Gebruik van GPS. Presentatie 4: Opmetingstechnieken. Gebruik van GPS. 1. Probleemstelling

Gebruik van GPS Presentatie 4: Opmetingstechnieken

Deel I: Focus op gebruik van GPS Deel II: Detectie van ondergrondse kabels en leidingen

1. Probleemstelling 2. Beschikbare systemen 3. GPS-nauwkeurigheid 4. Overzicht aangeboden toestellen 5. Praktische ervaringen 6. Elementen bij de keuze

Guido Kips Ine De Cubber -

-

Gebruik van GPS

1. Probleemstelling Welke mogelijkheden bestaan er voor het registreren en raadplegen van de ligging van kabels en leidingen op het terrein met de focus op problematiek van plaatsbepaling.

OPMETEN/REGISTREREN

TERUGVINDEN/RAADPLEGEN

NUTSBEDRIJVEN

AANNEMERS

-

1. Probleemstelling 2. Beschikbare systemen 3. GPS-nauwkeurigheid 4. Overzicht aangeboden toestellen 5. Praktische ervaringen 6. Elementen bij de keuze

-

1

2. Beschikbare (mobile mapping) systemen

TabletPC met GPS-functie of externe ontvanger

Handcomputer met GPS geïntegreerd

Gebruik van GPS 1. Probleemstelling 2. Beschikbare systemen 3. GPS-nauwkeurigheid 4. Overzicht aangeboden toestellen 5. Praktische ervaringen 6. Elementen bij de keuze

Handcomputer met externe GPS-ontvanger en antenne

PDA met GPS-functie

-

3. GPS-nauwkeurigheid


• Real Time tegenover Post Processing -

-

-

Om nauwkeuriger posities te bekomen dan enkele meters heb je correctiegegevens van andere GPS-ontvangers nodig. Die correcties kunnen in real time doorgestuurd worden zodat je per seconde een gecorrigeerde positie bekomt. Die correcties kan je ook achteraf downloaden en verwerken, het voordeel hierbij is dat je een reeks metingen over een bepaalde tijdsduur samen kan nemen wat grotere nauwkeurigheden oplevert.

Nauwkeurigheid van stand alone ontvangers = Functie van aantal zichtbare satellieten = Functie van ruimtelijke configuratie (GDOP) 2x HRMS waarde geeft 95% betrouwbaarheidsinterval Varieert van 1 tot 5m (in open gebied meestal 1 à 2m)

-

2

3. GPS-nauwkeurigheid •


RT Submeter GPS

• RT Subfoot GPS

• Multipathonderdrukking

-

Twee frequentie ontvangers

• DGPS-correcties :

-

Fazemetingen vereist

-

FLEPOS VRS-correctie

-

Met nog betere antenne haalt men 10 cm

-

Vrij gelijkend op landmeetkundige ontvangers: prijskaartje 6 à 7000€

• Radiobaken, meestal voor de scheepvaart, zendt uit volgens RTCM104 protocol: meestal speciale ontvanger ( beacon receiver) vereist • EGNOS: Europees netwerk van referentieontvangers, correcties worden uitgezonden via geostationaire satelliet, kunnen rechtstreeks door GPS-ontvangers gedecodeerd worden • FLEPOS: Vlaams netwerk van referentieontvangers, correcties worden uitgezonden via GPRS-GSM

-

-


4. Overzicht aangeboden toestellen • Toughbooks - Formaat A4 of iets groter - Ofwel tabletPC ( enkelzijdig) 1.7 kg - Ofwel notebook (dubbelzijdig) 3.5 kg - Aandachtspunten: • Draadloze communicatie met GPS-ontvanger mogelijk • Zichtbaarheid van scherm bij zonlicht • Batterijcapaciteit • Ingebouwde modem voor online verbinding met dataservers

-

-

3

4. Overzicht aangeboden toestellen

4. Overzicht aangeboden toestellen

• Handcomputers met ingebouwde GPS-ontvanger

• Interne of externe antenne: Verschil is de positioneernauwkeurigheid. Speelt slechts een rol vanaf subfoot

-

Leica

Topcon

GS20

GMS-2

Magellan MobileMapper CX

Trimble GeoXH

-

4. Overzicht aangeboden toestellen • Vergelijking handcomputers – Verschillen zitten in haalbare nauwkeurigheid en de technologie om die te bereiken: • • • •

multipathonderdrukking, ontvangst van verschillende DGPS-correctiesignalen, fazemetingen, monofrequent of bifrequent gebruikte algoritmes

GeoXM

GeoXT

GeoXH

GMS-2

GS20

MobMapperCX

Fabricant

Trimble

Trimble

Trimble

Topcon

Leica

Magellan

Nauwkeurigheid RT

1-3m

Submeter

30cm 10cm*

50cmHRMS

40cm(2DRMS)

submeter

Nauwkeurigheid PP

1-3m

submeter

30 cm 10cm*

10mm+1ppm ( ext.ant)

30cm(2DRMS) 5à10mm+2ppm

30cm(rms)

Aantal kanalen

12+2

12+2

26

50

12

14

Ja/?

?

?

VRS-FLEPOS (NTRIP) Schermgrootte

3.5”

3.5”

3.5”

3.5”

Schermresolutie

480x640 pix

480x640 pix

480x640pix

240x320 pix

240x240 pix

320x240 pix

kleur

ja

ja

ja

ja

nee

ja

mogelijk

mogelijk

mogelijk

mogelijk

Externe antenne

– Prijsklassen: • 1 à 3m vanaf 2500€ • Submeter vanaf 4000€ • Subfoot vanaf 6000€

mogelijk

Geheugen

1GB

1GB

1GB

extern

extern

extern

Afmetingen

22x10x8

22x10x8

22x10x8

20x9x5

21x9x5

20x9x5

gewicht

0.8kg

0.8kg

0.8kg

0.7kg

0.7kg

0.5kg

extra

Glonass

waterbestendigheid

IP55

IP55

IP55

IP66

schokbestendigheid

0.9m

0.9m

0.9m

1m

OS

Windows Mobile 6

Windows Mobile 6

Windows Mobile 6

Wind.CE5.0

software

ArcPad TerraSync

ArcPad TerraSync

ArcPad TerraSync

ArcPad+TopPAD/T opsurv

GISDataPro

Mobile Mapper Office

ja

ja

ja

ja

nee

ja

rasterbeelden

-

mogelijk

prijs

IP54 1.2m

1.5m op beton Windows CE.NET5.0

-

4

4. Overzicht aangeboden toestellen • PocketPC of PDA – Lijken enkel in aanmerking te komen voor het raadplegen van kaarten. – Zijn niet echt aangepast aan werfomstandigheden.

-


-

5. Praktische ervaringen 1. Ontvangst in bebouwd gebied

5. Praktische ervaringen 1. Ontvangst in bebouwd gebied - Studie van ir.F.Kleijer van TU Delft.

2. Toepassing voor Westtoer uitgewerkt door DFC 3. Vergelijkende studie door Rijkswaterstaat

- Onderzoeksvraag GPS-ontvangst vereist vrije lines of sight Dichtbebouwd stadsgebied zorgt voor veel obstakels Hoe goed is de ontvangst in urban canyons? – Onderzoeksmethode Virtueel stadsmodel combineren met beschikbaarheid van satellieten en berekening van gemiddelde te verwachten PDOP

-

-

5

5. Praktische ervaringen GPS :kruispuntzones en midden van de oost-west straten

2. Ervaringen van Westtoer - DFC – Fietsroutenetwerk van Westtoer wordt up to date gehouden via ruggedized laptops draadloos verbonden met GPS-ontvangers en online verbonden met de eigen dataserver. – Locaties van palen, knelpunten, points of interest en dergelijke worden op het terrein ingevoerd en aangepast – Fietsroutenetwerk is geen CAD-tekening die je moet editeren maar een GIS-databank met unieke objecten, interne logica, en constraints. – Bij wijzigingen moet hiermee rekening gehouden worden – De operator in het veld heeft nood aan contextinformatie

GPS en Galileo: OK

( adresgegevens, luchtfoto’s, perceelsplan, …) en moet in staat zijn tot zelfcontrole

– Ingevoerde wijzigingen worden best online in de databank aangepast Æ informatiesysteem op punt gezet door DFC Met dank aan F.Keijer.

-

-

5. Praktische ervaringen

Conclusies uit de praktijk

3. Studie Rijkswaterstaat Tablet

Hand Externe antenne

Handcomp

PDA

• Urban canyons zorgen momenteel voor veel ontvangstproblemen ÆGPS puntbepaling is wel haalbaar in open terrein Æin dichtbebouwd gebied kan men bvb. relatief opmeten tov GRB

Tekenmogelijkheden schermgrootte nauwkeurigheid

• Er is nog geen ervaring over concreet behaalde nauwkeurigheid van subfoottoestellen • Oplossing is meer dan de keuze van een toestel: – welke verrichtingen wenst men te doen op het terrein, – in welke mate wil men de mogelijke input aan constraints onderwerpen, – wil men contextinformatie kunnen opvragen, – wil men rechtstreeks editeren in de databank…

compactheid prijs

-

-

6


-

6. Elementen bij de systeemkeuze • Noden van de gebruiker op terrein: - zuiver consultatie van kaartgegevens op terrein - meet en tekentoestel - uitgebreide mogelijkheden naar input en online communicatie met dataservers • Verdere keuzes – Gewenste nauwkeurigheid (sterke evolutie mogelijk met Galileo) – Robuustheid-compactheid-gebruiksgemak – Prijs

-

Detectie van ondergrondse leidingen Presentatie 4: Opmetingstechnieken

Deel I: Focus op gebruik van GPS Deel II: Detectie van ondergrondse kabels en leidingen

-

1. Probleemstelling 2. Input Nederland 3. Behoeftenanalyse 4. Overzicht van technieken en toestellen 5. Enkele technieken toegelicht 6. Parameters voor keuze techniek/toestel 7. Verwachte output 8. Besluit

-

7

1. Probleemstelling • Onduidelijkheid over ligging van kabels en leidingen • Voor wie? – Aannemers, … naar graafschade Æ alle kabels en leidingen Æ lokaal Æ detectie – Nutsmaatschappijen, … naar inventarisatie Æ één specifieke Æ over grotere trajecten Æ detectie en registratie

Detectie van ondergrondse leidingen 1. Probleemstelling 2. Input Nederland 3. Behoeftenanalyse 4. Overzicht van technieken en toestellen 5. Enkele technieken toegelicht 6. Parameters voor keuze techniek/toestel 7. Verwachte output 8. Besluit

• Onderzoek naar niet-destructieve technieken

-

-

2. Input Nederland • Contact met COB (Centrum voor Ondergronds Bouwen): – haalbaarheidsstudie innovatieve opmetingstechnieken – onderzoek innovatieve opmetingstechnieken

• Contact met TNO – Delft: – haalbaarheidsstudie (technieken >, toestellen <)

Detectie van ondergrondse leidingen 1. Probleemstelling 2. Input Nederland 3. Behoeftenanalyse 4. Overzicht van technieken en toestellen 5. Enkele technieken toegelicht 6. Parameters voor keuze techniek/toestel 7. Verwachte output 8. Besluit

• Contact met Arcadis Gedas NL, Grontmij NL: – onderzoek (technieken <, toestellen >)

-

-

8

Detectie van ondergrondse leidingen

3. Behoeftenanalyse • Behoeftenanalyse gebruikers (adhv enquetes in Nederland) -

Aannemers, KLB’s en gemeenten Kostprijs < 20.000euro X,Y tot op 10cm Z-waarden minder precies Bereik tot 2m diepte Resultaten direct beschikbaar Grootte van de kabel: 5cm Materiaalsoorten: veel Gewicht: door één persoon te tillen Grootte: in een wagen, of broekzakformaat Opleiding: laaggeschoolden Resultaten: 2D of 3Dscan …

-

-

4. Overzicht van technieken en toestellen


ElektroElektroMechanica magnetisme magnetisme (Actief) (Actief) (Passief)

Overige (Actief)

Overige (Act/Pass)

Hybride

* radarmetingen * metaaldetectie * Radiodetectie

* Magnetometrie *Potentiaalmeting * Radiodetectie

* Seismografie * Akoestisch * Drukmetingen

*inertieel *Elektrische weerstand

* thermografie * Gravimetrie * Proefsleuf * Spuitlans

* Potentiaal en radar * Inductie, infrarood en grondradar

* Grondradar * 3D Grondradar * Metaaldetector

* kabelzoeker * magnetometer * Magnetosonde

* druksensor * grondsonar *bodemmicrofoon

* Gyroscoop *inclinometr

* Infraroodkijkers en camera’s * Gravimeters * Prikstok

* groundtracer

-



-

9

5.1 Technieken: radiodetectie


Actieve en passieve radiodetectie

• Principe van EM inductie: Zender stuurt op bepaalde frequentie een EM veld in de grond, dit wekt in de grond een secundair EM veld op, dat wordt gedetecteerd

© COB

-

-



• Kabelzoeker

• Kabelzoeker

– Opmeting

– Parameters

• Scanning van de ondergrond, door over het terrein te lopen, in raster

• Toegankelijkheid van het terrein noodzakelijk • één specifieke leiding • Materiaalsoort vd leidingen: elektriciteitskabels, koperleidingen, maar geen glasvezel of kunststofleidingen (tenzij met sonde) • Diepte: tot 2.5m

– Technieken • Toestel slaat uit, wanneer een kabel gekruist wordt • X,Y-coordinaten adhv GPS of totaalstation • Z-coordinaten enkel door actieve radiodetectie (sondes)

– Verwerking en eindresultaat • Onmiddellijk op terrein • Indicatie waar kabels kunnen liggen (inmeten met toestel of markeren)

-

©Teccon

©Teccon

-

©Teccon

©Teccon

10

5.3 Technieken: grondradar

5.2 Technieken: tracertechniek • Principe van tracer: meting van de spontane elektrische veldsterkte in de grond, deze wordt beïnvloed door al wat er in de grond aanwezig is – – – –

Vrij onafhankelijk van de aard van de grond (tenzij klei) Weinig invloed van electromagnetische velden allerlei Vrij onafhankelijk van grondwaterstand Geeft niet zo veel detail

• Principe van een radar: uitgezonden golven die ergens tegen reflecteren, worden terug opgevangen en leveren een beeld op • inhomogeniteiten in de ondergrond

© Teccon -

-

©Teccon

©Teccon

5.3 Technieken: tracertechniek • Groundtracer: combinatie grondradar en tracer

Proefmeting in Veurne

– Opmeting

door Teccon

• Scanning van de ondergrond, door over het terrein te rijden, in raster

– Technieken • X,Y-coordinaten adhv GPS of totaalstation • Z-coordinaten door combinatie van actieve en passieve elektromagnetisme, via grondradar en spontane potentiaalmeting

-

©Teccon

©Teccon

-

11

5.3 Technieken: tracertechniek • Groundtracer – Parameters • Toegankelijkheid van het terrein noodzakelijk • “Alle” leidingen • Diepte: afhankelijk van gebruikte frequentie en materiaalsoort (klei = moeilijk) • grootte van de leidingen: afhankelijk van frequentie en materiaalsoort leiding

Hoge frequentie Lage frequentie

-

5.3 Technieken: tracertechniek • Groundtracer

©Teccon

5.4 Gyroscopische positionering • Gyroscopische positionering

– Verwerking

– Voorbereiding

• Resultaten niet direct beschikbaar op terrein, naverwerking met specifieke software noodzakelijk

• Buizen vrijmaken • X,Y,Z positie bepalen van begin en eindpunt met GPS

– Naverkenning of visuele controle

– Opmeting

• Vergelijken met terrein-objecten (putten, straatkolk, openbare verlichting)

• Toestel met wieltjes wordt in de buis geplaatst • Toestel wordt door de buis getrokken

– Eindresultaat

– Technieken

• Verschillende resultaten, klantgebonden

-

©Teccon

-

• De beweging die de wieltjes maken, wordt geregistreerd

-

12

5.4 Gyroscopische positionering • Gyroscopische positionering

5.5 Technieken: diverse • Andere praktische middelen

– Verwerking

– Ondergrondse signalisatie

• Gemeten resultaten omzetten via speciale software

• Waarschuwingsnetten • Markers • Traceerleidingen

– Eindresultaat • Kaart in GIS, CAD, … met X,Y,Z coordinaten

©Fetrapi

– Bovengrondse signalisatie • Bovengrondse leidingelementen • Signalisatiepalen

©Fetrapi

-

©Reduct

-

Detectie van ondergrondse leidingen 1. Probleemstelling 2. Input Nederland 3. Behoeftenanalyse 4. Overzicht technieken en toestellen 5. Enkele technieken toegelicht 6. Parameters voor keuze techniek/toestel 7. Verwachte output 8. Besluit

-

6. Parameters • Parameters voor keuze techniek/toestel – Onderscheid in verschillende methodes: • Destructief – niet destructief (vb proefsleuf – detector) • Één leiding – alle leidingen (vb werken aan pijpleiding Fluxys – inmeten van alle leidingen Eandis) • Lokaal - over grotere trajecten (vb. herstellingswerken van een lek – heraanleg riolering in zone) • Detectie – detectie en registratie (vb. aannemer die wil graven – nutsmaatschappij die kaarten wil updaten)

-

13

6. Parameters

Voorlopige vergelijkingsmatrix

• Parameters voor keuze techniek/toestel – – – – – – – – – – – – – – –

Toegankelijkheid terrein Aard van de ondergrond Zichtbaarheid leidingen Materiaalsoort leidingen Grootte van de leidingen Toegankelijkheid van de leidingen Alle leidingen of één specifieke Nauwkeurigheid X,Y positie Nauwkeurigheid diepte Kans op waarneembaarheid Kans op vals alarm Snelheid van beschikbaarheid meetresultaten Beschikbaarheid meetresultaten Kostprijs meettoestel Grootte meettoestel

-

Radiodetectie Radiodetectie Grondradar Actief (sonde) passief

Groundtracer

Diepte te achterhalen

Ja

Nee

Enkel bij 3D grondradar

Ja

Materiaalsoort

Niet-metaal

Metaal

alles

alles

resolutie

Goed

goed

Dieper betekent onnauwkeuriger

Dieper betekent onnauwkeuriger

Kleine diameters

Afh van grootte sonde

Moeilijker bij grote diepte

Moeilijker bij grote diepte

Geen klei

Minder gevoelig

Grondsoort en aard van het oppervlak Verstorende elementen Real time

-

Verharding, stoorsignalen

Grondwaterstand, verharding naverwerking

naverwerking

• Conclusies: – Op zoek naar ALLE leidingen: grondradar of groundtracer – Op zoek naar stroomkabels, metalen kabels: radiodetectie – Mogelijkheid om sonde in leiding te plaatsen: radiodetectie -

Detectie van ondergrondse leidingen 1. Probleemstelling 2. Input Nederland 3. Behoeftenanalyse 4. Beschikbare technieken 5. Beschikbare toestellen 6. Parameters voor keuze techniek/toestel 7. Verwachte output 8. Besluit

stoorsignalen

7. Verwachte output • Klimop: – Document met overzicht van toestellen en technieken – Metingen met groundtracer en radiodetectie (i.s.m. Teccon)

• Toekomst – doel – Haalbaarheidsstudie TNO herwerken in functie van de noden van onze gebruikers (parameters) – Matrix met vergelijking van de toestellen, op basis van parameters

-

14


8. Besluit

1. Probleemstelling 2. Input Nederland 3. Behoeftenanalyse 4. Beschikbare technieken 5. Beschikbare toestellen 6. Parameters voor keuze techniek/toestel 7. Verwachte output 8. Besluit

• 1 toestel voor alle mogelijke situaties bestaat niet • Veel verschillende technieken, verschillende toestellen en verschillende parameters Æ juiste keuze van toestel hangt af van gevraagde vereisten Æ vergelijkingsmatrix kan nuttig zijn

• Om een totaalbeeld te krijgen is Groundtracer/radar is momenteel de enige oplossing, maar met beperkingen – Toegankelijkheid terrein – Naverwerking en interpretatie vd resultaten

• Grote vraag zowel van nutsmaatschappijen als planaanvragers

-

-

15

Gebruik van GPS. Presentatie 4: Opmetingstechnieken. Gebruik van GPS. 1. Probleemstelling

Recommend Documents