Analyse des Geländes von Start- und Landebahnen in Global Mapper

Ein großer Flughafen in einer bergigen Region Chinas plant den Bau einer zusätzlichen Start- und Landebahn, um mit dem zunehmenden Verkehrsaufkommen Schritt halten zu können. Um Platz für die Start- und Landebahn zu schaffen, ist eine erhebliche Veränderung des umliegenden bergigen Geländes erforderlich. Die mit diesem Projekt betrauten Ingenieure führen mit Global Mapper eine Geländeanalyse durch und untersuchen und vergleichen potenzielle Start- und Landebahnpositionen mit einem digitalen Höhenmodell (DEM), das aus mehreren Quellen aktueller und geplanter Geländedaten integriert wurde, um eine genauere Volumenschätzung der zu leistenden Geländearbeiten zu erstellen.

Dieser Teil des Geländeplanungsprozesses umfasst die Modellierung von Flugmustern und erforderlichen Freiraumzonen im Vergleich zum vorhandenen Terrain. Durch den Vergleich eines DEM des vorhandenen Geländes mit diesen hypothetischen Geländeentwürfen wird mit Global Mapper eine genauere Schätzung der Menge des auszuhebenden Materials und der Menge der zusätzlich zu beschaffenden Aufschüttung berechnet. Die ursprüngliche Schätzung lag bei über 100 Millionen Kubikmetern; Global Mapper und andere Tools haben den Ingenieuren jedoch geholfen, den Standort und die Geländestruktur zu optimieren und die Schätzung für Auffüllung und Aushub auf weniger als 50 Millionen Kubikmeter zu reduzieren.

Bei diesem Projekt durchschneidet der Berg auf der Westseite (oben links in der Abbildung unten) die geplante Start- und Landebahn und die umgebende Pufferfläche. Die ursprüngliche Schätzung für die Beseitigung dieses Berges erforderte den Aushub von bis zu 100 Millionen Kubikmetern, was eine wichtige und kostspielige Herausforderung für das Projekt darstellt. Durch den Import und die Überlagerung von CAD-Entwurfsschemata der Start- und Landebahnpläne des Flughafens mit einer Geländeschicht in Global Mapper sind die Ingenieure in der Lage, das Gelände im Erweiterungsgebiet jedes Funktionsbereichs des Flughafens zu analysieren, die Auffüllungs- und Aushubbedingungen zu beurteilen und dann eine wirtschaftlichere Lösung zu finden.

Flughafenbauprojekte können von der Planung bis zur Ausführung oft mehr als zehn Jahre in Anspruch nehmen. Während dieser Zeit können Änderungen in topografischen Karten aus verschiedenen Quellen aufgrund von uneinheitlichen Messzeiten, unterschiedlichen Koordinatensystemen und Höhensystemen in Konflikt geraten. Viele der in diesem Projekt verwendeten Karten waren Höhenlinien, die für die Verwendung in CAD-Software formatiert waren. Mit Global Mapper konnten diese diskreten Dateien problemlos neu projiziert und zu einer einzigen festen Oberfläche gerastert werden. Für die Vorhersagen wurde diese endgültige Höhenschicht aus einem DEM, verschiedenen Arten von topografischen Karten im Maßstab 1:10000 und Erdbauzeichnungen erstellt. Die Volumenschätzungen für das Projekt werden unter Verwendung dieser integrierten Geländeschicht zur Darstellung des aktuellen Geländes gemessen.

Zusätzlich zur Kartierung der befestigten Start- und Landebahn muss die Umgebung mit einer Schutzzone versehen werden, um Hindernisse am Boden während des Starts und der Landung zu vermeiden. Diese Schutzzonen werden in Freigabekarten dargestellt. Für verschiedene Flugzustände gibt es unterschiedliche Karten, Landungen und Starts sowie andere Manöver, die alle in der endgültigen Planung berücksichtigt werden müssen. Die Freigabekarten oder Entwurfsschemata werden oft als flache 2D-CAD-Daten entworfen, die für die Modellierung in eine 3D-Oberfläche übersetzt werden müssen. Nach der Verwendung von CAD zur Erstellung eines zusammengesetzten Layers aus verschiedenen Entwürfen und Freigabekarten wurden diese mit Global Mapper in Geländeschichten für die Analyse umgewandelt (siehe unten).

Der zusammengesetzte Layer, der aus den gerasterten Lichtraumprofilen erstellt wurde, wie im obigen Bild gezeigt, kann zur Erstellung eines Modells des fertigen Geländes verwendet werden. Das Pfadprofilwerkzeug identifiziert den niedrigsten Punkt aller Spezifikationsschichten, indem es das Gelände aus einer senkrechten Perspektive betrachtet. Diese tiefsten Punkte können als Kontrollpunkte verwendet werden, um die niedrigsten Höhenpunkte beim Ausheben des Berges festzulegen. Sobald die neue Höhe/das neue Gelände bekannt ist, kann das Aushubvolumen berechnet werden.

Um das Volumen des abzutragenden Bodens abzuschätzen, wird die Verbundschicht mit der vorhandenen Geländeschicht verschnitten. In der Abbildung unten ist zu erkennen, dass sich ein Teil des Geländes über die Verbundschicht erhebt und diese schneidet, wodurch die Schutzzonen der Start- und Landebahn beeinträchtigt werden und abgetragen werden müssen. Je kleiner die Fläche und die Höhe der Gebirgsüberschneidung sind, desto geringer ist das Volumen der Erdarbeiten, was die Kosten für den Flughafen senkt. Es können mehrere Modelle erstellt und in Global Mapper verglichen werden, um die beste Schätzung zu ermitteln.

In Verbindung mit CAD- und anderer Software wird in Global Mapper ein Vergleich zwischen dem Abtrags- und Auffüllungsplan und dem vorhandenen Gelände modelliert. Dieser Arbeitsablauf erleichtert die kontinuierliche Anpassung und Optimierung des Planungsschemas und der Erdbautechnik, den Vergleich verschiedener Optionen und die Suche nach dem besten Schema für die großflächige Geländeplanung des Flughafens.

Die Global Mapper-Tools zur Geländeanalyse werden verwendet, um das zu entfernende Volumen abzuschätzen und ein 3D-Modell der neuen, geräumten Oberfläche zu erstellen. Es vergleicht den niedrigsten Punkt der zusammengesetzten Schicht mit der bestehenden Geländeoberfläche, um die Menge an Boden zu messen, die benötigt wird, um das aktuelle Gelände an die neue Oberfläche anzupassen.

Dank der Stärke von Global Mapper bei der Vektor- und Rasterkonvertierung und dem genauen Vergleich von DEMs in Verbindung mit der Optimierung und Anpassung der Flughafenplanung durch den Vergleich und die Auswahl mehrerer Pläne konnte die Gesamtmenge der Aufschüttungen und Aushubarbeiten bisher auf 50 Millionen Kubikmeter reduziert werden, und es gibt noch Raum für weitere Optimierungen.