Proces on-line w wytyczaniu projektów obiektów

ZARZĄDZANIE – ORGANIZAC J A
Proces on-line w wytyczaniu projektów
obiektów budowlanych
A R T Y K U ŁY P R OBLE M OWE
St. wykładowca Jerzy Gajdek, Politechnika Rzeszowska
40
1. Wprowadzenie
2. Warunek sine qua non
Wytyczanie obiektów budowla­
nych za pomocą odbiorników sa­telitarnych korzystających z syg­
nałów z amerykańskich satelitów GPS i rosyjskich GLONASS
staje się normalną praktyką na
placach budów. W 2006 roku
Naukowe Koło Geodetow GL☺B
Politechniki Rzeszowskiej zaprosiło do Rzeszowa przedstawiciela firmy TOPCON z Warszawy
(z odbiornikiem HiperPRO), aby
przybliżyć tą technikę studentom
Wydziału Budownictwa i Inży­
nierii Środowiska, wykonawstwu
budowlanemu i geodezyjnemu
oraz administracji budowlanej
i geodezyjnej. Pokaz odbył się
w trzech turach, a na łamach
Inżyniera budownictwa [1] można
się zapoznać z wykonanymi ćwiczeniami.
W 2007 roku firma TOPCON wy­pożyczyła odbiornik GL☺B-owi
na okres wakacji. Przeprowadzo­
no eksperymenty związane z bezpośrednim wyznaczeniem osi konstrukcyjnych na ławach ciesielskich i możliwości wykorzystania
odbiornika do obsługi montażu
(wyznaczania wskaźników konstrukcyjnych) na powtarzalnych
kondygnacjach.
Z pewnością najwyższy budynek
w Europie (282,4), jaki powstanie w Warszawie u zbiegu ulic
Chmielnej i Miedzianej [inf. w PB
nr 1/2008] będzie obsługiwany za
pomocą techniki satelitarnej.
W niniejszym artykule autor skupia się głównie na wyznaczeniu
osi konstrukcyjnych na ławach
ciesielskich (drutowych).
Warunkiem niezbędnym do posłużenia się techniką satelitarną jest
konieczność transmisji do odbiornika GPS/GLONASS współrzędnych opisujących postacie graficzne projektowanych obiektów
budowlanych.
To, na jakim etapie te współrzędne mają powstać, budzi na razie
kontrowersje. Dla części projektantów sprawa jest oczywista. Jeżeli
mapa do celów projektowych jest
w postaci elektronicznej [1], to pro­jektując (sytuując) obiekty na tej
mapie generuje się automatycznie współrzędne. Po zakończonym
projektowaniu wystarczy nazwać
odpowiednio te punkty i stworzyć
plik tekstowy, który właśnie zostanie przesłany do odbiornika satelitarnego.
Ale część projektantów uważa, że
wystarczy tylko stworzyć rysunek
nie zajmując się współrzędnymi.
Zamiast komentarza, autor odsyła
zainteresowanych do Polskiej Nor­
my PN-B-01027/2002 [3], gdzie
w Tablicy 4.2 podaje się, że drugą
formą wymiarowania jest określenie współrzędnych. Norma
poświęcona jest projektowaniu,
więc wniosek nasuwa się sam
– współrzędne powinny powstać
w biurze projektów.
A że jest to zadanie możliwe do
wykonania, autor zaprojektował
w systemie C-GEO budynek z pew-
Rys. 1. Projekt budynku (kryta pływalnia) na mapie numerycznej w układzie
2000 zaimportowanej z systemu MicroStation do systemów C-GEO i AutoCAD
PRz eg l Ąd bu d owl any 5/2008
ZARZ ĄDZAN IE – ORGANIZAC J A
Tabela 1. Zagadnienie wytyczania on-line obiektów przy możliwości uzyskiwania danych w czasie rzeczywistym
Paweł Delekta
Architekt w Biurze Projektów
„ORLEWSKI” w Rzeszowie
System AutoCad 2006
Jerzy Gajdek
Katedra Geodezji im. Kaspra Weigla
Politechniki Rzeszowskiej
System C-GEO v.8
5542854.361 5542830.233 5542862.679 5542860.664 5542876.892 5542906.058 5542889.830 5542886.807 7570348.282
7570415.935
7570427.507
7570433.158
7570438.945
7570357.165
7570351.377
7570359.854
nymi warunkami do istniejącego
budynku (odsunięcie i przesunięcie w stosunku do naroży A1 i A2)
– rys. 1 i poprosił o wykonanie
czynności zaprojektowania w systemie AutoCAD dwóch młodszych
kolegów. Wyniki zamieszczone
zo­stały w tabeli 1. Różnice są milimetrowe.
Określone w ten sposób współrzędne mogą posłużyć do uzgodnienia za pomocą internetu w Ze­spole Uzgadniania Dokumentacji
Projektowej zaprojektowanych
(usytuowanych) obiektów budowlanych. Szerzej z tym zagadnieniem moż­na się zapoznać w [9].
Warto dodać, że układ 2000 ma
obowiązywać w całej Polsce od
1 stycznia 2010 roku. Grodz­ki
Ośrodek Dokumentacji Geo­de­
zyjnej i Kartograficznej w Rze­
szo­wie szczyci się mapą numeryczną w systemie MicroStation
w układzie 2000 od lipca 2007.
Zaprezentowany przykład jest
nawiązaniem do eksperymentu opisanego w Inżynierze Budownictwa
[1] nr 7–8/2006. Wówczas wytyczono punkty P1-P8, które przy
tradycyjnym podejściu do zagadnienia wytyczenia budynku są
eta­pem pośrednim do utrwale­nia go poprzez zespoły linii
(w osiach lub obrysie) wyznaczone za pomocą zwykłych
teodolitów na ławach ciesielskich (drutowych), często też
wzmocnione
tzw.
punktami
zabezpieczającymi (pod ławami
na poziomie terenu). Etap ten
P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 5542854.357 5542830.228 5542862.676 5542860.661 5542876.890 5542906.058 5542889.829 5542886.806 7570348.280
7570415.936
7570427.509
7570433.160
7570438.948
7570357.164
7570351.376
7570359.853
można całkowicie pominąć wyz­
naczając ślady prostych, bezpośrednio na ławach ciesielskich.
Należy zauważyć, że teren bezpośrednio pod przyszłym budynkiem
niekoniecznie musi być splantowany i oczyszczony, co niekiedy
ma dość istotne znaczenie dla kierownika budowy (nie przeszkadza
to wytyczeniu). Przyglądając się
rysunkowi 3 w [1], warto zwrócić
uwagę na duże różnice pomiędzy
projektowaniem manualnym (rysunek rastrowy) a projektowaniem
komputerowym.
Aby w pełni zrozumieć zagadnienie wytyczenia on-line, przypomniane zostanie zagadnienie obliczenia miary bieżącej „a” i domiaru
„b” (inaczej odciętej i rzędnej)
rzutu ortogonalnego punktu (P3)
o znanych współrzędnych na prostą (P6-P5) zadaną dwoma punktami też o znanych współrzędnych.
Prostą nazwiemy bazą o wskazanym początku (P6) i końcu (P5).
Wskazane współrzędne, oznaczenia
i wyliczenia należy prześledzić posiłkując się tabelą 1 i rysunkiem 2.
Klasyczne obliczenie odciętej
a i rzędnej b polega na rozwiązaniu
trójkąta prostokątnego P6, P5, P3,
w którym na razie w sposób niejawny dysponujemy przeciwprostokątną c i kątem β. Tę przeciwprostokątną wyliczymy korzystając
z twierdzenia Pitagorasa:
2
c $X 2 $Y =
PR zeglĄ d bu d ow l an y 5/2008
(43.379) 2 70.342 2 82.643
P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 5542854.361 5542830.227 5542862.674 5542860.658 5542876.887 5542906.061 5542889.833 5542886.809 7570348.275
7570415.929
7570427.504
7570433.155
7570438.945
7570357.163
7570351.373
7570359.850
gdzie przyprostokątne w rachunku
współrzędnych nazywa się przyrostami współrzędnych. Oblicza się
je następująco:
∆XP6-P3 = XP3 – XP6 =
5542862.679 – 5542906.058 =
– 43.379
∆YP6-P3 = YP3 – YP6 =
7570427.507 – 7570357.165 =
70.342
Z kolei kąt β (w gradach) możemy
obliczyć jako różnicę dwóch azymutów:
β = A P6-P3 – A P6-P5 =
135.1797 g – 121.8095g =
13.3702g
A R T Y K U ŁY P R OBLE M OWE
P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 Sylwester Podulka
Zakład Geometrii i Grafiki Inżynierskiej
Politechniki Rzesz.
System AutoCad 2002
Sposób obliczenia azymutu ze
współrzędnych dwóch punktów
przedstawiono w [1] nr 7-8/2006,
dlatego pomija się tutaj oblicze­nia powyżej zapisanych azymutów
AP6-P3 i AP6-P5.
W końcu otrzymamy:
a = c cos β =
82.642 x cos 13.3702g =
80.83
b = c sin β =
82.642 x sin 13.3702g =
17.23
Po zapoznaniu się z przedstawionym sposobem obliczania odciętej
(a) i rzędnej (b), można przystąpić do wirtualnego wytyczenia krytej pływalni. Na początku należy
przystąpić do wytyczenia położeń
41
ZARZĄDZANIE – ORGANIZAC J A
Tabela 2.
A R T Y K U ŁY P R OBLE M OWE
Nr słupka
pod ławę
ciesielską
Ł1
a
b
ok. 77,8
–2,00
Ł2
88,83
–2,00
Ł3
88,83
ok. 1,0
Ł4
88,83
ok. 16,2
Ł5
88,83
19,23
Ł6
ok. 85,8
19,23
Ł7
82,83
ok. 50,7
Ł8
82,83
53,68
Ł9
ok. 79,8
53,68
Ł10
ok. 10,0
53,68
Ł11
7,00
53,68
Ł12
7,00
ok. 50,7
Ł13
ok. 1,0
19,23
Ł14
–2,00
19,23
Ł15
–2,00
ok. 16,2
Ł16
–2,00
ok. 1,0
Ł17
–2,00
–2,00
Ł18
ok. 6,0
–2,00
Ł19
ok. 10,0
–2,00
słupków Ł1–Ł19 (z żerdzi bądź krawędziaków), do których na określonym poziomie, z reguły ppp
(poziomie posadowienia parteru)
przymocowane będą ławy ciesielskie. Załóżmy, że kierownik budowy mając odpowiednią wiedzę
(głównie dotyczącą głębokości
wykopu) zadysponował, że ławy
te powinny otaczać skrajne gabaTabela 3.
Nr
wskaźnika
21
42
a
b
80,830
ok. –2,00
22
86,830
ok. –2,00
23
ok. 88,83
0,000
24
ok. 88,83
17,230
25
86,830
ok. 19,23
26
ok.82,83
51,680
27
80,830
ok. 53,68
28
9,000
ok. 53,68
29
ok. 7,00
51,680
30
0,000
ok. 19,23
31
ok. –2,00
17,230
32
ok. –2,00
0,000
33
0,000
ok. –2,00
34
9,000
ok. –2,00
ryty obiektu w odległości 2,00 m.
W tej sytuacji wskazując jako bazę
tyczenia punkty P6 (początkowy)
i P5 (końcowy) ustalimy położenie w stosunku do tej bazy położenia słupków (a i b) od Ł1 do
Ł19. Będzie to swoisty prostokątny układ lokalny (P6 początkiem
układu) wytyczanego budynku –
tabela 2.
Włączając ruchomy odbiornik
satelitarny GPS/GLONASS działający w trybie RTK (Real Time
Kinematic) w stosunku do stacji
bazowej (drugi, nieruchomy tzw.
odbiornik bazowy ustawiony na
punkcie o znanych współrzędnych
– możliwe wytyczanie i pomiar do
ok. 2 km od stacji bazowej) lub
stałej stacji referencyjnej (w 2007
zamontowano na budynku „P”
Politechniki Rzeszowskiej piątą stację referencyjną w Polsce – z możliwością wytyczania i pomiaru do
około 25 km) możemy uzyskać
w czasie rzeczywistym współrzędne X i Y tyczki z zamocowanym odbiornikiem GPS/GLONASS
(fot. 1). Na fotografii 2 na planie
pierwszym widzimy odbiornik bazowy, a w głębi odbiornik ruchomy.
Zdjęcie pochodzi z dużego pokazu
zorganizowanego przez Naukowe
Koło Geodetów GL☺B Politechniki
Rzeszowskiej z zastosowań techniki satelitarnej w budownictwie,
o czym wspomniano w [1].
Mając w danym momencie czasowym X i Y położenia tyczki i włączony program, obliczenie odciętej (a) i rzędnej (b) – obserwujemy właśnie te dwa składniki i bez
Fot. 1.
większych problemów znajdziemy położenia zaprogramowanych
punktów; w naszym przypadku
położenia miejsc, gdzie wkopiemy
słupki pod ławy ciesielskie – patrz
[8] str. 89. Zanim czytelnik zechce
prześledzić rysunek 2 i tabelę 2,
aby zrozumieć na czym polega ten
proces wytyczania, autor sugeruje,
aby zastanowić się jakie odczyty
a i b w kontrolerze odbiornika GPS/
GLONASS (tachimetru) powinniśmy mieć, aby trafić do punktów
P6 i P5, czyli punktów wskazanych
jako punkty odniesienia (zdefiniowanych jako baza lub inaczej lokalny układ współrzędnych). Otóż,
po znalezieniu się w punkcie P6
Fot. 2.
PRz eg l Ąd bu d owl any 5/2008
z aRz Ąd za n Ie – oRga nIza CJa
som: Łukaszowi Szarkowi, Annie
Karaś i Pawłowi Tokarzowi za ich
oraz członków Koła pracę, która
przyniosła tak wiele satysfakcji.
powinniśmy mieć na kontrolerze
a=0,00 i b=0,00. Z kolei w punk­
cie P5 powinniśmy otrzymać
a=86,83 i b=0,00.
Przykładowo na punkcie Ł17
powinniśmy mieć a = – 2,00 i b =
– 2,00. Istotną uwagą będzie to,
iż wytyczając położenia słup­
ków pod ławy ciesielskie odbior­
nik będziemy mogli trzymać
rękami, co zapewni dokładność
1–3 cm. W przypadku wyznacza­
nia wskaźników wyznaczających
zespoły prostych (wyznaczających
osie, rzadziej obrysy), tyczka
z odbiornikiem powinna być od­
powiednio przystawiana do ław
i utrzymywana w pionie za pomo­
cą ciężkiego stojaka z uchwytem
szczypcowym. Precyzja odpo­
wiednich odczytów a i b powinna
być realizowana z dokładnością
0,001 m. W tabeli 3 mamy dane,
które obrazują przedstawioną kwe­
stię.
i duży pokaz między innymi dla
wykonawczej branży budowlanej
z wytyczania obiektów w czasie
rzeczywistym za pomocą techniki
satelitarnej.
Młodzież udowodniła w sposób
praktyczny, że przyszedł czas na
zmiany.
Autor, który jest opiekunem NKG
GL☺B w Politechnice Rzeszowskiej
pragnie wyrazić uznanie i podzię­
kowanie kolejnym trzem preze­
a R T y K u Ły P R o b l e M o w e
Rys. 2. Budynek krytej pływalni otoczony ławami ciesielskimi (drutowymi), na
których naniesiono bezpośrednio przy pomocy odbiornika GPS/GLONASS obrys
(osie konstrukcyjne)
BIBLIOGRAFIA
[1] Gajdek J., Technologia projektowania
obiektów budowlanych na mapach
elektronicznych Inżynier budownictwa
5/2206; 6/2006 i 7–8/2006 – www.piib.org.pl
– zakładka Inżynier Budownictwa
[2] Gajdek J., Mapy rastrowe i hybrydowe
w projektowaniu obiektów budowlanych.
Drogownictwo 2/2004 – www.geokatedra.
pk.edu.pl/kalibracja.htm – zakładka
ogłoszenia
[3] Polska Norma PN­B­01027 / 2002
Rysunek budowlany ­ Oznaczenia graficzne
stosowane w projektach zagospodarowania
działki lub terenu
[4] PN­EN ISO 11091 / 2001 Rysunek
budowlany – Projekty zagospodarowania
terenu
[5] Rozporządzenie Ministra Gospodarki
Przestrzennej i Budownictwa z dnia 21
lutego 1995 r. w sprawie rodzaju i zakresu
opracowań geodezyjno­kartograficznych
i czynności geodezyjnych obowiązujących
w budownictwie – Dz. U. Nr 25/1995 r.
[6] Gajdek J., Sytuowanie obiektów
budowlanych na mapach rastrowych.
Przegląd Geodezyjny 3/2004.
[7] Gajdek J., Problemy wymiarowania
i wytyczania projektowanych budynków.
Przegląd Geodezyjny 5/2005
[8] Poradnik majstra budowlanego ARKADY –
Warszawa 1997
[9] Gajdek J., Propozycja nie do odrzucenia
GEODETA 3/2008
www.przegladbudowlany.pl/archiwum.html
Archiwum od ręki
3. Komentarz
W 2006 i 2007 roku chyba jedy­
ne w Polsce Naukowe Koło
Geodetów, działające na kierunku
inżynieryjno­budowlanym (Wydział
Budownictwa i Inżynierii Środowiska
Politechniki Rzeszowskiej), dzięki
firmie TOPCON z Warszawy prze­
prowadziło wiele eksperymentów
PR zeglĄ d bu d ow l an y 5/2008
archiwalne spisy treści
na stronach www
43