Pomiar objętości kruszyw wykonuje się przy użyciu techniki fotogrametrycznej z drona. Często pomiar wspomagany jest pomiarem GPS i tachimetrem. Po co wykonuje się pomiary hałd kruszyw czy wykopów? Jakiego rodzaju masy ziemne się mierzy i w jakich interwałach czasowych? Gdzie inwestorzy nieruchomości przepłacają za wywóz mas ziemnych na placu budowy? Jak wykonuje się takie pomiary i co powinien zawierać raport? Przybliżę podstawowe kwestie związane z takimi zleceniami i przedstawię historię o dwóch takich, co w 4 miesiące skradli hałdy dolomitu o wartości 4 mln zł.
Nagłówek wydaje się śmieszny, ale jak pokazuje doświadczenie realny i bolesny w stratach finansowych dla inwestora. W 2019 roku otrzymaliśmy zlecenie na wykonanie pomiarów objętości wydobywanego dolomitu. Zlecający nie posiadał aktualnej mapy z zaznaczonym precyzyjnie obszarem, który dzierżawił na czas eksploatacji kruszywa i nie znał objętości hałdy, którą ma wydobywać. Do momentu ustalenia faktów formalnych, wykorzystała to dzierżawiąca sąsiedni teren konkurencyjna firma. Klient każdego dnia obserwował jak sąsiad wywozi mu po kilkaset wywrotek kruszcu. Straty oszacowaliśmy po naszych pomiarach objętości i powierzchni hałdy w odniesieniu do dwóch okresów, z których dysponowano dokumentacją.
Pierwsza obliczona szacunkowa wartość netto ubytku objętości mas ziemnych pomiędzy operatem archiwalnym z 2014 a operatem z 2019 roku wyniosła blisko 230 tys. m³. W 2019 roku sąsiad inwestora przez okres 4 miesięcy wywoził sukcesywnie urobek, który na podstawie pomiarów oszacowaliśmy na blisko 80 tys. m³. Przemnażając skradziony materiał przez wartość kruszcu wyszła strata rzędu 4 mln zł – i to w cztery miesiące! Inwestor w tym przypadku poniósł wysoką cenę za brak odpowiednich dokumentów pokazujących położenie i objętość hałd kruszywa, które miał eksploatować. Jak mógł tego uniknąć? Dodam, że w naszej 12-letniej działalności tego typu sytuacja zdarzyła się dwukrotnie.
Wykonaj pomiary objętości mas ziemnych
W Polsce pomiary dotyczą głównie analizy objętości kruszyw, hałd węgla, miału węglowego, żwiru, piasku, soli, zwałowisk, wyrobów górniczych, urobków z placów budowy, humusu, itp. Pomiary wykonuje się przede wszystkim do oszacowania ilości posiadanego materiału; w celu porównania rzeczywistej objętości mas ziemnych, a co za tym idzie do porównania masy danego materiału czy kruszywa, z danymi w rejestrach przewozowych. Pomiary wykonuje się dwojako. Pierwsza opcja dotyczy kontroli wykopów wyeksploatowanej masy ziemnej czy zdjętego humusu, a druga opcja dotyczy pomiarów nasypów jeszcze przed wydobyciem lub po zeskładowaniu masy w innym miejscu. Wyniki opracowania na temat ukształtowania terenu i objętości mas ziemnych, umożliwiają eksploratorowi racjonalne zarządzanie obiektem, a w szczególności pojemnością zarządzanego składowiska kruszyw. Jest to również pomocne w zakresie planowanych modernizacji czy inwestycji w obiekt przy obliczaniu objętości planowanych robót ziemnych.
Kontrola mas ziemnych na placu budowy
Jest to bardzo często pomijany pomiar w procesie budowlanym. Wynika to z niewiedzy inwestorów i chęci zarobku firm, które odpowiadają za wywóz mas ziemnych z budowy. Generalni wykonawcy albo firmy budowlane od wykopów rozliczają się z inwestorem za sztukę wywożonej wywrotki załadowanej X m³ masy ziemi. Cena za wywiezienie m³ urobku wynosi około 40 zł m³. Ja jako inwestor rozliczałem się na swojej budowie z generalnym wykonawcą inaczej. Pomierzyłem objętość wykopu, z którego były wywiezione masy ziemne. Różnica wyniosła 15% na moją korzyść. Wynika to z tego, że ziemia na wywrotce jest mocno spulchniona i rzecz jasna ma większą objętość. Z kolei pomiar wykopu, gdzie skarpy precyzyjnie wyznaczają granicę wykopu da znacznie mniejszą objętość. Zaznaczę, że buduję budynek 4-kondygnacyjny, który w podstawie ma tylko 200 m², a wykop był robiony na głębokość od 2,5 do 3,4 m. W przypadku budynków, gdzie buduje się często kilkukondygnacyjne garaże podziemne oszczędności z tego tytułu mogą być znaczące dla inwestora.
Pomiar objętości mas ziemnych w praktyce
Prace obejmują wykonanie opracowania wraz z fizycznym dokonaniem pomiarów objętości masy ziemi. Wynikiem pomiarów hałdy jest numeryczny model terenu wykopu, precyzyjnie odzwierciedlający ukształtowanie rzeźby terenu oraz kubaturę obiektu. Obliczamy objętości nawiezionego materiału, pokazujemy wyniki pomiaru sytuacyjno-wysokościowego, wykonujemy siatki MESH (model szkieletowy) i przedstawiamy ortofotomapy oraz zdjęcia z drona z punktami referencyjnymi GPS. Porównujemy również numeryczny model terenu poziomu odniesienia wykonany na podstawie map archiwalnych z wykonanym przez nas w terenie numerycznym modelem terenu (DEM) pokazującym stan aktualny. Na numeryczny model terenu nanosimy wysokości, a w dowolnych miejscach wykonujemy przekroje przez hałdy. Przedstawiamy ocenę przebiegu osiadania powierzchni hałdy i obrazujemy kontrolę stateczności skarp w oparciu o ustalone repery.
Przedstawiony zakres prac może być wykonany jednorazowo lub w odpowiednich cyklach zamkniętych rocznym raportem, będącym podsumowaniem wyników badań i pomiarów z poszczególnych etapów. Z kolei, gdy mierzymy wykopy po wyeksploatowanych masach ziemnych analizujemy dodatkowo procesy osiadania i stateczności skarp wykopów.
Fotogrametria z drona, GPS czy tachimetr?
Zwykle pomiar wykonuje się techniką fotogrametryczną przy użyciu drona. Zdjęcia pozyskujemy za pomocą UAV – dron wielowirnikowiec wyposażony w kamerę 20 Mpix. Dla całego obszaru hałdy wykonujemy szereg zdjęć z pułapu około 90 metrów. Wielkość terenowa pixela wynosi 2,5 cm. Zakładamy fotopunkty metodą GPS-RTN w celu orientacji zewnętrznej. Dokładność 3D orientacji wynosi 6 cm. Następnie generujemy chmurę punktów, siatkę MESH (model szkieletowy) z teksturą. Wykonujemy przekrój wzdłuż hałdy oraz DEM (Digital Elevation Model – numeryczny model terenu). Pomiar fotogrametryczny dronem (UAV) wykonuje się w przypadku otwartych terenów z dobrą wizurą. Taki pomiar jest najszybszy, najłatwiejszy, najtańszy i ogranicza przebywanie ludzi w warunkach zagrożenia BHP. Jeśli natomiast w terenie są niskie zadrzewienia i zakrzewienia to korzystamy wtedy z GPS-a.
Bardziej czasochłonny, trudniejszy i zarazem droższy jest pomiar, gdy teren jest mocno zadrzewiony i ograniczona jest wizura. W takich przypadkach wykorzystuje się pomiar tachimetrem. Często, w skomplikowanym terenie techniki te łączy się i należy pamiętać, że hałdy o mocno pofałdowanej i zróżnicowanej objętości powinny być odwzorowane bardzo dużą ilością punktów.
Nowoczesne technologie pomiaru a archiwalne dokumenty
Obliczenie objętości hałd na dzień pomiaru porównuje się często do poziomu odniesienia określonego na podstawie archiwalnych map sytuacyjnych i pomiarów wykonanych starszymi technikami. Z obu map wybieramy odpowiednie rzędne wysokościowe, tak aby utworzyć numeryczny model terenu – w ten sposób powstanie bryła/model. Błąd określenia takiej objętości może być trudny do oszacowania gdy archiwalne pomiary były wykonywane innymi technikami pomiarowymi niż fotogrametryczny pomiar bieżący.
Bardzo często też jest zbyt mało punktów wysokościowych, które służą do wymodelowania płaszczyzny odniesienia. Zazwyczaj takie materiały są niewiarygodne i mogą być obarczone dużym błędem. W momencie kiedy już robimy kolejne interakcje naszego pomiaru to szacowany błąd pomiaru przyrostu objętości między kolejnymi pomiarami to < ±1%. Wynika to tylko i wyłącznie z dokładności zastosowanej techniki fotogrametrycznej. Taka praktyka jest bardzo dokładna, ponieważ nawiązujemy się do tego samego poziomu odniesienia. Zobacz przykładowe opracowania na www.services.geodetic.co w zakładce Usługi.
Autor artykułu:
Adrian Hołub
Board Member, CRE Advisor
Investor, Surveyor, Lecturer
adrian.holub@geodetic.co
+48 608 577 042
www.geodetic.co
