ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební Katedra speciální geodézie
Výpočet kubatur silničního násypu
Calculate Volume of Road Embankment
Diplomová práce
Studijní program: Geodézie a kartografie Studijní obor: Geodézie a kartografie
Vedoucí práce:Dr. Ing. Zdeněk Skořepa
Bc. Jindřiška Štefková
Praha 2011
Poděkování Ráda bych poděkovala Dr. Ing. Zdeňkovi Skořepovi za mé vedení při zpracování této diplomové práce. Dále bych ráda poděkovala firmě Geotis spol. s r. o. za poskytnutí podkladů a zázemí.
1
Prohlášení Prohlašuji, že jsem celou diplomovou práci vypracovala samostatně pouze s poskytnutými konzultacemi a se zdroji, které jsou uvedeny v seznamu použité literatury.
V Praze dne …………….
……………………….
2
Abstrakt Diplomová práce se zabývá výpočtem kubatur násypového tělesa. Měření vychází ze základní vytyčovací sítě, která byla vypočítaná metodou nejmenších čtverců v systému Groma. Podrobné body byly zaměřeny jako výškopisná data terénu v každé etapě a výsledné kubatury byly postupně vypočteny v programech Geus, Groma, Atlas a AutoCAD Civil 3D. Zpracování kubatur v uvedených systémech umožnilo jejich vzájemné porovnání, zejména z pohledu uživatele s důrazem na komplexnost, přehlednost, rychlost.
Klíčová slova: Násypové těleso, kubatura, vytyčovací síť, nepravidelná trojúhelníková síť, digitální model terénu.
Abstract Master’s project deals with calculate volumes of road embankment. The measurement is based of basic setting out network which was calculated method of least squares in the system of Groma. Detailed survey points were determined by measuring as elevation data of terrain at each stage and the final volumes were gradually calculated in systems Geus, Groma, Atlas and AutoCAD Civil 3D. The processing of volumes in these systems us enable their mutual reciprocal comparison, mainly from look of a user (complexity, lucidity, speed).
Keywords: Road embankment, Volume, Setting out network, Triangulated irregular network Digital model of terrain.
3
Obsah 1. Úvod ............................................................................................................................. 6 2. Základní vytyčovací síť (ZVS).................................................................................... 8 2.1.Zaměření ...................................................................................................................... 8 2.2.Výpočet vyrovnání MNČ ............................................................................................ 9 2.3.Výsledky vyrovnání .................................................................................................. 14 3. Zaměření kubatur...................................................................................................... 17 3.1.Bodové pole ............................................................................................................... 17 3.2.Zaměření jednotlivých etap ....................................................................................... 17 4. Kubatura .................................................................................................................... 17 4.1.Určování objemu pomocí nepravidelné trojúhelníkové sítě...................................... 18 4.2.Určování objemu pomocí čtvercové sítě ................................................................... 19 4.3.Určování objemu pomocí profilů .............................................................................. 20 4.4.Určování objemu pomocí vrstevnicového plánu ....................................................... 21 4.5.Vliv tvaru trojúhelníkové sítě na výslednou kubaturu .............................................. 22 5. GROMA...................................................................................................................... 26 5.1.Základní informace.................................................................................................... 26 5.2.Postup výpočtu kubatury ........................................................................................... 27 5.3.Zhodnocení ................................................................................................................ 29 6. GEUS .......................................................................................................................... 30 6.1.Základní informace.................................................................................................... 30 6.2.Postup výpočtu kubatury ........................................................................................... 31 6.3.Zhodnocení ................................................................................................................ 33 7. Výpočet v aplikaci Microsoft Excel .......................................................................... 34 8. ATLAS ........................................................................................................................ 35 8.1.Základní informace.................................................................................................... 35 8.2.Postup výpočtu kubatury ........................................................................................... 37 8.3.Zhodnocení ................................................................................................................ 40 9. AUTOCAD CIVIL 3D ............................................................................................... 41 9.1.Základní informace.................................................................................................... 41 9.2.Postup výpočtu kubatury ........................................................................................... 42 9.3.Zhodnocení ................................................................................................................ 46 10. Závěr - Doporučení pro praxi .................................................................................. 47 4
Přílohy ...................................................................................................................................... 48 Literatura ..................................................................................................................... 48
5
1. Úvod Cílem mé diplomové práce je zhodnotit a porovnat výpočet kubatur ve čtyřech vybraných geodetických programech. Programy jsou porovnávány z pohledu složitosti, přehlednosti a rychlosti. Pro vyhotovení jsou použity programy GROMA, GEUS, ATLAS a CIVIL 3D. Zaměření kubatur v této práci slouží, pro zjištění silničního násypu mostu k akci „ Mimoúrovňové křížení silnic I/7 a I/27 Vysočany“ (obr. 1.2). Měření je provedeno totální stanicí TRIMBLE 5500 (obr. 1.1). Měření probíhalo ve dvou etapách. V první etapě byl změřen původní stav terénu (K1) a stav po skrytí ornice (K2). Druhá etapa probíhala o půl roku později, z důvodu časové prodlevy bylo provedeno kontrolní měření, kdy byl opětovně změřen stav terénu po skrytí ornice (K3) a poté stav po násypu (K4). Při zaměření kubatur se vycházelo i ze základní vytyčovací sítě.
Obr. 1.1 Totální stanice Trimble 5500 6
Obr. 1.2 Umístění silničního násypu v mapě 7
2. Základní vytyčovací síť (ZVS) Základní vytyčovací síť je tvořena 6 body. Stabilizace bodů je provedena pomocí pilířů s nucenou centrací. Měření probíhalo na všech 6 bodech a bylo použito 24 směrů a 13 délek. Byly měřeny šikmé délky, které byly později redukovány podle uvedeného vzorce na vodorovné. Opravy, z refrakce a nadmořské výšky, nebyly použity. = sin
kde dh je vodorovná délka, ds je šikmá délka a z je zenitový úhel
2.1 Zaměření Pomocí rajonu ze zhušťovacího bodu 207 (000913210207 U nové Hospody) s orientacemi na body 21 (000906250021 Blažim, Kostel), 43 (000912010043 Žatec, škola) a 44 (000912010044 Žatec, hřbit. kostel) byly určeny přibližné souřadnice bodů ZVS. Výšky bodů ZVS byly určeny technickou nivelací s kritériem přesnosti 20 √R, kde R je délka obousměrně měřeného pořadu v kilometrech. Nivelace byla provedena mezi nivelačními body 2. řádu Bbd-1.1 (nivelační pořad Bbd Velemyšleves – Louny) a Bab-24.2 (nivelační pořad Bab Chomutov - Velemyšleves).
Charakteristiky sítě: Typ sítě:
volná
Měřeno dne:
14. 7. 2008
Měřil:
T. Skřítek
Přistroj:
Trimble 5500
Místo měření:
k.ú. Velemyšleves
Triangulační list:
1321
Způsob připojení (datum sítě):pevný bod a směrník Přesnost měření:
střední chyba měřeného směru v jedné skupině: σHz = 1,0 mgon střední chyba měřené délky: σd = 3 mm + 3 ppm
Geometrické údaje:
kombinovaná (směry a délky)
Určení přibližných souřadnic určovaných bodů: rajonem z trigonometrického bodu Výpočet:
program GROMA
8
2.2 Výpočet vyrovnání MNČ Výpočet vyrovnání sítě proběhl v programu GROMA. Nejprve je potřeba načíst zápisník měření a provést zpracování zápisníku, kde se nám vypočítají směry měřené v obou polohách dalekohledu a oboustranně měřené délky (výsledná délka je průměr)(příloha 1). Ve vyrovnání sítě se pak nastaví parametry sítě a načítají se data ze zápisníku a jejich přibližné souřadnice. Síť se počítá jako volná ve variantě pevný bod 4201 a směrník na 4205. Směrodatná odchylka úhlů je 1 mgon a délek 3 mm + 3 ppm. Tato odchylka byla zadána z kalibračního protokolu k přístroji (příloha 1).
Volná síť Na rozdíl od vázané sítě dochází podle [1] k vyrovnání souřadnic všech bodů (všechny body sítě jsou určované). Maximální počet měření v síti o k bodech je:
= − 1. 2
Délek
− 1.
Směrů
Celkem
− 1 + − 1 = − 1.
Bereme-li za zprostředkující veličiny délky a úhly, pak jejich maximální počet je
− 1 − .
Jsou-li v síti měřeny délky i směry je tato síť nazývána kombinovanou. Při vyrovnání volné sítě metodou nejmenších čtverců (MNČ) dochází k vyrovnání souřadnic všech bodů. Důsledkem toho je, že síť pak nemá dostatek informací pro její umístění a orientaci v rovině. Konfigurační matice (matice plánu) A má právě tolik lineárně závislých sloupců, kolik je počet chybějících podmínek pro umístění a orientaci sítě v rovině – celkem tři (dvě posunutí a jedna rotace). To má za následek, že matice normálních rovnic = je singulární a nelze provést inverzi - = 0, kde Q je matice váhových koeficientů zprostředkujících veličiny. Úlohu vyrovnání popisuje matematický model
F(L, X ) = 0 , kde
F je vektorová funkce L je vektor bezchybných měření X je vektor bezchybných souřadnic. 9
(2.1)
Matematický model (2.1) převedeme na stochastický (náhodný) model
F(L + ∆, X 0 + x) = 0 , kde
(2.2)
L je n × 1 vektor měření ∆ je n × 1 vektor skutečných chyb měření, které splňují podmínky náhodného vektoru ∆!, #$ % , X 0 je 2k × 1 vektor přibližných souřadnic
x je 2k × 1 vektor přírůstků (korekcí) přibližných souřadnic určovaných bodů. Linearizací (2.2) se dostane &∆ + ' + (), *! = !, kde
A je konfigurační matice (matice plánu) m × 2k , A =
(2.3)
∂F ( L, X 0 ) , podrobněji je ∂X
naplnění matice A popsáno v samostatném odstavci dále, D je matice m × n , D =
∂F ( L, X 0 ) ∂L
l je nenulový vektor redukovaných měření, l = F(L, X 0 ) .
∆ = ∆ l . Tento náhodný vektor je charakterizován kovarianční maticí Dále se označí D∆ ∆+ !, #$ + , kde + = &% & je matice váhových koeficientů zprostředkujících prvků. Jak již bylo výše zmíněno, matice A má lineárně závislé sloupce, což znamená, že její hodnost h (A) = q, q < 2k, 2k - q = 3 (pro sítě kombinované).
Pro odvození prvků konfigurační matice (matice plánu) A se podle [2] vyjde ze dvou typů vztahů. Jedná se o vztahy vyjadřující závislost zprostředkujících veličin na souřadnicích. 2 2
2 2
Pro úhly platí , = - − - = arctan 53 54 − arctan 56 54 (úhel je rozdíl dvou směrníků). 3
4
6
4
Pro délky platí = 78 − 8 + 9 − 9 (Pythagorova věta). Řádky matice A představují jednotlivé vztahy sestavené pro všechny zprostředkující veličiny (úhly, délky), ve sloupcích jsou pak jejich derivace podle všech souřadnic. Pro tři body sítě jsou tyto derivace vypsány v tabulce 2.1. Pro zbývající body jsou vztahy analogické, jen je třeba dodržet pořadí bodů (obr. 2.1)
10
0
+y 3
2
ω1 ϕ13 ϕ12 1
+x Obr. 2.1 Konfigurace bodů
Tab. 2.1 Vzorce pro výpočet prvků matice A
Po vyřešení soustavy normálních rovnic je potřeba provést dvojí výpočet oprav. Tato závěrečná kontrola je spolehlivým ukazatelem správnosti řešení. Kontroluje se sestavení matice plánu A, numerické řešení soustavy normálních rovnic, vektor redukovaných měření. ; − +. : = '
První výpočet oprav zprostředkujících prvků:
>? :< = (= ), *
Druhý výpočet oprav:
@ % & + :.
Opravy měřených prvků se vypočtou:
.
Souhlasí-li dvojí výpočet oprav : :< vypočtou se vyrovnané souřadnice
určovaných bodů
> *! ' ;. *
11
Geodetické datum Geodetické datum definuje počátek a orientaci volné sítě na základě podmínek, pomocí kterých lze volnou síť jednoznačně umístit v rovině. V případě polohové sítě se jedná o tři geometrické podmínky. Je potřeba zvolit jeden pevný bod ZVS a z něj pevný směrník na další bod ZVS. Podmínky jsou popsány takto GT x = 0 .
(2.4)
Zvolí se pevný bod 1 a směrník z bodu 1 na bod 2, pak rovnice popisující datum jsou: 1. dx1 = 0 2. dy1 = 0 3. – sinϕ12 dx2 + cosϕ12 dy2 = 0 První a druhá podmínka je zřejmá, bod 1 je zvolen jako pevný, po vyrovnání se jeho souřadnice nemění. Pro odvození třetí podmínky se vychází z obr. 2.2. +y
0 r1 1 r2
n
s12
r2 - r1 2 +x Obr. 2.2 Volba směrníku
Z obrázku 2.2 r2 = r1 + s12n , kde
(2.5)
r1 (r2) je průvodič bodu 1 (2) n je směrový vektor z bodu 1 na bod 2, n = (cosϕ12 ,sinϕ12 ) s12 je vzdálenost bodů 1 a 2.
Vztah (2.5) se diferencuje (dr1 = 0) dr2 = s12 n⊥ dϕ12
12
(2.6)
kde
dn = (− sin ϕ12 , cosϕ12 ) = n⊥ . dϕ12
Platí, že nn ⊥ = 0 a n ⊥ n ⊥ = 1 . Rovnici (2.6) vynásobíme n⊥ a vyjádříme dϕ 12. dϕ12 =
1 (dr2 , n⊥ ) s12
(2.7)
Smyslem je vyjádřit změnu dϕ12 v závislosti na změně souřadnic dx a dy.
1 (dx2 , dy2 )(−sin ϕ12 , cosϕ12 ) s12
(2.8)
dϕ12 = −sin ϕ12 dx2 + cosϕ12 dy2 = 0 .
(2.9)
dϕ12 =
Podmínková matice GT, pro niž platí G T x = 0 , vypadá následovně
(2.10)
Rovnice geodetického data lze dále použít při řešení normálních rovnic třeba následujícím způsobem: Výpočet normálních rovnic s podmínkami data.
Pro skalární součin vektorů platí A ', A ' ', AA ' !. Z toho pro ' B ! plynou podmínky
AA ' !.
(2.11)
; C se přidají podmínky (2.11). Nyní se vyjádří hledané neznámé K normálním rovnicím ' ; AA ' ; C, '
(2.12)
; AA C. '
(2.14)
AA ' ; C,
(2.13)
Matice N + GGT je regulární, lze tedy provést její inverzi. Tím se dostanou hledané korekce přibližných souřadnic. 13
2.3 Výsledky
Obr. 2.3 Observační plán
14
Tab. 2.2 Počty měřených veličin MNČ
Počet bodů v síti Počet bodů, na nichž jsou měřeny směry Počet neznámých Počet měřených délek Počet měřených směrů Počet měřených veličin Počet zprostředkujících úhlů Počet zprostředkujících veličin
6 6 12 13 24 37 18 31
Tab. 2.3 Směrodatná odchylka jednotková
Směrodatná odchylka jednotková Apriorní 10 Aposteriorní 9,75 Průměrná střední chyba vyrovnaného směru: 0,73 mgon Průměrná střední chyba vyrovnané délky: 1,13 mm
Tab. 2.4 Výsledky vyrovnání
Číslo bodu 4201 4202 4205 4206 4208 4209
Y0 [m] 799324,38 799369,48 799361,88 799413,33 799330,37 799373,05
X0 [m] 1001536,54 1001507,86 1001611,33 1001586,48 1001549,75 1001527,32
Y [m] 799324,380 799369,493 799361,884 799413,334 799330,375 799373,057
X [m] δy [mm] 1001536,540 0,00 1001507,859 13,23 1001611,339 4,24 1001586,494 4,34 1001549,747 5,04 1001527,318 7,38
δx [mm] 0,00 -1,26 8,45 13,81 -3,52 -1,86
Tab. 2.5 Charakteristiky přesnosti
Číslo bodu 4202 4205 4206 4208 4209
σy [mm]
σx [mm]
σxy [mm]
0,99 0,59 1,33 0,32 0,93
0,79 1,18 1,38 0,63 0,63
0,90 0,94 1,35 0,50 0,80
Y0, X0 - přibližné souřadnice Y, X - vyrovnané souřadnice 15
a [mm] 1,04 1,32 1,51 0,68 0,94
b [mm] 0,73 0,00 1,18 0,19 0,63
ω[gon] 126,07 29,59 45,74 26,21 93,85
δy, δx - korekce přibližných hodnot souřadnic
σy, σx - střední chyby σxy - střední chyba souřadnicová a, b - poloosy elipsy chyb
ω - směrník hlavní poloosy elipsy chyb Z vyrovnání byly vyloučeny dva směry (odlehlá měření), protože došlo k největšímu
poklesu ∑ EFF. Odhad jejich skutečných chyb je dále uveden.
Obr. 2.4 Střední elipsy chyb bodů ZVS (obrázek z programu GROMA) 16
Tab. 2.6 Odlehlá měření
Spojnice Směr: měřený vypočtený Skutečná chyba (odhad)
4205 - 4206 328,6440 gon 328,6498 gon 5,8 mgon
4206 - 4202 32,3825 gon 32,3852 gon 2,5 mgon
Odhad skutečné chyby příslušného měření vyjadřuje nesoulad mezi měřenou hodnotou a jeho hodnotou vypočtenou z vyrovnaných souřadnic (příslušné měření bylo z vyrovnání vypuštěno).
3. Zaměření kubatur
3.1Bodové pole Bylo měřeno ze stanovisek určených rajony. V první etapě byly rajony zaměřeny z trigonometrického bodu 207 (000913210207 U nové Hospody) a ve druhé etapě pak z bodů ZVS, protože byl trigonometrický bod při budování mostu zrušen.
3.2Zaměření jednotlivých etap Měřilo se ve dvou etapách. Podrobné body byly zaměřeny polární metodou. V první etapě se měřil původní stav terénu (K1) a stav po skrytí ornice (K2). Ve druhé etapě byl opětovně změřen stav terénu po skrytí ornice (K3) a poté stav po násypu (K4).
4. Kubatura Určování (výpočet) objemů je velmi častá úloha v technické praxi. Při každé stavbě se provádějí zemní práce, při kterých se zemina těží a přemisťuje do násypů nebo do skládek. Základem určování objemů jsou geodetická měření, při kterých záleží, jak přesně zaměříme tvar terénu. 17
4.1Určování objemů pomocí nepravidelné trojúhelníkové sítě Tato metoda je dnes nejpoužívanější. Důležité je při zaměření dobře vystihnout terén. Pak z naměřených bodů vytvoříme nepravidelnou trojúhelníkovou síť, tím nám vzniknou kolmé trojboké hranoly (obr. 4.1). Objem jednoho trojbokého hranolu se vypočte: G H ∙ J kde: H je průměrná výška vrcholů trojúhelníka
1 H L HM 3
P je plošný obsah podstavy (trojúhelníku) J
1 N8 9 9 8 9 9 8 9 9 O 2
Výpočet probíhá po jednotlivých trojbokých hranolech. Výsledná kubatura je součet objemů všech trojbokých hranolů.
Obr. 4.1 Trojboký hranol
18
4.2 Určení objemu pomocí čtvercové sítě Práci předchází vytyčení čtvercové sítě v upravovaném území; velikost stran sítě je 10, 20 nebo 50 m podle druhu stavby. Terén v rozích čtvercové sítě určíme výškově. Poté je výpočet podobný jako v trojúhelníkové síti. Objem jednoho hranolu se vypočte: G H ∙ J kde H je průměrná výška vrcholů čtverce Q
1 H L HM 4
P je plošný obsah čtverce vytvořený srovnávací rovinou P = a2 , kde a je délka strany čtverce.
Výpočet probíhá po jednotlivých hranolech (obr. 4.2). Celkový objem v rozsahu čtvercové sítě můžeme vypočítat součtem dílčích objemů.
Obr. 4.2 Čtyřboký hranol
19
4.3Určování objemů pomocí profilů Tímto řešením určujeme vždy samostatné objemy výkopů a objemy násypů. Máme-li těleso násypu (obr. 4.3), jehož podélná osa nivelety proniká do terénu. Zakreslíme příčné profily podle přímého měření v terénu. Doplníme je liniemi hran násypu, tedy projektovanými údaji.
Obr. 4.3 Těleso násypu s příčnými profily
Objemy nasypané zeminy např. mezi profily p1 a p2 určujeme úvahou, že těleso mezi nimi je hranol o délce d s rovnoběžnými stěnami v rovinách p1 a p2. Určíme-li plošné obsahy P1 a P2 (dříve planimetrem, dnes už využíváme některý z vhodných programů), pak objem tohoto tělesa vypočteme:
2G J J ∙ .
Tak můžeme postupně zjistit ostatní dílčí objemy až k bodu n. Zbývající dílčí objemy mezi profily A a 1, n a B určíme obdobně za podmínky, že plochy profilů v bodech A a B jsou rovny nule:
2GR J ∙ ,
2GST JS ∙ S
Objem celého násypu mezi nulovými čarami procházejícími body A a B je po úpravě S
2G J JS S 2 L JM MU
Podle tohoto vzorce můžeme počítat objemy i pro trasu probíhající v oblouku kružnice nebo v přechodnici, protože vzdálenosti di mezi příčnými profily jsou měřeny v ose
20
příslušného tělesa. Profily jsou kolmé k tečnám oblouků nebo přechodnic a malé zkrácení trasy uvnitř oblouku je přibližně vyrovnáno prodloužením trasy vně oblouku.
4.4 Určení objemu pomocí vrstevnicového plánu Tato metoda se využívá při určování objemu rozsáhlých objektů jako uhelných hald, skládek zeminy nebo hlušiny, skládek sypkých stavebních materiálů, objemy vody v rybnících nebo ve vodních nádržích při maximální vodní hladině apod. (obr. 4.4).
Obr. 4.4 Přiklad vodní nádrže
Při určování objemu vodní nádrže z vrstevnicového plánu zakreslíme do plánu osu vrstevnice nebo horizontálu, která představuje maximální hladinu a vymezuje maximální objem nádrže. Vodorovné roviny, jejichž řezy s terénem představují vrstevnice, jsou podstavy válců o výšce rovné intervalu vrstevnic h. Dílčí objem V12 mezi vrstevnicemi 1 a 2 určíme 2G J J ∙ VW. Ostatní dílčí objemy směrem vzhůru určíme obdobně. Zbývá rozhodnout, jak určit objem pod první vrstevnicí. Ten určíme podle tvaru dna nádrže těmito cestami: a) dolní vrstvu vypočítáme jako kužel: GX
1 J VW 3
b) anebo ji určíme jako objem kulové úseče: G YZ
∆
Q
Y
∆3 [
→2GX VW YZ YVW VW J 1,0472VW
Určení objemu celé nádrže s dolní vrstvou vypočítanou podle kužele je: 21
S
2 2G ∆W J ∆WS JS JS ∆W ]J JS 2 L JM ^ 3 MU
V tomto vzorci je ∆h interval vrstevnic, ∆h1 je výškový rozdíl mezi dnem nádrže a spodním vrstevnicovým řezem, ∆hn je rozdíl mezi maximální hladinou a vrchním vrstevnicovým řezem, a Pi jsou plošné obsahy vrstevnicových řezů. Má-li vodní nádrž ploché dno, je vhodné objem mezi dnem a prvním vrstevnicovým řezem počítat jako objem kulové úseče. V tom případě bude mít vzorec obecnou podobu G VW J
1,0472VW
S
∆WS JS JS ∆W ]J JS 2 L JM ^ MU
Obr. 4.5 Násypové těleso
Při určování objemů nasypaných těles musíme obvykle vrstevnicový plán zhotovit na základě vlastního měření. Zde věnujeme největší péči patě násypu, protože v místě doteku sypaného tělesa s terénem budeme určovat rovinu styku sypaného tělesa s terénem. Někdy můžeme dát upravit sypané těleso do tvaru podobného kuželu a pro přibližný výpočet použít Simpsonova vzorce G
_ `
J 4Ja Jb , kde Ps, Pm, Pv jsou plošné obsahy spodního,
středního a vrchního vrstevnicového řezu, a H je výška tělesa.
Přesnost určení objemu je závislá na kvalitě výškového měření a na tom, jak přesně vystihuje použitý vzorec skutečný stav objektu.
4.5 Vliv tvaru trojúhelníkové sítě na výslednou kubaturu U kubatur je velmi důležité, jak přesně vystihneme terén zaměření. Při zpracování pak jak vytvoříme nepravidelnou trojúhelníkovou síť. Počítá se několik možností vytvoření sítě. Znázorněno na třech příkladech lišících se ve tvaru znázornění. V prvním případě máme pravidelný tvar v rovném úseku a rozdíl je prakticky nulový (tab. 4.1, obr. 4.6). Ve druhém 22
případě jsme na rovném úseku, ale trojúhelníky jsou zúžené a rozdíl kubatur je už nenulový (tab. 4.2, obr. 4.7). Ve třetím případě se vzaly body z násypového tělesa, kde se láme hrana (č.b. 2117 a 2116) (tab. 4.3, obr. 4.8). Pokud se tato hrana nedodrží jako povinná, změní se kubatura o 97 m3. Proto je důležité si v terénu poznamenat zlomy do měřického náčrtu nebo pomocí kódu do přístroje.
Tab. 4.1 Na rovině a pravidelný tvar
Č.B. 2128 2126 28 2126 26 28
Y [m] 799391,49 799394,07 799385,13 799394,07 799387,66 799385,13
X [m] 1001587,28 1001592,71 1001590,50 1001592,71 1001595,83 1001590,50
Z [m] 295,61 295,65 295,39 295,65 295,43 295,39
P [m2] H [m] 21
7,55
kubatura[m3] rozdíl [m3] 162 319,24
21
7,49
158 0,01
28 26 2128 2128 2126 26
799385,13 799387,66 799391,49 799391,49 799394,07 799387,66
1001590,5 1001595,83 1001587,28 1001587,28 1001592,71 1001595,83
295,39 295,43 295,61 295,61 295,65 295,43
21
7,48
157 319,25
21
7,56
162
Obr. 4.6 Grafické znázornění vytvořených trojúhelníků pro tab. 4.1
23
Tab. 4.2. Na rovině a nepravidelný tvar
Č.B. 102 100 110 100 110 101
Y [m] 799416,63 799417,25 799410,62 799417,25 799410,62 799413,74
X [m] 1001626,43 1001636,42 1001617,81 1001636,42 1001617,81 1001627,83
Z [m] 292,45 294,16 293,68 294,16 293,68 294,21
P [m2] H [m] 27
5,43
kubatura[m3] rozdíl [m3] 148 173,68
4
6,02
25 0,45
110 102 101 102 100 101
799410,62 799416,63 799413,74 799416,63 799417,25 799413,74
1001617,81 1001626,43 1001627,83 1001626,43 1001636,42 1001627,83
293,68 292,45 294,21 292,45 294,16 294,21
17
5,45
91 174,13
15
5,61
83
Obr. 4.7 Grafické znázornění vytvořených trojúhelníků pro tab. 4.2
Obr. 4.8 Grafické znázornění vytvořených trojúhelníků pro tab. 4.3 24
Tab. 4.3 Ve svažitém terénu s povinnou hranou
Č.B. 244 245 2117 245 252 2116 245 2116 2117 2116 16 2117 17 16 2117
Y [m] 799470,89 799474,01 799467,68 799474,01 799476,67 799474,22 799474,01 799474,22 799467,68 799474,22 799467,04 799467,68 799460,57 799467,04 799467,68
X [m] 1001779,80 1001789,04 1001779,48 1001789,04 1001796,86 1001798,32 1001789,04 1001798,32 1001779,48 1001798,32 1001800,81 1001779,48 1001781,91 1001800,81 1001779,48
Z [m] 292,71 292,66 294,23 292,66 292,54 293,93 292,66 293,93 294,23 293,93 294,16 294,23 294,46 294,16 294,23
P [m2] H [m]
kubatura[m3]
14
5,20
75
12
5,04
58
28
5,61
159
76
6,11
463
75
6,28
472
rozdíl [m3]
1225,99
97,28 2117 244 17 245 17 244 17 245 16 245 252 16 252 2116 16
799467,68 799470,89 799460,57 799474,01 799460,57 799470,89 799460,57 799474,01 799467,04 799474,01 799476,67 799467,04 799476,67 799474,22 799467,04
1001779,48 1001779,8 1001781,91 1001789,04 1001781,91 1001779,80 1001781,91 1001789,04 1001800,81 1001789,04 1001796,86 1001800,81 1001796,86 1001798,32 1001800,81
294,23 292,71 294,46 292,66 294,46 292,71 294,46 292,66 294,16 292,66 292,54 294,16 292,54 293,93 294,16
5
5,80
29
51
5,28
269
104
5,76
599
43
5,12
220
2
5,54
12
25
1128,71
5. GROMA 5.1 Základní informace Obecný popis Systém GROMA je podle [4] určen ke geodetickým výpočtům. Lze v něm řešit všechny základní geodetické úlohy. Obsahuje jednoduchou grafiku a možnost digitalizace rastrových dat. Výpočetní část Program obsahuje všechny základní výpočty. Výpočty se zaznamenávají do protokolu. Výpočetní úlohy probíhají v dialogových oknech, v nichž jsou přehledně uspořádány všechny vstupní i výstupní údaje. Souřadnice i měřená data se můžou do výpočetních oken přesouvat myší, případně se může zadat číslo bodu a nechat program doplnit souřadnice ze seznamu.
Grafika Vedle seznamu souřadnic si můžete otevřít i okno s grafikou, v němž jsou zobrazeny všechny body nebo pouze body označené. Můžete volit typ značky na bodech, font, kterým jsou body popsány čísly, popř. výškami, a můžete body spojovat čarami. Grafické elementy můžete ukládat do 64 různých vrstev, které můžete libovolně vypínat a zapínat. Souřadnice bodů jsou přebrány ze seznamu souřadnic, při jejich změně je bod okamžitě posunut i v grafice, včetně všech čar z něj vycházejících. Grafiku můžete uložit ve standardním formátu DXF (i s nastavením vrstev). Tento formát umí načíst většina grafických systémů, včetně systému MicroStation a AutoCAD.
Komunikace se systémem MicroStation Modul slouží k přímé komunikaci Gromy se systémem MicroStation resp. PowerDraft. Umožňuje přímý přenos bodů ze seznamů souřadnic systému GROMA do výkresu v systému MicroStation a naopak. Kromě toho obsahuje řadu dalších užitečných nástrojů.
Rozšiřující moduly systému Groma Systém GROMA lze doplňovat samostatnými rozšiřujícími moduly. Tyto moduly jsou plně integrovány do uživatelského prostředí, jeví se tedy jako standardní součást systému.
26
Některé moduly jsou bezplatně zahrnuty ve standardní konfiguraci, některé se prodávají samostatně. V současné době jsou k dispozici tyto moduly: •
Kontrolní kresba k výpočtům
•
Výpočet zkreslení v Křovákově zobrazení
•
Grafický modul
•
Komunikace se systémem MicroStation
•
Vyrovnání sítě MNČ
•
Geometrické plány
•
Výpočet vyrovnávací roviny MNČ
•
Výpočet trasy komunikace (oblouky, přechodnice)
•
Připojení digitizéru
•
Přenos souborů ze strojů
•
Přenos souborů ze strojů Geodimeter
Požadavky programu GROMA Program je schopen pracovat na libovolném počítači, na němž funguje kterákoli verze 32bitových MS Windows.
5.2 Postup výpočtu kubatury K výpočtu kubatur nám postačí základní verze systému GROMA. Načtení seznamu souřadnic V záložce Soubor zvolíme možnost Nový a vybereme Seznam souřadnic (obr. 5.1). Poté v záložce Souřadnice zvolíme možnost připoj soubor. Vytvoří se seznam s příponou crd (obr. 5.1).
27
Obr. 5.1 Seznam souřadnic
Výpočet kubatury Výpočet kubatur se provádí pomocí trojúhelníkově sítě. V záložce výpočty najdeme kolonku Kubatury (obr. 5.2). Nejprve je potřeba zadat výšku srovnávací roviny, od níž má být kubatura vypočtena, a popis kubatury (pro uložení do protokolu). Do dialogového okna se zadávají postupně body jednotlivých trojúhelníků. Je-li zadán celý trojúhelník dáme Přidat a daný trojúhelník bude zadán do seznamu trojúhelníků. Body se dají načítat z grafiky, kde si pro přehlednost můžeme kreslit přidané trojúhelníky (obr. 5.2). Po stisknutí tlačítka Výpočet program vypočte kubaturu, a pokud je zapnuta kontrolní kresba, zobrazí v ní trojúhelníkovou síť (obr. 5.3). Výsledná kubatura se dá Uložit a kdykoli opět načíst pomocí tlačítka Načíst. Uloží se soubor s příponou vol. Přes Protokol si můžeme protokol editovat a uložit.
28
Obr. 5.2 Kubatury
Obr. 5.3 Kontrolní kresba
Ukázka souboru s příponou vol. [Header] Application=Groma Module=CalcVolume File=VolumeScript TypeFileVersion [Settings] Name=K1 BasementHeight=288.000000 [Data] NUM="189000041242",X=1002069.360,Y=799598.030,Z=290.120 NUM="189000041241",X=1002050.030,Y=799586.960,Z=290.390 NUM="189000041243",X=1002050.660,Y=799588.680,Z=290.420 NUM="189000041243",X=1002050.660,Y=799588.680,Z=290.420 NUM="189000041244",X=1002033.590,Y=799580.140,Z=290.650 NUM="189000041241",X=1002050.030,Y=799586.960,Z=290.390 NUM="189000041241",X=1002050.030,Y=799586.960,Z=290.390 NUM="189000041240",X=1002013.820,Y=799566.430,Z=291.040
5. 3 Zhodnocení Tento systém je jednoduchý a dobře ovladatelný. Nicméně musím konstatovat, že při výpočtu jsem ztrácela pojem o tom, které trojúhelníky mám již přidané. Dále se může stát, že uživatel zapomene potvrdit volbu trojúhelníku stiskem tlačítka Přidat. Proto si myslím, že
29
tato metoda není vhodná pro větší kubatury. Naproti tomu kladně hodnotím možnost výpočet znovu otevřít a kdykoli editovat.
Výsledné protokoly jsou příloha 3.
Výsledné kubatury
s.r. 288 K1_1 K1_2 K1_3 K1 s.r. 288 K3_1 K3_2 K3_3 K3
Výměra Kubatura 4961 16063 5581 4424 14966
s.r. 288 K2_1
15441 7652 39156
K2_2 K2_3 K2
Výměra Kubatura 4469 4729.3 5302 10093.4 7776 19588.5 17547 34411
s.r. 288 K4_1 K4_2 K4_3 K4
Výměra Kubatura 4883 11324 4886 5195 14964
9428 5050 25802
Výměra Kubatura 4394 22893 5218 33131 7939 32398 17551 88422
Výsledná kubatura ornice je 13353 m3. Výsledná kubatura násypu je 54011 m3.
6. GEUS
6.1 Základní informace Obecný popis GEUS je podle [5] programový systém pro geodetické výpočty s možnostmi tvorby map velkých měřítek se zvláštní specializací na práce v katastru nemovitostí. Výpočetní část Program obsahuje všechny základní výpočty. Výpočty jsou zaznamenávány do protokolu s možností kontroly pomocí mezních odchylek. Výjimku tvoří výpočet 30
polygonových pořadů, kde zatím nejsou mezní odchylky kontrolovány. Vypočtené body se ihned zaznamenávají i do grafické části programu. Grafická část Její největší výhodou je přímá specializace na oblast tvorby map od úplného základu. Do těchto vlastností patří zejména bezproblémová změna měřítka mapy bez ztráty informací a vzhledu, spolupráce se seznamem souřadnic včetně změny kresby reagující na změny souřadnic ve výpočtech apod. Umožňuje tvorbu výkresu na úroveň účelových map bez omezení počtem objektů. Velikost výkresu je omezena pouze dostupnou pamětí a výkonností počítače. Program obsahuje značky dle mapového klíče původní ČSN (a také všechny značky pro tvorbu katastrální mapy). Lze vytvářet bloky kreseb, které se chovají jako značka a tím vytvářet vlastní značky. Kresbu lze dělit do 64 vrstev. Mimo jiné lze provádět následující akce: hromadnou editaci kresby, výběry a filtrace prvků přes číslo bodu, barvu, vrstvu, kód značky atd. Program podporuje vytváření mapových listů S-JTSK. Kresbu lze exportovat do formátů DXF (např. AutoCAD, MicroStation, AutoSketch…), VTX + STX (KOKEŠ, Geoplot…). Import kresby je možný z formátu DXF nebo přes VKM.
Nadstavby •
GEUSnet je nadstavba systému GEUS pro poloautomatické výpočty polygonů a plošných sítí. Jedná se o vyrovnání sítí za použití metody nejmenších čtverců (MNČ), která je zde určená hlavně jako náhrada výpočtů polygonových pořadů (je standardní součástí systému GEUS).
•
GEOMETR je program
pro
poloautomatické sestavování
a tisk
tabulek
geometrických plánů. Program obsahuje i možnost exportu tabulek přes formát DXF i do jiných grafických programů.
6.2 Postup výpočtu kubatury K výpočtu kubatur nám stačí základní verze systému GEUS.
31
Načtení seznamu souřadnic Vytvoříme nový seznam souřadnic (obr. 6.1) a pomocí import načteme seznam souřadnic.
Obr. 6.1 Nový seznam souřadnic
Výpočet kubatury Výpočet kubatur se provádí pomocí trojúhelníkově sítě. V grafické časti je potřeba nejprve vytvořit ručně trojúhelníkovou síť pomocí linií libovolného typu čáry, barvy a do libovolné vrstvy. V záložce výpočty vybereme kolonku Výpočet kubatur (obr. 6.2). Po zadání srovnávací roviny se kliká do jednotlivých trojúhelníků, kde se vytvoří nápis “kub“. Výsledná plocha a kubatura je dána sumami po identifikování všech trojúhelníků. Je vhodné si zapnout samostatnou vrstvu, kde se budou ukládat nápisy “kub“.
32
Obr. 6.2 Výpočet kubatur
6.3 Zhodnocení Při větších kubaturách je tento systém nepřehledný. Stává se, že nějaký trojúhelník zapomeneme a ve větším množství je obtížné určit, který trojúhelník chybí. Dalším problémem je, že výpočet nelze uložit, takže pokud něco pokazíme nebo chceme později editovat, tak musíme začít znovu.
Systém GEUS mi připadá zastaralý a poměrně pomalu se vyvíjí. Záporně hodnotím i možnost tisku, kde je potřeba ručně přiřazovat barvy k peru. Nápověda mi připadá příliš obsáhlá, neucelená a orientace v ní je zdlouhavá.
Výsledné protokoly jsou příloha 4.
33
Výsledné kubatury
s.r. 288 K1_1 K1_2 K1_3 K1 s.r. 288 K3_1 K3_2 K3_3 K3
Výměra Kubatura 4961 16063 10005
23093
14966
39156
s.r. 288 K2_1 K2_2 K2_3 K2
Výměra Kubatura 7777 19591 5302 10093 4469 4729 17548 34413
s.r. 288 K4_1 K4_2 K4_3 K4
Výměra Kubatura 4882 11323 4886 5195 14963
9428 5050 25801
Výměra Kubatura 4394 22897 5218 33133 7938 32397 17551 88427
Výsledná kubatura ornice je 13355 m3. Výsledná kubatura násypu je 54014 m3.
7. Výpočet v aplikaci Microsoft Excel Pro kontrolu byl proveden výpočet v aplikaci Microsoft Excel. Výpočet kubatur byl vypočten pomocí nepravidelné trojúhelníkové sítě. Trojúhelníky byly převzaty z vytvořeného souboru .vol z programu GROMA. Dále se vypočetly kubatury pro vliv tvaru trojúhelníkové sítě na výslednou kubaturu. Výsledné protokoly jsou příloha 5. Výsledné kubatury s.r. 288 K1_1 K1_2 K1_3 K1 s.r. 288 K3_1 K3_2
Výměra Kubatura 4961 5581 4424 14966
s.r. 288
16063 15441 7652 39156
K2_1 K2_2 K2_3 K2
Výměra Kubatura 7778 19592 5302 10093
s.r. 288 K4_1 K4_2
Výměra Kubatura 4883
11324
4886 5195 14964
9428 5050 25802
Výměra Kubatura 4394 22893 5218 33131
K3_3
4469
4729
K4_3
7939
32398
K3
17549
34414
K4
17551
88422
34
Výsledná kubatura ornice je 13354 m3. Výsledná kubatura násypu je 54008 m3.
8. ATLAS
8.1 Základní informace Digitální model terénu (DMT) DMT, základ programového systému Atlas podle [6] umožňuje zpracovávat výškopisná data fotogrammetrie,
- textové soubory z geodetických zápisníků (totálních stanic), Kokeše nebo z formátu Hydroinform. Další rozšířený vstupní formát je
DXF (prostorové body, čáry, křivky nebo plošky - např. digitalizované vrstevnice). DMT je prostorová plocha, která více nebo méně zdařile (podle kvality zadání) kopíruje skutečný (zaměřený) nebo projektovaný terén. Vzniká na základě zadaných 3D bodů, čar a ploch, kterými prochází. Mimo ně se dopočítává podle matematických vzorců tak, aby se blížila skutečnosti – výpočet mezi zadanými body není založen na lineární interpolaci, ale modeluje hladký „oblý“ terén. Tam kde je to na závadu, lze doplnit terénní hrany. Nabídka systému Atlas je členěna podle tří hledisek: 1. Podle počtu zpracovávaných bodů (v jednom modelu): •
do 100 000 bodů (STANDARD). Vyhoví většině zadání. Obsáhne plochu přibližně o rozloze okresního města.
•
do 10 000 000 bodů (MAX). Pro zpracování velkých území najednou. Lze pomocí ní zpracovat území o rozloze okresu až kraje.
Pozn.: Uvedené rozlohy území je nutno chápat orientačně. Při vysoké požadované přesnosti zaměření budou menší, naopak lze v případě potřeby modelovat i rozsáhlé oblasti malým počtem bodů - např. při vizualizacích. Atlas obsahuje prostředky pro zahušťování i ředění bodového pole. 35
2. Podle možností zpracování a zobrazení DMT. Systém Atlas nabízí varianty DMT a Plan. Varianta Plan je určena uživatelům, kteří pracují se zaměřenými trasami - polygony. •
Plan. Je schopen DMT pouze zobrazit (nikoli vytvořit), a provádět některé operace s již vytvořenými profily a řezy. Umí rovněž vykreslit profil nebo řez podle zaměřeného polygonu. Je vhodný pro projektanty liniových staveb, kteří nepracují se zaměřením plochy (jen polygony), nebo jako další instalace pro dopracování výstupů ve větší projekční kanceláři.
•
DMT. Generace a editace DMT a jeho základní zpracování - vrstevnice, popisy bodů, barevné znázornění ploch. Vhodný pro zpracování mapových podkladů.
3. Podle vazby na další programy •
ATLAS DMT - Základní provedení, určené pro samostatnou práci. Vyžaduje pouze operační systém Windows 2000, XP. Systém obsahuje vlastní kreslící program (grafický editor). Kromě speciálních funkcí týkajících se DMT je možné je použít i na běžné kreslení - úsečky, texty, polygony, bloky, výplně, šrafy, typy čar apod. Umí tisknout výkresy, případně je exportovat do formátů DXF,WMF,BMP.
•
ATLAS MAP 3D - Aplikace pro AutoCAD 2000-2002. Počítá a zobrazuje vrstevnice a plochu.
•
ATLAS PRO LT - Aplikace pro AutoCAD LT 98-2005. Počítá a zobrazuje vrstevnice a plochu, Generuje profily a řezy.
•
ATLAS VRST - DMT pro produkty Misys a Kokeš firmy Gepro.
•
MISYS Atlas - Rozšíření pro známý informační systém.
Rozšiřující moduly Design. Umožňuje zpracování DMT po částech - vyjmutí zpracování a opětné vložení, nebo vložení projektu nebo nového zaměření DMT do původního stavu. Vhodné pro projektanty zemních prací, vodních toků a cest. Těžba. Speciální provedení pro těžební činnost - výpočty objemu vrstev a plánování těžby.
36
Řezy. Podle polygonu zadaného v situaci nebo z textového souboru za zaměření odvodí profil nebo příčné řezy. Řezy i profily jsou dynamicky propojené s polygonem - při změně jeho vedení se řezy automaticky přepočítají. Objem. Počítá kubatury mezi dvěma plochami (DMT), typicky mezi zaměřením starého a nového stavu nebo zaměřením a projektem. 3D VIZUALIZACE DMT - vizualizační modul. DMT pomocí technologie OGL zobrazí v prostorovém pohledu. Výstupem je rastrový obrázek modelu nebo AVI sledující definované polohy kamery a cíle nebo dráhu kamery. Mapuje na povrch bitmapy - ortofota, mapy, textury. Při využití 3D objektů je možné zobrazení porostů, budov a jiných objektů.
8.2 Postup výpočtu kubatury Načtení seznamu souřadnic Vytvoříme nový dokument (obr. 8.1) a vložíme půdorys (obr. 8.2). Přes import bodů, kde musíme nastavit formát souboru, vložíme body (obr. 8.3).
Obr. 8.1 Vytvořit nový dokument
37
Obr. 8.2 Vložení půdorysu
Obr. 8.3 Vlastnosti listu dokumentu a import bodů
Generace DMT Pomocí generace modelu terénu vytvoříme model (obr. 8.4). Trojúhelníková síť nemá po generaci optimalizovaný tvar trojúhelníků. Proto modelu doplníme povinné hrany a upravíme obvod. Ve vlastnostech modelu si můžeme přidat čísla bodů výšky, nastavení vrstevnic, jejich velikost, barvu atd.
38
Obr. 8.4 Generace DMT
Výpočet kubatury Výpočet kubatur se provádí pomocí nepravidelné trojúhelníkové sítě. V úlohách DMT najdeme výpočet objemu. V části hlavní můžeme zadat celý model nebo jen oblast, která může být dána polygonem (*.plg) nebo oblastí, která je definována hraničními body (*.hro). V části srovnávací zadáme buď srovnávací rovinu, nebo druhý model, kde nám vypočte objem rozdílu dvou ploch. Ve výstupu můžeme nastavit buď stručný, nebo podrobný výpis.
39
Obr. 8.5 Výpočet objemu
8.3 Zhodnocení Program Atlas nám přímo vygeneruje model, což považuji za výhodu u větších kubatur. Když poté upravujeme hrany je dobře viditelné jak se model mění. Lépe nám to pomůže vymodelovat správný tvar terénu podle skutečností. Dále je dobré, že nám model porovná dvě plochy a tím dostaneme rovnou výsledek. Protokoly pro porovnání modelů K1 – K2 a K3 – K4 jsou vytištěny jen první a poslední strana. Výsledné protokoly jsou příloha 6.
40
Výsledné kubatury s.r. 288 K1 s.r. 288 K3
Výměra Kubatura 14966
s.r. 288
39143
K2
Výměra Kubatura 17549
s.r. 288
34458
K4
Výměra Kubatura 14966
25813
Výměra Kubatura 17551
88866
Výsledná kubatura ornice po výpočtu jednotlivých modelů je 13330 m3. Výsledná kubatura ornice po porovnání dvou modelů je 13331 m3. Výsledná kubatura násypu po výpočtu jednotlivých modelů je 54408 m3. Výsledná kubatura ornice po porovnání dvou modelů je 54406 m3.
9. AUTOCAD CIVIL 3D
9.1 Základní informace AutoCAD® Civil 3D® software je podle [7] nástroj pro návrh a dokumentaci inženýrských staveb, využívající inteligentního informačního modelu. AutoCAD Civil 3D 2012 obsahuje zdokonalené funkce pro návrh tras a nástroje pro jednodušší sdílení výkresových standardů napříč organizacemi. Má vylepšené funkce pro úpravy koridorů usnadňující práci na koridorech, vylepšený import dat zjednodušuje tvorbu inteligentních objektů.
Návrh na bázi 3D modelu - Díky inteligentní aplikaci na bázi 3D modelu, která dynamicky aktualizuje související návrhové prvky, jakmile jsou provedeny změny, můžeme navrhovat rychleji. Nástroje pro navrhování - Pomocí zvláštních nástrojů a přizpůsobených norem navrhování navrhuje a vytváří rozvržení průsečnic, okruhů, koridorů, parcel, potrubí a zemních těles. Geoprostorové funkce - Využívá geoprostorová data včetně LiDAR a provádí analýzu za účelem zhodnocení stávajících podmínek. 41
Hydrologie a hydraulika - Provádí analýzu dešťové vody a sanitární analýzu Optimalizujte spotřebu materiálu - Vypracuje odhady množství a kalkulace zemních prací Vizualizace - Provádí interaktivní 3D simulace a vizualizace za účelem lepšího vyhodnocení výkonu projektu. Pomůže tak lépe komunikovat záměr návrhu.
9.2 Postu výpočtu kubatury Vytvoření povrchu Přes volbu povrch a vytvořit povrch založíme nový povrch. Zvolíme typ a název povrchu (obr. 9.1). V souboru bodu přidáváme body. Je potřeba zvolit formát souboru bodů a poté nahrát příslušný soubor (obr. 9.2). Ve vlastnostech povrchu si pak můžeme upravit, co chceme vidět ve stylu povrchu (hranice, trojúhelníky, body, vrstevnice…), viz obr. 9.3. Pomocí polygonu si upravíme obvod a přidáme ho přes hranici. V povinné spojnici můžeme přidávat povinné hrany (obr. 9.4).
Obr. 9.1 Vytvoření povrchu
42
Obr. 9.2 Přidat soubor bodů
Obr. 9.3 Vlastnosti povrchu
43
Obr. 9.4 Přidat hranice
Určení objemu Pro určení kubatury vytvoříme nový povrch a typ zvolíme objem plochy povrchu TIN (obr. 9.5). Zadáme základní povrch a srovnávací povrch. Poté ve vlastnostech povrchu a statistice najdeme vypočtený objem (obr. 9.6). Pokud chceme použít srovnávací rovinu, pak si musíme vytvořit nový povrch s plochou o výšky srovnávací roviny. Poté opět založíme povrch o typu objem plochy povrchu TIN.
44
Obr. 9.5 Vytvoření povrchu (objemu)
Obr. 9.6 Vlastnosti povrch (objem)
45
9.3 Zhodnocení CIVIL 3D pro začínajícího uživatele se mi jeví jako náročný a obsáhlý, ale pokročilému uživateli může být velmi nápomocný a užitečný. Tento program není běžným programem využívaným geodety a to zejména proto, že je primárně navržen pro stavební inženýrství a v geodetické oblasti se orientuje také především na inženýrskou geodezii. Protože se mi nepodařilo získat protokol, dokládám jen výsledné kubatury. Výsledné kubatury jsou příloha 7. Výsledné kubatury s.r. 288 K1
Výměra Kubatura 14966 39144
s.r. 288 K2
Výměra Kubatura 14966 25813
s.r. 288 K3
Výměra Kubatura 17549 34404
s.r. 288 K4
Výměra Kubatura 17551 88802
Výsledná kubatura ornice po výpočtu jednotlivých modelů je 13331 m3. Výsledná kubatura ornice po porovnání dvou modelů je 13331 m3. Výsledná kubatura násypu po výpočtu jednotlivých modelů je 54398 m3. Výsledná kubatura ornice po porovnání dvou modelů je 54391 m3.
46
10. Závěr - doporučení pro praxi V bakalářské práci jsem porovnávala vypracování geometrického plánu v programech GROMA, GEUS, KOKEŠ, nejlépe vyšla z testování GROMA pro její jednoduchost. U výpočtu kubatur mě ale zklamala, snadno se dají zapomenout přidat trojúhelníky. Vytvoří se sice kontrolní kresba, ale u ohraničeného trojúhelníka ze všech stran se dá těžko určit, že jsme ho zapomněli přidat. Proto bych doporučila přidat výplň již vytvořených trojúhelníku, poté by byl neoznačený trojúhelník dobře patrný/viditelný. Výhodou je, že se výpočet dá uložit a je možné jej kdykoli načíst a editovat. Toto mi chybí v programu GEUS, pokud chceme úlohu v tomto programu později editovat, musíme to vypočítat znova. Oproti programu GROMA, kde si nejprve vytvoříme síť a poté postupně označíme jednotlivé trojúhelníky, u kterých se nám objevuje nápis kub, takže hned vidíme, které máme přidané do výpočtu. Oba programy mi nepřipadají moc vhodné pro větší výpočet kubatur (nepřehledné). Protože kubatury nejsou příliš rozšířené, tak se autorům asi nevyplatí výpočet kubatur automatizovat a aktualizovat. Program ATLAS a CIVIL 3D se soustředí na tvorbu modelů, proto je výpočet kubatur jednoduší. Můžeme si povrch jednoduše upravit a podívat se na něj ve 3D zobrazení. V programu ATLAS je více možnosti výpočtu kubatur (porovnávat dva modely, srovnávací rovina). Program CIVIL 3D počítá objem několika různými způsoby. Volila jsem objem plochy povrchu TIN, kde se počítá objem mezi dvěma povrchy. Takže pokud chceme vypočítat kubaturu se srovnávací rovinou, musíme si ji vytvořit jako povrch. Další možnost výpočtu kubatur je třeba přes zemní těleso. V programech GROMA, GEUS a aplikaci EXCEL, jsem si rozdělila území na tři části, aby se mi lépe počítala kubatura. Pro výpočet jsem pak použila stejnou trojúhelníkovou síť a výsledky se mi téměř nelišily. U programu ATLAS jsou ty rozdíly o něco větší. Je to tím, že si program vytváří nepravidelnou trojúhelníkovou síť sám. Z kapitoly 4.5 víme, že velmi zaleží na tom, jakou síť vytvoříme. Výsledky programu CIVIL 3D jsou blízké k programu ATLAS. Tab. 10.1 Porovnání jednotlivých kubatur [m3] K1 K2 K3 K4
GEUS 39156 25801 34413 88427
GROMA EXCEL 39156 39156 25802 25802 34411 34414 88422 88422 47
ATLAS CIVIL 3D 39143 39144 25813 25813 34458 34404 88866 88802
Tab. 10.2 Porovnání výsledných kubatur [m3] K1 - K2 K4 - K3
GEUS 13355 54014
GROMA EXCEL ATLAS 13354 13354 13330 54011 54008 54408
CIVIL 3D 13331 54398
Přílohy 1. Zápisník měření, kalibrační protokol 2. Protokol o výpočtu vyrovnání ZVS 3. Protokol z výpočtu kubatur v programu GROMA 4. Protokol z výpočtu kubatur v programu GEUS 5. Tabulka výpočtu kubatur v aplikaci EXCEL 6. Protokol z výpočtu kubatur v programu ATLAS 7. Protokol z výpočtu kubatur v programu CIVIL 3D 8. Přehledná situace v měřítku 1:700
Literatura [1]
PROKŠ, Zbyněk. Studie o vyrovnání měření (2D volné sítě). Praha, 2008. 70 s. Diplomová práce. ČVUT FSv v Praze.
[2]
SKOŘEPA, Z.: Geodézie 4. Praha, ČVUT 2005.
[3]
M. POKORNÝ A KOLEKTIV. Geodézie 1. Praha : GKP Praha, 1985.
[4]
SEHNAL, Jan. Groma - geodetický software [online]. 2000 [cit. 2011-12-11]. Groma. Dostupné z WWW:
[5]
GEUS ware s.r.o. Geus software [online]. 2003 [cit. 2011-12-11]. GEUSsoft. Dostupné z WWW: .
[6]
Atlas-spol.s r.o. Atlas LTD [online]. 2001 [cit. 2011-12-11]. Atlas. Dostupné z WWW:
[7]
Autodesk:
AutoCAD
Civil
3D.
[online].
[cit.
2011-12-27].
Dostupné
z:
http://www.autodesk.cz [8]
Český úřad zeměměřický a katastrální [online]. 2000 [cit. 2010-05-06]. ČUZK. Dostupné z WWW:
48
