Importanta Topografiei Si a Masuratorilor Terestre

Importanta topografiei si a masuratorilor terestre

Topografia inginerească a cunoscut în ultimele decenii o ascensiune rapidă de dezvoltare sub aspectul tehnico-științific. Această dezvoltare a dus la lărgirea ariei de utilizare a topografiei și în alte domenii de activitate, altele decât cele de întocmire a planurilor și hărților. Gradul de participare a topografiei inginerești a crescut considerabil în activitatea de costrucție-montaj de pe șantiere, acest lucru având un efect de integrare la proiectarea și realizarea investițiilor.

Topografia inginerească este una din cele mai tinere ramuri ale specialității de măsurători terestre, preluând procedee de masurare, metode și instrumente folosite în: topografie, fotogrametrie, geodezie și cartografie. Adaptând aceste procedee si metode aferente altor discipline, a creat noi dispozitive proprii și procedee, devenind astfel o disciplină de sine stătătoare, de sinteză, ce participă activ în procesele de proiectare și realizare a investițiilor de orice fel.

Prin topografie inginerească înțelegem atât lucrările de trasare simplă sau ridicări topografice specifice cât și trasări de înaltă precizie, cum ar fi poziționarea subansamblelor din domeniul fizicii nucleare

Măsurătorile terestre au o mare însemnătate, fiind utilizate în cele mai variate domenii de activitate.

Importanța econimică

Lucrările topografice sunt folosite pe scara întregii economii naționale în domenii foarte variate :

la prospectarea și exploatarea zăcămintelor de bogății ale subsolului ;

la amenajarea pădurilor ;

la organizarea teritoriului agricol ;

la construcția și sistematizarea orașelor și localităților rurale, etc.

Studiile și cercetările geografice, geologice, botanice, hidrografice, pedologice, etc. , precum și navigația fluvial, aeriană și maritimă se bazează pe planuri sau hărți pe care sunt reprezentate detaliile necesare.

În domeniul construcțiilor, lucrările topografice ocupă un loc important, fiind legate de toate fazele de realizare a acestora și anume :

întocmesc documentația topografică ( profile longitudinal și transversal, hărți și planuri topografice, etc.) pentru proiectarea construcțiilor ;

servesc la determinarea eventualelor deplasări, tasării și deformații ale elementelor și obiectelor executate ;

servesc la aplicarea pe teren a proiectelor pentru execuția construcțiilor.

Importanța științifică

Măsurătorile topografice permit să se studieze forma reală, dimensiunile pământului și modificările acestora, servind și la rezolvarea problemelor științifice legate de lucrări de astronomie geodezică, gravimetrie, geologie, geofizică, fizica pământului, geomorfologie, geodezia satelitară.

Importanța măsurătorilor terestre pentru apărarea patriei

Orice acțiune militară mai importnată nu poate fi efectuată fără a avea o hartă a zonei respective.

În stadiul actual de industrializare a procesului de construcții, lucrările de topografie inginerească tind să se integreze în activitatea de construcții-montaj de pe șantiere, iar prin aceasta, a crescut simțitor gradul de participare a topografiei inginerești la proiectarea și realizarea investițiilor.

Scurt istoric al măsurătorilor terestre

Topografia inginerească rezolvă o gamă largă de probleme a măsurătorilor terestre în proiectarea, execuția și exploatarea construcțiilor de orice fel inclusiv cele din trasporturi, agricultură, industria constructoare de mașini, sistematizarea teritorilului, orașelor, satelor, amenajarea barajelor hidrografice. În ultimii douăzeci de ani topografia inginerească a contribuit la realizarea planurilor topografice la scări mari cu curbe de nivel și profile, dar și în execuția construcțiilor, la montajul prefabricatelor din beton, la determinarea deformațiilor și deplasărilor.

Această ramură tânără a topografiei a apărut datorită volumului mare al construcțiilor de drumuri, tunele, complexe energetice, industriale din secolul XVIII – XIX, apărând noi metode specifice de studiu-proiectare și de trasare a acestor construcții. În țara noastră primele lucrări de topografie inginerească au avut în vedere inventarierea moșiilor boierimii. Există numeroase lucrări semnificative și apreciate în România care au fost concepute cu ajutorul topografiei inginerești, care sunt în funcțiune și in zilele noastre. În acest sens putem aminti:

proiectare și construirea unor combinate industriale;

proiectarea, execuția și exploatarea nodurilor hidrotehnice de la Bicaz, Argeș, Lotru, Drăgan, Someș, Cerna-Motru, Sebeș, Râmnicu-Vâlcea – Govora și nu în ultimul rând sistemul hidroenergetic Porțile de Fier ( unde s-au făcut 150 km nivelment de precizie, s-au măsurat aproximativ 300 puncte de triangulație și 300 profile transversale prin albia Dunării );

elaborarea proiectelor de modernizare a diferitelor căi de comunicații cum ar fi autostrada București – Pitești, drumul „Transfăgărășan”, electrificarea liniilor ferate, construirea aeroportului Otopeni etc.;

proiectare și elaborarea unor ansambluri de locuințe și social-culturale din București ( de exemplu Sala Palatului );

putem amintii și lucrări de extindere a porturilor Constanța, Tulcea, Galați etc., lucrări de irigații și desecări din câmpia Dunării etc.

2.3 Domenii de utilizare ale topografiei inginerești

Domeniul Topografiei acoperă foarte multe discipline și orice clasificare la un moment actual devine incomplectă și necesită complectări și actualizări a acestor domenii. O enumerare sau o clasificare a acestor domenii este următoarea :

Tehnica măsurătorilor ca bazăn pentru proiecte inginerești :

întocmirea de hărți și planuri ca și actualizări ale acestora ;

profile pentru descrierea traseului nivelitic al suprafeței terestre ;

modelul digital al terenului, mai ales pentru proiectarea asistată de calculator ;

Proiecte de detaliu :

proiectarea geometriei construcțiilor, instalațiilor și mașinilor ;

calculul axelor căilor de comunicații ;

Trasări și poziționări :

trasarea axelor și a elementelor de construcție în plan și pe vertical, în fiecare fază a construcției ;

poziționări ale elementelor de construcție ;

trasări de conducte, tunele, poduri, căi de comunicație ;

Îndrumarea și conducerea proceselor de construcție :

conducerea diverselor faze din construcția de mașini ;

conducerea montării cu ajutorul cofrajelor glisante la construcții înalte ;

Controlul construcțiilor și recepția lucrărilor :

măsurători de control a cofrajelor elementelor de construcție ;

măsurători de control după montaj ;

Supravegherea construcțiilor, instalațiilor și urmărirea comportării terenurilor :

măsurători ale modificării înălțimilor, distanțelor și înclinărilor instalațiilor industriale și ale construcțiilor ;

urmărirea comportării în timp a construcțiilor de dimensiuni mari, precum : mașini de dimensiuni mari, ecluze, tuneluri înalte, poduri, alunecări de terenuri, mișcări crustale ;

Întreținerea și actualizarea planurilor de execuție.

Tehnica Măsurătorilor Industriale.

Cuprinde măsurătorile întocmite cu metode geodezice de înaltă precizie, de ordinal milimetrilor sau submilimetrilor, asupra unor obiecte de dimensiuni mici, poziționate într-un spațiu redus ( < 100 m), denumit domeniul apropiat.

Măsurătorile industriale se referă la :

construcții de mașini ;

construcții de vapoare ;

construcții de avioane ;

instalații și dispozitive industriale ;

industria roboților industriali ;

În cadrul acestor domenii sunt necesare metode de măsurare de productivitate mare și instrumente de măsurare capabile să participe la toate etapele de producere, dezvoltare și urmărire pe termen îndelungat a utilajelor, mașinilor și instalațiilor industriale. 2

Unul din scopurile acestei tehnici este descrierea rapidă, în timp real a obiectului măsurat, folosind metode de măsurare fără contact direct cu părțile componente.

2.4 Documentația topografică necesară pentru proiectare

Pentru efectuarea proiectelor de construcții este necesară o documentație topografică diversă. Aceasta presupune informații mai amănunțite decât cele necesare unei lucrări de ridicare topografică. Aceste documentații stau la baza normativelor 155-158privind autorizarea executării lucrărilor de construcție.

Documentația topografică pentru elaborarea proiectelor de construcții cuprinde:

hărți topografice care cuprind teritoriul pe care se va executa construcția la scara de 1:100.000- 1:10.000; Pe hărțile la scări mici se va efectua diferite studii de fundamentare tehnico – economică și de amplasament, iar pe cele la scări mai mari se pot face chiar și proiectări prealabile.

planuri topografice la scări mari și foarte mari 1:5.000- 1:100 ; aceste planuri sunt necesare pentru elaborarea proiectelor de construcții din cadrul unor localități, noduri hidrotehnice, întreprinderi industriale, viaducte, tuneluri, poduri, etc.

– 1:5.000 (E=0.5, 1m ) sunt folosite în scopul sistematizării în cadrul localităților sau la proiectul unei magistrale de drum sau cale ferată ;

– 1:2.000 (E=0.5, 1m ) sunt utilizate la întocmirea proiectelor și planurilor generale de sistematizare a construcțiilor hidrotehnice, a celor industriale și civile, a drumurilor, căilor ferate;

– 1:1.000 (E=0.1, 1m ) sunt folosite în extravilan, unde există suprafețe cu puține construcții pentru elaborarea detaliilor de execuție, dar și la întocmirea proiectelor de execuție pentru nodurile hidrotehnice și cele pentru rețelele tehnico – edilitare;

– 1:500 (E=0.5 m ) sunt folosite pentru elaborarea detaliilor de execuție și pentru lucrări de artă (baraje, poduri, ecluze, etc.). Aceasta este cea mai mare scară pentru o ridicare topografică existentă.

– planurile și hărțile la scara 1:5.000- 1:100.000 existente în arhiva propriului institut de proiectare sau din cadrul altor institute pot fi utilizate în foarte multe situații ;

– planurile la scara 1:2.000 și chiar mai mari existente se învechesc foarte repede datorită dezvoltării continue a așezărilor omenești, astfel acestea trebuie actualizate periodic, efectuându-se ridicări topografice, cunoscute sub denumirea ridicări la scări mari, rezultând planurile de situație ce servesc ca bază topografică doar pentru proiectul de execuție al obiectului de construcție ce urmează a fi proiectat și executat.

planuri cadastrale ;

planuri de execuție

profile longitudinale și transversale ale terenului ;

profile și scheme ale sistematizării verticale ale suprafețelor amenajate, ale rețelelor tehnico-edilitare, ale căilor de acces, etc.

2.5 Instrumente și aparate moderne folosite în lucrări topo-geodezice

Tahimetre electronice

Tahimetrele electronice denumite și stații inteligente sau stații totale, reprezintă o generație nouă de aparate care cuprind realizări de vârf ale mecanicii fine, ale electronicii și ale opticii.

Concepția constructivă a unui astfel de tahimetru reunește în cadrul unei singure unități portabile, de dimensiunile și aspectul unui teodolit obișnuit, componentele necesare măsurării

cu ajutorul undelor electromagnetice a următoarelor elemente:

unghiuri orizontale și verticale;

distanțe înclinate și / sau distanțe reduse la orizont;

coordonate rectangulare relative X și Y;

diferențe de nivel H.

NIVELE ELECTRONICE DIGITALE

La măsurarea deformațiilor diferitelor construcții, respective la execuția rețelelor de nivelment geometric de înaltă precizie s-au creat o nouă serie de nivele digitale.

În acestă privință, s-a înglobat în nivelă un detector electronic integrat, mira clasică de nivelment fiind substituită cu o miră, care poartă o riglă codificată. Valorile de pe rigla codificată sunt observate cu o precizie înaltă, analizate de un calculator integrat și stocate pe urmă într-o memorie internă. Prin utilizarea nivelelor digitale de diferite tipuri constructive: Leika, Zeiss, Wild, etc. se ating precizii între 0,3 mm și 0,7 mm pe kilometru de nivelment dublu.

Nivelele oferă o eficiență de lucru foarte ridicată pe teren, chiar dacă permit înregistrarea automată a citirilor și realizarea unor controale și calcule intermediare pe teren, având posibilitatea înregistrării automate a tuturor măsurătorilor efectuate în memoria internă a aparatului, sub forma unor linii de informații.

Caracteristicile principale ale nivelelor digitale se pot rezuma după cum urmează în tabelul 2.0.1 :

Tabel 2.0.1 Caracteristici nivele digitale

În funcție de timpului de staționare în teren și al numărului de persoane care participă la măsurătorile de profil, folosind nivelele digitale sau tahimetrele electronice, utilizarea stațiilor totale solicită un efort minim pentru culegerea rapidă, în timp real și precisă a datelor, înregistrarea și memorarea acestora în unitatea de memorie a instrumentului prin participarea unei echipe de lucru formată din 2 persoane, existând însă și tahimetre electronice motorizate, cu fascicule laser și sistem de servodirecție ce implică un singur utilizator care se deplasează cu reflectorul în punctele din teren ce urmează a fi determinate.

SISTEMUL DE POZIȚIONARE GLOBALĂ GPS (Global Positioning System)

Acesta permite determinarea directă a unui punct de pe suprafața terestră în funcție de înregistrările și măsurătorile asupra semnalelor recepționate simultan de la un grup de sateliți . Coordonatele spațiale ale punctului staționat rezultă printr-o retrointersecție liniară spațială având la bază distanțele deduse și coordonatele sateliților în momentul emisiei , date de efemeride, în sistemul geocentric WGS81.

Sistem GPS este folosit la poziționarea directă a rețelelor geodezice în funcție de distanțele satelit-receptor și poziția sateliților în momentul emiterii semnalelor, având la bază:

observații simultane, pentru achiziționarea datelor de la cel putin 4 sateliți în cadrul modului de calcul diferențial;

procesarea datelor, la birou sau direct pe teren, rezultând direct coordonatele x,y,z în sistemul geocentric de referință WGS84 ;

transcalcularea coordonatelor în sistemele naționale de referință.

Poziționarea în Sistemul GPS pentru realizarea rețelelor geodezice presupune determinări relative cu două receptoare, dintre care unul staționează într-un punct vechi, de coordonate cunoscute, iar altul într-un punct nou, urmărit. Condiția de bază a modului de lucru diferențial, utilizat la determinările geodezice cere ca în cele doua puncte să se recepționeze simultan semnale de la aceiași 4 sateliți cel puțin. Cu cât numărul acestora crește, cu atât precizia devine mai bună.

APARATE TOPOGRAFICE CU LASER

Tehnologia laser are ca rezultat producerea unui fascicul de lumină coerentă, care se dispersează puțin, chiar la distanțe mari, de ordinul sutelor de metri.

În domeniul măsurătorilor terestre tehnologia laser este ideală pentru materializarea unui punct, a unui aliniament sau a unui plan orizontal sau înclinat prin echiparea lunetei unui teodolit cu un ocular laser având fasciculul focalizat în planul reticul.

În principiu acestea sunt instrumente topografice capabile să emită spre o anumită zonă radiații laser, să le recepționeze și să reconstituie punct cu punct detaliile de pe suprafața vizată , datorită tehnicii speciale de înaltă rezoluție.

Precizia de poziționare a punctelor imagine, definite în sistemul de referință al stației prin coordonate spațiale x,y,z este acreditată la ±6mm/50m, având în vedere faptul că la aceasta distanță spotul laser își menține diametrul punctiform de 6 mm.

În prezent, nu există o procedură standard pentru a planifica ședința de scanare laser terestră. Cu toate astea, conform comunității de utilizatori ai scanării laser, planificarea studiului ar trebui cel puțin să conțină următoarele etape :

determinarea scopurilor și a obiectivelor;

analizarea zonei care urmează să fie supravegheată;

determinarea tehnicilor și echipamentelor de măsurare;

managemenetul informațional.

Utilizând un scaner laser pentru a înregistra o construcție nu înseamnă doar a apăsa pe un buton și a aștepta zidurile să apară. Aceasta necesită cunoștințe temeinice cu privire la echipamente și la procesul de scanare. Unii dintre pașii procesului de scanare sunt automatizați în timp ce alții solicită muncă intensivă. Este important a se lua în considerare faptul că scanerele din noua generație, bazate pe fază, au o viteza mare de scanare la o rezoluție foarte înaltă, iar procesul de măsurare durează 5 -10 minute.

Avantajele scanării laser terestre sunt:

viteză mare de măsurare;

precizie încadrată de regulă între 5 -20 mm;

grad mare de automatizare a procesării;

măsurători fără contact direct;

posibilitatea de măsurare în condiții inaccesibile sau periculoase;

eliminarea erorilor care pot apărea prin metodele clasice;

costuri optime.

Scanarea laser este o tehnicăfoarte dezvoltată, dar nu este întotdeauna cea mai eficientă soluție pentru fiecare problemă. Uneori este mult mai ușor și mai eficient în materie de timp să se utilizeze o altă tehnică de înregistrare. Posibilele motive pentru a alege scanarea laser sunt:

structura suprafeței foarte complexă (forme organice);

se cere rezultat 3D;

se cer măsurători de suprafață în loc de măsurători pe fiecare punct;

înregistrările de date pot fi folosite de o echipă multidisciplinară în diferite scopuri;

arhivarea fără cunoștințe apriorice în vederea utilizării ulterioare;

restricții de acces,etc

Domeniul de utilizare a scanerelor se extinde până la 300 m pentru zonele cu suprafețe netede.

Instrumentul lucrează și pe lumină, dar și pe întuneric și are aplicații imediate în construcții,

arhitectură, restaurări interioare și fațade, tuneluri ș.a. Pentru aceste aplicații, tehnica HDS se

dovedește a fi cea mai bună posibilă pentru achiziționarea cu acuratețe a imaginii, crearea rapidă a modelului spațial, analiza și vizualizare ușoară a informațiilor din teren.