Lineare Referenzierung - Linear referencing

Eine Stationsnummer, die auf einem Schlammzaun auf einer Baustelle steht

Lineares Referenzieren , auch lineares Referenzsystem oder lineares Referenzsystem ( LRS ) genannt, ist eine Methode der räumlichen Referenzierung im Ingenieur- und Bauwesen , bei der die Lage von physikalischen Merkmalen entlang eines linearen Elements in Form von Messungen von einem festen Punkt aus beschrieben werden, z als Meilenstein entlang einer Straße . Jedes Merkmal wird entweder durch einen Punkt (zB einen Wegweiser) oder eine Linie (zB eine Überholverbotszone) lokalisiert. Wenn ein Segment des Linienelements oder der Route geändert wird, müssen nur die Positionen auf dem geänderten Segment aktualisiert werden. Lineare Referenzierung ist für die Verwaltung von Daten geeignet im Zusammenhang mit linearen Funktionen wie Straßen , Eisenbahn , Öl- und Gasübertragungsleitungen , Strom- und Datenübertragungsleitungen und Flüsse .

Motivation

Ein System zum Identifizieren der Position von Pipelinemerkmalen und -merkmalen besteht darin, den Abstand vom Anfang der Pipeline zu messen. Ein Beispiel für eine lineare Referenzadresse ist: Engineering Station 1145 + 86 auf der Pipeline Alpha = 114.586 Fuß vom Anfang der Pipeline. Bei einer Umleitung ist die kumulative Stationierung möglicherweise nicht mit der technischen Stationierung identisch, da die zusätzliche Pipeline hinzugefügt wird. Lineare Referenzierungssysteme berechnen die Differenzen, um dieses Dilemma zu lösen.

Die lineare Referenzierung gehört zu einer Familie von Methoden zum Ausdrücken des Standorts. Koordinaten wie Breite und Länge ist ein weiteres Mitglied der Familie, ebenso wie Orientierungspunkt Referenzen wie „5 km südlich von Ayers Rock.“ Die lineare Referenzierung ist traditionell der Ausdruck der Wahl in technischen Anwendungen wie der Straßen- und Pipeline-Instandhaltung. Man kann einen Arbeiter realistischer von einem Referenzpunkt zu einer 12,7 km langen Brücke auf einer Straße schicken, anstatt zu einem Koordinatenpaar oder einem Orientierungspunkt. Die Straße dient als Bezugssystem, ebenso wie die Erde als Bezugssystem für Breiten- und Längengrad dient.

Leistungen

Die lineare Referenzierung kann verwendet werden, um Punkte entlang eines linearen Features mit nur wenigen Informationen wie dem Namen einer Straße und der Entfernung und Peilung von einem Orientierungspunkt entlang der Straße zu definieren. Diese Informationen können prägnant über Klartext kommuniziert werden. Beispiel: "State Route 4, 20 Fuß östlich von Meile Marker 187." Die Angabe einer Breiten- und Längenkoordinate an eine Arbeitsmannschaft ist nicht sinnvoll, es sei denn, die Koordinate ist auf einer Karte aufgetragen. Oft arbeiten Arbeitsteams in abgelegenen Gebieten ohne drahtlose Konnektivität, was digitale Online-Karten nicht praktikabel macht, und der relativ höhere Aufwand für die Bereitstellung von Offline-Karten oder gedruckten Karten ist nicht so wirtschaftlich wie die einfache Angabe von Standorten wie Versätzen oder Versatzbereichen entlang einer lineares Merkmal.

Lineare Referenzierungssysteme können auch mit viel geringeren Kosten sowohl sehr genau als auch sehr genau hergestellt werden, als es erforderlich wäre, um Breiten- und Längenkoordinaten mit hoher Genauigkeit zu sammeln, insbesondere wenn das Ziel eine Genauigkeit im Submeterbereich ist. Dies hängt stark von der Breite des linearen Features, seiner Mittellinie und der Sichtbarkeit der Orientierungspunkte und Markierungen ab, die verwendet werden, um lineare Referenzversätze zu definieren.

Straßen werden oft von Ingenieuren mit CAD-Werkzeugen erstellt, die überhaupt keine Georeferenz haben, und LRS ist die bevorzugte Methode zum Definieren von Daten für lineare Features.

Einschränkungen

Folglich besteht eine Haupteinschränkung der linearen Referenzierung darin, dass die Angabe von Punkten, die sich nicht auf einem linearen Feature befinden, mühsam und fehleranfällig, wenn auch nicht völlig unmöglich ist. Betrachten Sie zum Beispiel eine Skihütte, die sich 100 Meter rechts von der Straße in Richtung Norden befindet. Das lineare Referenzierungssystem kann durch Angabe eines seitlichen Versatzes erweitert werden, aber die absolute Position (dh Koordinaten) der Hütte kann nicht bestimmt werden, es sei denn, für die Straße werden Koordinaten angegeben; dieser Vorgang ist insbesondere auf kurvigen Straßen fehleranfällig.

Ein weiterer großer Nachteil der linearen Referenzierung besteht darin, dass eine Änderung der Straßenführung (z. B. der Bau einer Umgehungsstraße um eine Stadt) die Messungen ändert, die sich auf alle stromabwärts gelegenen Punkte beziehen. Das System erfordert ein umfangreiches Netz von Referenzstationen und eine ständige Wartung. In einer Ära von mobilen Karten und GPS stellt dieser Wartungsaufwand für lineare Referenzierungssysteme ihre langfristige Rentabilität in Frage. (Aber siehe unten für die Anforderung der US Federal Highway Administration, dass alle staatlichen DOTs LRS verwenden.)

Nichtsdestotrotz ist das Reisen entlang einer Straße eine lineare Erfahrung, und zumindest wird die lineare Referenzierung weiterhin eine dialogische Rolle spielen. Lineare Referenzierungssysteme werden von der US-Bundesregierung als wertvolles Instrument zur Spezifizierung von Vorfahrtsdaten anerkannt und sind nun tatsächlich für die Staaten erforderlich. Daher ist es nicht wahrscheinlich, dass die LRS-Nutzung in absehbarer Zeit zurückgeht.

Anwendungen

ARNOLD: US-Bundesvorschriften für Autobahnen

Die US-Bundesstraßenverwaltung drängt die Bundesstaaten, der Standardisierung von LRS-Daten mit der ARNOLD-Anforderung näher zu kommen. Nämlich:

"Am 7. August 2012 gab die FHWA bekannt, dass das HPMS die Anforderungen für staatliche

Departments of Transportation (DOTs), um ihre LRS einzureichen, um alle öffentlichen Straßen einzubeziehen. Diese Anforderung

wird als All Road Network of Linear Referenced Data (ARNOLD) bezeichnet.

Die ARNOLD-Anforderung schafft die Voraussetzungen für Systeme, die sowohl LRS als auch Koordinaten verwenden. Beide Systeme sind in unterschiedlichen Kontexten nützlich, und während die Verwendung von Breiten- und Längengraden aufgrund der Verfügbarkeit praktischer und erschwinglicher Geräte zum Erfassen und Anzeigen von globalen Koordinatendaten immer beliebter wird, wurde die Verwendung von LRS für Planung, Konstruktion und Wartung weit verbreitet .

Unterstützte Plattformen

Die lineare Referenzierung wird beispielsweise von mehreren Geographic Information System- Software unterstützt, darunter:

Siehe auch

Verweise

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