CORNEL&CORNEL TOPOEXIM: Topografia in lucrari ingineresti

Orice tip de lucrare inginereasca necesita un studiu topografic. In general, stadiile unei lucrari ingineresti ar fi:

• Proiectare;
• Trasare;
• Executie.

La proiectare, studiul topografic este esential. Fara a avea un plan in curbe de nivel sau – mai nou – un model digital al terenului, nu se poate stabili cu exactitate locul in care poate fi amplasata lucrarea, daca trebuie excavat sau trebuie adaugata umplutura etc. Toate calculele se bazeaza pe datele furnizate de ridicarea topografica.

Trasarea este de asemenea apanajul topografului, care – fie cu statia totala, fie cu receptorul GNSS – preia coordonatele date de proiectant si le materializeaza pe teren. Dupa ce punctele care definesc structura inginereasca sunt materializate, constructorul poate demara lucrarile de construire propriu-zise.

Executia are de asemenea parte de aportul topografului. In functie de tipul structurii ingineresti, interventia inginerului geodez (topograful) este solicitata mai des sau mai rar. Vorbim aici de constructii civile sau industriale, de drumuri, autostrazi, cai ferate, aeroporturi, baraje hidrotehnice, canale de irigatii etc.

In articolul de fata ma voi referi la aportul topografiei la lucrari de realizare a autostrazilor.

Proiectarea viitoarei autostrazi este operatia cea mai importanta din punct de vedere tehnic. Daca proiectarea se face pe o ridicare topografica corecta si cat mai detaliata, la executie nu vor mai aparea probleme de genul depasirii devizelor din cauza volumelor reale de excavatie sau de umplere.

Am fost contactati la un moment-dat de o firma de proiectare care ne-au cerut un deviz pentru o ridicare topografica in vederea construirii unei portiuni de autostrada. Cand au vazut pretul pe care l-am ofertat ne-au informat ca aveau oferte cu un sfert din suma propusa de noi. Le-am explicat tehnologia care ofera o densitate de puncte foarte mare. Reactia a fost: de ce e nevoie de masuratori, folositi hartile existente la scara 1:25.000. Nu am mai avut replica. Hartile scara 1:25.000 sunt din anii 70, le cunosc foarte bine. Echidistanta curbelor de nivel este de 5 metri. Cum sa faci proiectare pe asa ceva, cand ai nevoie de o precizie macar de decimetru pe altitudine?

Ridicarea topografica necesara proiectarii se poate realiza in acest moment prin cinci metode: statie totala, receptor GNSS, zbor fotogrammetric, scanare laser si combinatii intre acestea.

Cu statia totala precizia este foarte buna, dar densitatea de puncte/metru patrat este mica.

Receptorul GNSS ofera o rapiditate mai mare decat statia totala, precizie buna, dar are anumite restrictii. Nu poate masura decat daca cerul este liber in cele patru cadrane si daca nu avem obstructii in zona. Densitatea de puncte/metru patrat poate fi mai mare decat la statia totala, dar tot mica.

Zborul fotogrammetric este foarte bun si ofera densitate mult mai mare pe metru patrat, care depinde totusi de platforma pe care este amplasata camera fotogrammetrica si de parametrii camerei. Presupunand ca se foloseste o camera performanta, indiferent de platforma, numarul de pixeli/metru patrat este mai mic la avion, mai mare la elicopter si foarte mare la drona. Platforma se alege in functie de suprafata pe care se realizeaza ridicarea topografica. Practic, fiecare pixel de pe fiecare fotograma devine un punct caruia i se determina pozitia planimetrica si altimetrica prin intersectie inainte din minimum 6 imagini. Numarul de puncte/metru patrat poate fi de 1 la 5 metri patrati din avion, 30 – 35 de puncte/metru patrat din elicopter si intre 400 – 3.000 de puncte/metru patrat la drona. Densitatea difera functie de altitudine. De exemplu, la drona altitudinea de zbor poate fi de 50 de metri si numarul de puncte/metru patrat este foarte mare, sau poate fi 1.000 de metri si atunci numarul de puncte este mic. In urma prelucrarii datelor, pixelii se transforma in nori de puncte. Probleme apar in zone cu padure sau cu copaci deoarece pixelii se opresc la suprafata frunzelor si nu ajung pe sol.

Scanarea laser poate fi facuta cu scanerul amplasat pe o platforma in aer sau pe un vehicul in mers. Avand in vedere ca este vorba de proiectarea unei autostrazi, vehiculul in mers este greu de folosit deoarece ruta viitoare este in afara zonelor in care se poate merge cu un vehicul pe roti si care sa fie stabil in timpul scanarii. Este similar cu zborul fotogrammetric ca densitate de puncte. Avantajul este ca LiDAR-ul poate penetra vegetatia, mai ales in padurile de foioase. Este dificil in padurile de conifere. Norul de puncte rezultat ofera un model digital al terenului mai corect decat cel obtinut cu camera fotogrammetrica.

Combinatiile intre tehnologii pot fi diverse. Cea mai folosita este combinarea camerei fotogrammetrice cu scanare. Este ideal deoarece se obtine un nor de puncte din imaginile fotografice si un nor de puncte din scanare. In final rezulta un singur nor de puncte georeferentiat si care descrie foarte bine terenul (Modelul Digital al Terenului).

In figura 2 avem reprezentat modelul digital al terenului in urma prelucrarii norului de puncte.

Modelul digital poate fi realizat de tip grid sau TIN (fig. 2a si respectiv 2b).

Avand programe de interpretare a datelor (AUTOCAD, GIS, Global Mapper etc.), se pot genera profile transversale si longitudinale intre oricare doua puncte ale modelului (fig. 3).

Precizia modelului digital al terenului difera functie de tehnologia folosita. Cel mai precis este cel realizat din zbor cu drona la mica inaltime, respectiv pana in 200 – 250 de metri. Precizia poate fi sub 5 centimetri. Urmeaza modelul digital al terenului obtinut din elicopter, unde se poate ajunge sub 10 centimetri, si apoi cel din avion. Aici depinde si de tipul de scaner si camera fotogrammetrica folosite. Cele mai moderne tehnologii pot oferi precizii foarte bune chiar cu zbor la atitudini mari. Performantele camerelor si ale LiDAR-ului se imbunatatesc cu fiecare serie noua. Fiecare producator incearca sa imbunatateasca modul de lucru, sa faciliteze utilizarea instrumentelor.

Dupa cum se observa din cele expuse, modul de realizare a planurilor topografice este intr-o continua modernizare, tinand pasul cu tehnologia noua. Intre utilizarea unei harti vechi din 1970 si utilizarea unui zbor actual este o diferenta uriasa. La realizarea unui studiu pentru construirea unei autostrazi este vital sa se foloseasca tehnologiile noi care ofera informatii la zi, precise si corecte.

Trasarea si urmarirea modului de executie a lucrarii sunt de asemenea apanajul topografului. Specialistul topograf este cel care marcheaza axul viitoarei cai de comunicatie fata de care se construieste.

Tot topograful este cel care verifica daca sunt respectate indicatiile din proiect legate de latimea caii, de grosimea stratului de asfalt, de marcarea limitei de proprietate a autostrazii.

Specialistul in cadastru, care a absolvit tot specializarea geodezie, este cel care intocmeste documentatia necesara exproprierii.

Autor:
Cornel PAUNESCU – director general CORNEL&CORNEL TOPOEXIM

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 188 – ianuarie-februarie 2022, pag. 30