Линейная привязка: метод пространственной привязки инженерных объектов.
Linear referencing
Линейная привязка: метод определения местоположения объектов вдоль дорог, трубопроводов и других линейных сооружений. Удобно для управления данными и обновлений.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Линейная привязка, также называемая линейной системой привязки или системой линейной привязки (LRS), — это метод пространственной привязки в инженерии и строительстве, в котором местоположение физических объектов вдоль линейного элемента описывается посредством измерений от фиксированной точки, такой как километровый знак вдоль дороги. Каждый объект определяется либо точкой (например, дорожным знаком), либо линией (например, зоной обгона запрещена). При изменении участка линейного элемента или маршрута необходимо обновлять только местоположения на измененном участке. Линейная привязка подходит для управления данными, относящимися к линейным объектам, таким как дороги, железные дороги, нефте- и газопроводы, линии электропередач и передачи данных, а также реки.
Linear referencing, also called linear reference system or linear referencing system (LRS), is a method of spatial referencing in engineering and construction, in which the locations of physical features along a linear element are described in terms of measurements from a fixed point, such as a milestone along a road. Each feature is located by either a point (e. g. a signpost) or a line (e. g. a no passing zone). If a segment of the linear element or route is changed, only those locations on the changed segment need to be updated. Linear referencing is suitable for management of data related to linear features like roads, railways, oil and gas transmission pipelines, power and data transmission lines, and rivers.
Мотивация
Система определения местоположения элементов и характеристик трубопровода основана на измерении расстояния от начала трубопровода. Пример линейного эталонного адреса: инженерная станция 1145 + 86 на трубопроводе Альфа = 114 586 футов от начала трубопровода. При изменении трассы суммарная привязка может отличаться от инженерной привязки из-за добавления дополнительного участка трубопровода. Системы линейной привязки вычисляют разницу, чтобы решить эту проблему. Линейная привязка – один из методов определения местоположения. Координаты, такие как широта и долгота, также относятся к этому семейству методов, как и привязка к ориентирам, например, "5 км к югу от Айерс-Рок". Линейная привязка традиционно является предпочтительным способом определения местоположения в инженерных приложениях, таких как обслуживание дорог и трубопроводов. Гораздо реалистичнее направить рабочего к мосту, расположенному в 12,7 км вдоль дороги от опорной точки, чем к паре координат или ориентиру. Дорога служит системой отсчета, подобно тому, как Земля служит системой отсчета для широты и долготы.
A system for identifying the location of pipeline features and characteristics is by measuring distance from the start of the pipeline. An example linear reference address is: Engineering Station 1145 + 86 on pipeline Alpha = 114,586 feet from the start of the pipeline. With a reroute, cumulative stationing might not be the same as engineering stationing, because of the addition of the extra pipeline. Linear referencing systems compute the differences to resolve this dilemma. Linear referencing is one of a family of methods of expressing location. Coordinates such as latitude and longitude are another member of the family, as are landmark references such as "5 km south of Ayers Rock." Linear referencing has traditionally been the expression of choice in engineering applications such as road and pipeline maintenance. One can more realistically dispatch a worker to a bridge 12.7 km along a road from a reference point, rather than to a pair of coordinates or a landmark. The road serves as the reference frame, just as the earth serves as the reference frame for latitude and longitude.
Преимущества
Линейная привязка может использоваться для определения точек вдоль линейного объекта, используя лишь небольшое количество информации, такой как название дороги, расстояние и направление от ориентира вдоль этой дороги. Эту информацию можно кратко передать в виде обычного текста. Например: "Шоссе 4, 20 футов к востоку от километрового знака 187". Указание координат широты и долготы рабочей бригаде не имеет смысла, если эти координаты не нанесены на карту. Часто рабочие бригады работают в удаленных районах без беспроводной связи, что делает использование онлайн-цифровых карт непрактичным, а затраты на предоставление оффлайн-карт или печатных карт относительно высоки по сравнению с простым указанием местоположения в виде смещений или диапазонов смещений вдоль линейного объекта. Системы линейной привязки также могут быть очень точными и надежными при значительно меньших затратах, чем требуется для сбора координат широты и долготы с высокой точностью, особенно когда необходима точность менее метра. Это во многом зависит от ширины линейного объекта, его центральной линии, а также от видимости ориентиров и маркеров, используемых для определения линейных смещений. Часто дороги создаются инженерами с использованием CAD-систем, которые вообще не имеют геопространственной привязки, и линейная привязка (LRS) является предпочтительным методом определения данных для линейных объектов.
Linear referencing can be used to define points along a linear feature with just a small amount of information such as the name of a road and the distance and bearing from a landmark along the road. This information can be communicated concisely via plaintext. For example: "State route 4, 20 feet east of mile marker 187." Giving a latitude and longitude coordinate to a work crew is not meaningful unless the coordinate is plotted on a map. Often work crews work in remote areas without wireless connectivity which makes on line digital maps not practical, and the relatively higher effort of providing offline maps or printed maps is not as economical as simply stating locations as offsets, or ranges of offsets, along a linear feature. Linear referencing systems can also be made to be both very precise and very accurate at a much lower cost than is needed to collect latitude and longitude coordinates with high accuracy, especially when the goal is sub meter accuracy. This is highly dependent upon the width of the linear feature, its centerline, and the visibility of the landmarks and markers that are used to define linear reference offsets. Often, roads are created by engineers using CAD tools that have no geospatial reference at all, and LRS is the preferred method of defining data for linear features.
Ограничения
Следовательно, основным ограничением линейной привязки является сложность и подверженность ошибкам при указании точек, не расположенных непосредственно на линейном объекте, хотя это и не невозможно. Например, представьте лыжный домик, находящийся в 100 метрах справа от дороги при движении на север. Систему линейной привязки можно расширить, указав поперечное смещение, но абсолютное местоположение (то есть координаты) домика нельзя определить, если для самой дороги не заданы координаты; этот процесс особенно подвержен ошибкам на извилистых дорогах. Еще одним существенным недостатком линейной привязки является то, что любое изменение трассы дороги (например, строительство объездной дороги вокруг города) меняет значения привязки для всех последующих точек. Система требует разветвленной сети опорных пунктов и постоянного обслуживания. В эпоху мобильных карт и GPS эти затраты на обслуживание систем линейной привязки ставят под сомнение их долгосрочную перспективность. (Однако см. ниже требование Федерального управления автомобильных дорог США о том, чтобы все дорожные ведомства штатов использовали ЛПС). Тем не менее, передвижение по дороге – это линейный процесс, и, по крайней мере, линейная привязка продолжит использоваться в повседневном общении. Системы линейной привязки признаны правительством США ценным инструментом для определения данных о полосе отвода земли и теперь фактически обязательны для штатов. Поэтому в ближайшее время ожидать снижения использования ЛПС не приходится.
Consequently, a major limitation of linear referencing is that specifying points that are not on a linear feature is troublesome and error prone, though not entirely impossible. Consider for example a ski lodge located 100 meters to the right of the road, traveling north. The linear referencing system can be extended by specifying a lateral offset, but the absolute location (i. e. coordinates) of the lodge cannot be determined unless coordinates are specified for the road; that process is prone to error particularly on curved roads. Another major drawback of linear referencing is that a modification in the alignment of a road (e. g. constructing a bypass around a town) changes the measurements that reference all downstream points. The system requires an extensive network of reference stations, and constant maintenance. In an era of mobile maps and GPS, this maintenance overhead for linear referencing systems challenges its long term viability. (But see below for US Federal Highway Administration requirement that all State DOTs use LRS.) Nonetheless, travel along a road is a linear experience, and at the very least, linear referencing will continue to have a conversational role. Linear referencing systems are recognized by the US Federal government as a valuable tool for specifying right of way data, and are now actually required for the States. Therefore, it is not likely to see LRS usage decline any time soon.