RIDICĂRI TOPOGRAFICE ÎN VEDEREA CALCULĂRII VOLUMULUI UNUI TEREN DECONTAMINAT – Inginer Vlad Adrian

Articole de specialitate, Calculul Volumelor / By

Această lucrare este câștigătoarea locului 3 în cadrul celui de-al 13-lea Simpozion International „Tinerii și Cercetare în Agricultură”, susținut la Timișoara în 23-24 Noiembrie 2017. Această lucrare este scrisă de Inginer Vlad Adrian, Director Eficient Expert, Vișeu de Sus.

Dacă ești în căutarea de soluții pentru calculul volumelor, măsurători topografice, cât și realizarea documentației necesare pentru diverse construcții sau vânzare cumpărarea de terenuri și imobile apelează cu încredere la echipa Eficient Expert din Vișeu de Sus!

Abstract

Această lucrare este realizată în orașul Vișeu de Sus, județul Maramureș,  D.N. 18. În urma discuțiilor avute în vederea realizării acestei ridicări topografice de calcul a unui volum excavat, am procedat la verificarea terenului și alegerea celei mai bune soluții din punct de vedere practic și economic. În urma consultării site-ului Centru Național de Cartografie și văzând stația GPS permanentă din Vișeu de Sus VISE_2.3 în stare funcțională, am optat pentru varianta măsurătorilor cu ajutorul unui GPS prin procedeul de măsurare RTK. Ridicările topografice pentru calculul volumetric s-a efectuate cu echipamentul GPS modelul Hi-Target V30, care este o marcă de top în China și în restul țărilor asiatice. Raportul dintre preț și calitate este unul foarte bun. Acest model de GPS este utilizat pentru măsurători în modul RTK sau în modul static. Este foarte rezistent la apă, praf și șocuri provocate de lovituri. Materialul utilizat pentru construcția carcasei antenei GPS este făcută dintr-un material foarte rezistent, dar totuși producătorul recomandă prudență, fiind vorba de un aparat de măsurători precise. Unghiul de elevație recomandat de producător este de cel puțin 15 grade pentru a reduce erorile cauzate de sateliții de la linia orizontului. În același timp clădirile înalte, bălțile de apă, antenele de transmisie TV, telefonie mobilă sau liniile electrice de înaltă tensiune, pot afecta funcționalitatea aparatului. Ridicarea topografică are în vedere decontarea sumelor aferente, în urma realizării lucrărilor de excavare și decontaminare a terenului care a găzduit o stație de alimentare cu carburant. Măsurătorile au fost realizate cu GPS-ul Hi-Target V30 în modul RTK, după care au fost exportate din acesta și procesate cu TopoLT versiunea 11.2 și Autocad Map 2012. Coordonatele exportate în urma măsurătorilor au fost în STEREO’70, deoarece acest GPS are instalat softul TRANSDATRO. În acest mod, coordonatele sunt obținute în mod direct în sistemul de proiecție stereografică în plan secant. Cu ajutorul celor două programe poți lucra mult mai rapid în vederea raportării punctelor și modelarea acestora. Pentru crearea modelului 3D am folosit raportarea din softul TopoLT de introducere a coordonatelor obținute.  

Cuvinte cheie: GPS, TopoLT, Autocad Map, RTK, Hi-Target V30, TransDat

INTRODUCERE

Pentru realizarea măsurătorilor moderne avem nevoie tot timpul de tehnologie avansată. Tehnologia modernă a fascinat inginerii și a revoluționat modul de lucru în anumite domenii. În domeniul topografiei și în special a normelor de cadastru impuse în momentul de față, consider imperativă necesitatea utilizării acestor tehnologii. Printre aspectele cele mai importante pe care le aduce tehnologia, se remarcă în mod special reducerea timpilor de lucru. Timpul de lucru sau perioada în care se poate realiza o lucrare topografică reprezintă un factor important în stabilirea costurilor. Cu ajutorul tehnologiei RTK scurtăm timpul de lucru, reducem costurile cu resursele umane și obținem informațiile în timp real.

Datorită sistemului global de navigație GNSS – (Global Navigation  Satellite System) putem observa orice obiect în mișcare în orice moment al zilei, indiferent de poziția de pe glob pe care o are receptorul. Din acest sistem de sateliți fac parte NAVSTAR (NAVigation System with Timing And Ranging) dezvoltat de S.U.A. fiind cunoscut ca și GPS (Global Navigation System), fiind cel mai important sistem de navigație folosit la ora actuală, având un număr de 24 de sateliți activi și 4 staționari. Următorul sistem de sateliți ca importanță este dezvoltat de Federația Rusă și este cunoscut sub numele de GLONASS (GLObal Navigation Satellite System). Comisia Europeană în parteneriat cu Agenția Spațială Europeană au dezvoltat sistemul de sateliți GALILEO EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service). Mai putem aminti de  BeiDou 1 și BeiDou 2 (BeiDou Navigation Satellite System), dezvoltați de China care au planificat mai mulți sateliți pentru perioada următoare. Ultimul sistem de sateliți este deținut de India și este numit IRNSS (Indian Regional Navigation Satellite System). Cu ajutorul sateliților și a stațiilor permanente puse la dispoziție de A.N.C.P.I. Autoritatea Națională de Cadastru și Publicitate Imobiliară în parteneriat cu Centrul Național de Cartografie avem o rețea dezvoltată de stații. În momentul actual România dispune de un număr total de 77 de Stații GNSS Permanente. Centrul Național de Cartografie a fost înființat pentru realizarea de hărți, compensarea rețelei de nivelment în plan de referință Marea Neagră, dezvoltarea numărului stațiilor permanente GNSS și aerofotografiere țării.

MATERIALE ȘI METODE

Ridicările topografice au fost realizate cu GPS RTK HI-Target V30 cu 220 de canale. Acesta este unul din produsele de ultimă generație din gama HI-Target. Acest GPS are placa de bază Trimble BD 970. Lucrează cu sateliții GPS simultan L1 C/A, L2 E, L2 C, L5, SBAS simultan L1 C/A, L1 P, L2 C/A, L2 P, Giove-A simultan L1 BOC, E5A, E5B, E5AltBOC1, Giove-B simultan L1 CBOC, E5A, E5B, E5AltBOC1. Timpul de inițializare este de doar 60 de secunde. Inițializarea în modul RTK al acestuia se face în aproximativ  10 secunde. Bluetooth are o rază de până la 50 de metri. Radio intern care permite măsurători de precizie baza și rover. Modemul GSM/GPRS al receiver-ului V30 este intern. Formatul de date al acestuia sunt: CMR+, CMRx, RTCM 2.3, RTCM 3.0, RTCM 3.1. În modul static se pot face înregistrări la o secundă. Măsurătorile statice se descarcă direct din antena GPS. Acuratețea pe orizontală în modul static este de +/-2,5 mm + 1 ppm. Pe verticală în modul static avem +-5 mm + 1 ppm. În modul RTK acuratețea este mai redusă. La măsurători RTK orizontal avem +/- 1 cm + 1 ppm iar pe verticală +/- 2 cm + 1 ppm. Dispozitivul este foarte rezistent la șocuri și praf. Potrivit producătorului rezistă în apă la o adâncime de un metru.  Rezistent la căzături de la o înălțime de 1.5 metri.

Controller-ul are un procesor de 806 MHz cu sistem de operare Windows Mobile 6.5. Bateria este de 3.7 V, 3100 mAh lithium care permite funcționarea de durată. Softul de lucru instalat în controller este RTK-Road (cu proiecția Stereo 70 în modul RTK implementată). Memoria RAM a dispozitivului este de 256 MB iar spațiul de stocare este de 8 GB. Acest lucru permite stocarea câtorva mii de proiecte cu măsurători pe dispozitiv. Display Led color de 3,7 inch cu ecran tactil iar comunicarea cu alte dispozitive se poate face prin USB, Bluetooth și WIFI. Rezistent la temperaturi de lucru de la -20 la + 70 grade Celsius. De asemenea și controllerul este foarte rezistent la căderi, astfel încât poate rezista unei căderi de la 1,5 metri. Rezistența la apă și praf este dată de clasa IP 65. Deține certificările FCC clasa B, CE Mark, EN60950, RoHS, FM Clasa I, Div 2.

Avantajele GPS-ului Hi-Target V30 este dat de faptul că se pot introduce în acesta măsurători salvate în dxf și se poate lucra foarte ușor la trasări. Conectarea automată la serviciul ROMPOS este confirmată de o comandă vocală aflată în antena GPS. Modul de lucru se poate adapta în funcție de condițiile în care se desfășoară măsurătorile. Acest dispozitiv poate efectua măsurători unde semnalul GSM este scăzut, pe când alte modele nu pot realiza acest lucru. Ca și mod de lucru amintim Rover, Bază, Static cât și modul de comunicare Internal UHF. Modul internal UHF permite măsurători bază și rover de până la 2 km, acest lucru în funcție și de relieful unde se desfășoară măsurătorile. Cu ajutorul unui radio extern se pot realiza măsurători bază și rover pe o distanță de 20-30 de km, în zonele unde nu este acoperire GSM sau unde nu este funcțională stația permanentă GNSS.  

În urma realizării măsurătorilor topografice au fost colectate un număr de 310 puncte în formatul Stereo 70. Pentru procesarea punctelor am folosit Autocad Map 2012 și TopoLT versiunea 11.2. TopoLT este un program folosit în special pentru cadastru și topografie adaptat pentru prelucrarea datelor din GPS și stații totale. Acest soft permite raportarea punctelor în 3D pentru a vizualiza cotele punctelor. În Autocad Map se încarcă softul TopoLT prin comanda “_appload”. Cu ajutorul comenzii “rappct” introducem punctele măsurate în Autocad. La raportarea punctelor vom activa opțiunea “Plan 3D”.

Figura 1. Raportarea punctelor în 3D și vizualizare în Autocad Map 2012

REZULTATE ȘI DISCUȚII

Pentru formarea modelului 3D folosim comanda “M3D”, din TopoLT si obținem un model foarte bine conturat pe culori și linii pentru vizualizarea și rotirea lucrării topografice. În urma modelării observăm forma pe care o are groapa studiată. După o analiză mai atentă se observă faptul că modelul obținut nu are o cotă de referință identică pe care o putem utiliza ca și cotă de referință. Groapa nu are o cotă pe care să o putem utiliza ca și plan de referință așa cum ne solicită softul. Am procedat la formarea unui model 3D ca și referință. Prin construirea unei polilinii 3D pe conturul gropii am construit un capac, pe care îl pot utiliza ca și plan de referință pe partea superioară pentru calculul volumului.

Figura 2. Modelarea 3D și vizualizare cu TopoLT versiunea 11.2

În figura 3 se poate observa forma capacului obținută în urma modelării 3D realizate pe conturul zonei excavate. Capacul îl vom utiliza ca model de referință pentru obținerea unei cantități de pământ excavat cât mai precise.

Figura 3. Model 3D capac groapă vizualizat în TopoLT versiunea 11.2

Cu ajutorul comenzii “vol” vom calcula volumul dintre cele două modele 3D suprapuse ca referință. Modelul din Figura 1 îl vom suprapune peste modelul din Figura 2 și vom obține volumul excavat.

Figura 4. Model 3D cu volum vizualizat în TopoLT versiunea 11.2

În final am obținut un volum de 3449,5 m3 de pământ excavat. Datele au fost predate către societatea care realiza excavarea și decontaminarea terenului poluat. În plus am realizat un plan, pe care am redat cantitatea excavata și curbele de nivel pentru groapa respectivă.

Figura 5. Planșă scara 1:500 curbe de nivel

Pentru curbele de nivel am folosit o frecvență de 1 metru pe cotă pentru linia principală (roșie) și 0,25 metri pe cotă pentru linia secundară (negru). Pe Figura 5 se poate observa că avem gropi în cinci locuri unde cota cea mai mică este de 495,40 metri. Cota maximă este de 500,57 și se găsește în partea nordică. Planul este orientat pe nord conform legislației în vigoare și are linii de caroiaj cu frecvență de 50 de metri specifice pentru scara 1:500. Cu ajutorul caroiajului instituțiile competente în avizarea autorizațiilor de construire pentru anumite amplasamente, unde au fost realizate planuri de situație, pot localiza cu ușurință imobilele. Principala autoritate direct interesată este Agenția de Mediu iar apoi cele specificate în certificatul de urbanism.

CONCLUZIE

Ridicările topografice se pot realiza mult mai repede cu ajutorul echipamentelor GPS care lucră în modul RTK. Costurile sunt mai reduse datorită faptului că o singură persoană poate realiza ridicarea topografică. Modul de conectare în RTK a fost realizat prin conectarea la stația GNSS permanentă VISE_2.3. Măsurătorile fiind realizate în orașul Vișeu de Sus iar stația permanentă fiind foarte aproape, precizia pe cota a fost între 1 și 2 cm. Tehnologia RTK concurează cu stațiile totale datorită modului rapid de colectare a datelor și prelucrare a acestora. Cu siguranță această tehnologie nu se aplică în domeniul topografiei când este vorba de trasarea construcțiilor, drumurilor, podurilor și a altor lucrări de specialitate care necesită o precizie ridicată. În domeniul cadastrului și a lucrărilor pentru calculul de volume este tehnologia ideală.

BIBLIOGRAFIE

  1. Adrian Șmuleac, Iacob Nemeș 2017 – Măsurători geodezice prin unde, Timișoara Mirton, 2017
  2. www.ancpi.ro
  3. http://www.cngcft.ro
  4. http://www.epncb.oma.be
  5. HI-Target V30 GNSS RTK system operation Manual
  6. HI-Target HI-RTK road software manual