SPECIALIZAREA: MĂSURĂTORI TERESTRE ȘI CADASTRU [308605]
[anonimizat]: MĂSURĂTORI TERESTRE ȘI CADASTRU
PROIECT DE DIPLOMĂ
Absolvent: [anonimizat]-Bogdan POP
Conducători Științifici:
Prof. univ. dr. ing. ec. Maricel PALAMARIU
Prof. univ. dr. ing. [anonimizat]
2019
FACULTATEA DE HORTICULTURĂ
SPECIALIZAREA:
[anonimizat], UTILIZATE LA PROIECTAREA SPAȚIILOR VERZI DIN ZONA I.C.H.A.T. A U.S.A.M.V. CLUJ-NAPOCA
Absolvent: [anonimizat]-Bogdan POP
Conducători Științifici:
Prof. univ. dr. ing. ec. Maricel PALAMARIU
Prof. univ. dr. ing. [anonimizat]
2019
[anonimizat], UTILIZATE LA PROIECTAREA SPAȚIILOR VERZI DIN ZONA I.C.H.A.T. A U.S.A.M.V. CLUJ-[anonimizat]1, Maricel Palamariu1, Mircea Ortelecan1
1Universitatea de Științe Agricole și Medicină Veterinară/, Str. Mănăștur, Nr. 3-5, 400372,
Cluj-Napoca, România; [anonimizat]; [anonimizat]; ortelecanm@yahoo.[anonimizat], UTILIZATE LA PROIECTAREA SPAȚIILOR VERZI DIN ZONA I.C.H.A.T. A U.S.A.M.V. CLUJ-[anonimizat]1, Maricel Palamariu1, Mircea Ortelecan1
1University of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine, 3-5 Manastur St., 400372,
Cluj-Napoca, Romania; [anonimizat]; [anonimizat]; [anonimizat]
ABSTRACT
KEYWORDS
CUPRINS
CAPITOLUL 1. DATE GENERALE
1.1.Scopul și importanta temei proiectului…………………………………………………
1.2. Localizarea geografică………………………………….
1.3.Descrierea obiectivilui proiectat……………………………………..
1.4.Situația juridică……………………………………….
1.5.[anonimizat]…………………………………………..
1.5.1.Proiecția stereografica 1970…………………………………..
1.5.2.Sistemul de cote Marea Neagra 1975………………………………………
CAPITOLUL 2. INSTRUMENTE SI METODE DE MASURARE
2.1. Descrierea și verificarea instrumentelor utilizate……………..
2.2. Metode de măsurare utilizate…………………………………
2.2.1. Metode de măsurare a [anonimizat]……………………………………………………………..
2.2.2. Metode de măsurare utilizate la drumuire și radiere…………………
2.3.[anonimizat]…………………………………………………..
2.3.1. Lucrări de teren……………………………………………………..
2.3.2. Lucrări de birou……………………………………………..
2.4. Prezentarea softurilor de prelucrare utilizate………………………………..
CAPITOLUL 3. PREZENTAREA TEORETICA A MODELELOR MATEMATICE UTILIZATE IN PRELUCRAREA OBSERVAȚIILOR
3.1. Compensarea rețelei de triangulație…………………………………………………
3.1.1. Stabilirea numărului de ecuații de condiții…………………………….
3.1.2. Scrierea condițiilor geometrice…………………………………………..
3.1.3. Scrierea și rezolvarea sistemului ecuațiilor de erori……………….
3.1.4. Calculul unghiurilor compensate………………………………………..
3.2. Calculul laturilor……………………………………………………………………………
3.3. Calculul orientărilor laturilor rețelei și a coordonatelor definitive………………
3.4. Calculul cotelor rețelei de sprijin…………………………………………………………..
3.5. Dezvoltarea rețelei de sprijin…………………………………………………………….
3.5.1. Dezvoltarea rețelei planimetrice de sprijin…………………………………
3.5.2. Dezvoltarea rețelei nivelitice de sprijin………………………………………..
3.6. Realizarea rețelei de ridicare și a punctelor de detaliu………………………………………………
3.7. Calculul suprafețelor……………………………………………………………………………………….
CAPITOLUL 4. STUDIU DE CAZ
4.1. Intocmirea planului topografic, cadastral sau de trasare (după caz)………..
4.2.Conținutul documentației tehnice ……………….
CAPITOLUL 5. INTOCMIREA DEVIZULUI ESTIMATIV SI CALCULUL ECONOMIC………………………………………………………………………..
CAPITOLUL 6. CONCLUZII ȘI PROPUNERI………………………………………………..
BIBLIOGRAFIE…………………………………………………………………………..
PARTE GRAFICĂ
CAPITOLUL 1
DATE GENERALE
1.1. SCOPUL ȘI IMPORTANȚA TEMEI PROIECTULUI
Măsurarea terenurilor s-a făcut din cele mai vechi timpuri. Începutul măsurătorilor nu poate fi localizat în timp și spațiu, însă poate fi pus în legătură cu stadiul de dezvoltare al societății. Astfel necesitatea de a se măsura terenurile trebuie să fi apărut odată cu trecerea popoarelor de la starea nomadă, la așezări stabile. Tehnica acestor măsurători și mijloacele folosite au fost desigur rudimentare.
În societatea sclavagistă, știința măsurătorilor a înregistrat progrese deosebite, concomitent cu dezvoltarea economiei. Reconstituirea hotarelor din luncile anual inundate ale Eufratului și Nilului, organizarea irigațiilor, constituirea șoselelor, viaductelor, canalelor, piramidelor etc, demonstrează un stadiu dezvoltat al măsurătorilor din acele timpuri. Hărțile și lucrările executate de către egipteni, greci și romani, precum și documentele pe care le avem, demonstrează o justă orientare și un studiu avansat pentru acele timpuri. Existau chiar asociații de topografi, gromatici ( groma- instrument rudimentar de măsurat unghiuri) în Grecia sau agrimensori în Roma Antică.
De la dezmembrarea imperiului Roman nu se înregistrează decât foarte puține evenimente de seamă în ceea ce privește măsurătorile terestre, cum ar fi lucrările pe care le-au întreprins arabii în Mesopotamia, în secolul al-IX-lea, sau măsurătoarea făcută de cneazul Gleb (1068 ), între orașele Tomani și Kerci, peste canalul Kerci.
Mai mult chiar, epoca feudală dominată de concepția religioasă a însemnat nu numai frânarea, ci chiar decăderea științelor. Adevărurile stabilite de știința antică erau decretate ca erezii dacă veneau în contrazicere cu concepția religioasă și în schimb, erau tolerate sau însușite alte formulări sau teorii neștiințifice, care nu contraziceau adevărurile religiei. Astfel, era combătut adevărul privitor la forma Pământului și acceptată părerea că Pământul este plat. Hărțile întocmite în acea vreme sunt lipsite de o bază științifică. Unitățile de măsură erau alese și schimbate după bunul plac al conducătorilor și după criterii absolut neștiințifice, cum ar fi, spre exemplu, lungimea brațului, a cotului, sau a piciorului regelui.
Progresiv concepția științifică prinde din nou teren. Astfel cu începere din secolul al XV-lea, se pot cita iar lucrări bune.
Dintre realizările importante din secolul al XVI-lea, se menționează :construirea hărților lui Mercator, descoperirea lunetei de către Galilei, alcătuirea Hărții Ruse. S-au construit și perfecționat aparate care devin din ce în ce mai ușoare, mai variabile și, în același timp, de o precizie din ce în ce mai mare; s-au ameliorat metodele de ridicare și s-au descoperit altele noi.
Pe măsură ce ne apropiem de secolul al XX-lea se cer planuri tot mai multe, mai unitare, mai precise, mai ieftine și de cele mai multe ori, într-o astfel de urgență, încât nu pot fi întocmite în termen util, decât recurgând la procedee și metode noi de lucru.
Problema unității și a preciziei planurilor s-a rezolvat atât prin perfecționarea aparaturii și a metodelor de măsurare, cât și prin descoperirea și luarea în considerare a unor noi metode de calcul și a unor cauze de erori. Astfel la începutul secolului XIX se descoperă metoda celor mai mici pătrate, care este o metodă precisă de calcul. Tot în acest secol se stabilesc cu mai multă precizie forma și dimensiunile Pământului și în special, efectul acestei forme asupra măsurătorilor.
În România Gh. Asachi în Moldova ( 1816 ) și Gh. Lazăr în Muntenia ( 1818 ) au reușit prin străduințe personale să organizeze primele cursuri de inginerie geo-topografică, cu aplicații în special la drumuri și poduri.
La fel cum harta topografică stă la baza realizării diferitelor hărți geomorfologice, Modelul Digital de Elevație (MDE) reprezintă punctul de plecare atât pentru calcularea unor elemente morfometrice ale reliefului și realizarea hărților geomorfologice digitale cât și pentru analiza spațială și modelarea matematică, metode specifice Sistemelor Informaționale Geografice, în vederea rezolvării unor probleme teoretice și practice din domeniul geomorfologiei și nu numai. Deoarece relieful prin caracteristicile sale are o mare influență, directă sau indirectă, asupra tuturor proceselor fizico-geografice (cu rol direct în repartiția ecosistemelor) la care se adaugă controlul său deosebit de puternic asupra activităților antropice legate în principal de modul de utilizare al terenului, modelele digitale de elevație stau în prezent la baza oricărei aplicații S.I.G. indiferent de domeniul vizat. Mai mult, pentru că majoritatea proceselor, fenomenelor și activităților se desfășoară într-un spațiu geografic și au deci o distribuție spațială se poate afirma că MDE sunt unelte absolut necesare în aproape orice tip de analiză sau modelare. Iată de ce, chiar din anii 50, de la începutul dezvoltării aplicațiilor de modelare matematică a suprafeței terestre, modelele digitale de elevație au reprezentat componente de bază în cadrul Sistemelor Informaționale Geografice, fiind considerate în prezent subsisteme ale acestora (Digital Terrain Modelling Systems).
Modelarea suprafețelor este procesul prin care se reprezintă grafic o suprafață naturală sau artificială prin intermediul uneia sau a mai multor ecuații matematice. Modelarea suprafeței terestre este așadar un caz particular de modelare a suprafețelor în care trebuie să se țină seama de problemele specifice ce țin de reprezentarea Pământului sau a unor porțiuni din acesta.
Termenul de model numeric al terenului (digital terrain model) a fost folosit pentru prima dată în 1958 de către Miller și Laflamme (citați de Stocks și Heywood, 1994), model pe care l-au definit drept o reprezentare statistică a suprafeței continue a terenului prin utilizarea unui număr mare de puncte a căror coordonate orizontale (x, y) împreună cu altitudinea (z) sunt cunoscute, reprezentare realizată într-un sistem de coordonate arbitrar.
Odată cu dezvoltarea SIG ia naștere o nouă terminologie care, datorită timpului foarte scurt de la apariția sa, este departe de a fi definitivată și perfect unitară. Iată de ce modelele digitale de elevație pot fi întâlnite în literatura de specialitate sub denumiri diferite care se referă fie la același tip de model, fie la modele ale suprafeței terestre cu caracteristici diferite. Se impune astfel o scurtă trecere în revistă a termenilor utilizați în prezent.
Pe plan mondial tind să se impună termenii de Model Digital de Elevație (MDE) și Model Numeric al Terenului (MNT). Termenul de Model Digital de Elevație (MDE) / Digital Elevation Model (DEM) se referă în general la o reprezentare digitală a suprafeței terestre prin intermediul valorilor altitudinale. Acestea sunt dispuse uniform și formează o matrice reprezentată prin intermediul unei rețele de celule cu forme regulate, cel mai frecvent pătrate și mai rar triunghiuri sau hexagoane. Cu toate că această reprezentare, cunoscută sub numele de structură raster, „sparge” suprafața respectivă în celule cu dimensiuni identice, se consideră că datele formează o suprafață continuă. Este de fapt o „matriță” bidimensională a altitudinii terenului, valorile aparținând unor puncte echidistante de pe suprafața terestră.
1.2. LOCALIZAREA GEOGRAFICĂ
Fig. 1.1. Localizarea geografică
Așezare geografică
Municipiul Cluj-Napoca este situat în zona centrală a Transilvaniei, având o suprafață de 179,5 km². Situat în zona de legătură dintre Munții Apuseni, Podișul Someșan și Câmpia Transilvaniei, orașul este plasat la intersecția paralelei 46° 46’ N cu meridianul 23° 36’ E. Se întinde pe văile râurilor Someșul Mic și Nadăș, și prin anumite prelungiri pe văile secundare ale Popeștiului, Chintăului, Borhanciului și Popii. Spre sud-est ocupă spațiul terasei superioare de pe versantul nordic al dealului Feleac, fiind înconjurat pe trei părți de dealuri și coline cu înălțimi între 500 și 825 metri. La sud orașul este străjuit de Dealul Feleac, cu altitidinea maximă de 825 m, în vârful Măgura Sălicei. La est, în continuarea orașului se întinde Câmpia Someșană, iar la nordul orașului se află dealurile Clujului, cu piscuri ca Vârful Lombului (684 m), Vârful Dealul Melcului (617 m), Techintău (633 m). Înspre vest se află o suită de dealuri, cum ar fi Dealul Hoia (506 m), Dealul Gârbăului (570 m) etc.
Clima
Clima Clujului este temperat-continentală, cu ușoare influențe oceanice, însă fiind un oraș situat pe mai multe trepte de altitudine, temperaturile și precipitațiile pot fi diferite de la cartier la
cartier. Temperatura medie anuală în Cluj-Napoca este de 8,2°C, iar media precipitațiilor este de 557 mm. Trecerea de la iarnă la vară se face, de obicei, la sfârșitul lunii aprilie, iar cea de la toamnă la iarnă în luna noiembrie. Verile sunt călduroase, iar iernile sunt, în general, lipsite de viscole.
Hidrografia
Prin municipiul Cluj-Napoca trec râurile Someșul Mic și Nadăș, precum și pârâurile: Pârâul Țiganilor, Canalul Morilor, Pârâul Popești, Pârâul Nădășel, Pârâul Chintenilor, Pârâul Becaș, Pârâul Murătorii.
Populația
Conform recensământului efectuat în 2011, populația municipiului Cluj-Napoca se ridică la 324.576 de locuitori, în creștere față de recensământul anterior din 2002, când se înregistraseră 317.953 de locuitori. Majoritatea locuitorilor sunt români (75,71%). Principalele minorități sunt cele de maghiari (15,27%) și romi (1,01%). Pentru 7,14% din populație nu este cunoscută apartenența etnică.
Economie
Cluj-Napoca are una dintre cele mai dinamice economii din România. Principalele atuuri, din punct de vedere economic, pe care le deține Clujul, sunt forța de muncă specializată, infrastructura de transport dezvoltată (aeroportul a cărui pistă și ofertă de servicii sunt în extindere), vocația multiculturală a orașului, potențialul turistic, mediul de afaceri dinamic și rata scăzută a șomajului, care se situează sub 3%.
Agricultura
Suprafața agricolă disponibilă a orașului era în 2004 de 9.931 ha, reprezentând 4.925 ha de terenuri arabile, 2.725 ha de pășuni, 964 ha de fânețe și 1.317 ha de livezi. Prin tradiția universitară și cea de centru economic al județului, Municipiul Cluj-Napoca dispune de câteva institute de cercetare în agricultură, precum Stațiunea de Cercetare și Producție Pomicolă, Stațiunea Didactică și Experimentală a Universității de Științe Agricole și Medicină Veterinară, Direcția Generală pentru Agricultură și Alimentație, sucursala Institutului Național de Medicină Veterinară „Pasteur” etc.
1.3. DESCRIEREA OBIECTIVULUI PROIECTAT
1.4. SITUAȚIA JURITICĂ
1.5. BAZA GEODEZO-TOPOGRAFICĂ DIN ZONĂ
În cazul oricărui proiect de măsurători, prima etapă este identificarea bazei geodezo-topografice din zonă. Aceasta se realizează pe planuri și hărți existente ale lucrărilor executate anterior, prin determinarea punctelor geodezice și ale reperelor de nivelment precum și obținerea inventarelor de coordonate pentru aceste puncte.
În acest scop s-au studiat inventare de coordonate, înscrise în registrele de la Oficiul de Cadastru, planuri topografice scara 1 :5000 și planuri digitale cu rețelele de puncte geodezice ale României.
Măsurătorile geo-topografice sunt executate cu respectarea prevederilor Ordinului 534/2001 "Normele tehnice de introducere a cadastrului general" al Președintelui Agenției Naționale de Cadastru și Publicitate Imobiliară, care prevede ca punctele noi să fie legate de rețeaua de sprijin și determinate în Proiecția Stereografică 1970 și în planul de referință Marea Neagră 1975.
În apropierea zonei de interes s-a constatat existența a 5 puncte din rețeaua de sprijin. Toate cele 5 puncte sunt staționabile și sunt dispuse sub forma unui poligon cu punct central.
Fig. 1.2. Schița rețelei de sprijin
x = 586465,406 x = 590449,220
47 (Dealul Hoia) y = 388398,395 215 (Dealul Steluța) y = 391928,280
z = 506,680 z = 555,298
x = 587620,410 x = 584181,450
234 (Str. A. Vlaicu) y = 395152,970 219 (La Bazin) y = 391671,640
z = 366,100 z = 485,950
x = 586404,730
813 (Turn) y = 392058,310
z = 380,232
1.5.1. Proiecția stereografică 1970
Proiecția Stereografică 1970 reprezintă proiecția cartografică oficială a României, ce a înlocuit proiecția Gauss-Krűger, urmare a Decretului numărul 305 din luna septembrie 1971. Printre altele, Decretul prevedea: "lucrările geodezice, topo-fotogrammetrice și cartografice necesare economiei naționale se execută în sistem de proiecție stereografică 1970 și sistem de cote referite la Marea Neagră 1975". Proiecția Stereografică 1970 este conformă, nu deformează unghiurile, permițând ca măsurătorile geodezice sa fie prelucrate direct în planul de proiecție, fără a se calcula coordonate geografice, cu condiția aplicării prealabile a unor corecții de reducere a măsurătorilor la planul de proiecție. Proiecția deformează suprafețele în funcție de depărtarea acestora față de polul proiecției.
Caracteristicile proiecției
are asociat elipsoidul Krasovski 1940, orientat la Pulkovo, ca și în cazul proiecției Gauss-Krűger. Elipsoidul are următorii parametrii:
semiaxa mare a = 6 378 245.000m
turtirea geometrică f = l / 298.3
polul proiecției Q0 denumit uneori și "centrul proiecției", are coordonatele geografice:
B0 – 46° latitudine nordică
L0 – 25° longitudine estică față de meridianul de origine Greenwich
întreaga țară este reprezentată pe un singur plan, în care există un cerc de deformație nulă, cu centrul in polul Qo si raza de 201.7 km.
sistemul axelor de coordonate plane rectangulare xOy are ca origine imaginea plană a polului proiecției, axa Ox este imaginea plană a meridianului de 25° și are sensul pozitiv spre nord, iar axa Oy are sensul pozitiv spre est.
coeficientul de reducere a scării, folosit la transformarea coordonatelor rectangulare din planul tangent (in polul Qo), in planul secant, paralel cu cel tangent, are valoarea:
c=1-(1/4000)=0.999 750 000
coeficientul de revenire la scara normala, de la planul secant la cel tangent, este:
c'=l/c=1.000 250 063
Fig. 1.3 Deformațiile în proiecția STEREO ̕ 70
Deformațiile in proiecția Stereografică 1970
În plan secant, modulul deformației liniare este:
m=c+(1/4cR02)(x2+y2)
Pentru deformațiile liniare relative, D, din planul secant rezultă:
D=m-1=(c-1)+(1/4cR02)(x2+y2)
Pentru distanțe de 201.7 km deformația relativa "D" este nulă, ne găsim pe cercul de deformație nulă. La distanțe mai mici de 201.7 km față de origine, suntem in interiorul cercului de deformație nulă, unde deformațiile sunt negative. In originea sistemului de coordonate deformația liniară relativă este de -25 cm/km. Când distanța fată de originea axelor este mai mare de 201.7 kilometrii, atunci suntem in afara cercului de deformație nulă, iar deformațiile sunt pozitive. In punctele cele mai depărtate de origine, de exemplu in zonele:
Sulina, Mangalia, Beba Veche, deformațiile în proiecția stereografică 1970 ating valori de ordinul + 65 cm/km.
1.5.2. Sistemul de cote Marea Neagră 1975
Pentru determinarea altitudinii punctelor topografice a fost necesar să se ia în considerare o suprafață de nivel față de care să se poată determina atât înălțimile punctelor uscatului, cât și adâncimile punctelor batimetrice, situate pe fundul mărilor și oceanelor. Astfel s-a stabilit ca suprafață de nivel, de referință, suprafața curbă a apelor liniștite ale mărilor și oceanelor, presupusă a fi prelungită pe sub continente, care în orice punct al său este perpendiculară pe verticala locului, și care se numește geoid. Acestei suprafețe, luată ca sistem de referință, i se atribuie cota O (zero). Pentru o anumită țară, suprafața de nivel zero se determină prin observații îndelungate, executate față de un reper fix numit zero fundamental, folosindu-se aparate speciale numite medimarimetre sau medimarigrafe.
Pentru țara noastră, suprafața de nivel zero este suprafața liniștită, de nivel mediu, a Mării Negre. Lucrările de nivelment executate înainte de 1951 au fost racordate la o placă de bronz instalată pe chei în apropierea maregrafului din Constanța. Această placă poartă, printre altele, înscrisă altitudinea sa de 2,48 m față de "zero miră maregraf", adică față de nivelul mării, acceptat sau presupus la data instalării maregrafului. Direcția Topografică Militară, folosind datele înregistrărilor la maregraful din portul Constanta, în intervalul 1933-1975, a stabilit nivelul mediu al Mării Negre la epoca 1975. A rezultat o creștere a nivelului mării cu +0,139 m față de zero al mirei maregrafului , astfel încât altitudinea plăcii de bronz, menționată mai înainte a fost stabilită la 2,341 m. Astfel prin intermediul unor lucrări de nivelment geometric repetat (1962, 1963, 1964, 1970, 1972) și determinări gravimetrice, s-a calculat altitudinea reperului fundamental de tip I-DTM a Capelei Militare din Constanța, care a fost considerat până în anul 1982 punctul zero fundamental pentru rețeaua de nivelment de stat din țara noastră .
Studiile care au fost efectuate după această perioadă au condus la ideea creării unui nou amplasament pentru punctul zero fundamental, într-o zonă stabilă din punct de vedere geologic. Locul a fost ales la circa 53 km de Constanta, între localitățile Tariverde și Cogealac.
Pe teritoriul țării noastre au fost utilizate mai multe puncte origine ( punctul zero Sulina, zero Marea Adriatică sau zero Marea Baltică ) dintre acestea cel mai des utilizat a fost punctul zero Marea Baltică.
Trebuie precizat că există mai multe determinări între zero Marea Neagră și zero Marea Baltică care au condus la valori diferite, diferențele mari existente conducând la concluzia că nu poate fi acceptată o valoare constantă pentru diferența dintre cele două sisteme pe întreg teritoriul țării.
Orice punct de pe suprafața Pământului are o suprafață de nivel, fiind suprafețe de referință relative, față de care se pot determina diferențele de nivel și ulterior altitudinile diferitelor puncte
topografice.
CAPITOLUL 2
INSTRUMENTE ȘI METODE DE MĂSURARE
2.1. DESCRIEREA ȘI VERIFICAREA INSTRUMENTELOR UTILIZATE
La realizarea lucrării s-a folosit tahimetrul electronic "TCR 805" produs al firmei elvețiene Leica Geosystems, înglobând tehnologie de înaltă performanță și calitate, în scopul creșterii preciziei și randamentului măsurătorilor. Stația totală TCR 805 este un aparat de înaltă calitate destinat lucrărilor de construcții, tehnologia avansată permițând ca procesul de măsurare să fie cât mai ușor.
Fig. 2.1. Părți componente ale stației totale
1. Colimator
2. Laser de ghidare
3. Șurub de mișcare verticală
4. Baterie
5. Suport pentru bateria GEB111 6. Suporți de baterii pentru
GEB111/GEB121/GAD39
7. Ocular; focusarea reticulului
8. Focusarea imaginii
9. Mâner detașabil cu șuruburi de montare
10. Interfață serie RS232
11. Șuruburi de calare
12. Obiectiv cu dispozitiv încorporat de măsurare a distanței electronice
(EDM); ieșire fascicul
13. Adaptor baterii GAD39 pentru 6 celule
14. Baterie GEB121 (opțional)
15. Display (Ecran)
16. Tastatură
17. Nivelă sferică
18. Tasta Pornit/Oprit
19. Tastă de declanșare
Caracteristici speciale ale stației totale:
• Măsurare fără reflector EDM
• Display mare, taste alfanumerice
• Șurub fără sfârșit
• Centrare cu laser
• Compensator pe două axe
• Suport baterii
• Construcție ușoară
• Software și memorie date incorporate
Fig. 2.2. Axele stației totale
Axele stației totale sunt:
VV = axa principală, care în poziție de lucru trebuie să fie verticală și perpendiculară, prin construcție, pe cercul orizontal în centrul lui, fiind materializată prin firul cu plumb sau fascicolul laser.
OO = axa secundară, în jurul căreia basculează luneta, perpendiculară pe axa principală și pe cercul vertical în centrul lui, care devine orizontală în timpul măsurătorilor. Un capăt al axei secundare este marcat pe carcasă, servind la determinarea înălțimii aparatului.
rO = axa lunetei, este perpendiculară pe axa secundară. Intersecția firului reticular orizontal cu cel vertical, ca punct material, trebuie să se găsească pe această axă.
z = unghiul zenital
e = cercul vertical, cu divizare circulară codificată pentru citirea unghiului vertical.
Hz = unghiul orizontal
Verificări și reglaje
Trepiedul
Legăturile dintre părțile metalice trebuie să fie întotdeauna strânse. Se strâng moderat legăturile Allen (2) și articulațiile capului de trepied se strâng doar cât să țină picioarele trepiedului deschise când se ridică trepiedul de la sol.
Nivela sferică
Nivela sferică, numită și nivelă circulară, este utilizată pentru orizontalizarea aparatului în punctul de stație. Bula nivelei sferice trebuie să fie în centrul cercului când aparatul este orizontal. Dacă bula nivelei nu se păstrează în centrul cercului, după orizontalizarea aparatului din nivela electronică, atunci nivela sferică trebuie rectificată. Rectificarea nivelei se face aducând bula de aer în centrul cercului acționând din șuruburile de rectificare ale nivelei cu ajutorul cheii Allen. După reglare șuruburile nu trebuie să fie strânse.
Nivela circulară de pe amboză
Nivela sferică (circulară) de pe ambaza aparatului se utilizează pentru calarea (orizontalizarea) aparatului în punctual de stație. Orizontalizarea aparatului se face din șuruburile de calare ale ambazei. Dacă nivela sferică este descentrată (bula de aer nu stă în centrul cercului) atunci ea se rectifică din șuruburile de rectificare ale nivelei, folosind acele de rectificare. Răsucirea șuruburilor de rectificare către stânga are ca efect apropierea bulei de aer de șurub, iar răsucirea șurubului de rectificare către dreapta are ca efect depărtarea bulei de aer de șurub. După reglare șuruburile trebuie să fie strânse.
Laserul de centrare
Laserul de centrare este montat pe axa verticală a aparatului. Verificarea se face prin rotirea aparatului parcurgând următoarele etape (Figura 2.3.): se montează aparatul pe trepied la aproximativ 1,5 m de la sol și se orizontalizează; se cuplează laserul de centrare și se marchează central spotului roșu; se rotește încet aparatul cu 3600 și se observă poziția spotului. Observarea poziției spotului trebuie să se facă pe o suprafață orizontală, netedă, lucioasă (ex: o foaie de hârtie). Dacă centrul spotu1ui laser execută o mișcare circulară sau dacă se deplasează cu mai mult de 1 mm de prima poziție marcată, atunci este necesară efectuarea reglajului de către un service Leica. Funcție de strălucire și suprafață mărimea spotu1ui laser poate varia. La o distanță de 1,5 m diametrul trebuie să fie de cca. 2,5 mm. Diametrul cercului pe care se mișcă spotul laser la rotirea aparatului nu trebuie să varieze cu mai mult de ± 0,8 mm la o distanță de 1,5 m.
Fig. 2.3. Laserul de centrare
Măsurarea distanței fără reflector
Raza laser roșie folosită la măsurarea fără reflector este coaxială cu linia de vizare a telescopului și iese prin deschiderea obiectivului. Dacă aparatul este bine reglat atunci raza laser coincide cu linia de vizare. Influențele externe cum ar fi lovituri, fluctuații mari de temperatură, pot deplasa raza laser față de linia de vizare. Direcția razei trebuie verificată înainte de efectuarea măsurătorilor precise de distanțe, deoarece deviațiile mari ale razei laser de la linia de vizare pot duce la rezultate imprecise pentru măsurătorile de distanțe. Verificarea se face astfel: se fixează mira la o distanță de 5,20 m de aparat cu fața gri reflectoare către aparat; se aduce telescopul în poziția a II -a și se cuplează laserul prin activarea funcției; cu ajutorul firelor reticulare se aliniază aparatul pe central mirei după care se verifică poziția spotului laser pe miră. În general spotul laser nu este vizibil prin telescop, se poate observa doar pe deasupra sau prin lateralul telescopului. Dacă spotul cade pe cruce (Figura 2.4.a), atunci reglajul este precis, altfel direcția laserului trebuie reglată. Dacă spotul este prea strălucitor se folosește fața albă a mirei pentru verificare. Pentru reglarea direcției laser se parcurg următorii pași: se scot cele două căpăcele din orificiile de reglare de pe capacul de sus al telescopului (Figura 2.4.b.); pentru reglarea înălțimii razei se introduce șurubelnița în orificiul din spate; dacă se rotește șurubelnița în sens orar , spotul se mișcă oblic în sus pe miră, iar în sens antiorar se mișcă oblic în jos; pentru reglarea razei în lateral se introduce șurubelnița în orificiul din față și rotind în sens orar se mută spotul către dreapta, în sens antiorar către stânga. Pe durata efectuării reglajului țineți telescopul. După reglare se introduc căpăcelele la loc (Figura 2.4.c.) pentru a feri orificiile de praf și umezeală.
Fig. 2.4. a Fig. 2.4. b Fig. 2.4. c
Determinarea și rectificarea erorilor aparatului
Aparatul este reglat în fabrică înainte de expediere, însă pot apărea erori care se pot modifica în timp și în funcție de temperatură. Acestea trebuie determinate înainte de prima folosire a aparatului și înainte de măsurători de precizie, după perioade lungi de lucru și dacă temperatura se modifică cu mai mult de 10° C. Înainte de determinarea erorilor aparatului, acesta trebuie orizontalizat cu nivela electronică. Aparatul trebuie fixat ferm și trebuie protejat de lumina solară directă pentru a evita încălzirea doar pe o singură parte.
Eroarea liniei de vizare
Se mai numește și eroarea de colimație (c) și se definește ca diferența dintre perpendiculara pe axa secundară și linia de vizare. (Fig. 2.5). Efectul colimației crește o dată cu unghiul vertical. Pentru
vize orizontale eroarea lui Hz este egală cu eroarea liniei de vizare. Pentru determinarea acestei erori se parcurg următoarele etape: se orizontalizează aparatul exact cu nivela electronică; se vizează un punct la aproximativ 100 m de aparat care nu se abate cu mai mult de 5° față de orizontală; pentru verificare se afișează unghiurile vertical și orizontal; se declanșează măsurarea; se schimbă poziția telescopului și se vizează din nou; cu tasta de declanșare se măsoară din nou; se afișează valorile precedente și recalculate ținând cont de eroarea direcției de vizare. Noua valoare poate fi acceptată cu <SET> sau neacceptată cu <EXIT>. Calibrarea se face din meniul stației "Calibration" și selectând "Hz Colimation".
Fig. 2.5. Eroarea de colimație Fig. 2.5. Eroarea de index
Eroarea indexului vertical
Cercul vertical trebuie să indice exact 90° ( 100g ) când linia de vizare este orizontală. (Fig.2.6) Deviația de la această valoare se definește ca eroarea indexului vertical (i). Odată cu determinarea erorii indexului vertical se corectează și nivela electronică. Pentru determinarea acestei erori, ca și în cazul erorii de colimație, se fac următorii pași: se orizontalizează aparatul exact cu nivela electronică; se vizează un punct la aproximativ 100 m de aparat care nu se abate cu mai mult de 5° față de orizontală; se declanșează măsurarea; se schimbă poziția telescopului și se vizează din nou; cu tasta de declanșare se măsoară din nou; se afișează valorile precedente și recalculate ale erorii.
2.2. METODE DE MĂSURARE UTILIZATE
În practica topografică precizia măsurării suprafețelor depinde exclusiv de precizia cu care s-a efectuat măsurarea distanțelor și a unghiurilor pe teren. De aceea este absolut necesar să cunoaștem tehnica măsurării unghiurilor și a metodelor care ne conduc la rezultatele cele mai bune, mai precise și cu randament mare. Observațiile unghiulare azimutale s-au efectuat cu stația totala anterior prezentată.
2.2.1. Metode de măsurare a direcțiilor și unghiurilor, utilizate in rețelele geodezie
În cadrul rețelelor geodezice se utilizează metode de măsurare a direcțiilor (atunci când se folosește o direcție de referință, comună pentru toate măsurătorile) și metode de măsurare a unghiurilor (atunci când măsurătorile sunt grupate două câte două, de fiecare dată direcția de referință aleasă spre stânga). Deși în cadrul ultimelor metode, unghiurile măsurate sunt formate de două direcții, se poate admite că fiecare cuplu formează o unitate distinctă, independentă, deoarece direcțiile comune unghiurilor învecinate sunt măsurate separat.
Dintre metodele cunoscute prin observații azimutale, se pot aminti metoda Schreiber și metoda Seriilor complete.
Măsurarea unghiurilor în toate combinațiile (metoda Schreiber)
Măsurarea unghiurilor în toate combinațiile a fost propusă ca metodă ideală de măsurare de către C.F. Gauss și C. L. Gerling. O. Schreiber a dezvoltat și definitivat această metodă în cadrul observațiilor unghiulare din triangulația germană (1868-1874) și de aceea metoda poartă numele său.
Prin instrucțiunile în vigoare din țara noastră, măsurările azimutale în triangulațiile de ordinele I-II se efectuează numai prin această metodă, care constă în realizarea unor combinații posibile, fără însă ca acestea să se completeze la 400g.
Fig. 2.7. Observații azimutale executate prin metoda Schreiber în stația P
Metoda seriilor complete, utilizată și în cazul rețelei luată în studiu, constă în efectuarea tuturor observațiilor azimutale dintr-un punct de stație, spre punctele de același ordin sau de ordin imediat superior pentru realizarea conexiunilor prevăzute de proiectul rețelei geodezice . Observațiile încep și se termină pe un punct de referință, care este cel mai îndepărtat și are condiții optime de vizibilitate.
O serie este compusă din două semiserii ; în prima semiserie se vizează toate punctele în poziția I a lunetei prin rotirea alidadei în sens orar; în cealaltă semiserie , măsurătorile se efectuează în poziția a doua a lunetei, rotindu-se alidada în sens antiorar.
Metoda este recomandată de instrucțiuni pentru rețelele de triangulație de ordinele III, IV, V, rețelele principale și secundare din localități, precum și în diverse lucrări tehnico-inginerești.
2.2.2. Metode de măsurare utilizate la drumuire și radiere
Măsurarea unghiurilor orizontale
Măsurarea unghiurilor în lucrările topografice se face potrivit scopurilor și precizărilor pe care le urmăresc aceste lucrări: de mare precizie, în orașe, mine etc.; de precizie obișnuită în extravilane sau numai cu scop informativ, documentar. În funcție de precizia ce ni se cere în efectuarea măsurătorilor unghiurilor, putem folosi una din următoarele metode: metoda simplă sau directă, metoda repetiției, metoda reiterației, metoda orientărilor directe și metoda orientărilor cu busola. Metoda de măsurare a unghiurilor orizontale folosită este metoda simplă. Metoda simplă
sau directă de măsurare a unghiurilor orizontale constă în a măsura unghiul o singură dată. Ca procedee de măsurare a unghiurilor prin această metodă putem utiliza fie procedeul cu zero în coincidență (zero de pe limbul gradat să fie în coincidență cu zero de pe vernier sau microscop), fie procedeul prin diferența citirilor pornindu-se de pe prima direcție cu un unghi oarecare. Operațiile de măsurare a unghiurilor prin această metodă se execută astfel: se așază aparatul în stație și se calează acționând din șuruburile de calare; se vizează un punct de pe prima latură, considerând sensul de rotație a aparatului, sensul acelor de ceasornic, și se face prima citire C1; se vizează punctul de pe latura a doua și se citește valoarea C2. Diferența dintre aceste citiri ne va indica valoarea unghiului U = C2 – C1
în care: C1 – prima citire 20g20c28cc;
C2 – a doua citire 60g60c28cc;
U – valoarea unghiului.
U = 85g76c24cc- 36g21c68cc = 49g54c56cc.
Măsurarea unghiurilor verticale
Unghiul vertical se măsoară cu ajutorul lunetei și cercului vertical al aparatului, putându-se obține două feluri de unghiuri: unghiuri de pantă formate de orizontala punctului de stație și direcția vizată, și unghiuri zenitale formate de verticala locului punctului de stație și direcția vizată. Pentru măsurarea unghiurilor verticale se procedează în felul următor: se instalează aparatul în punctul de stație, se centrează și se calează, se măsoară înălțimea aparatului, se vizează semnalul din punctul de stație fie la înălțimea aparatului fie la înălțimea semnalului, prin aducerea firului reticular orizontal la unul din cele două repere menționate mai sus; se citește unghiul vertical la dispozitivul de citire.
Măsurarea distantelor
Măsurarea distanțelor cu stația totală se face indirect folosind unde din spectrul electromagnetic ca mijloc purtător al semnalului de măsurare, aceasta permite măsurarea distanțelor și a unghiurilor la distanțe mari. Principiul măsurării distanțelor prin unde constă în transmiterea unui fascicol de unde de la emițător, stația totală, la receptor, prisma sau semnalul vizat și returnarea la reflector. Distanța se calculează cu formula D = v ∙ t , „v”- fiind viteza de grup a undelor electromagnetice v = c ∙ r (c = 299792.5 km/s viteza în vid; r = indicele de refracție) și t timpul de propagare. Există trei procedee de măsurare a distanței prin unde, procedeul fazic, procedeul modulației intensității luminii și procedeul prin impulsuri. Stația totală TCR 805 are opțiunea de măsurare a distanțelor fără reflector cu ajutorul undei laser . Modulul EDM încorporat în stația totală creează un fascicol laser care poate fi ales IR pentru măsurarea de distanțe cu prisme sau RL laser vizibil pentru măsurători de până la 1 km și fără prisme până la 80 m. Măsurarea distanței este influențată direct de condițiile atmosferice în care se execută. Acestea depind de temperatura aerului, presiunea atmosferică, înălțimea deasupra nivelului mării și umiditate. Pentru a ține seama de aceste influențe, distanța trebuie corectată folosind parametrii de corecție atmosferică.
Fig. 2.8. Ieșire laser infraroșu
2.3. OPERAȚIUNI GEODEZO-TOPOGRAFICE EFECTUATE
Orice gen de lucrare geodezo-topografică are la bază o succesiune de etape, ce cuprind operații care se realizează la birou înainte de efectuarea lucrărilor pe teren.
2.3.1. Lucrări de teren
În teren s-a realizat recunoașterea punctelor din cadrul rețelei de triangulație luată în considerare pe baza inventarului de coordonate de la OCPI și a descrierilor topografice privind poziționarea acestora. S-a studiat vizibilitatea între puncte și s-a trecut la efectuarea măsurătorilor în vederea verificării rețelei din punct de vedere geodezic. S-a staționat pe rând în punctele rețelei de sprijin cu vize spre celelalte puncte vizibile, vizele efectuându-se doar în prima poziție a lunetei. După realizarea măsurătorilor pentru verificarea rețelei s-a procedat la determinarea planimetrică a unui punct topografic de îndesire prin intersecție înapoi, punct ce formează împreună cu un alt punct de coordonate cunoscute stabilit în prealabil în incinta campusului USAMV , baza de plecare din cadrul poligonației combinată cu radierea ce s-a realizat în jurul ICHAT Cluj-Napoca . Tot din teren s-au prelevat datele descriptive necesare întocmirii bazei de date pe baza cărora s-a realizat planul digital al terenului.
2.3.2. Lucrări de birou
Cea mai mare parte din timpul realizării proiectului a fost ocupată de lucrările de birou.
Primul pas în realizarea proiectului a fost documentarea cu privire la tematica aleasă și culegerea de date, planuri, hărți, registre și orice alte informații cu privire la tema proiectului. Datele rezultate din măsurători s-au transferat din aparat în PC cu softul Leica Survey Oftice și s-au prelucrat folosind utilitarul Microsoft Excel din pachetul Office. Prelucrarea datelor s-a făcut în conformitate cu teoria prelucrării măsurătorilor geodezice. Proiectarea rețelei s-a făcut în programul AutoCAD, unde s-au realizat și alte operații pentru întocmirea bazei de date grafice.
2.4. SOFTURI DE PRELUCRARE FOLOSITE
TOPOSYS
Programul de calcule topo-geodezice a devenit cu versiunea 7.0, un soft de specialitate cu funcționalitate mărită, care oferă metodele consacrate de calcul si compensare în mediu Windows, la care se adaugă posibilități de administrare a datelor grafice si alfanumerice mai eficiente, în baze de date MS-Access.
Administrarea de date structurată
Structura de date Proiect/Lucrări/Date standard vizibila pe tot timpul prelucrării
Posibilitatea deschiderii mai multor proiecte si lucrări simultan
Fereastra grafică separată poziționabila si dimensionabilă
Funcții de import direct din 7 tipuri de stații totale
Funcție de descărcare date brute prin portul serial
Editare date pentru modificări sau introducere manuala
Sistem de coordonate N-E sau E-N
Unități unghiulare Sexagesimale sau Centesimale
Distanțe măsurate de tip înclinate, orizontale, stadimetrice sau GPS
Reducerea distantelor la orizont, la nivelul mării sau pe planul proiecției
Acceptarea codurilor de puncte date pe teren sau la prelucrare
Export de date grafice si alfanumerice în format ASCII, DXF, WMF
Fig.2.9. Crearea unui nou proiect
Fereastră grafică multifuncțională
Posibilitate de afișare cu simboluri a direcțiilor si distanțelor măsurate, a numărului de puncte si al elipselor de eroare
Funcții de mărire/micșorare, deplasare, activare coduri, limite, setare parametrii de afișare
Editarea datelor prin selectare în fereastra grafica
Afișarea selecției făcute în fereastra proiect
Fig. 2.10. Crearea unei noi lucrări
Calcule topografice multiple
Calculul coordonatelor aproximative cu metode consacrate
Intersecție înainte
Intersecție înapoi
Drumuire
Radiere
Afișarea modulelor stațiilor
Calculul cotelor si diferențelor de nivel din datele de nivelment trigonometric
Posibilitatea organizării datelor de nivelment pe linii de nivelment
Transformări de coordonate plane, spațiale
Transcalcul de coordonate Stereo 70, Gauss-Krüger, UTM, si în sisteme de coordonate geografice, geocentrice și topocentrice.
Fig. 2.11. Introducerea unui nou punct
Fig.2.12. Introducerea măsurătorilor
Compensarea datelor si depistarea erorilor prin metode statistice
Depistarea erorilor grosolane prin compensarea robustã
Compensarea rețelelor planimetrice sau de nivelment prin „Metoda celor mai mici pătrate”:
Rețele libere
Rețele constrânse
Rețele cu coordonate măsurate
Metode de ponderare:
În funcție de distanțe
Normalizatã
Unitarã
Generarea și afișarea elipselor de eroare.
Generarea rapoartelor de calcul și compensare, salvarea acestora în ordine cronologică după fiecare calcul.
Generarea schițelor de rețele cu posibilitatea afișării atributelor măsurătorilor, în fereastra grafică.
Export de coordonate, cote, măsurători sau date de nivelment în format ASCII.
Exportare grafică în format DXF sau WMF.
Fig. 2.13. Log generat in urma unei metode de calcul
TopoLT
Aplicația TopoLT reprezintă un instrument indispensabil in domeniul topografiei și cadastrului, îndeplinind toate cerințele necesare pentru munca teren – birou. Funcționează in mai multe limbi putând fi tradus de către utilizator în orice limbă, iar configurarea funcțiilor a fost gândită astfel încât sa acopere o cât mai largă gamă de situații.
TopoLT rulează sub AutoCAD sau alte platforme CAD, utilizând funcțiile de desenare ale acestor programe la care se adaugă funcțiile specifice ale programului necesare pentru realizarea planurilor topografice și cadastrale în format digital.
Fig. 2.14. Raportare coordonate cu TopoLT
Facilitățile oferite de acest program sunt:
raportează direct in desen fișierul de coordonate, raportează direct coordonatele din stația totală sau transmite coordonate din desen către stația totală;
la raportare, textele punctelor pot fi optimizate astfel încât să nu existe suprapuneri intre ele sau suprapuneri față de celelalte entități aflate în apropierea punctului;
codurile punctelor sunt traduse conform fișierului de interpretare a codurilor definit de utilizator;
se pot introduce grafic puncte cu sau fără cote, cotele pot fi obținute și prin interpolare;
se pot introduce automat puncte pentru entitățile (linii, polilinii, arce etc.) din desen ce nu au puncte la capete;
pot fi calculate coordonatele punctelor radiate (coordonate polare) inclusiv cu posibilitatea importului de măsurători de la majoritatea stațiilor totale cunoscute;
pot fi recepționate măsurători pe portul serial de la un instrument;
se pot face selecții ale punctelor după cod sau se pot modifica codurile punctelor;
din desen pot fi extrase coordonatele punctelor si salvate în diferite formate, inclusiv în formatele definite la instrumente (stații totale) sau în formate definite de utilizator;
se pot crea tabele de coordonate pentru punctele selectate, inclusiv tabel separat pentru punctele de stație;
se poate crea modelul 3D al terenului și curbele de nivel, se pot calcula volume fără nici un fel de restricție (volumul obținut prin intersecția unei suprafețe 3D cu un plan sau volumul dintre doua suprafețe 3D de orice formă grid sau triunghiuri);
modelele 3D pot fi tăiate sau unite;
se pot vizualiza tridimensional entitățile dintr-un desen cu randare in timp real, pot fi salvate filme AVI cu corpurile tridimensionale in mișcare, pot fi salvate imagini, pot fi vizualizate fișiere 3ds, se pot atașa texte la corpurile 3D inclusiv cu atașarea unor imagini în coordonate pentru o vizualizare fotorealistică a modelelor 3D, vizualizarea este valabilă și pentru funcțiile de creare a modelului 3D și de calcul de volume;
pot fi transformate imagini raster pentru a realiza corelarea acestora cu sistemul de coordonate al planului, de asemenea imaginile raster pot fi atât tăiate cât si încadrate odată cu efectuarea transformării, imaginile raster pot fi salvate in diferite formate, formatul de culori poate fi schimbat;
se pot însera automat simboluri punctiforme de tip bloc .dwg sau shape dupa codul punctului, interpretarea codurilor fiind dată de fișierul in care sunt definite codurile;
se pot scala, roti, sau șterge simbolurile punctiforme automat după codurile punctelor;
se pot schimba automat simbolurile liniare (tipurile de linii) conform fișierului de interpretare a codurilor;
se pot detașa suprafețe folosind metodele cunoscute din cadastru pentru detașări respectiv: paralelă, paralelă cu o direcție, perpendiculară, proporțională, printr-un punct obligat și detașare cu deschidere obligată;
se poate desena automat caroiajul;
se pot crea planșe numerotate pentru a putea face vizualizări sau printări planșă cu planșă pentru cazul planșelor înlănțuite;
se poate desena automat planșa cu chenar și cartuș ținând cont de spațiul de printare a imprimantei si de formatul hârtiei;
desenează poligoane, trasee sau puncte în Google Earth folosind pentru aceasta librăria TransLT, un alt produs 3D Space;
transformă coordonatele punctelor folosind modele TransLT;
configurarea programului a fost gândită astfel încât să asigure o cât mai larga gamă de situații;
programul funcționează în mai multe limbi, de asemenea programul poate fi tradus de către utilizator în orice limbă.
AUTOCAD
AutoCAD este cel mai răspândit mediu de grafică și proiectare asistată de calculator.
In anul 1982, rula prima versiune a acestuia, denumită "MicroCAD", utilizată pe calculatoare cu procesor Intel 8080. La prelucrarea datelor topo-geodezice s-a utilizat versiunea AutoCad 2016. Acest program a cucerit America, apoi Europa și Australia. Este tradus în 18 limbi ale globului. Are milioane de utilizatori licențiați pe toate continentele, în mari companii industriale sau de construcții, în universități și firme de proiectare. Are milioane de fani, înscriși în cluburi. Are reviste dedicate, școli speciale de instruire, congrese specializate. Are un format soft recunoscut pe mapamond, *.dwg, compatibil cu aproape orice mediu de proiectare asistată de calculator.
Lansarea în execuție a programului AutoCAD conduce la afișarea ferestrei de dialog Create New Drawing, care conține opțiuni de setare a mediului de lucru. Astfel, opțiunile de început a
desenării în AutoCAD sunt:
Open a Drawing: permite încărcarea în vederea editării sau imprimării a unui desen deja salvat pe un mediu de stocare optic sau magnetic;
Start from Scratch: permite începerea de la zero a unui nou desen, bazat pe setările implicite, în sistemul metric sau anglo-saxon;
Use a Template: permite începerea unui nou desen pornind de la un șablon (tem plate) deja existent. Același șablon poate sta la baza mai multor desene diferite;
Use a Wizard: permite stabilirea avansată a caracteristicilor mediului de lucru pentru noul desen, astfel: formatul și precizia de afișare a unităților de măsură pentru lungimi și unghiuri, modul de măsurare a unghiurilor (în sens trigonometric sau invers trigonometric) și dimensiunea spațiului de lucru. Desigur, aceste caracteristici pot fi modificate și cu ajutorul unor comenzi specifice.
Fig. 2.15 Lansarea în execuție a programului AutoCAD
Cea mai mare suprafață a interfeței este reprezentată de zona de desenare.
Zona de desenare reprezintă spațiul aflat la dispoziția utilizatorului, iar dimensiunile sale pot fi modificate. De asemenea, în această zonă se observă un simbol grafic care reprezintă axele sistemului de coordonate și un sistem rectangular, numit "colimator" care stabilește poziția
curentă a cursorului de desenare în cadrul spațiului de lucru.
Sub zona de desenare se află zona de introducere de la tastatură a comenzilor programului, cu rol foarte important în decursul utilizării acestuia. Această zonă afișează în mod implicit trei linii de text.
Linia de jos, numită "linie de comandă", are rolul de a permite utilizatorului introducerea comenzilor specifice programului AutoCAD.
Fig 2.16. Interfața programului AutoCAD
In partea cea mai de jos a interfeței se găsește zona de stare în care sunt afișate informații asupra stării sistemului: coordonatele punctului curent, modurile ajutătoare de lucru (SNAP, GRID, ORTHO etc.), spațiul model sau hârtie (Model Space, Paper Space) etc.
În partea superioară a interfeței se află linia de titlu care conține numele desenului curent, zona meniurilor desfășurabile cu comenzile programului, bara de comenzi standard cu butoane pentru cele mai frecvent utilizate comenzi AutoCAD și Windows.
Majoritatea comenzilor și opțiunilor programului AutoCAD se găsesc în meniurile desfășurabile aflate în bara de meniuri din partea superioară a interfeței. O scurtă descriere a fiecărui meniu este dată în continuare:
-meniul File conține comenzile necesare lucrului cu fișierele (începerea unui desen nou, salvarea, deschiderea și exportul desenului curent), setarea paginii pentru alegerea dispozitivului extern de imprimare a desenului, stabilirea proprietăților
-meniul Edit conține comenzile necesare operațiilor de editare a desenului curent: copiere, lipire, revenire la o stare anterioara etc.;
-meniul View conține comenzile de stabilire a parametrilor vederii afișate: regenerarea desenului, modificarea punctului de vedere asupra acestuia, împărțirea zonei de desenare în două sau mai multe porturi de vedere, alegerea porturilor de vedere potrivite pentru obiectele bidimensionale și tridimensionale etc.;
-meniul Insert conține comenzile necesare adăugării în spațiul de lucru a blocurilor, a imaginilor, a fișierelor externe în diverse formate etc.;
-meniul Format conține comenzile care permit stabilirea limitelor de desenare, a unităților de măsură, a stilului de text, a stilului de cotare etc.;
-meniul Tools conține comenzi care oferă informații despre obiectele desenate, permit încărcarea și rularea programelor AutoLISP, personalizarea meniurilor etc.;
-meniul Draw conține comenzile necesare desenării obiectelor bidimensionale și tridimensionale (linii, cercuri, arce, text, suprafețe, solide), creării regiunilor, hașurilor etc.;
-meniul Dimension permite stabilirea stilului de cotare și aplicarea diferitelor tipuri de
cote;
-meniul Modify conține comenzi de modificare a unor entități (ștergere, întrerupere, extindere, deplasare, rotire, operații booleane etc.);
-meniul Express conține o serie de comenzi pentru îmbunătățirea lucrului în mediul AutoCAD (diferite funcții extinse incluzând: managementul fișierelor, trasarea, selectarea, dimensionarea și modificarea entităților etc.).
-meniul Window servește la dispunerea convenabilă a planșelor deschise de utilizator.
În partea din stânga a interfeței se găsesc barele cu instrumentele de desenare, de modificare, de cotare etc., organizate pe categorii. Cu ajutorul acestor bare de instrumente, utilizatorul accesează într-un mod foarte simplu și intuitiv comanda care îi este necesară. Barele de instrumente pot fi repoziționate de către utilizator în cadrul interfeței.
Programul AutoCAD pune la dispoziția utilizatorului numeroase instrumente de învățare.
Acestea includ asistență permanentă extensivă (online help) și tutoriale. Astfel, toate informațiile referitoare la sintaxa comenzilor, la variabilele de sistem și la modurile de a realiza un desen se află în meniul Help, apelabil din interfața programului sau prin apăsarea tastei F1.
Utilizatorul are posibilitatea de a-și personaliza programul AutoCAD prin utilizarea opțiunii Options din meniul Tool. Astfel, se pot schimba numeroase aspecte ale interfeței programului, corespunzător preferințelor personale (fondul de lucru din zona de desenare, mărimea cursorului, tipul fișierului folosit pentru salvare, dispozitivul extern de imprimare a desenului, unitățile de măsură în care se lucrează, precizia de desenare, activarea salvării automate etc.).
Bara de meniuri. Bara de meniuri derulante se afla sub bara de titlu, care oferă accesul la meniurile derulante. Pentru a afișa un astfel de meniu se alege una dintre opțiunile:
File unde putem să găsim comenzile:
New – deschiderea unui nou fișier;
Open – deschiderea unui fișier ce se află pe disc;
Save As – Salvarea fișierului pe disc (extensia fișierului va fi dwg sau dwt);
Export – Exportarea desenului în alte formate.(wmf metafile, bmp-bitmap, 3ds-3DStudio, etc.); Exit – Ieșirea din sesiunea de lucru a AutoCAD-ului.
Bare de instrumente. Barele de instrumente sunt o alternativă mai buna decât barele derulante pentru accesarea rapidă a comenzilor. Barele de instrumente conțin comenzile cele mai des utilizate și permit accesarea lor rapida. Barele de instrumente pot fi modificate prin adăugarea butoanelor cu comenzi pe care le utilizați mai des. AutoCAD-ul permite de asemenea crearea butoanelor și barelor de instrumente proprii.
DroneDeploy
DroneDeploy este soluția cea mai simplă și cea mai rapidă pentru crearea hărților aeriene și a modelelor 3D. Cu aplicația DroneDeploy (disponibilă pe platformele Android și IOS), se pot transforma dronele Phantom 3 Advanced / Professional / 4 și Inspire 1 în instrumente de cartografiere fiabile și puternice. Aplicația DroneDeploy automatizează automat zborul de la decolare până la aterizare și captează automat fotografiile care pot fi apoi încărcate pe site pentru a fi create hărți 2D, modele de altitudine digitală și modele 3D.
Beneficiile programului sunt:
Ușurința la utilizare
Cost scăzut
Viteză la rezultate
Procesarea datelor
Integrarea cu sistemele actuale de modelare
Utilizare in diferite domenii: agricultură, construcții, minerit etc.
Modelare 3D
2.17 Tablou de bord DroneDeploy
Global Mapper
Global Mapper este un must-have pentru operarea cu hărți sau date spațiale, bine adaptat ca un instrument autonom de gestionare a datelor spațiale și ca o componentă integrală a unui GIS.
Caracteristici:
GIS ieftin și ușor de utilizat
Suporta mai mult de 300 de formate de date spațiale
Modul optional LiDAR pentru procesarea cloud-ului puternic
Proiectare avansată folosind biblioteca GeoCalc *
Suport tehnic neegalat
Global Mapper este mai mult decât un utilitar; oferă o colecție surprinzător de vastă de instrumente de analiză și prelucrare a datelor într-un pachet cu adevărat accesibil. Oferind suport pentru aproape orice format de fișier spațial cunoscut, precum și acces direct la baze de date spațiale comune, această aplicație remarcabilă poate citi, scrie și analiza toate datele dvs. curente.
Interfața intuitivă a utilizatorului Global Mapper și aspectul logic ajută la curățarea curbei de învățare și asigură faptul că utilizatorii vor fi mereu la curent și vor funcționa. Compania dvs. va vedea rapid o rentabilitate semnificativă a investițiilor cauzată de prelucrarea eficientă a datelor, crearea exactă a hărților și gestionarea optimizată a datelor spațiale.
Analiza terenului și prelucrarea datelor 3D
Cu un accent deosebit pe procesarea teritorială și 3D, funcțiile globale de analiză a Global Mapper includ funcția de vizualizare a șantierului și a modelării sitului, delimitarea bazinului hidrografic, măsurarea volumului și optimizarea tăierii și umplerii, calculul rasterului, grilele personalizate și terenul crearea, generarea conturului și multe altele.
Completarea acestor instrumente puternice de analiză reprezintă o suită completă de funcții de creare și editare de date raster și vector, oferind totul, de la desen simplu și intuitiv până la rectificarea și vectorizarea imaginilor.
CAPITOLUL 3
PREZENTAREA TEORETICĂ A MODELELOR MATEMATICE UTILIZATE ÎN PRELUCRAREA OBSERVAȚIILOR
Modelele utilizate în geodezie se împart în două categorii principale, în funcție de natura variabilelor care intervin în model, și anume modelul funcțional și modelul stochastic. La prelucrarea observațiilor efectuate in rețele geodezice se pot utiliza mai multe modele funcțional-stochastice, dintre care cel mai cunoscut model este modelul „ Gauss-Markov”.
Prelucrarea observațiilor efectuate într-o rețea geodezică se desfășoară conform modelului funcțional-stochastic adoptat, reprezentat prin relațiile:
v =Ax+l (3.1)
Cm = σ0 ˑ Qm (3.2)
Relația (3.1) reprezintă modelul funcțional sau determinist. El nu conține elemente aleatoare și descrie o relație pură între mărimi, adică la o valoare dată a argumentului corespunde o valoare unică a funcției.
Vectorul corecțiilor v are, ca și vectorul termenilor liberi l, dimensiunea m, egală cu numărul observațiilor efectuate în rețea, matricea coeficienților A are dimensiunile (m. n), iar vectorul parametrilor are dimensiunea n.
Relația (3.2.) reprezintă modelul stochastic sau statistic. El nu conține variabile aleatoare ce corespund efectului posibil al unor factori necontrolabili ce influențează procesul modelat și descrie o relație complexă între mărimi, adică la o valoare dată a argumentului corespunde un ansamblu de valori posibile ale funcției.
În relația care reprezintă modelul stochastic matricea Cm, de dimensiuni (m, n), reprezintă „matricea de, varianta-covariantaˮ a măsurătorilor, matricea Qm, de aceleași dimensiuni, reprezintă matricea cofactorilor măsurătorilor, iar σ02 este o constantă denumită „varianța unității de pondere” sau „factor de varianțăˮ și este adimensională.
Elementele matricei cofactorilor se numesc cofactori sau coeficienți de pondere, iar condiția necesară și suficientă ca măsurătorile să fie independente este ca toți coeficienții de
pondere dreptunghiulari să fie nuli: qtf = 0 pentru i ≠ j.
Atât matricea de varianță-covarianță cât și matricea coeficienților sunt matrice pozitiv definite, deci admit inversă.
La formarea modelului funcțional-stochastic trebuie să se aibă in vedere că:
• Prelucrarea riguroasă a măsurătorilor efectuate în rețele geodezice trebuie să se raporteze la un sistem unitar. Din această cauză, înainte de a fi prelucrate, măsurătorile geodezice trebuie reduse la sistemul de referință ales ( planul de proiecție, elipsoid de rotație, un sistem de coordonate tridimensional, etc.);
• Orice prelucrare a observațiilor efectuate într-o rețea geodezică este dirijată prin modelul funcțional-stochastic;
• Orice modificare în modelul funcțional-stochastic modifică rezultatul compensării;
• Modelul funcțional-stochastic adoptat inițial poate fi îmbunătățit pe baza unor
rezultate obținute dintr-o primă prelucrare, din analiza ponderilor grupelor de măsurători, din examinarea semnificației statistice a unor necunoscute utilizate, etc.
3.1. COMPENSAREA REȚELEI DE TRIANGULAȚIE
Orice tip de lucrare din domeniul geodeziei presupune existența unor puncte cu coordonate cunoscute pe care să se sprijine lucrarea respectivă. Toate aceste puncte alcătuiesc o rețea geodezică.
Funcționalitatea acestor puncte este asigurată în momentul în care sunt bine cunoscute pozițiile lor față de un anumit sistem de referință. Astfel poziția în spațiu a unui punct din rețeaua geodezică este definită în raport cu două suprafețe diferite: pe de o parte elipsoidul pentru coordonatele geografice B și L sau planul de proiecție pentru coordonatele plane X și Y, și pe de altă parte geoidul sau cvasigeoidul pentru altitudinea H, în funcție de sistemul acceptat oficial. În practica geodezică actuală pentru determinarea pozițiilor plane ale punctelor geodezice sunt folosite diferite sisteme de referință, corespunzătoare diferitelor sisteme de reprezentare, iar pentru determinarea pozițiilor în înălțime ale punctelor geodezice este folosită suprafața elipsoidului de referință.
Din acest motiv punctele geodezice se grupează in două mari categorii și anume: puncte
geodezice pentru care se stabilesc coordonatele plane X și Y într-un anumit sistem de referință și puncte geodezice pentru care se stabilesc înălțimile (cotele) față de suprafața elipsoidului de referință. Prima categorie de puncte geodezice formează rețeaua geodezică planimetrică de stat, iar cea de-a doua categorie de rețea, rețeaua de nivelment sau rețeaua nivelmentului de stat.
Rețelele geodezice planimetrice sunt împărțite în rețele de diferite ordine, care diferă în primul rând prin lungimea laturilor ce unesc puncte geodezice apropiate. Sunt cunoscute rețele
de ordinul I, II, III, IV și V.
Triangulația geodezică de ordin superior este formată din puncte de ordinul I, II, III și IV
desfășurate de-a lungul paralelelor și meridianelor, alcătuind așa numita rețea primordială care
face legătura cu rețelele statelor vecine,
Triangu1ația de ordin inferior, numită și triangulație topografică, constituie rețeaua de îndesire și este alcătuită din puncte de ordinul V. Triangulația topografică se folosește pentru completarea (îndesirea) rețelelor de sprijin, în vederea legării măsurătorilor de detaliu de puncte geodezice. În configurația rețelei de îndesire vor fi incluse cel puțin patru puncte din rețeaua geodezică de sprijin, astfel încât poligonul format să încadreze toate punctele rețelei de îndesire.
Metodele aplicate pentru determinarea punctelor geodezice ce formează cele două categorii de rețele sunt diferite. Astfel, pentru determinarea pozițiilor plane ale punctelor geodezice pot fi folosite metodele: triangulației, trilaterației și poligonometriei, iar pentru determinarea pozițiilor în înălțime metodele nivelmentului geometric geodezic și nivelmentului trigonometric geodezic.
În zona lucrării luată in studiu s-au ales cinci puncte din rețeaua geodezică de stat,
determinate planimetric în sistemul de proiecție Stereografic 1970 și altimetric în sistemul de
cote Marea Neagră 1975, fiind descrise în tabelul următor ( Tab.3.1).
Tabelul 3.1. Coordonatele punctelor de triangulație
Verificarea rețelei din punct de vedere planimetric presupune determinarea coordonatelor plane a unor puncte geodezice utilizând ca mărimi cunoscute coordonatele plane ale altor puncte geodezice (mărimi date) și direcții de legătură între punctele geodezice (mărimi măsurate). Ca și mărimi date se consideră coordonatele plane ale punctelor .
În figura de mai jos se poate observa că aceste puncte formează o rețea de tip poligon cu punct central.
Fig. 3.1. Schița rețelei de sprijin
S-a staționat pe rând în fiecare din cele cinci puncte și s-au efectuat citiri de direcții spre fiecare punct, citiri expuse în tabelul 3.2.
Tbelul 3.2. Direcții măsurate
În rețelele de triangulație se măsoară întotdeauna un număr mult mai mare de direcții decât este necesar pentru determinarea pozițiilor noilor puncte. Direcțiile măsurate în plus permit descoperirea erorilor la măsurători și calcule, a face aprecieri asupra preciziei observațiilor din teren, a determina cu mai mare precizie coordonatele punctelor rețelei executate.
Utilizarea în calcule a direcțiilor măsurate, datorită erorilor inerente oricărei măsurători, conduce la obținerea pentru același punct a mai multor valori. De aceea înaintea calculelor definitive ale triangulației se fac calcule de compensare, care au ca scop să obțină pentru fiecare punct ce se determină, numai o singură și cea mai probabilă valoare a coordonatelor sale.
Rețelele de triangulație de ordin superior se compensează prin metode riguroase și anume: prin metoda măsurătorilor indirecte (variația coordonatelor punctelor) și metoda măsurătorilor condiționate (variația unghiurilor și a direcțiilor). Valorile corecțiilor determinate prin metoda măsurătorilor indirecte se aplică coordonatelor punctelor, iar cele obținute prin metoda măsurătorilor condiționate se referă la unghiuri și laturi și răspund la condițiile de geometrizare a rețelei. Prin aplicarea ambelor metode se obțin aceleași rezultate însă volumul de calcul necesar la compensare este diferit depinzând de configurația geometrică a rețelei. Astfel, metoda măsurătorilor indirecte se folosește în cazul rețelelor vaste, de ordinul I și II, iar metoda măsurătorilor condiționate la prelucrarea rețelelor inferioare ordinului II. De asemenea alegerea metodei de compensare depinde și de complexitatea rețelei și de modul de distribuire al punctelor inițiale de bază. La rețele complicate sau in cazul unui număr mare de puncte inițiale se aplică metoda compensării coordonatelor, iar la rețele mai simple compensarea direcțiilor.
3.1.1. Stabilirea numărului de ecuații de condiții
Pentru rețeaua de studiat fiind o rețea simplă și cu un număr relativ mic de puncte inițiale, ca și metodă de compensare folosim metoda măsurătorilor condiționate. În cazul acestei metode trebuie avut grijă la stabilirea numărului necesar și suficient de ecuații de condiție care este determinat din numărul măsurătorilor suplimentare. Altfel pot apărea unele neajunsuri ca și omiterea unor ecuații de condiție sau scrierea unor ecuații ce constituie consecința altor ecuații. În cazul omiterii unor ecuații, rezultatele finale ale compensării vor fi inexacte, deoarece nu vor
verifica condițiile omise, rezultând o rețea incompletă geometric. Atunci când ecuațiile scrise sunt consecințe ale altor ecuații, va rezulta o nedeterminare pentru corelata "k" respectivă.
În scopul prelucrării măsurătorilor efectuate într-o rețea de triangulație geodezică este important, în prima etapă, să se stabilească numărul condițiilor geometrice, să se cunoască forma condițiilor geometrice și corespunzător acestora să se scrie ecuațiile de corecții.
Numărul condițiilor geometrice este strict pentru o anumită formă de rețea de triangulație și se stabilește funcție de natura rețelei (independentă sau liberă, dependentă sau constrânsă)
Într-o rețea de triangulație independentă se formează următoarele condiții :
Condiții de figură – Suma unghiurilor interioare ale triunghiurilor plane trebuie să fie egală cu 200g.
Condiții de tur de orizont – Suma unghiurilor situate în jurul unui punct și care formează un tur de orizont complet trebuie să fie egală cu 400g.
Condiții de pol (acordul laturilor) – Rezolvarea succesivă a triunghiurilor care au vârf comun, cu începere de la o latură și finalizare pe aceeași latură, trebuie să conducă către aceeași valoare.
Stabilirea numărului total de ecuații interioare se calculează cu relația:
r = – 2(p-2) = – 2p + 4
unde: r – numărul total de ecuații interioare
– numărul unghiurilor măsurate
2(p-2) – numărul strict de unghiuri
p – numărul total de puncte
În cazul analizat, avem 14 unghiuri măsurate si 5 puncte. Așadar relația devine :
r= ω- 2p + 4 = 14 – 2 * 5 + 4 = 8
Astfel, vom avea 8 ecuații de condiții.
Numǎrul ecuațiilor de figurǎ se stabilește cu relația:
unde: li- numărul laturilor cu viză dublă
pi – numărul punctelor staționabile
w1 – numărul condițiilor de figură
In cazul analizat , exista 9 laturi cu viza dubla si 5 puncte stationabile .Astfel, relatia devine :
W1 = li – pi + 1 = 9 – 5 + 1 = 5
Numărul ecuațiilor de punct central (w2):
w2 – numărul punctelor în care unghiurile sunt măsurate într-un tur de orizont complet.
Avem un singur punct de această natură, așadar w2 = 1.
Numărul ecuațiilor de pol sau de laturi se stabilește cu formula :
unde: l – numărul total de laturi
p- numărul total de puncte
S = 9 – 2*5 +3 = 2
r = w1 + w2 + s
r = 5 +1 +2
r = 8
1.1.2. Scrierea condițiilor geometrice
Într-o rețea de triangulatie inchisa se formeaza conditiile de:
figura
tur de orizont sau de punct central
de unghi fix
pol sau acordul laturilor
Condiția de figură
Suma unghiurilor interioare ale triunghiurilor trebuie să fie egală cu 200g.
Triunghiul 1 : () + () + () + () = 200g
Triunghiul 2 : () + () + () + () = 200g
Triunghiul 3 : () + () + () + () = 200g
Triunghiul 4 : () + () + () = 200g
Triunghiul 5 : () + ()+() = 200g
Conditia de punct central
Suma unghiurilor situate în jurul unui punct și care formează un tur de orizont complet trebuie să fie egală cu :
() + () + () +() = 400g
Condiția de pol sau acordul laturilor
Inlocuind laturile cu sinusurile unghiurilor opuse acestora vom obtine urmatoarea relatie :
1.1.3.Scrierea ecuatiilor de corectie
Notând valoarea cea mai probabilǎ a unghiurilor în funcție de unghiurile mǎsurate și corecțiile aferente se poate scrie:
() = + v1
() = + v2
() = + v3
() = + v4
() = + v5
() = + v6
() = + v7
() = + v8
() = + v9
() = + v10
() = + v11
() = + v12
() = + v13
() = + v14
Acest sistem se numeste sistemul ecuațiilor de corecții, in care ecuațiile trebuie să fie independente, adica o ecuație oarecare sa nu fie o consecință a altora.
Conditiile geometrice de figură:
v1 + v2 + v3 + v4 + w1 = 0 a
v5 + v6 + v7 + v8 + w2 = 0 b
v3 + v4 + v5 + v6 + w3 = 0 c
v11 + v12 + v13 + w4 = 0 d
v9 + v10 + v14 + w5 = 0 e
v6 + v7 + v10 + v11+ w6 = 0 f
Condițiile geometrice de pol :
-d1v1 + d2v2 – d3v3 + d4v4 + d5v5 + d6v6 – d7v7 + d8v8 +w7 = 0 g
-d3v3 + d4,5 (v4 + v5 )- d12v12 + d13v13 – d14v14 + d9v9 – d1,8(v1 +v8)+ d2v2 + w8 = 0 h
Calculul coeficienților condiției de pol si a neinchiderilor in conditiile geometrice sunt prezentate in Tabelul 3.3:
Tabelul 3.3 Calculul neânchiderilor
Tabelul 3.4 Calculul neânchiderii de pol
1.1.4. Stabilirea sistemului ecuațiilor normale
Din teoria măsurătorilor condiționate rezultă că numărul total de condiții geometrice ce trebuie să le îndeplinească o rețea de triangulație, determină un număr corespunzător de ecuații de condiții.
Aceste ecuații, alcătuiesc sistemul ecuațiilor de erori, a cărui formă generală este :
Caracteristica principală a acestui sistem constă în aceea că numărul ecuațiilor de condiție este mai mic decât numărul de necunoscute, adică : r < n
In cazul în care corecțiile satisfac condiția : [VV] minim,
Sistemul ecuațiilor de corecții, devine determinat și are forma in cazul analizat astfel :
Prin rezolvarea sistemului se obțin corelatele cu ajutorul cărora se calculează corecțiile folosind relațiile :
; i = 1, 2, …, n
Tabelul 3.5 Calculul coeficienților ecuației normale
Având în vedere că, In sistemul normal de ecuații numărul necunoscutelor este egal cu numărul ecuațiilor, sistemul devine compatibil bine determinat.
Rezolvarea sistemului de ecuații normale se poate realiza prin mai multe metode de calcul, printre care: metoda reducerii succesive (Gauss- Doolittle), metoda matriceală, metoda aproximațiilor succesive, metoda Siedel, metoda relaxării, metoda eliminării parțiale.
3.1.3.1. Rezolvarea sistemului de ecuații normale prin metoda Gauss- Doolittle
Tabelul de mai jos prezintă schema triunghiulară Gauss- Doolittle, realizată cu ajutorul utilitarului Excel.
Tabelul 3.6 Rezolvarea sistemului normal de ecuații prin schema Gauss-Doolittle
Tot în acest tabel (3.6) se poate urmări modul de calcul al necunoscutelor. Se remarcă faptul că necunoscuta k8 rezultă din a opta ecuație eliminatorie, iar celelalte necunoscute rezultă în funcție de aceasta.
Determinând corelatele, se pot calcula corecțiile Vi = ai k1 + bi k2 + … + fi h8, i = 1, 2, … , 8, iar valorile corecțiilor se vor verifica folosind relația [vv] = – [kw].
Tabelul următor descrie calculul corecțiilor și verificarea acestora
Tabelul 3.7 Calculul și verificarea corecțiilor
3.1.3.2. Rezolvarea sistemului de ecuații normale prin metoda matriceală
Sistemul matriceal de ecuații se scrie:
Atasând sistemului ecuațiilor de erori condiția de minim scrisă matriceal avem:
Valorile corecțiilor, pentru care este îndeplinita condiția, verifică sistemul:
Derivând se obține:
Se obține sistemul ecuațiilor normale al corelatelor :
de unde, se pot scrie valorile corelatelor :
Se obtine valoarea cea mai probabila a corectiilor:
, unde
B – matricea coeficientilor
BT – transpusa matricii B
v – matricea corectiilor
w – matricea neinchiderilor
3.1.4. Calculul unghiurilor compensate
Valorile unghiurilor compensate se calculează, cu ajutorul corecțiilor determinate anterior, cu relațiile:
() = + v1
() = + v2
………………….
() = + v14
În tabelul următor (3.8) sunt prezentate unghiurile compensate și corecțiile aplicate
Tabelul 3.8 Corectarea unghiurilor
1.2.Calculul orientarilor
Orientarea Ө a unei direcții este unghiul format în plan dintre axa de coordonate orientată spre Nord și direcția considerată, măsurat in sensul direct al acelor de ceasornic.
În calculul orientărilor se pornește de la orientarea Ө215-42, care se calculează din coordonatele punctelor A si B conform formulei :
Ө215-42 = arctg + 200g
Tabelul 3. 9 Calculul orientării 215-42
In continuare se calculează celelalte orientări folosind următoarele relații :
Tabelul 3.10 Calculul orientărilor
1.3. Calculul laturilor
In determinarea lungimilor laturilor se pornește de la o latură cunoscută care se determină pe baza coordonatelor punctelor ce formează latura conform formulei:
D215-234 =
D215-234 = 4289,61439 m
Celelalte laturi se determină cu ajutorul bazei principale și a modulului, care se calculează pentru fiecare triunghi în parte (raportul dintre lungimea laturii cunoscute și sinusul unghiului opus laturii respective).
Tabelul 3.11 Calculul laturilor
Tabelul 3.12 Calculul coordonatelor
Analizând tabelul de mai jos, se constată ca diferențele între coordonatele inițiale reale și cele calculate se încadrează in toleranța admisă de ± 15 cm. În concluzie rețeaua de triangulație locală sub formă de poligon cu punct central, rezolvată unitar planimetric se poate considera rețea de sprijin pentru lucrarea ulterioară.
3.5. CALCULUL COTELOR REȚELEI DE SPRIJIN
Determinarea cotelor punctelor rețelei geodezice și topografice se face prin nivelment trigonometric la distanțe mari, întrucât aceste puncte sunt situate pe înălțimi cu vize reciproce între ele, situație în care nivelmentul geometric nu este economic. Această metodă se folosește în rețelele geodezice planimetrice și are ca scop principal determinarea prin măsurători a diferențelor de nivel între punctele geodezice și pe baza lor a înălțimilor față de suprafața de referință, deci a cotelor absolute.
Spre deosebire de nivelmentul trigonometric la distanțe mici unde corecția de curbură și refracție atmosferică nu influențează semnificativ altitudinile, la nivelmentul trigonometric geodezic acestea au valori foarte apreciabile. Atât corecția de sfericitate sau curbură cât și corecția de refracție atmosferică sunt direct proporționale cu pătratul distanței și invers proporționale cu dublul razei medii. Relațiile de calcul al acestor corecții sunt:
Corecția de curbură: C1 =
Corecția de sfericitate: C2 =
unde: k = coeficientul de refracție
Efectul cunoscut al sfericității și refracției determină corecția totală, care datorită sensului opus de acțiune al lui C2 față de C1 se stabilește cu relația:
Ct =C1 – C2 sau: Ct = D2
Coeficientul de refracție poate varia în limitele 0 – 0,26 valorile extreme fiind pentru =O și respectiv =90ș. În condițiile de față, se consideră k=0.14, iar valoarea razei medii de curbură a pământului de 6 378, 956 681 km .
Din punct de vedere al preciziei metoda nivelemntului trigonometric este mai slabă decât cea a nivelemtul geometric geodezic, deoarece la nivelemtul trigonomtric pot apărea erori semnificative la măsurarea unghiurilor și a distanțelor, valori ce sunt afectate foarte mult de condițiile de mediu.
Calculul cotelor punctelor rețelei de triaogulație se va face plecând de la un punct al rețelei de cotă cunoscută, cu relația:
HB = HA|h
hA-B = D*ctg.Z+I-S+C
unde: I – înaltimea aparatului
S – înaltimea semnalului
C – corecția de sfericitate și refracție
Δh – diferența de nivel
Valorile cotelor punctelor de sprijin sunt calculate și prezentate in tabelul următor:
Tabelul 3.13 Calculul cotelor
3.5. DEZVOLTAREA REȚELEI DE SPRIJIN
3.5.1 Dezvoltarea rețelei planimetrice de sprijin
Fig. 3.3 Dezvoltarea rețelei de sprijin
Atât în scopul ușurării proceselor de măsurare viitoare, cât și în cel de a obține o precizie ridicată la rezultatele obținute, este necesară determinarea coordonatelor unui punct nou în apropierea zonei de interes. Acest lucru se poate realiza prin mai multe metode, dintre care amintim drumuirile și intersecțiile (înainte, înapoi și combinate), utilizându-se puncte din rețeaua geodezică de sprijin. În cazul de față se vor folosi aceleași puncte, a căror verificare s-a realizat în capitolul anterior.
Metoda de lucru aleasă este cea a intersecțiilor multiple combinate. În acest sens sunt necesare coordonatele provizorii ale punctului ce urmează să fie determinat (P), coordonate ce au fost stabilite anterior prin metoda coordonatelor baricentrice .
Intersecția combinată reprezintă cazul general al intersecțiilor multiple și deci cazul general de rezolvare a triangulațiilor prin metoda măsurătorilor indirecte.
Metoda presupune ca observațiile de direcții să se facă din toate punctele staționabile (vechi și noi). Astfel în faza de teren s-a staționat atât în punctele 47 (Dl. Hoia), 215 (Dl. Steluța), 234 (Str. A. Vlaicu) și 813 (Turn), cunoscute și verificate, cât și în punctul P ce urmează a fi determinat.
Corecțiile probabile ale coordonatelor provizorii ale punctului nou, determinate anterior, x, y, se obțin prelucrând împreună direcțiile 1,2, … ,12 cu teoria măsurătorilor indirecte.
Pentru aceasta trebuiesc scrise ecuații de erori pentru toate direcțiile măsurate, forma ecuațiilor fiind în funcție de natura punctelor geodezice legate printr-o direcție oarecare.
Astfel luând în considerare punctele și sensul direcțiilor pentru fiecare punct de stație se vor scrie următoarele ecuații :
-dz47+l1 = v1
Pentru punctul de stație 47: -dz47 + a2dxP + b2dyP + l2 = v2
-dz47 + l3 = v3
-dz215+l4 = v4
Pentru punctul de stație 215: -dz215 + a5dxP + b5dyP + l5 = v5
-dz215 + l6 = v6
-dz234+l7 = v7
Pentru punctul de stație 234: -dz234 + a8dxP + b8dyP + l8 = v8
-dz234 + l9 = v9
-dz813+l10 = v10
Pentru punctul de stație 813: -dz813 + a11dxP + b11dyP + l11= v11
-dz813 + l12 = v12
-dzP – a13dxP – b13dyP + l13 = v13
Pentru punctul de stație P: -dzP – a14dxP – b14dyP + l14 = v14
-dzP – a15dxP – b15dyP + l15 = v15
-dzP – a16dxP – b16dyP + l16 = v16
Se va scrie sistemul ecuațiilor normale, iar în urma aplicării regulilor 1-3 ale lui Schreiber va rezulta un sistem de 13 ecuații cu 2 necunoscute de forma prezentată în continuare.
a2dxP + b2dyP + l2 = v2
a2 dxP + b2 dyP = v2
a5dxP + b5dyP + l5 = v5
a5 dxP + b5 dyP = v5
a8dxP + b8dyP + l8 = v8
a8 dxP + b8 dyP = v8
a11dxP + b11dyP + l11= v11
a11 dxP + b11 dyP = v11
-a13dxP – b13dyP + l13 = v13
-a14dxP + b14dyP + l14 = v14
-a15dxP + b15dyP + l15 = v15
-a16dxP + b16dyP + l16 = v16
[a] dxP + [b] dyP = v16
Atasând condiția de [pvv] → minim se obține sistemul normal de ecuații.
[paa]dx + [pab]dy+ [pal] = 0
[pbs]dy + [pbl] = 0
Prin rezolvarea sistemului rezulta ΔxP, ΔyP. Valoarea cea mai probabila a coordonatelor punctului P se obțin cu relațiile:
(xP) = xP + ΔxP
(yP )= yP + ΔyP
unde : (xP), (yP)– valoarea cea mai probabilă a coordonatelor;
xP , yP – valoarea provizorie a coordonatelor punctului;
ΔxP, ΔyP – corecțiile coordonatelor.
Calculul coeficientilor de directie se efectueaza in Tabel 3.13 in care se trec:
– in coloana 1 denumirile punctelor
– in coloana 2 nr. Vizelor
– in coloana 3 si 4 coordonatele punctelor
– in coloana 5 se calculeaza tg θ, ctg θ si θ
– in coloana 6 se calculeaza sin θ si cos θ
– in coloana 7 se calculeaza distantele
– in coloana 8 se calculeaza coeficientii de directie
– in coloana 9 se face controlul coeficientilor de directie
Coeficientii de directie a si b se obtin prin relatiile:
Controlul calculelor coeficientilor de directie se realizeaza cu relatiile:
Tabelul 3.13 Calculul coeficienților de direcție
Direcțiile măsurate din fiecare punct, centrate și reduse la planul de proiecție Stereografic 1970 sunt figurate în tabelul următor:
Tabelul 3.14. Direcțiile măsurate
Orientările acestor direcții sunt calculate din coordonate, însă valorile cele mai probabile ale acestora se găsesc aplicând formula:
Өm = ri +zm, unde: Өm – valoarea cea mai probabilă a orientărilor măsurate
Ri – reprezinta valoarea cea mai probabila a directiei masurata
Zi – valoarea cea mai probabila a orientarii directiei zero a limbului
Calculând și termenii liberi corespunzători ecuațiilor scrise între două puncte vechi, se verifică condiția ca suma lor într-un punct de stație să fie egală cu zero, după cum se poate observa în tabelul (3.15.)
Coeficienții corespunzători celor 12 direcții sunt trecuți în tabelul (3.16), împreună cu aceiași termeni liberi prezentați anterior.
Tabelul 3.15 Calculul termenilor liberi
Calculul coeficientilor ecuatiilor normale
Relatiile de control ale coeficienților ecuațiilor normale au forma:
[a]+[b]+[c]+[d]+[l]=[s]
[paa]+[pab]+[pac]+[pad]+[pal]=[pas]
[pab]+[pbb]+[pbc]+[pbd]+[pbl]=[bs]
…………………………………………………..
[pal]+[pbl]+[pcl]+[pdl]+[pll]=[pls]
[pas]+[pbs]+[pcs]+[pds]+[pls]=[pss]
In tabelul 3.16 se prezintă schema redusă de calcul a coeficientilor si termenilor liberi și de asemena calculul coeficitenților ecuațiilor echivalente . Calculul coeficienților ecuațiilor normale se realizează cu ajutorul funcției SUMPRODUCT, dar la efectuarea produselor apare o coloană in plus cu ponderile ecuațiilor de erori.
Tabelul 3.16 Calculul ecuațiilor normale
Tabelul 3.17 Rezolvarea sistemului normal de ecuații prin schema Gauss-Doolittle
În urma rezolvării sistemului normal de ecuatii prin schema Gauss-Dolittle rezultă corecțiile coordonatelor ΔXP, ΔYP:
Tabelul 3.18. Corecții dx și dy
Eroarea medie patratică a unei singure masurători in cazul măsuratorilor indirecte de aceeași precizie, denumită si eroarea unității de pondere se calculează cu relația:
n – nr. ecuatiilor
k – nr necunoscutelor
Tabelul 3.19. Calculul indicilor de precizie
Tabelul 3.20. Tabel comparativ coordonate calculate din Gauss
Verificare matriceala a corectiilor coordonatelor provizorii
l1
a1 b1 c1 d1 l2
a2 b2 c2 d2 l3
A= a3 b3 c3 d3 l=
……………………..
a13 b13 c13 d13 …
l13
p1 0 0 … 0
X1
P = 0 p2 0 … 0 X =
X2
0 0 p3 … 0
………………….
0 0 0 … p13
X= (ATPA)-1* ATPl, unde: A – matricea coeficientilor
l – matricea termenilor liberi
A* – matricea A transpusa
P – matricea diagonala
X – matricea necunoscutelor
Tabelul 3.21. Diferențe dx și dy
Tabelul 3.22. Corecțiile coordonatelor XP, YP
Tabelul 3.23. Tabel comparativ coordonate calculate matriceal
3.5.2. Dezvoltarea rețelei nivelitice de sprijin
Metoda utilizată este cea a intersecției înapoi, metodă care constă în măsurarea unghiurilor zenitale, în punctul a cărei cotă dorim să o determinăm spre punctele de cotă cunoscută. Pe baza observațiilor efectuate se calculează diferențele cu relația ( ) și apoi cota. punctului P.
unde: D' – distanța dintere cele două puncte
H – cota punctuluij
R – raza medie de curbură
K – coeficientul de refracție atmosferică
Ii – înălțimea aparatului
Si – înălțimea semnalului
Cota cea mai probabilă a punctului încadrat P se calculează după formula:
Tabelul 3.24 Calculul cotei punctului încadrat
3.6. DETERMINAREA REȚELEI DE RIDICARE ȘI A PUNCTELOR DE DETALIU
Pentru ridicarea detaliilor s-a folosit o drumuire cu circuit închis combinată cu radierea .
Drumuirile, denumite și poligonații, au rolul de îndesire a punctelor din rețeaua de sprijin, spre a permite ridicarea detaliilor topografice. Drumuirile planimetrice pot fi drumuiri sprijinite și drumuiri în circuit închis. Drumuirea cu circuit închis parcurge o linie poligonală, pornind de la un punct de coordonate cunoscute, cu viză către un alt punct de coordonate cunoscut din sistemul geodezic național, staționând în vârfurile poligonului și măsurând în tur de orizont elementele specifice pentru fiecare direcție din drumuire : orientări, unghiuri verticale și distanțe.
Metoda radierii, sau a coordonatelor polare este o metodă specifică de ridicare a miilor de puncte ce alcătuiesc detaliile topografice. Metoda se aplică în mod curent în orice teren, oriunde se poate duce o viză și se poate măsura o distanță direct sau indirect.
Precizia determinării coordonatelor punctelor radiate scade o dată cu creșterea depărtărilor, motiv pentru care distanța nu trebuie să depășească 100-120 m, fata de punctul de stație. Controlul punctelor radiale se asigură în general prin întocmirea unei schițe de teren cât mai corectă, executarea măsurătorilor în tur de orizont și prin vizări ale aceluiași punct din două statii, măsurarea distanțelor dintre puncte, perimetrarea construcțiilor, măsurarea turului de orizont în ambele poziții.
Fig. 3.4. Schița drumuirii
Drumuirea este una sprijinită cu începere din punctul P, orientare pe punctul PO și închidere pe același punct P.
Etape de realizare :
Calculul orientării de plecare
P-PO = arctg ()
Calculul orientărilor
P-S1 = P-PO + P
S1-S2 = P-S1 – 200 + S1
S2-S3 = S1-S2 – 200 + S2
…………………………………..
S9-P = S8-S9 – 200 + S9
Calculul coordonatelor provizorii
S1 XʹS1 = XʹP + P-S1 cos -S1
YʹS1 = YʹP + P-S1 sin -S1
S2 XʹS2 = XʹS1 + S1-S2 cos S1-S2
YʹS2 = YʹS1 + S1-S2 sin S1-S2
S3 XʹS3 = XʹS2 + S2-S3 cos S2-S3
YʹS3 = YʹS2 + S2-S3 sin S2-S3
……………………………………………….
P XʹP = XʹS9 + S9-P cos S9-SP
YʹP = YʹS9 + S9-P sin S9-SP
Calculul corecției de neânchidere
WX = XP – XʹP unde: WX – corecția de neânchidere pe x
WY = YP – YʹP WY – corecția de neânchidere pe y
WX,Y = < T, T = 0,0045 +
Calculul corecției unitare
= unde: – corecția unitară pe x
= – corecția unitară pe y
Calculul coordonatelor definitive
XS1 = XʹS1 + d P-S1*
YS1 = YʹS1 + d P-S1*
XS2 = XʹS2 +*
YS2 = YʹS2 + *
XS3 = XʹS3 + *
YS3 = YʹS3 + *
……………………………
XS9 = XʹS9 + *
YS9 = XʹS9 + *
Tabelul 3.25 Extras din carnetul de teren
Tabelul 2.36 Prelucrarea poligonației
Tabelul 3.26.Coordonate poligonație
Coordonatele punctelor de detaliu s-au determinat cu ajutorul programului Toposys, acesta oferind posibilitatea radierii automate cat și cea a radierii manuale.
Tabelul 3.27. Extras din inventarul de coordonate
3.7. CALCULUL SUPRAFEȚELOR
Din punct de vedere topo-cadastral prin noțiunea de suprafață se definește aria cuprinsă în limitele unui contur închis, proiectat pe un plan orizontal de referință, fără a se ține seama de relieful terenului.
Metodele și procedeele de calcul a suprafețelor, se stabilesc în funcție de datele cunsocute, care la rândul lor depind de metodele de măsurători folosite și de precizia lor. În funcție de natura datelor de măsurători provenite din teren, de precizia lucrării și de scopul urmărit, calculul suprafețelor se efectuează prin metode numerice, mecanice și grafice.
A. Calculul suprafețelor prin metode numerice:
– procedeul geometric;
– procedeul trigonometric;
– procedeul analitic;
B. Calculul suprafețelor prin metode mecanice
Pentru calculul suprafețelor reprezentate pe hărți și planuri cadastrale, prin metoda mecanică, se folosesc diferite tipuri de instrumente, ce poartă denumirea de planimetre. Dintre tipurile de planimetre folosite la determinarea suprafețelor delimitate de contururi liniare și, în special, de contururi sinuoase, se menționează: planimetrul polar, planimetrul polar cu disc, planimetrul liniar, planimetre automate cuplate cu calculatoare electronice si planimetre digitale.
Cu ajutorul planimetrului, care poate fi definit ca un integrator mecanic, se evaluează cu suficientă precizie suprafețele raportate pe hărți și planuri și se verifică calculul suprafețelor realizate prin metode numerice sau grafice.
C. Calculul suprafețelor prin metode grafice
Metodele grafice de calcul a suprafețelor reprezentate pe planuri și hărți sunt mai expeditive și asigură o precizie satisfăcătoare pentru anumite categorii de lucrări. Precizia acestor metode depinde de o serie de factori: scara planului, precizia de întocmire a planului, suportul planului și modul de conservare a lui, mărimea și configuratia suprafețelor.
Din punct de vedere practic, calculul ariilor prin metode grafice se efectuează atât în cazul suprafețelor cu contururi liniare, cât și a celor cu contururi sinuoase.
În cazul analizat, suprafața a fost determinată cu ajutorul programului TopoLT care a generat tabelul cu punctele de contur ale acesteia.
3.4 Calculul suprafețelor
Fig. 3.5 Suprafața zonei analizate Fig. 3.6 Suprafața clădirii I.C.H.A.T.
Fig. 3.7 Suprafața zonei analizate Fig. 3.8 Suprafață platformă aer condiționat
CAPITOLUL 4
STUDIU DE CAZ
4.1. INTOCMIREA PLANULUI TOPOGRAFIC
Planurile topografice sunt reprezentări convenționale, abstracte, ale terenului, realizate cu un set de puncte, linii și suprafețe, definite prin poziția lor într-un sistem de coordonate și prin atributele lor.
Clasificarea planurilor se poate face după mai multe criterii:
1. După conținut
– reprezentări 3D, spațiale, cele mai frecvente, denumite și planuri de situație, care conțin atat planimetria cat și formele de relief;
– reprezentări 2D, bidimensionale, ce cuprind doar detaliile de planimetrie, fără cote, așa cum sunt planurile cadastrale.
– reprezentări unidimensionale, ca planuri cotate, cu linii de nivel sau profile, ce redau doar relieful terenului pe suprafață sau pe anumite direcții, ale căror puncte sunt poziționate însă și in plan printr-o metodă oarecare;
2. După modul de prezentare:
– format grafic sau analogic, pe suport clasic ( hârtie ), folosite exclusiv până nu demult;
– format numeric sau digital, bazat pe coordonatele cunsocute ale tuturor punctelor, depozitat în memoria calculatorului, ce poate fi afișat, studiat și listat sau livrat pe support magnetic;
După proveniență, sau modul de obținere;
– planuri topografice bazate pe parcurgerea terenului cu măsurători, urmate de calcule și raportare;
– planuri restituite, bazate pe înregistrări fotoaeriene preluate și prelucrate cu
aparatură specifică, adecvată.
După scară, planurile grafice pot fi considerate la scări mici ( 1 :5000, 1 :2000 ), medii, ( 1: 1 000, 1 :500 ) sau mari ( 1 :200, 1 :250 ).
Etapele de lucru, desfășurate la birou pentru elaborarea planului topografic, sunt, în
succesiunea normală, următoarele:
– procesarea datelor rezultate din măsurători, până la obtinerea coorodnatelor tuturor punctelor;
– raportarea planimetriei, respective a punctelor caracteristice care definesc detaliile de la suprafața terenului;
– legarea în desen, prin unirea acestora conform schițelor din teren, aplicarea semnelor convenționale, a simbolurilor;
– trasarea liniilor de nivel pentru redarea reliefului;
– definitivarea planului prin înscrierea toponimiei, a datelor de identificare, legendă, etc.
4.1.1. Întocmirea planului topografic clasic
Pentru cazul studiat planurile au fost întocmitefolosind programul Autocad, fiind transpuse apoi pe format analogic.
Fig. 4.1 Planul topografic cotat
Se observă în partea din sud-est-ul zonei analizate că există fenomenul de alunecare a taluzelor, în acest sens zona expusa alunecarilor s-a modelat prin aplizarea curbelor de nivel pentru o mai bună evidențiere a acesteia.
4.2 Zona taluzelor dispuse alunecarii de teren
Pentru marcarea curbelor de nivel, intr-o primă etapă se creează rețeaua de triunghiuri de legătură pe baza cărora se modelează suprafața de teren cu ajutorul programului TopoLT. Tot pe baza triunghiurilor de legătura ulterior se va crea modelul digital al terenului, pe baza masurătorilor clasice efecuate asupra zonei analizate.
Fig. 4.3 Rețeaua de triunghiuri in zona taluzelor
Curbele de nivel s-au amplast utilizând o echidistanță de 0,25 m pentru o bună vizualizare a reliefului și a rupturilor de taluz.
4.4 Setări aplicate curbelor de nivel utilizate
Fig. 4.5 Planul topografic cu evidențierea taluzelor prin curbe de nivel
4.1.2. Întocmirea planului topografic prin tehnologia U.A.V.
Întocmirea planului zonei luate în studiu s-a realizat și prin tehnologia U.A.V., utilizând o dronă multicopter DJI Phantom 4 pro, cu o cameră de tip FC6310 (8,8 mm).
Fig. 4.6 Drona DJI Phantom 4 Pro
Elementele orientării interioare a fotogramei digitale
Reconstrucția fasciculului fotogrammetric, atât în tehnologia fotogrammetrică analogică, analitică, dar și în cazul fotogrammetriei digitale, este prima operație importanță în cazul exploatărilor congruente. Reconstrucția fasciculului constă în reproducerea fasciculului fotogrammetric conform situației de la preluare. Determinarea poziției spațiale a obiectelor și detaliilor topografice prin exploatarea congruentă a fotogramelor și stereogramelor, presupune realizarea orientării interioare și a orientării exterioare a fotogramei și stereogramei. Fluxul etapelor de exploatare a stereogramei digitale într-o stație digitală fotogrammetrică este reprezentat în figura 4.7.
Fig. 4.7 Etapele expluatării fotogrammetrice într-o stație digitală fotogrammetrică
Elementele orientării interioare, sunt cunoscute din tehnologia analogică și analitică și se referă la xp, yp, ck, și curba de distorsiune a obiectivului camerei de preluare. Aceste elemente, reprezentate în figura 4.8, sunt completate în exploatările de fotogrammetrie digitală.
Fig. 4.8 Orientarea interioară
unde: x m y – sistemul de coordonate imagine
rOc – sistemul de coordonate al imaginii digitale sau „sistem pixelˮ
p – punctul principal al fotogramei
m – punctul mijlociu al fotogramei
ps – punctul de cea mai bună simetrie a distorsiunii radiale
a – punct imagine
Ck – constanta camerei
O – centrul de proiecție
Pentru realizarea orientării interioare, sunt necesare datele de calibrare a camerei de preluare, care trebuie cunoscute cu precizie și sunt următoarele:
– xp, yp, ck, coordonatele punctului principal în sistemul dat de punctul mijlociu,
– curba de distorsiune radială simetrică, a obiectivului camerei de preluare a fotogramei,
– coordonatele punctului de cea mai bună simetrie, pentru distorsiunea radială simetrică,
– distanțele între indicii de referință,
– forma, dimensiunea și descrierea indicilor de referință, necesare identificării în mod semiautomat sau automat a indicilor de referință pentru realizarea orientării relative.
Determinarea elementelor de orientare exterioară a unei fotograme
Elementele orientării exterioare a fotogramei independente, se determină pe baza elementelor de control, puncte, forme liniare sau de suprafață. Modelul matematic utilizat, se bazează pe condiția de coliniaritate sau coangularitate din fotogrammetria clasică:
Relațiile de mai sus sunt neliniare. Cei șase parametrii ai orientării interioare, se referă la coordonatele centrului de perspectivă și la cele trei unghiuri de orientare ale fasciculului fotogrammetric din timpul preluării. Procedura utilizată este cea clasică.
Pentruorientarea exterioară a fotogramei independente, se pot utiliza mai multe metode printre care:
a. utilizarea unei bănci de date pentru punctele de sprijin care pot fi identificate în baza de date și în imagine astfel: 1. În mod interactiv de către operator,
2. în mod semiautomat, operatorul identifică punctul în baza de date, urmărind să fie identificată poziția sa corespondentă în imagine,
3. în mod automat sunt identificate punctele de sprijin în baza de date precum și în imaginile digitale.
b. utilizarea unor forme liniare (primitivele unor forme geometrice – drepte, cercuri, elipse, etc.)
c. utilizarea imaginilor ortofotohărților și a modelului digital altimetric al terenului din baza de date existente.
Fig. 4.9 Orientarea exterioară a fotogramei pe baza formelor liniare
unde: Planul 0'1 2 – este planul de fotointerpretare al dreptei L din spațiul obiect,
d – este piciorul perpendicularei pe dreapta l din planul imagine,
p – este lungimea acestei perpendiculare,
– reprezintă unghiul format de dreapta l cu axa ox
Parametrii de procesare utilizați:
Numărul de imagini: 218
Altitudinea de zbor: 58,4 m
Rezoluția la sol: 1,45 cm/pix
Stații de filmare: 218
Norul de puncte: 89276 puncte din total 113901
Proiecții: 693103
Eroarea de proiecție: 0,487 pix
Rezoluțian planului: 4864 X 3648
Tabelul 4.1 Specificații cameră
Fig. 4.10 Locațiile amerei și suprapunerea imaginilor
Fig. 4.11 Imaginea rezultată după prelucrarea fotogrammelor
Tabelul 4.2 Puncte de control la sol
Tabelul 4.3 Puncte de control
Fig. 4.12 Localizarea punctelor de control
Fig. 4.13 Modelul de elevație
Rezoluție: 2,89 cm/pix
Densitatea punctelor: 1194 puncte
Fig. 4.14 Suprapunere plan realizat clasic peste ortofotoplan
4.2. REALIZAREA MODELULUI DIGITAL AL TERENULUI
Modelarea digitală se impune datorită complexității terenului din zona analizată, mai ales a taluzelor care au intrat într-un proces de rupere și alunecare ppe versant, proces care poate afecta grav structura construcției din imediata vecinătate. Pentru realizarea modelului digital al terenului s-au utilizat atît datele masurate clasic cu Stația Totală cât și datele realizate în urma prelucrării zborului fotigrammetric realizat in zona de interes.
4.2.1. Realizarea modelului digital pe baza măsurării clasice a terenului
Pentru realizarea modelului 3D din măsurătorile clasice a zonei taluzelor în vederea alunecărilor de teren s-a utilizat programul TopoLT care a generat modelul digital cu o precizie proporțională cu numărul de puncte măsurate la nivelul terenului.
Fig. 4.6 Realizarea modelului digital pe baza măsurătorii clasice
Fig. 4.6 Modelul 3D a zonei taluzelor realizat clasic
În urma analizei datelor rezultate după modelarea zonei taluzelor se observă un volum de pământ de 29884,87mc, o suprafață plană de 5587,42mp și o suprafață înclinată de 5806mp.
Fig. 4.7 Modelarea 3D utilizând nivele de culoare pentru altitudine
4.2.2. Realizarea modelului digital pe baza zborului fotogrammetric
Modelarea suprafeței topografice este o etapă foarte importantă în procesul tehnologic fotogrammetric. Are aplicații dintre cele mai diverse în întocmirea ortofotohărților, studii hidrografice, proiecte inginerești, telecomunicații, geologie și geomorfologie etc. Reprezentare suprafeței topografice este făcută și utilizată în diferite moduri. Metoda tradițională de descriere și reprezentare a suprafeței terestre tridimensionale, printr-o proiecție ortogonală în spațiul 2D, este cea a planurilor și hărților, Această reprezentare este completată prin utilizarea ortofotohărților și a reprezentărilor perspective generate pe calculator.
Modelarea suprafeței terestre poate fi făcută: grafic prin utilizarea unor elemente punctifonne (distribuite în mod ordonat, aleatoriu sau prin puncte caracteristice), liniare (precum curbe de nivel, profile, linii caracteristice ale reliefului) sau de suprafață (precum imagini, reprezentări perspective etc.) sau matematic, unnărindu-se o reprezentare globală (folosind funcții polinorniale, serii Fourier etc.) sau locală prin utilizarea unor funcții determinate pe baza unei grile ordonate sau nu de puncte de cotă cunoscută. Reprezentarea suprafeței topografice a fost impulsionată de dezvoltarea calculatoarelor a metodelor matematice moderne precum și a graficii pe calculator. Crearea MDT nu este propriuu-zls o problemă strict fotogrammetrică, dar fotogrammetria este metoda cea mai economică și ca atare, utilizată pentru colectarea datelor necesare întocmirii MDT.
Altitudinea ortometrică (H) este o mărime relaționată gravimetric, care are drept referință geoidul, adică o suprafață de referință echipotențială, stabilită în raport cu nivelul mediu al mărilor și oceanelor. Sistemele de poziționare globală au drept cadru de referință, sistemul de coordonate geocentrice. Acest sistem permite obținerea de altitudini geodezice (h) în raport cu elipsoidul de referință, care este un model matematic al Pământului și care este diferit de geoidul terestru. Separația (N) dintre suprafața elipsoidului și cea a geoidului într-un punct dat, este dedusă din relația: H=H+N
Ondulația geoidului (N) se poate obține prin următoarele metode :
– prin cunoașterea mărimii (N) într-un punct cât mai apropiat de punctl de interes, obținută ca diferență dintre altitudinea rezultată din măsurătorile de nivelment și cea din determinările GNSS,
-prin utilizarea unui model gravimetric, global sau regional, al geoidului.
În mod clasic relieful se reprezintă prin curbe de nivel, prin puncte cotate corespunzător unei grile definite prin coordonatele rectangulare X și Y sau și λ. Această metodă poate fi îmbunătățită prin adăugarea unor puncte caracteristice ale reliefului, cotele limitelor suprafețelor de apă (lacuri, mări, etc.), vârfuri de deal, funduri de vale, liniile de cea mai mare pantă, crestele de deal, talvegurile etc. Descrierea optimă a reliefului este o funcție numerică care asociază fiecărui punct al suprafeței topografice terestre, o cotă. Momentan, acest lucru este nerealizabil, în practică căutându-se definirea unei metode de modelare digitală a unei astfel de funcții.
Relieful poate fi reprezentat prin următoarele metode în mod digital:
– prin modelul vectorial, corespunzător căruia curbele de nivel digitizate sunt reprezentate printr-o succesiune de puncte de altitudine H constantă în raport cu coordonatele lor planimetrice X și Y, sau și λ. Densitatea acestor puncte trebuie să țină seama de generalizarea cartografică a reliefului, în funcție de densitatea și de tehnicile de racordare utilizate în cartografie,
– prin cote preluate corespunzător unei rețele ordonate. Fiecare nod al rețelei reprezentând, fie puncte fizice corespunzător liniilor caracteristice ale terenului ( punct de creastă,, fund de vale, liniile de drenaj, limitele bazinelor hidrografice etc., pentru a obține o densitate variabilă de puncte în funcție de schimbările de pantă ale terenului), fie colțurile rețelei ordonate.
Grila ordonată, caută să reprezinte suprafața topografică prin mici suprafețe de teren de formă pătrată, rectangulară sau triangulară, având un pas constant sau variabil în funcție de panta terenului. Fiecare colț al rețelei poate fi definit prin coordonatele sale (liniare/coloană) la care se asociază cota punctului.
O altă metodă, constă în definirea unor profite pentru care se înregistrează una dintre cele două coordonate și cota punctului respectiv atunci când punctele sunt colectate echidistant de-a lungul profilului.
– prin cote preluate corespunzător unei rețele dinamice de triunghiuri dezvoltate în legătură cu sistemele SIG corespunzător metodelor de prelucrare a datelor vectoriale. Această metodă este cunoscută sub denumirea de TIN (Triangulated Irreegular Network) și este din ce în ce mai utilizată în bazele de date SIG.
Sursa de date pentru această ultimă metodă, poate fi. rețeaua ordonată de puncte descrisă mai sus, digitizarea curbelor de nivel, digitizarea modelului stereoscopic, ridicări topografice de teren etc. Principiul acestei metode este de a elimina punctele de cotă cunoscută care nu prezmtă o informație esențială în reprezentarea reliefului, reținând acele puncte care sunt caracteristice în reprezentarea reliefului cu o precizie constantă indiferent de panta terenului. Metoda face o optimizare între precizia constantă și volumul optim de date utilizate în reprezentarea reliefului. Codificarea cotelor pe 8 biți sau un octet, dă posibilitatea de înregistrare a cotelor din metru în metru pentru diferențe de nivel de 256 m. Dacă terenul este foarte accidentat și prezintă cote între 0 și 10000 m altitudine, cote le trebuie înregistrate pe 4 octeți, cel mai adesea reprezentarea făcându-se pe 2 octeți sau 16 biți, pentru a putea înregistra diferențe de nivel între 0 și 6200 m.
Fig. 4.8 Nor de puncte dens
Fig. 4.9 Model de elevație pentru intraga zona preluată fotogrammetric
Cu ajutorul programului Global Mapper s-a modelat zona analizată determinată prin tehnologia UAV, după care s-a modelat zona supusă alunecării de teren, a taluzelor, atât clasic cat și UAV. Modelele 3D s-au realizat în funcție de diferitele caracteristici ale suprafeței.
Fig. 4.10 Modelul 3D
Fig. 4.11 Modelul 3D perspectiva de sus
Fig. 4.12 Model 3D clasic TIN afișat ca hartă a pantei
Fig. 4.13 Model 3D fotogrammetric afișat ca hartă a pantei
Fig. 4.14 Model 3D clasic afișat ca expunere a versanților
Fig. 4.15 Model 3D fotogrammetric afișat ca expunere a versanților
Fig. 4.15 Model 3D clasic afișat în funcție de cote
Fig. 4.16 Model 3D fotogrammetric afișat în funcție de cote
În vederea comparării modelelor, acestea s-au suprapus rezultând diferențe cuprinse între -9,1m și 1.3m. Diferența este în mare parte dată de vegetația înaltă care în cazul modelării clasice nu s-a calculat.
Fig. 4.17 Generarea suprapunerii modelelor in Global Mapper
Fig. 4.18 Suprapunerea rezultată a celor două modele, clasic și fotogrammetric
Tot în vederea comparării celor două modele s-au ales 8 puncte care s-au comparat în cele două cazuri.
Fig. 4.19 Compararea coordonatelor clasice și fotogrammetrice
CAPITOLUL 5
ÎNTOCMIREA DEVIZULUI ESTIMATIV ȘI CALCULUL ECONOMIC
Pe baza volumului de lucrări proiectate se întocmește devizul estimativ calculat după Normele de muncă unificate pe economie pentru lucrări geodezice, topo-fotogrammetrice și cartografice. Normele de timp se referă la operațiile și lucrările de măsurători terestre și de birou sau laborator. Sunt diferențiate pe articole și se utilizează pentru :
– organizarea și planificarea lucrărilor de măsuratori terestre
– organizarea și retribuția muncii în acord global
– calculul manoperei din tarifele de decontare la beneficiar a lucrărilor de măsurători terestre
Fiecare articol conține o singură operație, lucrare de măsurători, grupa de operații sau lucrări. Normele de timp s-au stabilit ca durate pentru fiecare membru al formației de muncă, exprimate în ore/om, atunci când aceștia participă la timpi diferiți la realizarea operației sau lucrării sau ca o singură durată exprimată în ore/echipă, atunci când membrii echipei participă la timpi egali la realizarea operației sau lucrării. Timpul exprimat „ore/echipă” reprezintă norma de timp stabilită pentru fiecare membru al formației de muncă. Normele de timp pe articole de lucrări sunt pentru perioada campaniei de lucru pe teren de la 1 aprilie la 30 octombrie în regiuni de șes și de la 1 mai la 30 septembrie în regiunile de munte. Pentru lucrări de teren executate în afara acestor perioade, normele de timp se majorează cu cote procentuale.
Normele de timp depind și de categoria de greutate a terenului, determinată de
accidentația acestuia și de gradul de acoperire cu construcții sau vegetație.
Tarifele folosite în tabelul care urmează pentru calculul valoric al lucrărilor efectuate: Tarif orar pentru TESA (inginer +economist) 25 RON/oră; tarif orar muncitor 15 RON/oră.
Tabelul 5.1 Devizul estimativ
Tabelul 5.2 Calculul materialelor utilizate
Tabelul 5.3 Calculul Economic
CAPITOLUL 6
CONCLUZII ȘI PROPUNERI
Se constată o fidelitate mai bună la utilizarea tehnologiei UAV și o precizie mai bună în cazul tehnologiei clasice la reprezentarea terenului cu o pantă mai mare.
În urma ridicărilor de teren și a întocmirii modelului digital se constată alunecări în taluzele executate în partea sudică a construcției, fapt ce impune luarea unor măsuri de stabilizare a acestor aunecări.
Astfel, pe baza celor menționate, se pot stabili anumite recomandări privind lucrările de prevenire și combatere a alunecărilor de teren de pe versantul analizat din zona I.C.H.A.T.: ca măsuri de consolidare a versantului, se poate utiliza un amestec de specii de plante cu rădăcini adânci. Acesta va determina creșterea rezistenței terenului în pantă la alunecare. Întrucât este o metodă eficientă și ca urmare a faptului că implică costuri reduse, se recomandă acoperirea cu vegetație a terenului ca măsură principală de consolidare a versantului din zona studiată.
BIBLIOGRAFIE
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: SPECIALIZAREA: MĂSURĂTORI TERESTRE ȘI CADASTRU [308605] (ID: 308605)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.