¿Cómo puedo realizar una encuesta de paisaje a pequeña escala de manera fácil y precisa?


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Resumen

¿Hay algún equipo que pueda alquilar 'a bajo costo' (menos de $ 400) que permita a 1-2 personas capturar con precisión (+/- 6 ") la topografía del terreno montañoso de quizás 250 'de un lado en una tarde?

Detalles

Mi esposa y yo estamos a punto de embarcarnos en un rediseño del paisaje alrededor de nuestra casa en las montañas. Nuestro lote comenzó con lo que generalmente es una pendiente de 1: 3, y esto (por supuesto) ha cambiado de muchas maneras interesantes durante la construcción. Hay pequeñas colinas, patios, áreas semi-planas seguidas de grandes caídas.

Como parte de nuestro diseño, queremos capturar exactamente cómo se ve el paisaje ahora, digitalmente. (Luego esculpiremos en la computadora lo que queramos, teniendo en cuenta los límites existentes y los contornos circundantes, y veremos aproximadamente cuánta suciedad necesitamos o necesitaremos eliminar).

Realizamos una encuesta de "gueto" este fin de semana con cuerdas y postes, probando aproximadamente una cuadrícula de elevaciones cada 10 '. Los resultados que obtuvimos produjeron una representación de aspecto razonable del terreno. Sin embargo, el muestreo de 10 'era demasiado grueso para mis gustos y, lo que es más importante, solo pudimos muestrear aproximadamente 1/4 del área que necesitábamos antes de que nuestros postes de medición no fueran lo suficientemente altos o nos quedamos sin objetos de referencia .

Entonces ... ¿Qué hardware existe que puedo alquilar para facilitar esta tarea? Idealmente, me gustaría tomar un poste, caminar por toda la propiedad, y cada pocos pies pegarlo en el suelo, presionar un botón, escucharlo "pitido". y hacer que registre una muestra XYZ que sea precisa dentro de +/- 6 ". Después de hacer esto durante un par de horas, la enchufaría a la computadora y descargaría algunos datos DEM, CSV u otros datos accesibles de todos los puntos en un -programa propietario.

Parece que Trimble ofrece algunos dispositivos geniales en este campo, y veo que algunas empresas alquilan este tipo de equipo , pero como no soy un ingeniero de estudios de paisaje profesional, no puedo entender exactamente qué productos cumplen con mis requisitos. necesidades.

¿Alguien que conozca este espacio de productos puede ayudarme a sugerir lo que debería estar buscando?


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Puede consultar gis.stackexchange.com .
Jay Bazuzi

Una forma de comparar la altura de dos objetos entre los que no puede obtener una línea de visión es con el GPS de su teléfono. Usamos esto para comparar la elevación de nuestra casa y la de un vecino como parte de considerar una solución inalámbrica de punto a punto.
Kate Gregory

Respuestas:


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Opción 1:

  1. Busque algunos objetos (casa, árboles, etc.) que, juntos, permitan que al menos uno de ellos esté nivelado desde cualquier lugar del patio.

  2. Pega un puntero láser al final de un nivel (pegado con cinta adhesiva para que puedas usar el nivel como una especie de monopie que descansa sobre el suelo).

  3. Muévase por el patio, mantenga el nivel nivelado y apunte el láser a uno de los objetos. Haga que alguien en el objeto use una cinta métrica para registrar la medición. Resta la longitud de tu nivel.

  4. Una vez que tenga todas sus mediciones, calcule las compensaciones de elevación de los objetos en relación entre sí y compense las mediciones contra ellas en consecuencia.

Opción n. ° 2: Use un programa de fotogrametría como PhotoModeler (http://www.photomodeler.com/) para combinar fotografías tomadas con un trípode y una cámara digital desde diferentes puntos de vista. Por supuesto, estas aplicaciones son increíblemente caras, probablemente cuestan más que los gadgets que mencionaste. A menos que ya tenga una licencia para uno de los productos de AutoCAD que le da acceso a la aplicación de fotogrametría de AutoDesk, ImageModeler 2009 (http://usa.autodesk.com/adsk/servlet/pc/index?id=11390028&siteID=123112) .


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Compre o alquile un nivel láser, uno que envíe un disco de luz en un plano nivelado. Ponlo a un pie del suelo en el punto más alto.

Camine con un criterio (o dos criterios unidos, dependiendo de la pendiente). En cada punto de su cuadrícula, registre en qué parte del criterio golpea el láser. Es posible que deba hacer esto por la noche para ver la línea láser.

Ingrese sus datos en uno de los programas mencionados en las otras respuestas.

Con las líneas láser autonivelantes, puede eliminar algunos de los pasos molestos de otras soluciones. Sin embargo, medir su cuadrícula sigue siendo molesto.

Editar: Leyendo la pregunta nuevamente, veo que en realidad no he abordado su mayor dolor, es decir, tener una gran pendiente. Necesitará una cinta métrica con buen enfrentamiento, o un poste mucho más largo (¿rastrillo de techo con marcas de cinta adhesiva?) Para obtener las profundidades en estos puntos, y medir la cuadrícula es aún más molesto. Probablemente necesitará inspeccionar estas áreas en trozos, apilar el láser en un nuevo lugar en el suelo al comienzo de cada área, y unirlas.


Si tiene dos niveles de láser, uno para la altura y el otro para darle una línea recta, entonces solo necesitaría algo para la distancia (es decir, una cinta métrica larga, aunque la caída podría arrojar sus mediciones a distancias más largas). Si tiene todas sus líneas paralelas y utiliza dos personas (una para reubicar el segundo láser y registrar los valores mientras la otra persona se mueve de un punto a otro y mide), es posible que pueda hacerlo con bastante rapidez.
Joe

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Si está dispuesto a comprar un segundo láser, obtenga uno que mida la distancia y
úselo

no tiene que comprar (aunque son bastante útiles), ya que puede alquilarlos en la mayoría de los lugares de suministro de herramientas. (Al menos, los lugares cerca de mí los tienen).
Joe

2

Me pregunto si una buena cámara DSLR en un trípode sólido podría hacer un tránsito de nivelación rápido y sucio.

La técnica básica que utiliza un tránsito de nivelación y Rod es:

  1. Elige una ubicación cero.
  2. Configure el tránsito lejos de esa ubicación, donde la altura es más alta que su cero.
  3. Coloque la varilla graduada (generalmente marcas rojas y blancas de 1 cm) en el cero.
  4. Observe la varilla y registre la medida. Esto da altura del instrumento (hola).
  5. Repita el avistamiento y la grabación en cada punto que desee medir.
  6. Una vez que haya hecho todo lo posible desde una ubicación, mueva el instrumento a un nuevo territorio y vuelva a una estación conocida para obtener el nuevo Hola.

Las matemáticas:

  • Suponga una elevación de cero para su primer punto de referencia.
  • Hola = leyendo en la barra.
  • Todas las otras estaciones desde ese punto de configuración son Elev = Lectura - Hola (en relación con el punto de referencia)
  • Para determinar Hi2 desde una estación conocida, Hi2 = Elev (estación) + Lectura.

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Cuando trabajaba en verano como técnico de encuestas, siempre balanceábamos las varillas de nivel (varilla graduada) hacia adelante y hacia atrás unos grados y tomábamos la lectura máxima. Mucho más rápido que asegurarse de que esté completamente nivelado antes de avistar.
Doresoom

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Me enfrenté al mismo problema: querer subir a la terraza de mi patio trasero inclinado para que sea más útil. Necesitaba saber dónde hacer las divisiones de la terraza para evitar tener que quitar o agregar tierra del sitio, y saber cuántos bloques comprar. Esto es lo que hice:

Resumen del método:

  1. Recopile la topografía en coordenadas esféricas en relación con las lecturas de la brújula y el nivel gravitacional utilizando tantos orígenes como sea necesario para examinar el área de interés.
  2. En Excel, convertir a coordenadas cartesianas
  3. Traducir múltiples conjuntos de datos a un marco de referencia común
  4. Ordenar los datos de menor a mayor Z
  5. Trace los datos en varias series de acuerdo con la resolución de línea de contorno deseada
  6. Use líneas de tendencia para completar las líneas de contorno, o dibuje a mano.

Resultados:

El costo era cero ya que tenía la cinta láser, el teléfono y el trípode. Una cinta láser cuesta entre $ 50 y $ 150 dependiendo de la distancia y las características sofisticadas. La mía fue de $ 100.

Precisión: Parece aproximadamente 6 "en función del ruido de los datos. Pero, sinceramente, no trabajé muy duro para tener cuidado, ya que no quería tomarme mucho tiempo si el proceso tuviera algún problema imprevisto. No lo hice. incluso ceñí el láser y el teléfono al Masonite. Estaban bastante flojos. El origen del láser no estaba centrado en el centro de rotación del trípode, lo que contribuye al error. No siempre golpeó el suelo con el láser debido a la hierba larga. , y hojas y algunos arbustos. En cuanto a la precisión de Android, no estoy seguro, pero sería fácil hacer algunas pruebas para descubrirlo, ya que todo lo que nos importa es la precisión relativa local. Es decir, si mi teléfono está apagado a las 10 grados, no me importa, siempre y cuando un grado de diferencia en la orientación se lea como un grado de diferencia de lectura.

Tiempo: aproximadamente 2 horas para recopilar 200 puntos de datos de tres ubicaciones.

El área cubierta tenía aproximadamente 60 pies de ancho por 20 pies de profundidad con una variación az de aproximadamente 8 pies.

Detalles:

  1. Recoge los datos. Utilicé un trípode de cámara barato que tenía inclinación y desplazamiento, una cinta láser de Bosch y mi teléfono inteligente Android con una aplicación de nivel de brújula instalada. Utilicé un trozo de Masonite para hacer una plataforma para unirlo al trípode, y aseguré el teléfono y la cinta láser al Masonite con bridas. Desplácese e incline hacia afuera, registrando el rumbo y la inclinación de la brújula desde el teléfono y la distancia de la cinta láser en una hoja de cálculo de Excel. Incluí un punto de referencia bastante pequeño (también conocido como inequívoco) en el conjunto de datos que pude ver desde la siguiente ubicación a la que estaba moviendo mi trípode. Repita varias veces para dar la vuelta al patio. (No necesita usar el mismo punto de referencia original, solo necesita un punto de referencia entre las posiciones de recopilación de datos adyacentes).

  2. En Excel, convierta los datos de coordenadas esféricas, que es lo que tiene cuando recolecta ángulos de panorámica o brújula, ángulo de inclinación y distancia desde el punto de recolección, a coordenadas cartesianas o (x, y, z). (Fórmulas simples disponibles en línea para la conversión).

  3. Traducir a un marco de referencia común. Cada vez que movía mi trípode, recolectaba un nuevo conjunto de datos que tenía su propio origen y, por supuesto, solo quiero uno. Convenientemente, los encabezados y la inclinación de la brújula son absolutos, es decir, no cambian cuando muevo el trípode. Eso significa que todos mis conjuntos de datos comparten marcos de referencia comunes de panorámica e inclinación, por lo que mis datos solo tienen que traducirse, ¡no se requiere una multiplicación de matriz! Todo lo que tenía que hacer era tomar la diferencia en x, y y z entre los conjuntos de datos, para mi punto de referencia inequívoco, y agregar esa diferencia a todas las coordenadas en el conjunto secundario para traducirla al conjunto de datos primario. Realice esta traducción tantas veces como sea necesario para mover el último conjunto de datos al siguiente al último, luego al siguiente, etc. y finalmente al conjunto primario. Ahora todos los datos están en un marco de referencia común.

  4. Use la función Ordenar para reorganizar los datos por valores z, de menor a mayor.

  5. Use el gráfico de diagrama de dispersión para trazar los datos x, y en una serie de gráficos basados ​​en rangos z. Por ejemplo, agrupe todos los datos con z entre 0 y 1 pie, 1 a 2, etc. y grábelos en el mismo gráfico. Cada trama representa un isocontour (hay una mejor palabra para eso, ¿verdad?).

  6. Use la función de línea de tendencia para dibujar líneas de contorno a través de los conjuntos de datos. Utilicé la función de polígono de sexto grado para dibujar la línea que podría no ser lo suficientemente ágil para muchos conjuntos de datos.

Nueva información##

Investigué un poco sobre otros métodos para crear mapas topográficos de mi patio. El método clásico es utilizar un teodolito, postes, una cinta y plomadas. El teodolito es solo un telescopio que registra la inclinación y la panorámica (cabeceo y guiñada si lo desea) con mucha precisión. Hoy en día, las personas usan estaciones de totalización que miden el tono y la guiñada, y la distancia de una vez, que son coordenadas esféricas, de las cuales se obtienen coordenadas 3D después de un poco de aritmética. Eso es exactamente lo que estoy haciendo con mi cinta láser y mi teléfono. He añadido una foto de la configuración.

Creo que la mejor precisión que puede esperar con esta configuración débil del orden de unas pocas pulgadas. Los problemas son principalmente dos.

  1. Errores de brújula.
  2. Alineamientos y rigidez.

La cinta láser es bastante buena, fracciones de una pulgada, y la medición del tono es bastante buena, 0,1 grados más o menos. La brújula es bastante mala. El sensor en el teléfono se mueve bastante rápido y es fácilmente perturbado por cualquier metal ferroso o electrónica, por lo tanto, la separación de aproximadamente 12 "entre el teléfono y la cinta láser. Desafortunadamente, la separación hizo que mi configuración fuera bastante endeble.

Pero sí me da una imagen útil de mi patio trasero.

Estos datos fueron recolectados en la oscuridad, lloviendo, y el teléfono estaba justo al lado de la cinta láser. Podría mejorarse enormemente usando el teléfono solo para tono, y agregando una mejor brújula y una plataforma más estriada y haciendo algunas alineaciones rápidas entre el láser y el eje de inclinación del trípode.

Realicé varias pruebas de precisión más seleccionando algunos puntos alrededor de mi patio y dentro de mi casa donde podía calcular las posiciones de los puntos y las distancias de separación con mi configuración, y luego compararlos con las mediciones directas con cinta láser.

Con el teléfono, la cinta láser y el trípode de cámara, con un soporte más rígido para el láser y el teléfono, y con el láser alineado con el eje de inclinación en el trípode, parece que podría obtener aproximadamente +/- 8 "en el plano horizontal, y +/- 1 ”verticalmente a 20 '.

Cambie la brújula del teléfono por un transportador y los errores se reducen a +/- 1 "en 3D. Usé el nivel de visión de un carpintero como mi transportador que lee en grados.

Rompió y compró un teodolito usado ($ 260) y los errores se redujeron a aproximadamente +/- 3/8 ”en 3D. Y esto lo atribuiría al hecho de que sostenía la cinta láser con la mano sobre el teodolito, tratando de colocar la parte posterior de la cinta en el centro de rotación del espectador y señalar el punto que estaba mirando a través del espectador.

Si me preguntaras cómo crear un mapa topográfico de tu jardín, te sugiero la cinta láser, el teléfono inteligente y el nivel de carpintero, uno que te permita inclinar, guiñar y leer ángulos. Los niveles de tránsito están dando paso a los niveles láser para que pueda obtenerlos en eBay por menos de $ 100.


Gran respuesta y redacción! Creo que sería genial si pudiera incluir algunas imágenes o diagramas, tanto de su configuración como de sus resultados.
Phrogz

Gracias Phrogz Por supuesto. Voy a juntar algunas fotos y pensamientos.
Bob T.

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Yo diría que no use niveles láser, simplemente vaya al estilo de la vieja escuela, alquile una varilla y nivele (no sé cuánto son porque trabajo para una empresa de ingeniería, así que los tomé prestados para un fin de semana). Las varillas vienen en tamaños bastante grandes (generalmente tomo prestados nuestros de 25 pies) para que no tenga que configurar el nivel demasiado, siga los consejos de la idea dslr, pero usar un nivel regular en su lugar, mucho más fácil. Puede pintar con spray el suelo en las marcas predeterminadas de las que desea obtener las elevaciones o también podría golpear estacas (pequeñas piezas de madera o cualquier cosa fácilmente distinguible y poder numerarlas) en el suelo para que siempre sean fáciles de recordar exactamente dónde qué elevaciones son.

Y solo para explicar más en profundidad de lo que estaba hablando si no tenía sentido. La primera elevación que disparas (donde está la barra) llama a la elevación 100 pies (es más fácil comenzar para que no entres en los negativos si comienzas con 0) si disparas 5 pies en la barra, la altura del instrumento es de 105 pies. Si el siguiente disparo que haces dice 20 pies en la barra, eso significa que la elevación en la barra sería de 85 pies. Mantiene la varilla en ese lugar y establece el nivel nuevamente en una parte inferior del patio, para que pueda leer solo un poco en la varilla, por lo que con la varilla todavía en el mismo lugar que lee 2 pies en la varilla en el nuevo ubicación para el nivel. La altura del instrumento ahora es de 87 pies, y puede continuar usándola. Solo necesitas volver a configurar el nivel cada vez que estés cerca del final de la barra. Buena suerte.


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Parece que está dispuesto a invertir algo de tiempo real en esto, el método de los polos y cuerdas es un buen comienzo, para llevar esto a una escala muy detallada, casi necesita examinar sus terrenos desde un punto fijo (como cerca de su casa) con alguien más sosteniendo un poste de fabricación en muchos lugares diferentes en el patio.

Usted ve a los trabajadores del gobierno haciendo esto todo el tiempo cuando están inspeccionando carreteras y autopistas. Con buenas mediciones de mediciones de distancia y ángulo de percicio y bastante matemática (una buena hoja de Excel debería ayudar aquí) esto se puede hacer. venden equipos de encuestas en Amazon, pero probablemente pueda alquilarlos a un precio más económico.

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

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