Υπολογισμός όγκων χωματισμών με χρήση γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών

Abstract

Η παρούσα πτυχιακή εργασία η οποία εκπονήθηκε για το 8ο εξάμηνο του κύκλου σπουδών του Τ.Ε.Ι. Σερρών του τμήματος Γεωπληροφορικής και Τοπογραφίας ασχολήθηκε με των υπολογισμό των όγκων των χωματισμών με τη χρήση των γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών . Το βασικό εργαλείο για την εξαγωγή των αποτελεσμάτων ήταν το πρόγραμμα Photoscan της εταιρίας Agishoft και έκδοσης 9.0.1 . Η έκδοση η οποία χρησιμοποιήθηκε ήταν μία ελεύθερη προς τους χρήστες έκδοση, η οποία διατίθεται από τη κεντρική σελίδα της Agishoft , χωρίς να απαιτείται η αγορά του προγράμματος , με μοναδικό περιορισμό ότι ο χρήστης δε μπορεί να αποθηκεύσει καμία από τις εργασίες τις οποίες εκτελεί στο πρόγραμμα . Γεγονός το οποίο δυσκόλεψε τη διαδικασία των εργασιών στον ηλεκτρονικό υπολογιστή καθώς εργασίες έπρεπε να γίνονται χωρίς να κλίνει το πρόγραμμα . Σημαντικό είναι επίσης και αξίζει να αναφερθεί , ότι το Photoscan δίνει τι δυνατότητα στο χρήστη να εξάγει το τρισδιάστατο μοντέλο το οποίο δημιουργεί (με έναν από τους τύπους αρχείων τον οποίο μπορεί να εξάγει το photoscan) και να το χρησιμοποιήσει σε κάποιο άλλο πρόγραμμα γεωγραφικών συστημάτων και να το δουλέψει εκ νέου σε καινουργιο περιβάλλον. Στόχος της εργασίας είναι να δείξει ότι με ένα πρόγραμμα γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών ( Στη συγκεκριμένη περίπτωση το Photoscan) μπορούν να γίνουν μετρήσεις ίδιες με αυτές που εκτελούνται με παραδοσιακού τρόπους , όπως οι μετρήσεις που γίνονται με ένα γεωδαιτικό σταθμό . Επίσης στόχος της εργασίας είναι να δείξει ότι τα αποτελέσματα των μετρήσεων είναι το ίδιο ακριβή και εξίσου αξιόπιστα. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι να δείξει ότι με απλά μέσα τα οποία είναι διαθέσιμα σε όλους και χωρίς τη χρήση εξειδικευμένων οργάνων ή μηχανημάτων να πραγματοποιηθούν μετρήσεις με ικανοποιητική ακρίβεια όπως το αντικείμενο της εργασίας . Είναι σημαντικό ότι πλέον όλοι έχουν πρόσβαση σε κάποια φωτογραφική μηχανή με κάμερα αρκετών mpx , και ακόμα πιο σημαντικό είναι ότι σε λίγο όλες οι φωτογραφικές μηχανές θα χρησιμοποιούν κάποιο σύστημα προσδιορισμού θέσης γεγονός το οποίο θα κάνει τη ζψή ευκολότερη όσων θέλουν να ασχοληθούν με τη φωτογραμμετρία . Σκοπό επίσης της εργασίας είναι να δείξει ότι ο χρόνος που απαιτείται για την ολοκλήρωση των μετρήσεων είναι μικρότερος , και ένα σημαντικό κομμάτι επίσης είναι ότι μπορούμε στο τέλος να υπάρξει μία τρισδιάστατη απεικόνιση της περιοχής μελέτης η οποία μπορεί να βοηθήσει σε περαιτέρω μελέτες στη περιοχή όπως στη κατασκευή κάποιου τεχνικού έργου. Ο τρόπος με τον οποίο έγινε η εξαγωγή των αποτελεσμάτων ήταν με τη βοήθεια του προγράμματος Photoscan . Το Photoscan είναι ένα πρόγραμμα το οποίο δίνει τη δυνατότητα στο χρήστη να ανακατασκευάζει τρισδιάστατα μοντέλα εδάφους. Έτσι ο χρήστης μπορεί να αποτυπώσει τη περιοχή ενδιαφέροντος και να την αναπαράγει τρισδιάστατα πλέον στη οθόνη του ηλεκτρονικού υπολογιστή , χωρίς αυτό να σημαίνει ότι το αποτέλεσμα θα είναι μόνο η εικόνα της περιοχής η οποία αποτυπώθηκε . Από το τρισδιάστατο αυτό μοντέλο ο χρήστης μπορεί να πάρει όλες τις απαραίτητες μετρήσεις οι οποίες του είναι χρήσιμες. Ο τρόπος με τον οποίο γίνετε η αποτύπωση είναι με τη φωτογραμμετρική μέθοδο, και στη παρούσα εργασία η αποτύπωση ολοκληρώθηκε με σύνολο 32 φωτογραφιών και τη χρήση ενός γεωδαιτικού σταθμού .Το σύστημα συντεταγμένων το οποίο χρησιμοποιήθηκε είναι το εθνικό γεωδαιτικό σύστημα συντεταγμένων 87 (ΕΓΣΑ 87) βάση και του οποίου γεωαναφέρθηκε το ψηφιακό μοντέλο και έγιναν οι απαραίτητες μετρήσεις για την εξαγωγή των αποτελεσμάτων. Η περιοχή η οποία επιλέχτηκε για να μελετηθεί είναι ένα κομμάτι του ορύγματος στη περιοχή του Προβατώνα το οποίο ανήκει στο τμήμα του κάθετου άξονα της Εγνατίας οδού Αρδάνιο – Μάνδρα . Η επιλογή δεν ήταν τυχαία καθώς στο κομμάτι του ορύγματος έχουν ολοκληρωθεί σχεδόν στον μεγαλύτερο τους βαθμό οι χωματουργικές εργασίες . Αυτό καθιστούσε ιδανική την οπτικοποίηση ενός τμήματος του και τον υπολογισμό των όγκων των χωματισμών που εκσκάφτηκαν από το συγκεκριμένο κομμάτι του ορύγματος . Υπήρχαν κάποια προβλήματα ωστόσο στο συγκεκριμένο κομμάτι τα οποία όμως δεν εμπόδισαν τη πορεία των εργασιών. Τα προβλήματα αυτά ήταν η ράμπα εισόδου η οποία υπάρχει στο όρυγμα και η οποία δημιουργεί πρόβλημα τελικά αποτελέσματα . Η απόκλιση από τελικό αποτέλεσμα το οποίο αναγράφεται και στο πίνακα εκσκαφών δεν είναι μεγάλη και έτσι τα τελικά αποτελέσματα μπορούσαν να συγκριθούν με εκείνα των επιμετρήσεων. Ένα ακόμη πρόβλημα το οποίο παρουσιάστηκε ήταν το βάθος του ορύγματος. Το βάθος του ορύγματος το οποίο ανέρχεται στα εφτά μέτρα στο συγκεκριμένο τμήμα το οποίο επιλέχτηκε για την εργασία (καθώς το βάθος του ορύγματος φτάνει και τα δέκα μέτρα σε ορισμένα σημεία). Κατά τη διάρκεια των εργασιών εξήχθησαν πολλά χρήσιμα συμπεράσματα τα οποία βοήθησαν και φάνηκαν χρήσιμα στη πορεία των εργασιών . Τα συμπεράσματα προέκυψαν στο μεγαλύτερο τους βαθμό από τα προβλήματα τα οποία παρουσιάστηκαν και τα οποία έπρεπε να επιλυθούν. Τέτοια προβλήματα ήταν όπως η περιοχή μελέτης η οποία σε ορισμένα της σημεία ήταν δύσβατη , το όρυγμα είχε μεγάλο βάθος και δυσκόλευε την αποτύπωση , και σημαντικότερο από όλα η θέση του ήλιου . Η θέση του ήλιου ήταν ένα θέμα ιδιαίτερο γιατί εάν υπήρχε μεγαλύτερη σκίαση δε θα μπορούσε να δημιουργηθεί το τρισδιάστατο το μοντέλο . Η εργασίες οι οποίες πρέπει να εκτελεστούν στο πεδίο για να υπάρξουν τα απαραίτητα δεδομένα για την εξαγωγή των αποτελεσμάτων μπορεί να μοιάζουν εύκολες ή να τείνουν προς τη ρουτίνα αλλά εάν δεν δοθεί η πρέπουσα σημασία σε κάποιες λεπτομέρειες δε θα υπάρξουν τα επιθυμητά αποτελέσματα. Τα τελικά αποτελέσματα οποία εξήχθησαν μετά το πέρας των εργασιών στον ηλεκτρονικό υπολογιστή ήταν ιδιαίτερα ικανοποιητικά . Οι τελικές μετρήσεις δεν ήταν ακριβώς οι ίδιες με εκείνες των επιμετρήσεων, καθώς υπήρξε μία διαφορά της τάξεως του 10,5% . Βέβαια αυτό δεν είναι καθόλου ανησυχητικό καθώς όπως προαναφέρθηκε υπήρχαν παράγοντες όπως η ράμπα εισόδου των βαρέων οχημάτων η οποία ήταν γνωστό εξαρχής ότι θα δημιουργούσε αποκλίσεις στα τελικά αποτελέσματα.