Jak zmierzyć zbiornik o obwodzie 100 metrów w ciasnym korytarzu? Wykorzystanie różnych technologii w pomiarach pod ziemią.
Jeżeli profesjonaliści chcą mieć pewność, że zadanie zostanie wykonane z odpowiednią dokładnością, zgodnie z terminem oraz założeniami zlecającego sięgają po najnowszą technologię pomiarową. Nie inaczej było tym razem. Geodezja inżynieryjna to ten kawałek geodezji, który najbardziej lubię. Prowadząc rozmowę telefoniczną z Tomkiem z firmy GeoLex z Bydgoszczy miałem okazję dowiedzieć się o ciekawym zleceniu, które otrzymał do wykonania. Temat od razu bardzo mnie zainteresował i postanowiłem dołączyć do chłopaków i wesprzeć ich w tym zadaniu. Pomyślałem, że to będzie świetna okazja, aby powrócić wspomnieniami do chwil, kiedy sam mierzyłem się z takimi wyzwaniami. Zlecenie dotyczyło pomiaru dużego zbiornika podziemnego i uzyskanie informacji o jego odkształceniach oraz geometrii.
Wyzwania geodezyjne. Gdy pozornie proste zlecenie staje się ekstremalnym wyzwaniem
Na pierwszy rzut oka nasze zadanie nie wydawało się jakoś specjalnie złożone. Kiedy jednak zacząłem zagłębiać się w szczegóły sprawa okazała się nieco bardziej skomplikowana. Musieliśmy zmierzyć się z kilkoma utrudnieniami:
- brak bezpośredniej wizury na zbiornik. Jedyne wejście stanowiły wyłazy technologiczne
- mocno ograniczona przestrzeń robocza: zbiornik otoczony jest ścianą zabezpieczającą, a korytarz, który został przez to utworzony ma jest bardzo ciasny i ma zaledwie 1,4m szerokości
- trudne warunki środowiskowe: bardzo niski poziom oświetlenia, wysoka wilgotność oraz wysoka temperatura powietrza, co podnosiło wymagania zarówno wobec sprzętu, jak i zespołu.
Same gabaryty zbiornika są również imponujące:
- średnica ok. 30 metrów
- obwód ok. 100 metrów
- wysokość ok. 9
Wejście do zbiornika
Do wykonania mieliśmy 20 przekrojów zbiornika, na trzech poziomach wysokości. Ważna była powtarzalność pomiaru, odpowiednie odległości między przekrojami oraz to, aby zachować dokładności na każdym stanowisku pomiarowym. Sprzętu, który planowaliśmy wykorzystać do zadania, było całkiem sporo. Zaczynając od prostych narzędzi budowlano-geodezyjnych, a na niwelatorze krzyżowym Nivel System CL4D-G, tachimetrze Topcon GT-702 oraz skanerze 3D Faro Blink kończąc. Dlaczego zastosowaliśmy aż 3 różne instrumenty pomiarowe? Zapraszam do lektury 😊
Geodezja w akcji, czyli jak okiełznaliśmy podziemnego kolosa krok po kroku.
Po przyjeździe, od razu zabraliśmy się do pracy. Był upalny dzień. W powietrzu unosił się zapach świeżo skoszonej trawy … i chęci do pracy. Naszą pracę pomiarową zaczęliśmy od założenia osnowy. Jest to kluczowy i najważniejszy proces przy rozpoczęciu każdego zadania geodezyjnego. Zarówno tego łatwego, które potrwa tylko kilka godzin jak i tego trudnego, które może trwać i kilka lat. Bez odpowiedniego przygotowania (w tym wypadku punktów nawiązania) nie możemy liczyć na spójność pomiarów, ich odpowiednią dokładność i późniejszą bezproblemowość w opracowaniu. W tym momencie wszystko ma znaczenie: konkretne miejsca stanowisk, odległości do punktów, precyzja ustawienia instrumentu, pomiar osnowy z należytą precyzją, a także jednoznaczne nazewnictwo punktów.
Zamarkowaliśmy 22 punkty osnowy – dużo, ale warunki na dole pozwalały nam widzieć z jednego stanowiska tylko dwa punkty. Na szczęście technologia od Topcon przyszła nam z pomocą:
- Automatyczny pomiar punktu w dwóch położeniach lunety oraz docelowanie do środka pryzmatu,
- Błyskawiczne obroty serwomotorów,
- Płynna praca oprogramowania Topcon Field w kontrolerze FC-6400,
- Precyzyjne śledzenie lustra (w tym pojedynczego mini pryzmatu) nawet w tak trudnych warunkach (słabe oświetlenie, krótkie odległości od instrumentu).
Te wszystkie udogodnienia pozwalają nam wykonywać pomiary z przyjemnością. Dzięki tym technologiom możemy przyśpieszać i automatyzować pewne procesy w trakcie wykonywania prac geodezyjnych.
Precyzja to podstawa czyli tworzenie stanowisk tachimetrycznych.
Do wykonania na dole mieliśmy ok. 20 stanowisk tachimetrycznych. Po przygotowaniu osnowy na powierzchni nie pozostało nam nic innego jak spakować cały sprzęt i wraz z nim przetransportować się na dół. Używając lin opuściliśmy wszystkie instrumenty i niezwłocznie wzięliśmy się za założenie osnowy pod ziemią. Wcinając się na punkty wykonane na górze – zakładaliśmy osnowę realizacyjną na dole obiektu. Tu również korzystaliśmy z pomiaru w dwóch położeniach lunety przy wcięciach liniowych. Wyniki mnie nie zaskoczyły. Idealna precyzja mimo krótkich celowych i trudnych kątów pionowych. Łącznie przy pomocy wiertaki i gwoździ zamarkowaliśmy 24 punkty osnowy pod ziemią. Każdy pomiar wykonywany został w dwóch położeniach lunety. Tak założona osnowa pozwoli w przyszłości wykonywać bezproblemowo kolejne pomiary i daje możliwość realnego porównania wyników z tych samych punktów, bez konieczności ponownego zakładania osnowy. To właśnie dlatego etap przygotowania jest tak ważny. Przystępując do głównego pomiaru w tak przygotowany sposób – to już sama przyjemność. Odmierzając miarą równe odległości na zbiorniku oznaczyliśmy miejsca przekrojów.
Na każdym stanowisku wcinaliśmy się na 3-4 sąsiednie punkty osnowy, wykonując pomiar jednego przekroju. Do wyznaczenia linii na zbiorniku świetnie posłużył nam niwelator krzyżowy Nivel System CL4D-G. Dzięki jego mocnej i bardzo widocznej zielonej linii wiedzieliśmy gdzie należy dokonać pomiaru, aby zachować liniowość. Część pomiarów pod niewielkim kątem wykonywaliśmy bezlustrowo w dwóch położeniach lunety. Do pomiarów na wyższych poziomach posłużyła nam funkcja pomiaru dwóch pryzmatów. Dzięki czemu instrument sam obliczał współrzędną punktu na grocie tyczki bez ryzyka, że pomiar bezlustrowy nam się „ślizgnie”.
W ciemnym korytarzu instrument Topcon idealnie śledził mini pryzmat. Bardzo szybko go wyszukiwał i przede wszystkim nie gubił w tych trudnych warunkach oświetleniowych. Mieliśmy na sobie kamizelki odblaskowe i ani razu instrument się na nich nie zatrzymał - to kolejna ważna rzecz przy pomiarach. Wykonując tak precyzyjne zadanie, musimy mieć zaufanie do instrumentu i pewność, że nic nieprzewidywanego się nie wydarzy.
Skanowanie 3D - cyfrowe przechwycenie rzeczywistości w kilka minut
W międzyczasie, kiedy pomiar tachimetryczny stał się formalnością, przeszliśmy z Tomkiem do nieco innej kwestii. Mianowicie: czy można taki pomiar wykonać szybciej? Technologia, którą wzięliśmy pod ziemię dała nam możliwość skorzystania z alternatywnych rozwiązań. Przy pomocy skanera 3D Faro Blink i aplikacji Faro Stream wykonaliśmy drugi pomiar porównawczy. Dzięki prostej obsłudze skanera i aplikacji już w kilkanaście minut wykonaliśmy pomiar całego zbiornika! Intuicyjna, prosta w obsłudze aplikacja w przejrzysty sposób pokazuje nam, co już zostało zmierzone. Sprytna funkcjonalność SLAM podpowiada nam, gdzie mamy założyć kolejne stanowisko, aby maksymalnie pokryć ze sobą kolejne chmury punktów. Automatyczne wpasowanie i łączenie skanów przebiega niezwykle szybko. W ciągu 30 sekund instrument wykonuje skan w którym może się znaleźć aż 50 milionów punktów! Aplikację Faro Stream można za darmo pobrać na urządzenia z Androidem oraz iOS, dzięki czemu każdy ma do niej łatwy dostęp.
W mgnieniu oka wykonaliśmy 33 skany. W aplikacji wyświetlają się one w różnych kolorach, dzięki czemu w łatwy sposób możemy je rozróżnić. Ma ona również możliwość automatycznego zsynchronizowania pomiarów z chmurą FARO Sphere XG skąd możemy pobrać dane i opracować w oprogramowaniu Faro Scene. Projekt w łatwy sposób możemy również zgrać na dysk przenośny. Wstępnym łączeniem skanów zajął się nasz niezawodny Kamil z biura w Krakowie, a dokładne wpasowanie to praca Karola z biura Warszawa.
Jak widać na poniższym zrzucie ekranu, błędy wpasowania przykładowego skanu są minimalne i jak najbardziej akceptowalne.
Cyfrowy bliźniak vs tradycyjny szkic. Jak dane z terenu przechodzą test prawdy?
Po pracy w terenie pozostaje tyko żmudna praca przy biurku przy opracowaniu zebranych danych. Klient docelowo otrzymał szkic z wynikami pomiarów tachimetrycznych, w 20 przekrojach, w pięciu profilach wysokościowych. Skan posłużył nam jako alternatywne sprawdzenie czy w takich warunkach otrzymamy odpowiednią dokładność. Mocnym argumentem przemawiającym za technologią 3D jest szybkość skanu. Cała praca zajęła zdecydowanie mniej czasu, niż klasyczny pomiar tachimetryczny. Drugą ważna sprawą jest możliwość wiarygodnego odwzorowania mierzonego elementu. W tym przypadku również na prowadzenie wychodzi skan 3D. Pełne zeskanowanie obiektu pozwala na powrót do niego przy jakiś wątpliwościach czy chęci dokładniejszego opracowania. Punty tachimetrii to niestety tylko pojedyncze punkty. Potrzeba dodatkowych informacji wiąże się z dodatkowym wyjazdem w teren. Kolejną sprawą jest to atrakcyjność opracowania. Mimo, iż szkic Tomka jest bardzo przejrzysty i dokładny, mamy tylko informację o zmianach w 20 przekrojach. Na skanie możemy sprawdzić geometrię obiektu w dowolnym miejscu.
Szybki skan czy milimetrowa tradycja? Kilka słów prawdy o zawodzie geodety.
To jest moment, w którym muszę coś wyznać.
Podczas przechodzenia przez poszczególne procesy tej pracy, od pomiaru, do końcowego akapitu tego tekstu cały czas sercem byłem związany z pomiarem tachimetrycznym instrumentem jakim jest nasz Topcon GT-702. Przy wszystkich zaletach skanowania 3D, które niewątpliwie są atutami tej technologii – nie ma jak klasyczne podejście do tematu. Nakreślenie przebiegu pracy, jej etapowe, dokładne wykonywanie i trzymanie się podstawowych zasad pomiaru, dokładności – to kwintesencja naszego zawodu. Dla mnie skanowanie 3D to wciąż bezduszne klikanie przycisku „start skanu”…
Podsumowanie
To zlecenie jest idealnym przykładem jak ważne jest, aby być na bieżąco z nowościami w dziedzinie geodezji. Dzięki połączeniu różnych instrumentów oraz technik pomiaru, możemy skrócić czas, nie tracąc przy tym na jakości obsługi. To ważne, aby móc być elastycznym i dopasować się do coraz większych wymagań inwestorów. Dzięki zastosowaniu klasycznych technologii mamy pewność co do dokładności i spójności naszych pomiarów. To ważne przy dużych i długotrwałych inwestycjach. Niekwestionowanym atutem skaningu jest skrócenie czasu pomiaru oraz wierność odwzorowania mierzonych elementów. Może mieć to kluczowe znaczenie przy dalszej pracy z naszym pomiarem, np. przy projektowaniu. Skaner Faro Blink to idealny wybór dla takich zleceń – gdzie potrzebna jest szybkość oraz jest niewiele miejsca i przestrzeni na instrument. Jest to narzędzie, dzięki któremu oszczędzamy mnóstwo czasu. Całość pomiarów skanerem zajęła nam niecałą godzinę.
Podczas pomiarów tachimetrycznych musimy zwracać uwagę na wiele szczegółów, takich jak odpowiednie miejsce na stanowisko, czy wystarczająca ilość punktów nawiązania. Wymaga to większej wiedzy technicznej oraz wieloetapowości. Wcześniejsze przygotowanie osnowy realizacyjnej jest kluczową kwestią przy takich pracach. Pomiar tachimetryczny zajął nam około 8 godzin. Dzięki wykorzystaniu najnowszej technologii skróciliśmy pomiar do akceptowalnego czasu, zwracając uwagę jak precyzyjnie należało go wykonać. Szybkość obrotu serwomotorów, płynność w śledzeniu pryzmatu, nawet w ciemności, sprawiają, że Topcon z serii GT-700 jest idealnym rozwiązaniem do tego rodzaju inwentaryzacji. Różne funkcjonalności oprogramowania Topcon Field ułatwiają nam pracę w terenie i dzięki niemu wiele wyników otrzymujemy od razu w postaci analitycznej czy graficznej.
Ważną częścią w przypadku obu metod stał się dobór i znajomość odpowiednich programów do opracowania danych. Dzięki temu uzyskujemy wyniki w zupełnie różnych stylach i formatach w zależności od naszych potrzeb.
Poniżej przestawiamy jeszcze kilka ujęć z poszczególnych programów użytych podczas pracy.
Do zobaczenia w terenie 😊
Adrian Roszyk
Doradca techniczno-handlowy ds. geomatyki
