Vertical displacement measurements as an important aspect of education of geodetic surveyors

• Autorzy: Muszyński Zbigniew , Kujawa Paulina

Identyfikatory

DOI

10.15576/GLL/2021.2.71

Warianty tytułu

PL

Pomiary przemieszczeń pionowych jako ważny aspekt kształcenia geodetów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The rapid development of industry, the automation of production, processing, and mining processes increasingly put more demands on the scope and accuracy of geodetic surveying. Obtaining precise data on the spatial location of objects involved in the production process is indispensable for the efficient management of that process. Registered changes in the geometry of objects may indicate potential threats that may adversely affect the safe operation of the given object. One of the most difficult tasks in engineering surveying is the control of displacements and deformations of building objects and their surroundings. This issue is very broad and concerns most industrial facilities, including opencast mines, landslide areas, cooling towers, water dams, as well as securing deep excavations in compact urban development, verticality control of industrial chimneys and wind farms. Each object has its own specific features and requires an individual approach in the field of measuring network design, the selection of an appropriate measurement technique, and systematic geodetic monitoring of displacements. The key aspect is the professional experience of the surveyor – the geodesist who is managing this type of work. Already at the stage of educating future engineers, it is important not only to provide them with appropriate theoretical knowledge, but also to enable them to acquire practical skills. For this reason, science camps have been organized since 2013 as part of the process of educating geodesy and cartography students at the Wrocław University of Science and Technology. The thematic scope of the camps includes the measurement of displacements of a unique engineering structure over 50 meters high, which is the figure of Christ the King of the Universe, located in Świebodzin. Students gain professional experience using the latest measuring instruments: digital precision levels, motorized electronic total stations, GNSS satellite receivers, and laser scanners. The students, who face real-life surveying challenges, gain valuable professional experiences that improve their qualifications and better prepare them for their future work. The article presents science camps as one of the additional forms of educating surveyors. The scope of work performed during the science camp is presented, and the basic measurement techniques are described. Particular attention was paid to the empirical assessment of the accuracy of the results of measurements of vertical displacements performed by students using the precision levelling method. For the measurement data collected over a period of 8 years, the mean levelling errors were calculated on the basis of the analysis of the levelling sections and polygons. The obtained accuracy meets the requirements for measurements performed in order to determine vertical displacements.

PL

Szybki rozwój przemysłu, automatyzacja procesów produkcyjnych, przetwórczych czy wydobywczych stawiają coraz większe wymagania odnośnie zakresu i dokładności pomiarów geodezyjnych. Pozyskiwanie precyzyjnych danych o przestrzennej lokalizacji obiektów biorących udział w procesie produkcyjnym jest niezbędne do sprawnego zarządzania tym procesem. Rejestrowane zmiany geometrii obiektów mogą świadczyć o potencjalnych zagrożeniach, które mogą niekorzystnie wpływać na bezpieczną eksploatację obiektu. Jednym z najtrudniejszych zadań w geodezji inżynieryjnej jest kontrola przemieszczeń i deformacji obiektów budowlanych oraz ich otoczenia. Zagadnienie to jest bardzo szerokie i dotyczy większości obiektów przemysłowych, m.in. kopalni odkrywkowych, terenów osuwiskowych, chłodni kominowych, zapór wodnych, zabezpieczania głębokich wykopów w zwartej miejskiej zabudowie, kontroli pionowości kominów przemysłowych i elektrowni wiatrowych. Każdy obiekt ma swoją specyfikę i wymaga indywidualnego podejścia w zakresie projektowania sieci pomiarowej, doboru odpowiedniej techniki pomiarowej i systematycznego prowadzenia geodezyjnego monitoringu przemieszczeń. Kluczowym aspektem jest doświadczenie zawodowe geodety, kierującego tego typu pracami. Już na etapie kształcenia przyszłych inżynierów, ważne jest nie tylko przekazanie odpowiedniej wiedzy teoretycznej, ale również nabycie umiejętności praktycznych. Z tego powodu w procesie kształcenia studentów geodezji i kartografii na Politechnice Wrocławskiej od 2013 roku organizowane są obozy naukowe. Zakres tematyczny obozów obejmuje pomiar przemieszczeń unikalnej konstrukcji inżynierskiej o wysokości ponad 50 m, którą jest figura Chrystusa Króla Wszechświata znajdująca się w Świebodzinie. Studenci nabierają doświadczenia zawodowego stosując najnowsze instrumenty pomiarowe: cyfrowe niwelatory precyzyjne, zmotoryzowane tachimetry elektroniczne, odbiorniki satelitarne GNSS i skanery laserowe. Studenci borykając się z prawdziwymi wyzwaniami pomiarowymi nabierają cennych doświadczeń zawodowych, które podnoszą ich kwalifikacje i lepiej przygotowują do podjęcia pracy zawodowej. W artykule zaprezentowano obozy naukowe jako jedną z dodatkowych form kształcenia geodetów. Przedstawiono zakres prac wykonywanych w trakcie obozu i scharakteryzowano podstawowe techniki pomiarowe. Szczególną uwagę poświęcono empirycznej ocenie dokładności wyników pomiarów przemieszczeń pionowych wykonywanych przez studentów metodą niwelacji precyzyjnej. Dla danych pomiarowych zebranych z 8 lat obliczono błędy średnie niwelacji na podstawie analizy odcinków i poligonów niwelacyjnych. Uzyskana dokładność spełnia wymogi stawiane pomiarom wykonywanym w celu wyznaczania przemieszczeń pionowych.

Słowa kluczowe

EN

vertical displacement; precise levelling; empirical accuracy assessmen; science camp

PL

przemieszczenie pionowe; niwelacja precyzyjna; empiryczna ocena dokładności; obóz naukowy

• Wydawca: Wydawnictwo Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie
• Czasopismo: Geomatics, Landmanagement and Landscape
• Rocznik: 2021
• Tom: no. 2
• Strony: 71--86
• Opis fizyczny: Bibliogr. 36 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Muszyński Zbigniew

• Wrocław University of Science and Technology Faculty of Geoengineering, Mining and Geology ul. Na Grobli 15, 50-421 Wrocław

• https://orcid.org/0000-0002-2649-8586

autor

Kujawa Paulina

• Wrocław University of Science and Technology Faculty of Geoengineering, Mining and Geology ul. Na Grobli 15, 50-421 Wrocław

• https://orcid.org/0000-0002-7628-6311

Bibliografia

• Bolkas D., Gouak D. 2020. Understanding the Demographics of Surveying Students in Pennsylvania and Making Plans to Increase the Awareness of the Surveying Profession. Journal of Surveying Engineering, 146(2), 1–19.
• Bryś H., Przewłocki S. 1998. Geodezyjne metody pomiarów przemieszczeń budowli. PWN, Warszawa, Poland.
• Ćwiąkała P., Deska K., Kocierz R., Ortyl Ł., Owerko T., Puniach E., Skrzypczak I., Tomasz Ś. 2015a. Wybrane problemy geodezji inżynieryjnej. T. Świętoń (ed.), Rzeszów.
• Ćwiąkała P., Gabryszuk J., Krawczyk K., Krzyżek R., Leń P., Oleniacz G., Puniach E., Siejka Z., Wójcik-Leń J. 2015b. Technologia GNSS i jej zastosowanie w pomiarach realizacyjnych i kontrolnych. Wyższa Szkoła Inżynieryjno-Ekonomiczna, Rzeszów, Poland.
• Duda Z., Kryzia K. 2010. Wykorzystanie monitoringu geodezyjnego do oceny stanu technicznego zabytkowej konstrukcji budowlano-architektonicznej. Górnictwo i Geoinżynieria, 34, 2, 211–222.
• Enemark S. 2005. Global Trends in Surveying Education and the role of the SEE: FIG. Azimuth, 43(3).
• Farahani B.V., Barros F., Sousa P.J., Cacciari P.P., Tavares P.J., Futai M.M., Moreira P. 2019. A coupled 3D laser scanning and digital image correlation system for geometry acquisition and deformation monitoring of a railway tunnel. Tunnelling and Underground Space Technology, 91, 102995.
• Gierski W., Filipiak-Kowszyk D., Makowska K., Kamiński W. 2016. Wykorzystanie lokalnych współczynników wariancji w ocenie istotności przemieszczeń obiektów inżynierskich. I-NET.PL Sp. J., Gdańsk.
• Gosliga van R., Lindenbergh R., Pfeifer N. 2006. Deformation analysis of a bored tunnel by means of terrestrial laser scanning. Proceedings of the ISPRS Commission V Symposium on Image Engineering and Vision Metrology, 167–172.
• Jaksa M. 2012. Interactive learning modules in geotechnical engineering. Shaking the Foundations of Geo-engineering Education, 131–135.
• Jaksa M., Airey D., Kodikara J., Shahin M., Yuen S. 2012. Reinventing geotechnical engineering laboratory classes. Shaking the Foundations of Geo-engineering Education, 137–142.
• Kazanin O.I., Drebenstedt C. 2017. Mining education in the 21st century: Global challenges and prospects. Journal of Mining Institute.
• Kuzyk Z., Berdar F. 2017. Methodological and Technological Aspects of 3D Modelling of Historic Memorials and Statues in Order to Document and Preserve Objects of Cultural Heritage. Geomatics, Landmanagement and Landscape, 4(4), 67–77.
• Malcolm S., Laurence D. 2008. Future mining engineers: Educational development strategy. Proceedings of the First International Future Mining Conference and Exhibition, 237–242.
• Marcinowski J. 2011. Krótka historia wielkiego przedsięwzięcia. Zielona Góra‒Świebodzin. Zakład Poligraficzny Uniwersytetu Zielonogórskiego.
• Mayer I., Mitterecker T. 2017. Surveying for architectural students: As simple as possible – As much as necessary. ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 4(2W2), 135–141.
• Muszyński Z. 2014. Assessment of suitability of terrestrial laser scanning for determining horizontal displacements of cofferdam during modernization works on the redzin sluice. Proceedings of the International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM. 14th International Multidisciplinary Scientific Geoconference and EXPO, SGEM 2014. International Multidisciplinary Scient, 2, 81–88.
• Muszyński Z. 2015. Displacement measurements of the statue of Christ the king in Świebodzin – first results. International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM.
• Muszyński Z., Rybak J. 2017. Evaluation of Terrestrial Laser Scanner Accuracy in the Control of Hydrotechnical Structures. Studia Geotechnica et Mechanica, 39(4), 45–57.
• Muszyński Z., Rybak J., Szot A. 2011. Monitoring of structures adjacent to deep excavations. Underground Infrastructure of Urban Areas, 2, 168–174.
• Orr T., Pantazidou M. 2012. Use of case studies in geotechnical courses. Shaking the Foundations of Geo-engineering Education, 105–110.
• Osada E. 2002. Geodezja. Podręcznik elektroniczny w Mathcadzie 2001i. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, Poland.
• Polska Norma PN-86-N-02207 Geodezja. Terminologia. Wyd. Polski Komitet Normalizacyjny.
• Polska Norma PN-86-N-02211 Geodezja. Geodezyjne wyznaczanie przemieszczeń. Terminologia podstawowa. Wyd. Polski Komitet Normalizacyjny.
• Potůčková M. 2006. Trends in Geoinformatics Education. Geoinformatics FCE CTU, 1, 35–43.
• Prószyński W., Kwaśniak M. 2006. Podstawy geodezyjnego wyznaczania przemieszczeń. Pojęcia i elementy metodyki. Warszawa, Poland.
• Puchkov L.A., Petrov V. L. 2017. The system of higher mining education in Russia. Eurasian Mining, 57–60.
• Rozporządzenie Ministra Gospodarki Przestrzennej i Budownictwa z dnia 21 lutego 1995 r. w sprawie rodzaju i zakresu opracowań geodezyjno-kartograficznych oraz czynności geodezyjnych obowiązujących w budownictwie (Dz. U. Nr 25, poz. 133).
• Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 20 kwietnia 2007 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budowle hydrotechniczne i ich usytuowanie (Dz. U. Nr 86, poz. 579).
• Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 9 listopada 2011 r. w sprawie standardów technicznych wykonywania geodezyjnych pomiarów sytuacyjnych i wysokościowych oraz opracowywania i przekazywania wyników tych pomiarów do państwowego zasobu geodezyjnego i kartograficznego (Dz. U. Nr 263, poz. 1572)
• Rozporządzenie Ministra Rozwoju z dnia 11 września 2020 r. (a) w sprawie szczegółowego zakresu i formy projektu budowlanego (Dz. U. poz. 1609).
• Rozporządzenie Ministra Rozwoju z dnia 18 sierpnia 2020 r. (b) w sprawie standardów technicznych wykonywania geodezyjnych pomiarów sytuacyjnych i wysokościowych oraz opracowywania i przekazywania wyników tych pomiarów do państwowego zasobu geodezyjnego i kartograficznego (Dz. U. poz. 1429).
• Rybak J., Ivannikov A., Egorova A., Ohotnikova K., Fernandes I. 2017. Some remarks on experience based geotechnical education. International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM, 17(12), 1003–1012.
• Sitanyiova D., Masarovicova S., Drusa M. 2014. Advanced forms of education in Geotechnics from Erasmus intensive Programme to European training networks. International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM.
• Ustawa z dnia 17 maja 1989 r. – Prawo geodezyjne i kartograficzne (t.j. Dz. U. z 2020 r. poz. 2052 z późn. zm.).
• Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. – Prawo budowlane (t.j. Dz. U. z 2020 r. poz. 1333 z późn. zm.).
• Young G.O., Smith M.J., Murphy R. 2012. Contemporary surveying education changing with the times. Survey Review, 44(326), 223–229.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).