Erdbauplanung mit Global Mapper

Amanda Lind | 11.01.2024 |Ingenieur- und Bauwesen
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Ingenieure und Vermessungsingenieure verwenden Global Mapper für die Vorplanung von Erdbauprojekten, um die Einheitlichkeit, die hohe Stabilität und die langfristige Leistungsfähigkeit während des gesamten Lebenszyklus eines Projekts zu gewährleisten. Verkehrsbehörden auf der ganzen Welt verwenden Global Mapper für den Aushub von Straßen und Böschungen. Auch in den Bereichen Planung und Bau wird die Software zunehmend eingesetzt.

Die Aufrechterhaltung der Integrität bestehender Verkehrsnetze und der Bau neuer Infrastrukturen ist von grundlegender Bedeutung für einen reibungslosen und sicheren Betrieb der Straßen. Global Mapper hilft Ingenieuren, Projekte zu visualisieren, bevor sie umgesetzt werden, und fördert so die Einbindung von Interessengruppen, das Verständnis der Gemeinschaft und die praktische Umsetzung. Die leistungsstarken Analysewerkzeuge der Anwendung helfen den Anwendern, Zeit, Geld und Mühe zu sparen, indem sie eine Möglichkeit bieten, mit der Planung zu beginnen, ohne begrenzte Ressourcen für Besuche vor Ort und Vermessungen zu verwenden.

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Gelände-Painting

Das Tool Gelände-Painting von Global Mapper bietet Ingenieuren die Möglichkeit, Projekte in der frühen Planungsphase für Infrastrukturelemente wie Rampen für Autobahnen, Gräben für den Regenwasserabfluss und vieles mehr zu visualisieren. Das Werkzeug bietet mehrere Operationen und Pinseltypen für die Modellierung oder Manipulation des Geländes, sodass Ingenieure jede Phase der Standortvorbereitung und des Bauprozesses simulieren können.

Das Werkzeug Gelände-Painting bearbeitet dynamisch die Höhenwerte von gerasterten Höhendatensätzen, einschließlich DSM, DGM, bathymetrischen Datensätzen, von LiDAR abgeleiteten Geländedaten und mehr. Bei Verwendung des Gelände-Painting ändert die Software die Pixelwerte der Höhenebene, anstatt ein sekundäres Oberflächenmodell über das Gelände zu legen, wie es bei Verwendung des Werkzeugs Abgeflachte Baufläche kalkulieren von Global Mapper der Fall ist.

Zur Bearbeitung des Geländes stehen mehrere Operationen zur Verfügung, darunter Lücken füllen, Gelände glätten, Geländehöhe festlegen, Geländehöhe anheben, Geländehöhe absenken, Gelände entlang einer Linie neigen, Gelände quer zu einer Linie neigen, als "Keine Daten" festlegen und Zu den Originalhöhen zurückkehren. Zur Auswahl des zu bearbeitenden Bereichs stehen die Pinseltypen Punkt, Linie und Fläche mit benutzerdefinierten Größen zur Verfügung.

Gelände-Painting ist die bequemste und unkomplizierteste Art, erste Entwürfe in Global Mapper zu erstellen, da das Werkzeug wie ein Pinsel funktioniert und bei Fehlern die Arbeit einfach rückgängig gemacht und wiederholt werden kann.

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Arten der Visualisierung

Je nach Zielgruppe können die Planer ihre Daten auf unterschiedliche Weise visualisieren. In der 2D-Ansicht können die Höhendaten "gemalt" werden, um die vorgenommenen Änderungen anzuzeigen. Die Darstellung der Änderungen in den Geländedaten in der 2D-Ansicht eignet sich hervorragend für Projekte mit drastischen Änderungen, wie z. B. eine Rampe oder andere Pläne, die sich auf die Höhendarstellung auswirken. In der 2D-Ansicht kann ein Schattierungsmodus aktiviert werden, der eine Lichtquelle zu den 3D-Daten hinzufügt, um Schatten hinzuzufügen und die Visualisierung der Textur auf der Geländeoberfläche zu verbessern.

Mit dem Werkzeug Pfadprofil wird ein Querschnitt der Höhenänderungen entlang eines vertikalen Profils gerendert. Höhenänderungen über Gräben, Böschungen, Bermen und Wälle lassen sich mit diesem Werkzeug leicht erkennen.

Änderungen am Gelände werden im 3D-Viewer deutlicher sichtbar, unabhängig davon, ob sie signifikant sind oder nicht. Die Aktivierung des Beleuchtungseffekts Eye-Dome-Beleuchtung bietet  Beleuchtungstechniken, welche die Höhendaten in 3D hervorheben und die Merkmale im Gelände deutlicher machen. Der 3D-Viewer bietet außerdem die Möglichkeit, einen 3D-Durchflug zu erstellen, der in Standardformate wie MP4 exportiert werden kann - eine plastische Simulation von Landschaften und Projekten. Durch die Möglichkeit, anhand eines Pfades zu "fliegen", ist die Simulation von Fahrten bei Verkehrsprojekten plastisch zu visualisieren.

Mittelstreifen

Bei Mittelstreifen handelt es sich in der Regel um einen Teil der Fahrbahn zwischen zwei sich gegenüberliegenden Fahrspuren, der diese voneinander trennt und die Sicherheit von Kraftfahrzeugen und Fußgängern erhöht. Es gibt drei verschiedene Arten von Mittelstreifen: erhöht, bündig und abgesenkt, alle mit unterschiedlichen Kriterien und Vorteilen. Im folgenden Beispiel wird ein erhöhter Straßenrand mit Hilfe der Operation Geländehöhe festlegen im Werkzeug Gelände-Painting erstellt. Mit der Option Geländehöhe festlegen wird der zu betrachtende Bereich so bearbeitet, dass er eine bestimmte Höhe aufweist und die Höhe nivelliert wird.

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Mit diesen Optionen für das Gelände-Painting, die zur Erstellung eines erhöhten Mittelstreifens verwendet werden, wird das Gelände innerhalb des gezeichneten Bereichs auf eine Höhe von 3,8 m gesetzt.

In diesem Fall befinden sich beide Fahrspuren der Straße auf einer Höhe von ca. 3,3 m. Ziel ist es, einen erhöhten Mittelstreifen zu erstellen, der 0,5 m höher als die Fahrbahn liegt. Wir legen die Höhe des Geländes auf 3,8 Meter fest und verwenden den Pinsel im Modus Fläche (Knoten-Modus), um den Bereich nachzuzeichnen, in dem der Mittelstreifen geplant ist.

Diese Option ist auch hilfreich, wenn es darum geht, eine Baustelle zu glätten, auf der die Arbeiter ihre Baumaschinen abstellen wollen.

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Ein Pfadprofil - ein Querschnitt durch den Mittelstreifen - zeigt, wie das Gelände-Painting den Mittelstreifen auf eine gleiche Höhe gesetzt hat.

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2D-Ansichten vor und nach der Anpassung des Mittelteils.

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Durch die Abflachung des Mittelstreifens wurde der raue Bereich zwischen den Fahrbahnen auf einen einzigen Höhenwert geändert.

Autobahn-Rampen

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Diese Optionen für das Gelände-Painting werden verwendet, um eine Rampenneigung des Geländes von 7,5 Grad entlang der gezeichneten Linie zu erzeugen.

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Das mit dem Tool Gelände-Painting erstellte schräge Gelände zeigt die geplante Rampe, über die der Verkehr von der Brücke auf die örtlichen Straßen abfließen kann.

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3D-Ansichten der Rampe vor und nach der Anpassung.

Bermen und Wälle

Bermen und Wälle an Autobahnen und Straßenrändern sind erhöhte Barrieren, die als Abgrenzung zwischen einer Straße und einem anderen Gebiet, z. B. einem Gewässer oder einem Wohngebiet, dienen. Bermen werden in der Regel aus verdichteter Erde, Felsen oder Schotter gebaut.  Im folgenden Beispiel haben wir die Funktion Neigung des Geländes quer zur Linie verwendet. Mit dieser Funktion wird die Höhe so geändert, dass sie der angegebenen Neigung senkrecht zur gezeichneten Linie entspricht.

Die Neigung wird von der Mitte der Linie nach links, rechts oder nach beiden Seiten gezeichnet, je nach den Einstellungen. Die Linie neigt sich nach oben, wodurch eine Wand mit einem positiven Wert entsteht, oder nach unten, wodurch ein Graben mit einem negativen Wert entsteht. In diesem Fall wird eine Linie entlang der Außenseite einer Straße gezeichnet, um eine Böschung zu simulieren, die verhindert, dass Regenwasser von der befestigten Fläche in das darunter liegende Wasser fließt. Wir verwenden einen übertriebenen Neigungsgrad, um die Barriere auf der Karte effizient zu visualisieren.

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Um die Berme zu erstellen, wird das Gelände links der gezeichneten Linie um 30 Grad geneigt. Auf der anderen Seite des ansteigenden Bereichs wird das bearbeitete Gelände wieder an die vorhandenen Rasterwerte angepasst.

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Ein Querschnitt senkrecht zum angepassten Gelände (rechtes Bild) zeigt die verstärkte Berme über dem steilen Höhenunterschied.

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In der 2D-Ansicht erscheint die angepasste Berme geglättet und etwas höher.

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Wenn man von beiden Seiten auf die Berme hinunterschaut, sieht man, dass die Berme erhöht und durch die neue, auf das bestehende Gelände "aufgemalte" Böschung geglättet wurde.

Entwässerungsgräben

Straßengräben tragen dazu bei, die Erosion der Fahrbahn und das Eindringen von Wasser in den Straßenuntergrund zu verhindern. Es gibt viele verschiedene Formen von Gräben, z. B. kreisförmig, rechteckig und trapezförmig, und verschiedene Arten von Abdeckungen, z. B. bepflanzt oder aus Beton, die alle ihre eigenen Bau- und Wartungsanforderungen haben.

Je nach den Spezifikationen des Grabens kann dieser Arbeitsablauf entweder mit der Operation Neigung des Geländes quer zur Linie mit einem negativen Neigungswert oder mit der Operation Geländehöhe absenken durchgeführt werden. In diesem Beispiel wird die Option Geländehöhe absenken eingesetzt, um die Höhe des Geländes im angegebenen Bereich schrittweise zu verringern. Wir zeichnen eine Linie entlang der Fahrbahn, um einen Entwässerungsgraben zu simulieren. Bitte beachten Sie, dass wir eine übertriebene Höhe verwenden, um die Möglichkeiten des Werkzeugs zu veranschaulichen.

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Um einen Graben im Gelände zu erzeugen, werden die Höhen entlang einer Linie um 10 Fuß abgesenkt. Das abgesenkte Gelände wird dann in das umliegende Gelände eingearbeitet.

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Eine Profilansicht über den Graben zeigt das abgesenkte Terrain. Der schräge Boden des Grabens ist von der Neigung des ursprünglichen Geländes abgeleitet.

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Von oben sieht man, wie sich die Grundfläche des neuen, breiteren Grabens von unten nach oben erstreckt.

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Aus der Schrägansicht auf die Länge des entstandenen Grabens sind die Absenkung des Geländes und die Übergänge zum unveränderten Gelände deutlich zu erkennen.

Volumen berechnen

Global Mapper kann das ungefähre Materialvolumen berechnen, das für das Projekt erforderlich ist. Wenn Sie das Werkzeug Gelände-Paiting verwendet haben, ist es am besten, die Option Volumen zwischen Oberflächen messen zu verwenden, um die Änderungen an der Höhenebene zu berechnen. Dieser Befehl vergleicht zwei Geländeebenen im Arbeitsbereich des Global Mapper. Nach dem Laden einer zusätzlichen, unbearbeiteten Version des Geländes in den Arbeitsbereich berechnet diese Funktion genau die Menge an Material, die dem Projektstandort hinzugefügt oder entnommen wurde.

Im folgenden Beispiel wird die unbearbeitete Ebene ausgewählt und von der bearbeiteten Ebene subtrahiert, um den erhöhten Mittelstreifen zu berechnen. Das Schnittvolumen ist die Menge an Material, die für den Bau der Struktur benötigt wird.

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Das Analyse-Werkzeug "Volumen zwischen Oberflächen messen" vergleicht die bearbeitete Geländeebene mit einer geladenen Version des ursprünglichen Geländes. Die Ergebnisse dieser Volumenberechnung zeigen das Volumen des weggeschnittenen Geländes und das Volumen des hinzugefügten oder aufgefüllten Geländes durch die oben erläuterten Terrainmal-Painting-Arbeiten.

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