Wie kann ich einfach und genau eine kleine Landschaftsvermessung durchführen?

Zusammenfassung

Gibt es eine Ausrüstung, die ich "günstig" mieten kann (weniger als 400 US-Dollar), mit der 1-2 Personen an einem Nachmittag die Topographie von hügeligem Gelände von vielleicht 250 'auf einer Seite genau (+/- 6 ") erfassen können?

Einzelheiten

Meine Frau und ich sind dabei, die Landschaft rund um unser Haus in den Bergen neu zu gestalten. Unser Grundstück begann auf einem 1: 3-Hang, der (natürlich) während des Baus auf viele interessante Arten geändert wurde. Es gibt kleine Hügel, Terrassen, halb abgeflachte Gebiete, gefolgt von großen Abfällen.

Im Rahmen unserer Gestaltung möchten wir genau erfassen, wie die Landschaft jetzt digital aussieht. (Dann formen wir im Computer, was wir wollen, unter Berücksichtigung der vorhandenen Grenzen und der umgebenden Konturen und sehen ungefähr, wie viel Schmutz wir entfernen müssen oder müssen.)

Wir haben an diesem Wochenende eine "Ghetto" -Umfrage mit Schnüren und Stangen durchgeführt und dabei alle 10 Minuten ein Höhenraster abgetastet. Die Ergebnisse haben eine vernünftig aussehende Darstellung des Geländes ergeben. Die 10'-Probenahme war jedoch für meinen Geschmack etwas zu grob und - was noch wichtiger ist - wir konnten nur etwa 1/4 der Fläche beproben, die wir benötigen, bevor unsere Messstangen nicht groß genug waren oder uns die Referenzobjekte ausgegangen sind .

Also ... Welche Hardware kann ich mieten, um diese Aufgabe zu vereinfachen? Idealerweise würde ich gerne eine Stange nehmen, über das gesamte Grundstück laufen und sie alle paar Meter auf den Boden stecken, einen Knopf drücken und hören, wie sie "piept"! und lassen Sie es ein XYZ-Beispiel aufzeichnen, das innerhalb von +/- 6 "genau ist. Nachdem ich dies einige Stunden lang getan habe, stecke ich es in den Computer und lade einige DEM-, CSV- oder andere zugängliche Daten aller Punkte in einem Nicht herunter -proprietäres Format.

Es sieht so aus, als ob Trimble in diesem Bereich einige nette Geräte anbietet , und ich sehe, dass einige Unternehmen diese Art von Ausrüstung vermieten , aber da ich kein Landschaftsvermessungsingenieur bin, kann ich nicht genau herausfinden, welche Produkte, wenn überhaupt, meinen entsprechen Bedürfnisse.

Kann jemand, der diesen Produktbereich kennt, mir bitte helfen, vorzuschlagen, wonach ich suchen sollte?

Option 1:

1. Finden Sie einige Objekte (Haus, Bäume usw.), die zusammen mindestens einem von ihnen ermöglichen, von überall im Hof ​​aus eine ebene Sichtlinie zu haben.

2. Kleben Sie einen Laserpointer auf das Ende eines Levels (geklebt, damit Sie das Level als eine Art Einbeinstativ verwenden können, das auf dem Boden ruht).

3. Bewegen Sie sich auf dem Hof, halten Sie die Wasserwaage und richten Sie den Laser auf eines der Objekte. Lassen Sie jemanden am Objekt ein Maßband verwenden, um die Messung aufzuzeichnen. Subtrahieren Sie die Länge Ihres Levels.

4. Wenn Sie alle Ihre Messungen vorgenommen haben, ermitteln Sie die Höhenversätze der Objekte im Verhältnis zueinander und versetzen Sie die Messungen entsprechend gegen diese.

Option 2: Verwenden Sie ein Fotogrammetrieprogramm wie PhotoModeler (http://www.photomodeler.com/), um Fotos zu kombinieren, die mit einem Stativ und einer Digitalkamera aus verschiedenen Blickwinkeln aufgenommen wurden. Natürlich sind diese Apps unglaublich teuer und kosten wahrscheinlich mehr als die von Ihnen genannten Geräte. Es sei denn, Sie besitzen bereits eine Lizenz für eines der AutoCAD-Produkte, mit der Sie auf die Photogrammetrie-App von AutoDesk, ImageModeler 2009 (http://usa.autodesk.com/adsk/servlet/pc/index?id=11390028&siteID=123112) zugreifen können. .

Kaufen oder mieten Sie eine Laserebene, die eine Lichtscheibe in einer ebenen Ebene aussendet. Stellen Sie es am höchsten Punkt einen Fuß über dem Boden auf.

Gehen Sie mit einem Maßstab herum (oder zwei zusammengeklebten Maßstäben, je nachdem, wie viel Neigung es gibt). Notieren Sie an jedem Punkt Ihres Gitters, wo auf dem Maßstab der Laser trifft. Möglicherweise müssen Sie dies nachts tun, um die Laserlinie zu sehen.

Geben Sie Ihre Daten in eines der in den anderen Antworten genannten Programme ein.

Mit den selbstnivellierenden Laserlinien können Sie einige der lästigen Schritte aus anderen Lösungen eliminieren. Das Ausmessen Ihres Gitters ist jedoch immer noch ärgerlich.

Bearbeiten: Wenn ich die Frage noch einmal lese, sehe ich, dass ich Ihren Hauptschmerz, nämlich einen großen Hang, nicht wirklich angesprochen habe. Sie benötigen ein Maßband mit gutem Abstand oder eine viel längere Stange (Dachschwader mit Klebebandmarkierungen?), Um die Tiefen an diesen Punkten zu ermitteln, und das Messen des Gitters ist noch ärgerlicher. Sie müssen diese Bereiche wahrscheinlich in Stücken untersuchen, den Laser an der Stelle jedes Bereichs an einer neuen Stelle im Boden abstecken und zusammennähen.

Ich frage mich, ob eine gute DSLR-Kamera auf einem soliden Stativ einen schnellen und schmutzigen Nivellierungstransit durchführen kann.

Die grundlegende Technik unter Verwendung eines Nivelliertransits und einer Stange ist:

1. Wählen Sie eine Nullstelle.
2. Richten Sie den Transit von diesem Ort weg ein, an dem der Kopf höher als Ihre Null ist.
3. Setzen Sie den Messstab (normalerweise rote und weiße 1-cm-Markierungen) auf die Null.
4. Den Stab anvisieren und die Messung aufzeichnen. Dies ergibt die Höhe des Instruments (Hi).
5. Wiederholen Sie die Sichtung und Aufzeichnung an jedem Punkt, den Sie messen möchten.
6. Wenn Sie an einem Ort alles getan haben, was Sie können, bewegen Sie das Instrument in ein neues Gebiet und richten Sie es wieder auf eine bekannte Station, um das neue Hi zu erhalten.

Die Mathematik:

• Nehmen Sie für Ihren ersten Benchmark eine Höhe von Null an.
• Hi = Lesen auf Stange.
• Alle anderen Stationen ab diesem Setup-Punkt sind Elev = Reading - Hi (relativ zum Benchmark).
• Um Hi2 von einer bekannten Station zu bestimmen, ist Hi2 = Elev (Station) + Reading.

Ich hatte das gleiche Problem: Ich wollte meinen abfallenden Hinterhof terrassieren, um ihn benutzerfreundlicher zu machen. Ich musste wissen, wo die Terrassenunterteilungen vorgenommen werden sollten, um zu vermeiden, dass Erde von der Baustelle entfernt oder hinzugefügt werden musste, und um zu wissen, wie viele Blöcke ich kaufen musste. Folgendes habe ich getan:

Methodenübersicht:

1. Sammeln Sie die Topographie in sphärischen Koordinaten in Bezug auf Kompasswerte und Gravitationsniveau, wobei Sie so viele Ursprünge verwenden, wie zur Erfassung des interessierenden Bereichs erforderlich sind.
2. Konvertieren Sie in Excel in kartesische Koordinaten
3. Übersetzen Sie mehrere Datensätze in einen gemeinsamen Referenzrahmen
4. Sortieren Sie die Daten vom niedrigsten zum höchsten Z.
5. Zeichnen Sie die Daten in mehreren Reihen entsprechend der gewünschten Auflösung der Konturlinie
6. Verwenden Sie Trendlinien, um die Konturlinien auszufüllen, oder zeichnen Sie von Hand.

Ergebnisse:

Die Kosten waren Null, da ich bereits das Laserband, das Telefon und das Stativ hatte. Ein Laserband kostet je nach Entfernung und ausgefallenen Merkmalen zwischen 50 und 150 US-Dollar. Meins war 100 Dollar.

Genauigkeit: Sieht nach Datenrauschen ungefähr 6 Zoll aus. Aber ich habe ehrlich gesagt nicht sehr hart daran gearbeitet, vorsichtig zu sein, da ich nicht viel Zeit in Anspruch nehmen wollte, wenn sich ein unvorhergesehenes Auflegen abzeichnete. Ich habe es nicht getan Sie waren sogar ziemlich locker. Der Laserursprung war nicht im Rotationszentrum des Stativs zentriert, was zu Fehlern führte. Aufgrund des langen Grases traf der Laser nicht immer auf den Boden und Blätter und einige Büsche. Was die Android-Genauigkeit betrifft, bin ich mir nicht sicher, aber es wäre einfach, einige Tests durchzuführen, um herauszufinden, dass alles, was uns wirklich wichtig ist, die lokale relative Genauigkeit ist. Das heißt, wenn mein Telefon um 10 Uhr ausgeschaltet ist Grad, es ist mir egal, solange ein Grad Unterschied in der Orientierung als ein Grad Leseunterschied liest.

Zeit: Ungefähr 2 Stunden, um 200 Datenpunkte von drei Standorten zu sammeln.

Die abgedeckte Fläche war ungefähr 60 Fuß breit und 20 Fuß tief mit einer Az-Variation von ungefähr 8 Fuß.

Einzelheiten:

1. Sammeln Sie die Daten. Ich benutzte ein billiges Kamerastativ mit Neigung und Schwenk, ein Bosch-Laserband und mein Android-Smartphone mit einer installierten Kompass-App. Ich benutzte ein Stück Masonite, um eine Plattform für die Befestigung am Stativ herzustellen, und befestigte das Telefon und das Laserband mit Kabelbindern am Masonite. Schwenken und neigen Sie sich, zeichnen Sie die Richtung und Neigung des Kompasses vom Telefon und die Entfernung vom Laserband in einer Excel-Tabelle auf. Ich habe einen ziemlich kleinen (auch als eindeutig bezeichneten) Referenzpunkt in den Datensatz aufgenommen, den ich vom nächsten Ort aus sehen konnte, an den ich mein Stativ bewegt habe. Wiederholen Sie dies mehrmals, um den Hof zu umrunden. (Sie müssen nicht denselben ursprünglichen Referenzpunkt verwenden, sondern nur einen Referenzpunkt zwischen benachbarten Datenerfassungspositionen.)

2. Konvertieren Sie in Excel die Daten von sphärischen Koordinaten, die Sie haben, wenn Sie den Schwenk- oder Kompasswinkel, den Neigungswinkel und den Abstand vom Erfassungspunkt erfassen, in kartesische Koordinaten oder (x, y, z). (Einfache Formeln online für die Konvertierung verfügbar.)

3. In einen gemeinsamen Referenzrahmen übersetzen. Jedes Mal, wenn ich mein Stativ bewegte, sammelte ich einen neuen Datensatz, der seinen eigenen Ursprung hatte, und natürlich möchte ich nur einen. Praktischerweise sind Kompassüberschriften und Neigungen absolut, das heißt, sie ändern sich nicht, wenn ich das Stativ bewege. Das bedeutet, dass alle meine Datensätze gemeinsame Schwenk- und Neige-Referenzrahmen verwenden, sodass meine Daten nur übersetzt werden müssen und keine Matrixmultiplikation erforderlich ist! Alles, was ich tun musste, um den Unterschied in x, y und z zwischen Datensätzen für meinen eindeutigen Referenzpunkt zu nehmen und diesen Unterschied zu allen Koordinaten im sekundären Satz hinzuzufügen, um ihn in den primären Datensatz zu übersetzen. Führen Sie diese Übersetzung so oft wie nötig durch, um den letzten Datensatz zum vorletzten, dann zum nächsten usw. und schließlich zum primären Datensatz zu verschieben. Jetzt befinden sich alle Daten in einem gemeinsamen Referenzrahmen.

4. Verwenden Sie die Sortierfunktion, um die Daten um die kleinsten bis größten z-Werte neu anzuordnen.

5. Verwenden Sie das Streudiagramm, um die x- und y-Daten in einer Reihe von Diagrammen basierend auf z-Bereichen zu zeichnen. Gruppieren Sie beispielsweise alle Daten mit z zwischen 0 und 1 Fuß, 1 bis 2 usw. und zeichnen Sie sie alle in demselben Diagramm auf. Jedes Diagramm repräsentiert eine Isokontur (es gibt ein besseres Wort dafür, oder?).

6. Verwenden Sie die Trendlinienfunktion, um Konturlinien durch die Datensätze zu zeichnen. Ich habe die Polygonfunktion 6. Grades verwendet, um die Linie zu zeichnen, die für viele Datensätze möglicherweise nicht agil genug ist.

Neue Informationen##

Ich habe ein wenig nach anderen Methoden gesucht, um topografische Karten meines Hofes zu erstellen. Die klassische Methode besteht darin, einen Theodolit, Stangen, ein Klebeband und Lot zu verwenden. Der Theodolit ist nur ein Teleskop, das Neigen und Schwenken (Pitch und Yaw, wenn Sie möchten) sehr genau registriert. Heutzutage verwenden die Menschen Totalstationen, die Tonhöhe und Gieren sowie die Entfernung auf einmal messen. Dies sind sphärische Koordinaten, von denen Sie nach ein wenig Arithmetik 3D-Koordinaten erhalten. Genau das mache ich mit meinem Laserband und meinem Telefon. Ich habe ein Foto des Setups hinzugefügt.

Ich denke, die beste Genauigkeit, die Sie mit diesem fadenscheinigen Setup in der Größenordnung von einigen Zentimetern erwarten können. Die Probleme sind hauptsächlich zwei.

1. Kompassfehler.
2. Ausrichtung und Steifigkeit.

Das Laserband ist ziemlich gut, Bruchteile von einem Zoll, und die Tonhöhenmessung ist ziemlich gut, 0,1 Grad oder so. Der Kompass ist ziemlich schlecht. Der Sensor im Telefon driftet ziemlich schnell und wird leicht durch Eisenmetalle oder Elektronik gestört, wodurch der Abstand zwischen dem Telefon und dem Laserband etwa 12 Zoll beträgt. Leider machte die Trennung mein Setup ziemlich schwach.

Aber es gibt mir ein brauchbares Bild von meinem Hinterhof.

Diese Daten wurden im Dunkeln bei Regen gesammelt und das Telefon befand sich direkt neben dem Laserband. Es könnte erheblich verbessert werden, indem das Telefon nur für die Tonhöhe verwendet wird und ein besserer Kompass und eine geriffelte Plattform hinzugefügt werden und einige flüchtige Ausrichtungen zwischen dem Laser und der Nickachse des Stativs vorgenommen werden.

Ich führte mehrere weitere Genauigkeitstests durch, indem ich einige Punkte in meinem Garten und in meinem Haus auswählte, an denen ich mit meinem Setup Punktpositionen und Abstände berechnen und dann mit direkten Laserbandmessungen vergleichen konnte.

Mit Telefon, Laserband und Kamerastativ, mit einer steiferen Halterung für Laser und Telefon und mit dem Laser, der mit der Nickachse auf dem Stativ ausgerichtet ist, sieht es so aus, als könnten Sie in der horizontalen Ebene etwa +/- 8 Zoll erreichen, und +/- 1 ”vertikal bei 20 '.

Tauschen Sie den Telefonkompass gegen einen Winkelmesser aus, und die Fehler werden in 3D auf +/- 1 Zoll reduziert. Ich habe die Sichtweite eines Tischlers als Winkelmesser verwendet, der in Grad anzeigt.

Brach ab und kaufte einen gebrauchten Theodolit ($ 260) und die Fehler reduzierten sich in 3D auf ca. +/- 3/8 ”. Und das würde ich der Tatsache zuschreiben, dass ich das Laserband mit der Hand über den Theodolit hielt, versuchte, die Rückseite des Bandes im Rotationszentrum des Betrachters zu positionieren und auf die Stelle zu zeigen, die ich durch den Betrachter betrachtete.

Wenn Sie mich fragen würden, wie ich eine Topokarte Ihres Gartens erstellen soll, würde ich das Laserband, das Smartphone und die Tischlerstufe vorschlagen, mit denen Sie Winkel neigen, gieren und lesen können. Transit-Level weichen den Laser-Levels, sodass Sie sie bei ebay für unter 100 US-Dollar erhalten können.

Ich würde sagen, benutze keine Laserlevel, gehe einfach nach alter Schule, leihe eine Rute und ein Level (ich weiß nicht, wie viel sie sind, weil ich für ein Ingenieurbüro arbeite, also leihe ich sie mir einfach für ein Wochenende aus). Die Ruten sind ziemlich groß (ich leihe mir normalerweise unsere 25-Fuß-Ruten aus), damit Sie das Level nicht zu stark einstellen müssen. Befolgen Sie die Anweisungen der DSLR-Idee, sondern verwenden Sie stattdessen ein reguläres Level, viel einfacher. Sie können den Boden an vorbestimmten Stellen sprühen, von denen Sie die Höhe erreichen möchten, oder Sie können Pfähle (kleine Holzstücke oder alles, was leicht zu unterscheiden und zu nummerieren ist) in den Boden hämmern, damit Sie sich immer leicht merken können, wo genau welche Erhebungen sind.

Und nur um genauer zu erklären, wovon er sprach, wenn es keinen Sinn ergab. Die erste Höhe, die Sie schießen (wo sich die Stange befindet), nennt die Höhe 100 Fuß (einfacher zu beginnen, damit Sie nicht in die Negative gehen, wenn Sie mit 0 beginnen). Wenn Sie 5 Fuß auf die Stange schießen, beträgt Ihre Instrumentenhöhe 105 Fuß. Wenn der nächste Schuss, den Sie machen, 20 Fuß auf der Stange sagt, bedeutet dies, dass die Höhe an der Stange 85 Fuß betragen würde. Sie halten die Rute an dieser Stelle und richten die Ebene in einem unteren Teil des Hofs erneut ein, sodass Sie nur ein wenig auf der Rute lesen können. Wenn sich die Rute also noch an derselben Stelle befindet, lesen Sie am neuen 2 Fuß auf der Rute Ort für das Level. Die Höhe des Instruments beträgt jetzt 87 Fuß, und Sie können diese weiterhin verwenden. Sie müssen das Level nur jedes Mal neu einstellen, wenn Sie sich dem Ende der Rute nähern. Viel Glück

Es hört sich so an, als wären Sie bereit, etwas Echtzeit in diese zu investieren. Die Stangen- und Saitenmethode ist ein guter Anfang. Um dies auf eine sehr detaillierte Skala zu bringen, müssen Sie fast die Gründe von einem festen Punkt aus (wie in der Nähe Ihres Hauses) untersuchen. mit jemand anderem, der an vielen verschiedenen Stellen im Hof ​​eine Herstellerstange hält.

Sie sehen Regierungsangestellte, die dies die ganze Zeit tun, wenn sie Straßen und Autobahnen vermessen. Mit guten Entfernungs- und Percice-Winkelmessungen und einigem Rechnen (ein gutes Excel-Blatt sollte hier helfen) kann dies erreicht werden. Sie verkaufen Umfragegeräte auf Amazon, aber Sie können es wahrscheinlich günstiger vor Ort mieten.

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