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En Sistema de navegación inercial (INS) es una parte fundamental del arsenal de un topógrafo. Las mediciones de posición, navegación y temporización que proporciona el dispositivo, incluidos el rumbo, el cabeceo/balanceo, la temporización y la posición absoluta, garantizan que los topógrafos puedan medir con confianza su entorno con la seguridad de saber que cada área y ángulo se cubren con precisión. Estas mediciones son especialmente útiles para la inspección de carreteras.
A encuesta sólida INS para aplicaciones precisas proporcionará una precisión de rumbo de al menos 0,1°, una precisión de posición de 2 cm o menos, una precisión de cabeceo/balanceo de unos 0,05. También debería ofrecer funciones adicionales, como la integración de LiDAR. Todo ello contribuye a agilizar el trabajo del topógrafo y le permite centrarse en el levantamiento de la línea de base a largo plazo. O, en este caso, en el levantamiento de carreteras.
Listo para la inspección: OXTS xNAV650 INS con un LiDAR Hesai Pandar 40P
Hay una lista casi interminable de aplicaciones topográficas y cartográficas para las que un INS es una herramienta útil. Por ejemplo, el modelado de información de construcción (BIM), los estudios forestales, la vigilancia costera y las aplicaciones de exploración de infraestructuras se beneficiarán de las mediciones proporcionadas por un INS.
En este artículo analizaremos por qué un sistema de navegación inercial es un componente crucial para cualquier levantamiento de líneas de base largas. Configurar un INS para utilizarlo junto con un sensor LiDAR puede ser una perspectiva desalentadora. Vamos a discutir por qué esto no tiene por qué ser el caso, incluyendo algunos pasos que hemos tomado para agilizar este proceso.
Estudio de carreteras
Al hablar de inspecciones de carreteras, es importante distinguir entre las inspecciones para la construcción de carreteras y las inspecciones de carreteras existentes, ya que cada uno de estos proyectos tiene requisitos únicos.
Es muy raro que una nueva carretera en proyecto pueda ir directa o "en línea recta" desde su origen hasta su destino. En primer lugar, hay que realizar un estudio para analizar el trazado e identificar las posibles características que haya que tener en cuenta. Puede tratarse de elementos naturales, como colinas o ríos, en los que puede ser necesario construir un túnel o un puente, o de elementos artificiales, como edificios y otras infraestructuras por las que habrá que transitar. Una vez determinado el trazado, habrá que inspeccionar de nuevo el terreno para identificar pendientes o características medioambientales a las que el ingeniero deba prestar atención durante la construcción.
En este caso, si se combina un sistema de navegación inercial con un dispositivo de medición, como un sensor LiDAR, el sistema proporcionará una información inestimable al equipo del proyecto. La posición absoluta, unida a las mediciones inerciales, proporcionará las garantías necesarias de que la ruta elegida se ha inspeccionado por completo y se han identificado todos los peligros potenciales, que pueden tenerse en cuenta en la siguiente fase de planificación. Al combinar la posición y las mediciones inerciales obtenidas por un INS con los datos recogidos por un sensor LiDAR, un topógrafo puede crear una nube de puntos 3D de gran precisión de su entorno que puede utilizarse una y otra vez para analizar la ruta.
Es fundamental realizar este proceso correctamente a la primera, ya que cualquier error puede provocar retrasos y costes adicionales no contabilizados. La precisión absoluta, a nivel centimétrico, de la posición global que proporciona un INS da al topógrafo la seguridad de que se ha trazado la ruta exacta y de que no hay desviación de la posición.
En el caso de las infraestructuras viarias existentes, el estudio puede seguir siendo un largo estudio de referencia. Sin embargo, en lugar de evaluar la idoneidad de una ruta, se tratará de conocer mejor el estado actual de la carretera, su degradación a lo largo del tiempo y los peligros potenciales, como el follaje crecido, los baches recién formados y/o los obstáculos artificiales.
Road Survey pointcloud: OXTS xNAV550 INS y Velodyne VLP-16 LiDAR
En el pasado, este tipo de inspección de carreteras ha sido especialmente difícil y hay que tener en cuenta tres factores principales: la seguridad de los inspectores, la de los usuarios de la carretera y la reducción al mínimo de las molestias, todo ello sin dejar de recopilar los mejores datos posibles en el plazo requerido. Esto no es tan problemático en las redes de carreteras secundarias, pero cuando la inspección se traslada a carreteras más transitadas y autopistas, resulta cada vez más difícil garantizar la seguridad sin causar apenas molestias.
La innovación en la tecnología topográfica, como la integración de INS y LiDAR, ha permitido trasladar la topografía de la carretera al arcén o realizarla mientras se conduce normalmente, lo que reduce el riesgo asociado a la topografía en carretera.
Un INS volverá a proporcionar a los topógrafos la seguridad de que se ha topografiado todo el tramo de carretera y se han tenido en cuenta todos los peligros. También proporciona los datos necesarios para crear una nube de puntos georreferenciada. La integración adicional con sensores LiDAR también proporcionará a los topógrafos la capacidad de utilizar la nube de puntos de la carretera existente para un análisis continuo y repetible.
Además, los datos INS combinados con los datos LiDAR permitirán a los topógrafos comprender las zonas que pueden necesitar un nuevo levantamiento utilizando diagnósticos de precisión.
Cartografía basada en UAV
En el caso de un levantamiento topográfico de base larga, como el de una carretera, muchos topógrafos habrían utilizado normalmente un vehículo cartográfico móvil, como un coche. Sin embargo, con los avances en la tecnología de los drones, los vehículos aéreos no tripulados (UAV) están empezando a cambiar la forma en que los topógrafos se plantean la realización de este tipo de levantamientos.
En el pasado, los UAV no siempre han sido adecuados para este tipo de trabajo. Un levantamiento de línea de base larga puede tener varios kilómetros de longitud y, dado que los dispositivos de levantamiento (LiDAR) y navegación (INS) tienen un efecto negativo en el peso de la carga útil, los tiempos de vuelo han tendido a reducirse mucho.
Si avanzamos hasta hoy, los avances tecnológicos son cada vez más rápidos. Las nuevas fuentes de energía de los UAV, como las pilas de combustible de hidrógeno, les permiten permanecer en el aire más tiempo y transportar cargas más pesadas. Al mismo tiempo, las tecnologías de prospección, como los dispositivos INS, son cada vez más pequeñas y ligeras, pero siguen ofreciendo mediciones muy precisas.
Sistemas de navegación inercial
Un ejemplo de ello es el OXTS xNAV650. El xNAV650 se ha desarrollado pensando en los topógrafos. Su pequeño tamaño (sólo 77 x 63 x 24 mm) y su peso ligero (sólo 130 g) lo convierten en el compañero ideal para aplicaciones topográficas y cartográficas basadas en UAV y drones. Sin embargo, el xNAV650 no se limita a la topografía con UAV y drones, como veremos más adelante.
A pesar de su pequeño tamaño y peso, el xNAV650 no compromete el rendimiento con un 0.1° de precisión de rumbo, 0,05° de precisión de cabeceo/balanceo y 2 cm de precisión de posición RTK/PPK.
El xNAV650 también cuenta con integraciones de software y funciones adicionales que ayudan a los topógrafos a centrarse en lo que se les da bien: la topografía.
Los sensores LiDAR se utilizan en muchos levantamientos topográficos para ayudar a los topógrafos a crear una imagen tridimensional del entorno que están inspeccionando. Estas nubes de puntos proporcionan a topógrafos e ingenieros información crítica que les ayuda a tomar decisiones importantes en los proyectos, como el análisis y la preparación de trazados de carreteras y autopistas.
Pero georreferenciar estos datos para aprovechar las ventajas mencionadas anteriormente en este artículo puede, en muchos casos, llevar tiempo. No muchos topógrafos son ingenieros de software, o ni siquiera quieren serlo, por lo que, aunque existe la voluntad de integrar los datos INS y LiDAR, no siempre ha sido práctico... ¡hasta ahora!
Mediante el uso de software de georreferenciación LiDAR (como Georreferenciador OxTS) junto con el xNAV650 o un INS alternativo de OXTS, los usuarios pueden georreferenciar rápida y fácilmente sus datos LiDAR.
Encontrará una lista de sensores LiDAR compatibles en la página del georreferenciador OXTS de nuestro sitio web. También puede obtener más información sobre nuestro trabajo con Velodyne LiDAR, Hesai, Ouster consultando nuestro Páginas de socios tecnológicos.
Simple Integración de LiDAR es sólo una parte de la historia de OXTS Georeferencer y xNAV650. La activación de la función de calibración de puntería en OXTS Georeferencer permite a los usuarios aprovechar un enfoque basado en datos para calibrar los ángulos entre sus dispositivos de navegación (INS) y topográficos.
Esta técnica de calibración puede configurarse y llevarse a cabo de forma rápida y sencilla, lo que ayuda a los topógrafos a acelerar el "tiempo de topografía". Puede obtener más información sobre Levantamientos LiDAR y Calibración de la mira descargando los folletos correspondientes de nuestro sitio web.
"Como ingeniero, no conozco ninguna herramienta sencilla que pueda medir con precisión los ángulos entre el INS y el LiDAR con una precisión de una milésima de grado. OXTS ha resuelto este problema con elegancia utilizando las herramientas que ya tiene para la medición LiDAR. Ejecutar una recopilación de datos de diez minutos entre dos objetivos reflectantes (que son baratos de construir) es la parte más difícil. Dadas las bien documentadas guías de OXTS, el siguiente paso es una simple cuestión de seleccionar los archivos de datos recogidos en OXTS Georeferencer y pulsar el Botón "Ejecutar calibración de la mira". Así de sencillo. Después de especificar los ángulos calculados, la precisión de la nube de puntos mejoró significativamente, incluso visible para el ojo humano."
Estudio de carreteras SKYCORP
SKYCORP, socio de OXTS, es un fabricante estonio de drones propulsados por hidrógeno. Utilizaron con éxito el xNAV650 para realizar un estudio de carreteras.
SKYCORP es un fabricante estonio de drones propulsados por hidrógeno. Utilizaron:
- En xNAV650's GNSS de cuádruple constelación para proporcionarles una precisión de posición centimétrica. Esto les permitió llevar a cabo el estudio de la línea de base de la carretera.
- En Ouster OS1-64 LiDAR y georreferenciamos los datos utilizando Georreferenciador OXTS.
- Junto con el INS y el LiDAR utilizaron el herramienta de calibración del calibre para asegurarse de que su configuración estaba bien calibrada. De este modo, obtuvieron datos coherentes y repetibles. La instalación se simplificó aún más con el nuevo Protocolo de tiempo de precisión OXTS que utiliza una configuración Ethernet "plug and play".
Los resultados que obtuvieron se muestran a continuación...
Conclusión
La importancia del SIN en cualquier estudio de referencia a largo plazo, y no sólo en un estudio de carreteras, no puede subestimarse.
Proporcionar a los topógrafos mediciones de posición e inerciales de gran precisión les da la confianza que necesitan para pasar a la siguiente fase de su proyecto, con la seguridad de que cada parte de la ruta se ha cubierto, y se ha cubierto bien.
Para más información sobre cómo utilizar un INS para ayudarle a agilizar la configuración de la encuesta y obtener los mejores resultados posibles Póngase en contacto con OXTS hoy mismo.
Manténgase al día de todo lo relacionado con Topografía y Cartografía en OXTS
En OXTS trabajamos continuamente en productos nuevos e innovadores y características para agilizar el proceso de encuesta en todo momento.
Además, nuestra serie de seminarios en línea sobre el "centro de excelencia" ha permitido a los topógrafos conocer a fondo nuestra tecnología, mientras que nuestra amplia biblioteca de guías y folletos ofrece a los topógrafos la información que necesitan para "topografiar con confianza".
Si desea que nos pongamos en contacto con usted para hablar sobre el georreferenciador OXTS, la calibración de la mira o cualquiera de nuestros dispositivos INS específicos para estudios, rellene el formulario y uno de nuestros miembros se pondrá en contacto con usted.
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