinhamentos superficiais entre o laser e o eixo de afinação do tripé.

Fiz vários testes de precisão escolhendo alguns pontos em torno do meu quintal e dentro da minha casa, onde era possível calcular as posições dos pontos e as distâncias de separação com minha instalação e comparar com as medições diretas de fita laser.

Com telefone, fita laser e tripé de câmera, com uma montagem mais rígida para o laser e o telefone, e com o laser alinhado com o eixo de inclinação no tripé, parece que você pode obter cerca de +/- 8 ”no plano horizontal e +/- 1 ”verticalmente a 20 '.

Troque a bússola do telefone por um transferidor e os erros serão reduzidos para +/- 1 ”em 3D. Eu usei o nível de visão de um carpinteiro como meu transferidor que lê em graus.

Quebrou e comprou um teodolito usado (US $ 260) e os erros foram reduzidos para cerca de +/- 3/8 ”em 3D. E isso eu atribuiria ao fato de que eu estava segurando a fita laser com a mão sobre o teodolito, tentando posicionar a parte de trás da fita no centro de rotação do espectador e apontar para o ponto que eu estava olhando através do espectador.

Se você me perguntasse como criar um mapa do topo do seu quintal, sugiro a fita laser, o telefone inteligente e o nível do carpinteiro, que permita que você incline e guie e leia os ângulos. Os níveis de trânsito estão dando lugar aos níveis de laser para que você possa obtê-los no ebay por menos de US $ 100.

Eu diria que não use níveis de laser, apenas siga o estilo da velha escola, alugue uma haste e um nível (não sei quanto eles são porque eu trabalho para uma empresa de engenharia, então eu os empresto por um fim de semana). As hastes são fornecidas em tamanhos muito grandes (geralmente eu empresto as de 25 pés), para que você não precise configurar muito o nível, siga os conselhos da idéia do dslr, mas usando um nível regular, é muito mais fácil. Você pode pintar com spray o chão em marcas predeterminadas das quais deseja obter as elevações ou também pode estacar (pequenos pedaços de madeira ou qualquer coisa facilmente distinguível e ser capaz de numerá-los) no chão, para que seja sempre fácil lembrar exatamente onde quais elevações são

E apenas para explicar mais detalhes sobre o que ele estava falando, se não fazia sentido. Na primeira elevação em que você dispara (onde está a haste), chame a elevação de 100 pés (mais fácil para começar, para que você não atue nos negativos se começar com 0) se atirar em 5 pés na haste, sua altura do instrumento é de 105 pés. Se o próximo tiro que você fizer disser 20 pés na haste, significa que a elevação na haste será de 85 pés. Você mantém a haste nesse local e configura o nível novamente na parte inferior do quintal, para poder ler apenas um pouco na haste, portanto, com a haste ainda no mesmo lugar, você lê 2 pés na haste no novo local para o nível. A altura do instrumento agora é de 87 pés, e você pode continuar usando isso. Você só precisa configurar o nível novamente toda vez que estiver perto do fim da barra. Boa sorte

Parece que você está disposto a investir algum tempo real nisso, o método dos pólos e cordas é um bom começo; para levar isso a uma escala muito detalhada, você quase precisa pesquisar as áreas de um ponto fixo (como perto de sua casa) com outra pessoa segurando um poste em muitos lugares diferentes no quintal.

Você vê funcionários do governo fazendo isso o tempo todo quando pesquisam estradas e rodovias. Com boas medições de distância e ângulo de percise e um pouco de matemática (uma boa planilha de excel deve ajudar aqui), isso pode ser feito. eles vendem equipamentos de pesquisa na amazon, mas você provavelmente pode alugá-lo mais barato localmente.

http://www.amazon.com/CST-berger-55-SAL20ND-Automatic-Level/dp/B000YBJ8VW/ref=sr_1_2?ie=UTF8&qid=1299764646&sr=8-2