Inovativna primjena naprednih tehnologija daljinskih istraživanja za unaprjeđenje kartiranja stijenskog pokosa na graničnom prijelazu Gornji Brgat

master's thesis

• Title: Inovativna primjena naprednih tehnologija daljinskih istraživanja za unaprjeđenje kartiranja stijenskog pokosa na graničnom prijelazu Gornji Brgat : diplomski rad
• Title (english): Innovative application of advanced remote sensing technologies for improvement of rock cut slope mapping at the permanent Gornji Brgat border crossing : master's thesis
• Author: Vedran Damjanović
• Mentor: Snježana Mihalić Arbanas (mentor)
• Mentor: Sanja Bernat Gazibara (komentor)
• Committee member: Snježana Mihalić Arbanas (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Martin Krkač (član povjerenstva)
• Committee member: Željko Arbanas (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Mining, Geology and Petroleum Engineering; (Department of Geology and Geological Engineering); Zagreb
• Defense date and country: 2019-07-18, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Mining, Petroleum and Geology Engineering; Geological Engineering

Abstract

Inženjerskogeološka kartiranja stijenskih pokosa predstavljaju inženjerski izazov budući da je zadatak inženjerskih geologa prikupiti što detaljnije podatke o najčešće heterogenim stijenskim masama, koji se osim toga, nalaze na visinama iznad dosega čovjeka koji provodi kartiranje. Ovo je osobito zahtjevan inženjerski posao kada se provodi u fazama građenja na gradilištima, kada se opetovano kartiraju otkopani dijelovi zasjeka u različitim vremenskim uvjetima i drugim vrlo nepovoljnim uvjetima gradilišta. Svrha ovoga rada bila je unaprjeđenje postupka kartiranja stijenskog pokosa razvojem metodologije koja je uključivala izradu digitalnih modela pokosa i provođenje postupka kartiranja koji bi omogućili bolji uvid u sve relevantne značajke stijenske mase, a koje nisu dostupne kada se primjenjuju tehnike tradicionalnog snimanja diskontinuiteta. U radu se opisuje metodologija koja se sastojala od: (a) metode preliminarnih terenskih istraživanja u svrhu pripreme za daljinska istraživanja i metode snimanja istraživanog područja bespilotnom letjelicom; (b) metode izrade oblaka točaka snimanog pokosa; i (c) metode ekstrakcije diskontinuiteta iz trodimenzionalnog digitalnog modela. Sve navedene metode primijenjene su na gradilištu stalnog graničnog prijelaza Gornji Brgat u fazi građenja jednog na najvećih zasjeka u Republici Hrvatskoj. Istraživanje se sastojalo od osam opetovanih ciklusa koji su se provodili u dinamici koja je bila u potpunosti prilagođena fazama iskopa i zaštite stijenske mase gradilišta u razdoblju od zime 2018. do zime/proljeća 2019. godine. Kao rezultat je u okviru ovog rada izrađeno osam digitalnih modela pokosa površine u rasponu od 99 do 1.357 m2. Oblaci točaka variraju od 6.037.233 do 55.487.740 točaka po snimljenom modelu. Gustoće točaka su u rasponu od 4.449 do 460.549 točaka po m2. Ovako snimljeni i generirani podaci omogućili su identifikaciju i mjerenje 133 diskontinuiteta u svim dijelovima zasjeka, čime su dobiveni reprezentativni podaci za karakterizaciju stijenske mase. U softveru CloudCompare također su izrađeni stereogrami na osnovi kojih je bilo moguće identificirati osnovne setove diskontinuiteta. Usporedba rezultata mjerenja na digitalnim modelima s podacima mjerenja na terenu geološkim kompasom, potvrdila je pretpostavljene prednosti primjene naprednih tehnika daljinskih istraživanja koje se očituju u tome što je moguće snimiti daleko više podataka, (16 mjerenja nasuprot 5 mjerenja na dijelu pokosa), te što je mjerenjima moguće obuhvatiti i dijelove stijenske mase koji su nedostupni za tradicionalna mjerenja (mjerenja se provode na cijeloj visini pokosa od 8 metara, nasuprot 2 metra koliko je dostupno kada se mjeri rukom). Na osnovi rezultata ovoga rada zaključuje se da je navedene metode fotogrametrijskog snimanja dronom i obrade podataka moguće također koristiti i u fazama praćenja iskopa, te da se time ovaj inženjerski postupak znatno unaprjeđuje u odnosu na tradicionalno primjenjivanje konvencionalne tehnike terenskog inženjerskogeološkog kartiranja.

Abstract (english)

Engineering geological mapping of rock slopes represent engineering challenge because of the task of engineering geologist who needs to gather as much data of usually heterogeneous rock masses as possible, which in addition, are placed on heights beyond of the reach of a person who carries mapping. This is usually very demanding engineering task when it is carried out during construction phase, when excavated sections of rock cut slopes are repeatedly mapped in diverse weather conditions and unfavourable conditions on construction site. The purpose of this paper was improvement of the mapping process by developing methodology which included development of digital rock cut slope models and conduction of mapping that would provide better insight into all relevant rock mass characteristics which are not available by the use of conventional remote sensing techniques. The paper describes a methodology which consists of: (a) methods of preliminary field research for the purpose of preparation for remote sensing and methods of capturing investigation area by unmanned aircraft; (b) methods for generating 3D point cloud of rock cut slopes; (c) methods of discontinuity extraction from 3D digital model. All these methods were applied at the construction site of permanent border crossing Gornji Brgat during the construction phase of one of the biggest slopes in the Republic of Croatia. Research was consisted of eight recurring cycles that were carried out in pace which was fully adapted to excavation phases and rock mass protection. As a result, eight digital surface models of rock cut slope were generated with area ranging from 99 to 1,357 m2. Data recorded and generated by this technique enabled identification and measurement of 133 discontinuities in all parts of the construction site, thus providing representative dana for rock mass characterization. CloudCompare software also produced sterograms that made it possible to identify main discontinuity sets. Comparison of measurement results on digital metering dana with field geological compass dana confirms presumed advantages of advanced remote tracking techniques which show that it is possible to capture far more data (16 measurements vs. 5 measurements in rock cut slope). The measurements can also include rock masses that are unavailable for traditional measurements (measurements are carried out at a full height of 8 meters, compared to 2 meters as it is available when hand-measured).

• Keywords: stijenska masa; zasjek; diskontinuiteti; dron; fotogrametrija; oblak točaka
• Keywords (english): rock mass; cut; discontinuity; drone; photogrammetry; point cloud
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:169:013479
• Study programme: Title: Geological engineering; specializations in: Hydrogeology and engineering geology, Environmental geology; Course: Hydrogeology and engineering geology; Study programme type: university; Study level: graduate; Academic / professional title: magistar/magistra inženjer/inženjerka geološkog inženjerstva (magistar/magistra inženjer/inženjerka geološkog inženjerstva)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2019-09-19 13:24:48