Ein Trägheitsnavigationssystem (INS) ist ein wichtiger Teil der Ausrüstung eines Vermessers. Die vom Gerät gelieferten Positions-, Navigations- und Zeitmessungen, einschließlich Steuerkurs, Neigung/Rolle, Zeitmessung und absoluter Position, stellen sicher, dass Vermesser ihre Umgebung mit der Gewissheit messen können, dass jeder Bereich und Winkel präzise erfasst wird. Diese Messungen sind besonders nützlich für eine Straßenvermessung.
A starke Umfrage INS für präzise Anwendungen bietet eine Kursgenauigkeit von mindestens 0,1°, eine Positionsgenauigkeit von 2 cm oder weniger und eine Neigungs-/Rollgenauigkeit von etwa 0,05°. Außerdem sollte es zusätzliche Funktionen bieten, wie z. B. die Integration von LiDAR. Diese tragen dazu bei, die Arbeit des Vermessungsingenieurs zu rationalisieren und ihm die Möglichkeit zu geben, sich auf die Vermessung der langen Basislinie zu konzentrieren. Oder in diesem Fall, die Straßenvermessung.

Es gibt eine fast endlose Liste von Vermessungs- und Kartierungsanwendungen, für die ein INS ein nützliches Werkzeug ist. So profitieren z. B. Anwendungen zur Gebäudedatenmodellierung (BIM), Forstvermessung, Küstenüberwachung und Infrastrukturexploration von den Messungen, die ein INS liefert.
In diesem Artikel werden wir untersuchen, warum ein INS eine so wichtige Komponente für jede lange Basislinienvermessung ist. Die Einrichtung eines INS für die Verwendung zusammen mit einem LiDAR-Sensor kann eine entmutigende Aussicht sein. Wir werden erörtern, warum dies nicht der Fall sein muss, einschließlich einiger Schritte, die wir unternommen haben, um diesen Prozess zu rationalisieren.
Straßenvermessung
Bei der Vermessung von Straßen ist es wichtig, zwischen der Vermessung im Straßenbau und der Vermessung bestehender Straßen zu unterscheiden, da diese Projekte jeweils eigene Anforderungen haben.
Es ist sehr selten, dass eine neu zu planende Straße direkt oder "gerade" von ihrem Ursprung zu ihrem Ziel führen kann. Zunächst muss eine Untersuchung durchgeführt werden, um die Route zu analysieren und alle potenziellen Merkmale zu identifizieren, die berücksichtigt werden müssen. Dazu können natürliche Gegebenheiten wie Hügel und Flüsse gehören, die einen Tunnel oder eine Brücke erfordern, aber auch künstliche Gegebenheiten wie Gebäude und andere Infrastruktur, die umfahren werden müssen. Sobald eine Route identifiziert wurde, muss das Land erneut vermessen werden, um eventuelle Hänge oder Umweltmerkmale zu identifizieren, die ein Ingenieur während des Baus beachten muss.
In diesem Szenario, in dem ein INS mit einem Vermessungsgerät wie einem LiDAR-Sensor gekoppelt ist, liefert das System dem Projektteam unschätzbare Informationen. Die absolute Position, gekoppelt mit Inertialmessungen, gibt die notwendige Sicherheit, dass die gewählte Route vollständig vermessen wurde und alle potenziellen Gefahren identifiziert wurden und in der nächsten Planungsphase berücksichtigt werden können. Wenn ein Vermesser die von einem INS gewonnenen Positions- und Inertialmessungen mit den von einem LiDAR-Sensor erfassten Daten kombiniert, kann er eine hochpräzise 3D-Punktwolke seiner Umgebung erstellen, die immer wieder zur Analyse der Route verwendet werden kann.
Es ist von entscheidender Bedeutung, diesen Prozess auf Anhieb richtig hinzubekommen, da alles, was übersehen wird, zu Verzögerungen und zusätzlichen, nicht kalkulierten Projektkosten führen kann. Die absolute, zentimetergenaue globale Positionsgenauigkeit, die ein INS bietet, gibt dem Vermesser die Gewissheit, dass die exakte Route kartiert wurde und es keine Positionsdrift gibt.
Bei bestehender Straßeninfrastruktur kann die Untersuchung immer noch eine lange Basisaufnahme sein. Dabei geht es jedoch nicht um die Bewertung der Eignung einer Strecke, sondern darum, mehr über den aktuellen Zustand der Straße, die Verschlechterung im Laufe der Zeit und potenzielle Gefahren wie überwuchertes Laub, neu entstandene Schlaglöcher und/oder künstliche Hindernisse zu erfahren.

In der Vergangenheit war diese Art der Straßenvermessung besonders schwierig und es gibt drei Hauptfaktoren, die hier zu berücksichtigen sind: die Sicherheit der Straßenvermesser, der Verkehrsteilnehmer und die Minimierung von Störungen - und das alles bei gleichzeitiger Erfassung der bestmöglichen Daten im erforderlichen Zeitrahmen. Auf kleineren Straßennetzen ist dies kein so großes Problem, aber wenn sich die Vermessung auf verkehrsreichere Straßen und Autobahnen verlagert, wird es zunehmend schwieriger, die Sicherheit mit geringen oder gar keinen Beeinträchtigungen zu gewährleisten.
Innovationen in der Vermessungstechnologie, wie z. B. die Integration von INS und LiDAR, haben es ermöglicht, die Vermessung von der Straße an den Straßenrand zu verlagern oder während der normalen Fahrt durchzuführen, wodurch das mit der Straßenvermessung verbundene Risiko reduziert wird.
Ein INS gibt den Vermessern wiederum die Gewissheit, dass der gesamte Straßenabschnitt vermessen wurde und jede Gefahr berücksichtigt wurde. Außerdem liefert es die Daten, die zur Erstellung einer georeferenzierten Punktwolke erforderlich sind. Durch die zusätzliche Integration von LiDAR-Sensoren können Vermessungsingenieure auch die Punktwolke der bestehenden Straße für eine kontinuierliche und wiederholbare Analyse verwenden.
Darüber hinaus ermöglichen die INS-Daten in Verbindung mit den LiDAR-Daten den Vermessungsingenieuren, mithilfe der Genauigkeitsdiagnose Bereiche zu erkennen, die möglicherweise neu vermessen werden müssen.
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UAV-basierte Kartierung
Bei einer langen Basislinienvermessung, wie z. B. der einer Straße, hätten viele Vermessungsingenieure normalerweise ein mobiles Vermessungsfahrzeug wie z. B. ein Auto verwendet. Mit den Fortschritten in der Drohnentechnologie beginnen unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs) jedoch die Art und Weise zu verändern, wie Vermessungsingenieure die Durchführung dieser Art von Vermessung betrachten.
In der Vergangenheit waren UAVs nicht immer für diese Art von Arbeit geeignet. Eine lange Basislinienvermessung kann mehrere Kilometer lang sein, und da sich die Vermessungs- (LiDAR) und Navigationsgeräte (INS) negativ auf das Gewicht der Nutzlast auswirken, wurden die Flugzeiten tendenziell stark reduziert.
Spulen wir bis heute vor, und wie zu erwarten ist, schreitet der technologische Fortschritt schnell voran. Neue UAV-Energiequellen, wie z. B. Wasserstoff-Brennstoffzellen, ermöglichen es UAVs, länger in der Luft zu bleiben und schwerere Nutzlasten zu tragen. Gleichzeitig werden Vermessungstechnologien wie INS-Geräte immer kleiner und leichter und können dennoch hochpräzise Messungen durchführen.
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Trägheits-Navigationssysteme
Ein Beispiel dafür ist das neue OxTS xNAV650. Das xNAV650 wurde mit Blick auf Vermessungsfachleute entwickelt. Seine geringe Größe (nur 77 x 63 x 24 mm) und sein geringes Gewicht (nur 130 g) machen ihn zu einem idealen Partner für UAV- und Drohnen-basierte Vermessungs- und Kartierungsanwendungen. Das xNAV650 ist jedoch nicht auf UAV- und Drohnenvermessungen beschränkt, wie wir später noch erläutern werden.
Trotz seiner geringen Größe und seines geringen Gewichts geht der xNAV650 keine Kompromisse bei der Leistung ein: 0,1°Kursgenauigkeit, 0,05° Neigungs-/Rollgenauigkeit und 2 cm RTK/PPK-Positionsgenauigkeit.
Die xNAV650 verfügt außerdem über zusätzliche Software-Integrationen und Funktionen, die Vermessungsfachleuten helfen, sich auf das zu konzentrieren, was sie gut können - Vermessung.
LiDAR-Sensoren werden bei vielen Vermessungen eingesetzt, um Vermessungsingenieuren dabei zu helfen, ein 3D-Bild der Umgebung zu erstellen, die sie vermessen. Diese Punktwolken liefern Vermessern und Ingenieuren wichtige Informationen, die ihnen helfen, wichtige Projektentscheidungen zu treffen - wie z. B. Entscheidungen über die Analyse und Vorbereitung von Straßen-/Autobahntrassen.
Aber die Georeferenzierung dieser Daten, um die oben in diesem Artikel erwähnten Vorteile zu nutzen, kann in vielen Fällen Zeit in Anspruch nehmen. Nicht viele Vermessungsingenieure sind Software-Ingenieure oder wollen es werden. Der Wille, INS- und LiDAR-Daten zu integrieren, ist zwar vorhanden, war aber nicht immer praktikabel - bis jetzt!
Durch die Verwendung von LiDAR-Georeferenzierungssoftware (wie z. B. OxTS Georeferencer) zusammen mit dem xNAV650 oder einem alternativen INS von OxTS können Anwender ihre LiDAR-Daten schnell und einfach georeferenzieren.
Eine Liste der kompatiblen LiDAR-Sensoren finden Sie auf der Seite OxTS Georeferencer unserer Website. Sie können auch mehr über unsere Arbeit mit Velodyne LiDAR, Hesai, Ouster indem Sie sich unsere Technologiepartner-Seiten.
Die einfache LiDAR-Integration ist nur ein Teil der OxTS Georeferencer und xNAV650 Geschichte. Durch die Aktivierung der Funktion "Boresight Calibration" in OxTS Georeferencer können Benutzer die Vorteile eines datengesteuerten Ansatzes zur Kalibrierung der Winkel zwischen ihren Navigations- (INS) und Vermessungsgeräten nutzen.
Diese Kalibrierungstechnik lässt sich schnell und einfach einrichten und durchführen und hilft Vermessern, die "Zeit bis zur Vermessung" zu verkürzen. Erfahren Sie mehr über unsere LiDAR-Vermessung und Boresight-Kalibrierung Möglichkeiten erfahren Sie, wenn Sie die entsprechenden Broschüren von unserer Website herunterladen.
"Als Ingenieur kenne ich kein einfaches Werkzeug, das Winkel zwischen INS und LiDAR auf ein Tausendstel Grad genau messen könnte. OxTS hat dieses Problem elegant gelöst, indem es die bereits vorhandenen Werkzeuge für die LiDAR-Vermessung nutzt. Die Durchführung einer zehnminütigen Datenerfassung zwischen zwei reflektierenden Zielen (die billig zu bauen sind) ist der schwierigste Teil. Angesichts der gut dokumentierten Anleitungen von OxTS ist der nächste Schritt eine einfache Angelegenheit, die gesammelten Datendateien in OxTS Georeferencer auszuwählen und mit die Schaltfläche "Run Boresight Calibration". So einfach ist es wirklich. Nach der Angabe der berechneten Winkel verbesserte sich die Genauigkeit der Punktwolke deutlich, sogar für das menschliche Auge sichtbar."
Andri Karo, Spezialist für Systemintegration, SKYCORP
SKYCORP Straßenvermessung
OxTS Partner SKYCORP, ist ein estnischer Hersteller von wasserstoffbetriebenen Drohnen. Sie setzten die xNAV650 erfolgreich zur Durchführung einer Straßenvermessung ein.
SKYCORP ist ein estnischer Hersteller von wasserstoffbetriebenen Drohnen. Sie verwenden:
- Die GNSS-Positionierungsfähigkeiten der Viererkonstellation desxNAV650ermöglichten eine Positionsgenauigkeit im Zentimeterbereich. Dies gab ihnen die Möglichkeit, die lange Basislinienvermessung der Straße durchzuführen.
- Ein Ouster OS1-64 LiDAR und georeferenzierte die Daten mit OxTS Georeferencer.
- Neben INS und LiDAR nutzten sie das Boresight-Kalibrierungstool, um sicherzustellen, dass ihre Einrichtung fein kalibriert war. Dadurch erhielten sie konsistente und wiederholbare Vermessungsdaten. Die Einrichtung wurde noch einfacher, indem die neue OxTS Präzisionszeitprotokoll Funktion, die eine "Plug-and-Play"-Ethernet-Einrichtung verwendet.
Die Ergebnisse, die sie erzielten, sind unten dargestellt...
Fazit
Normalerweise wird das INS eher als die Brautjungfer denn als die Braut der Vermessungswelt angesehen, aber die Bedeutung des INS bei jeder langen Grundlagenerhebung, nicht nur bei einer Straßenvermessung, kann nicht unterschätzt werden.
Die Bereitstellung hochpräziser Positions- und Inertialmessungen gibt den Vermessern das nötige Vertrauen, um mit der nächsten Projektphase fortzufahren, in der Gewissheit, dass jeder Teil der Strecke abgedeckt wurde - und zwar gut abgedeckt.
Für weitere Informationen über die Verwendung eines INS zur Rationalisierung der Umfrageeinrichtung und zur Erzielung bestmöglicher Ergebnisse Kontaktieren Sie noch heute OxTS .
Geoff Besbrode
Leiter Produktmarketing, OxTS
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Hier bei OxTS arbeiten wir kontinuierlich an neuen und innovativen Produkten und Funktionen, die den Umfrageprozess in jedem Schritt optimieren.
Darüber hinaus ermöglicht unsere Webinar-Reihe "Center of Excellence" den Vermessungsingenieuren ein tiefgehendes Verständnis unserer Technologie, während unsere umfangreiche Bibliothek mit Leitfäden und Broschüren den Vermessungsingenieuren die Informationen liefert, die sie für eine "sichere Vermessung" benötigen.
Wenn Sie möchten, dass wir uns mit Ihnen in Verbindung setzen, um OxTS Georeferencer , Boresight Calibration oder eines unserer vermessungsspezifischen INS-Geräte zu besprechen, füllen Sie das nebenstehende Formular aus und einer unserer Mitarbeiter wird sich mit Ihnen in Verbindung setzen.
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