DE19942472C2 - Process for the cartographically controlled sinking of water - Google Patents
Process for the cartographically controlled sinking of waterInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kartographisch kontrollierten Abteufung von Gewässern mittels Schwimmkörpern gem. gattungsbildendem Teil des ersten Patentanspruches.The invention relates to a method for cartographically controlled submersion of bodies of water using floats acc. generic part of the first claim.
Der Einsatz von Schwimmbaggern zur Abteufung von Gewässerböden kann verschiedenen Zwecken dienen, wie z. B. der Renaturierung verlandeter Binnengewässer, der Freihaltung, Verbreiterung oder Vertiefung von Schifffahrtsrinnen oder der Kiesgewinnung.The use of dredgers to sink water bottoms can serve different purposes, such as. B. the renaturation silted up Inland waters, the keeping free, widening or deepening of Shipping channels or gravel extraction.
Dabei nimmt ein auf dem Gewässer, z. B. auf einer Kiesgrube, eingesetzter Schwimmbagger die am Gewässerboden befindliche Materialschicht, wie z. B. Schlick oder Kies, durch ein Saugrohr oder durch Greifer auf.It takes on the water, for. B. on a gravel pit Dredger the layer of material located on the water floor, such as. B. Silt or gravel, through a suction pipe or through grapples.
Zum Schutz der Umwelt unterliegt insbesondere der Kiesabbau strengen behördlichen Auflagen hinsichtlich des einzuhaltenden Böschungswinkels und der Teufen. Der behördliche Abbauplan kann auch vorschreiben, daß bestimmte Bereiche der Kiesgrube in einer bestimmten zeitlichen Sequenz abzuteufen sind.To protect the environment, gravel mining in particular is subject to strict regulations official requirements regarding the slope angle to be observed and the Teufen. The regulatory dismantling plan may also require that certain Areas of the gravel pit are to be sunk in a certain chronological sequence.
Demgemäß hat beispielsweise der Betreiber einer solchen Kiesgrube rigide Nachweispflichten zu erfüllen.Accordingly, the operator of such a gravel pit, for example, has a rigid structure Compliance requirements.
Die geschilderten Umstände schließen es aus, den Kiesabbau dem Gutdünken eines Baggerführers zu überlassen, der frei bestimmt, an welcher Stelle und bis zu welcher Teufe Kies gefördert wird.The circumstances outlined exclude gravel mining at will to be left to an excavator operator who freely decides where and up to to what depth gravel is mined.
Sinngemäß gleiches gilt aber auch für andere Abteufungen von Gewässerböden.The same applies analogously to other sinkings of water bottoms.
Auch sie sollen aus Gründen der Sicherheit, der Ökologie oder der Wirtschaftlichkeit der Willkür dessen entzogen werden, der die Arbeiten ausführt, und im Ergebnis nachkontrollierbar sein. They should also for reasons of safety, ecology or economy the arbitrariness of those who carry out the work are withdrawn and as a result be controllable.
Allgemein bekannt ist, daß vor der Genehmigung zum Abteufen von Gewässern, insbesondere Kiesgruben, das Gewässer vermessen wird, dergestalt, daß ein Flächenplan erzeugt wird. Dieser Flächenplan wird von der Genehmigungsbehörde bereitgestellt, er kann auch die Abbaugrenzen beinhalten.It is common knowledge that prior to approval to sink water, in particular gravel pits, the water is measured, such that a Area plan is generated. This area plan is from the Approval authority provided, it can also include the mining limits.
Das Gewässer wird nun mittels der Fördereinrichtung eines Schwimmbaggers dadurch bearbeitet, insbesondere abgeteuft, daß die Gewinnungseinrichtung abgesenkt wird. Mittels geeigneter Meßtechnik wird die Position des Gewinnungsgerätes zum Gewässergrund ermittelt, so daß das Abteufen in einer bestimmten Tiefe vonstatten gehen kann. Die jeweiligen Tiefendaten beim Abteufen werden in der Regel elektronisch erfaßt und gespeichert. Ungünstig ist hierbei, daß das Versetzen des Schwimmbaggers eher manuell und unkontrollierbar vonstatten geht, so daß der Gewässerboden nicht optimal abgeteuft werden kann.The water is now conveyed by a dredger processed, in particular sunk, that the extraction facility is lowered. The position of the Extraction device to the bottom of the water determined so that the sinking in one certain depth can take place. The respective depth data at Depths are usually recorded and stored electronically. Is unfavorable here that moving the dredger is rather manual and uncontrollable, so that the bottom of the water is not optimal can be sunk.
Von Zeit zu Zeit werden die so erfaßten Daten dazu benutzt, eine aktualisierte elektronische Karte des Gewässers zu erzeugen, die an die Stelle einer vorangegangenen tritt. Sie dient bis zur Erstellung einer neuen Karte als Navigationshilfe für die Führung des Schwimmbaggers.From time to time, the data collected in this way is used to update the data to generate electronic map of the water that takes the place of a previous kicks. It serves as a until a new map is created Navigation aid for the management of the dredger.
Ein Nachteil des dem Stand der Technik entsprechenden Systems ist, daß es auf zeitversetzt aufgenommenen Momentaufnahmen basiert und den topographischen Veränderungen, die in den Intervallen zwischen der Generierung der jeweiligen Karten stattfinden, nicht ausreichend zeitnah und genau nachkommt. Solche Veränderungen ergeben sich aus Grundbewegungen an den Baggerstellen (Nachrutschen der Ränder), durch Bodenanhebungen als Reaktion auf veränderte Druckverhältnisse und durch den zwischenzeitlichen Materialabbau, insbesondere Kiesabbau.A disadvantage of the prior art system is that it is based on based on snapshots and the topographic changes in the intervals between generation of the respective cards take place, not sufficiently timely and precisely enforcement. Such changes result from basic movements in the Excavation sites (slipping of the edges), by raising the ground as a reaction to changed pressure conditions and by the meantime Material mining, especially gravel mining.
Die DE-A 35 16 698 betrifft ein Verfahren zur flächenhaften Vermessung von Gewässerböden mittels Echolotung unter Anwendung einer Schwingeranordnung, die quer zur Fahrtrichtung eines Schiffes unter Wasser mehrere Schallkegel aufweist. Die Meßergebnisse werden gleichzeitig oder nacheinander digitalisiert und einem Computer zugeführt. Gegenstand dieses Standes der Technik ist eine Einrichtung zur Realisierung einer übersichtlichen Registrierung, die alle Informationen über Wassertiefe, Meßstreifenbreite, Ortskoordinaten, Zeit, usw. enthält.DE-A 35 16 698 relates to a method for the area measurement of Water soils using echo sounding using a Transducer arrangement that is transverse to the direction of travel of a ship under water has several sound cones. The measurement results are displayed simultaneously or digitized one after the other and fed to a computer. Subject of this State of the art is a device for realizing a clear Registration, which contains all information about water depth, measuring strip width, Contains location coordinates, time, etc.
Der DE-C 43 36 057 ist eine Vorrichtung zum Baggern von kontaminierten Gewässerböden zu entnehmen, die eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme von Baggergut beinhaltet. Die Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Bestimmung des Kontaminationsgrades des Gewässerbodens und durch eine Beschickungseinrichtung, die, gesteuert von der Einrichtung, aufgenommenes Baggergut je nach Kontaminationsgrad an unterschiedlichen Stellen ablagert. Die Erfassungseinrichtung weist Mittel zur Darstellung, insbesondere Kartierung einer horizontalen und/oder vertikalen räumlichen Ausdehnung von Regionen mit gleichen oder ähnlichen Kontaminationsgrad auf. Die Darstellung ist zur Planung und/oder Dokumentation von Baggerarbeiten hilfreich.DE-C 43 36 057 is a device for dredging contaminated Water soils can be seen which have a receiving device for receiving Dredged material includes. The device is characterized by a device to determine the degree of contamination of the water floor and by a Feeding device, which, controlled by the device, recorded Dredged material is deposited in different places depending on the degree of contamination. The Detection device has means for displaying, in particular mapping, a horizontal and / or vertical spatial expansion of regions with same or similar degree of contamination. The representation is for planning and / or documentation of dredging works helpful.
Durch die DE-A 33 05 148 ist eine Datenregistrierung bei der Gewässervermessung bekannt geworden, wobei auf einem Echograph gleichzeitig mit der Bodenechoregistrierung die quer über das Papier geschriebene Markierungslinie mit Digitalwerten der Ortsbestimmung, der Uhrzeit und anderen Daten und Kennzeichen beschriftet wird.DE-A 33 05 148 is a data registration with the Water measurement became known, being on an echograph at the same time as the floor echo registration, the one written across the paper Marking line with digital values of the location, the time and others Data and license plate is labeled.
Das DE-Gbm 295 05 930 betrifft eine Anordnung vermessungstechnischer Geräte für die Ermittlung von Grundstrukturen bei Gewässern, wobei ein elektrooptischer Tachymeter und ein funkgesteuertes Modellboot mit einem Aufsatz Verwendung finden. Im Bereich des Bootes sind ein Prisma und ein Echolot incl. Geber montiert.DE-Gbm 295 05 930 relates to an arrangement of surveying devices for the determination of basic structures in water, whereby a electro-optical tachymeter and a radio-controlled model boat with one Find an attachment. In the area of the boat are a prism and a Depth sounder including transmitter mounted.
In dem DE-Aufsatz Bautechnik 73 (1996) Heft 9, Seite 631 bis 634 wird der Baggeraushub im Naßbaggerverfahren am Potsdamer Platz in Berlin beschrieben. Es kommt eine computerunterstützte Baggersteuerung zum Einsatz. Mit Hilfe von zwei Rundumlasern auf dem Ponton und Drehwinkelgebern an allen Punkten kann die genaue Position des Gerätes bestimmt und am Bildschirm im Führerhaus sichtbar gemacht werden. Ebenso werden ausgehobene und noch zu bearbeitende Bereiche angezeigt.In the DE essay Bautechnik 73 (1996) No. 9, pages 631 to 634 the Excavator excavation using the wet excavator method described at Potsdamer Platz in Berlin. A computer-assisted excavator control system is used. With the help of two all-round lasers on the pontoon and rotary encoders at all points can determine the exact position of the device and on the screen in the cab be made visible. Likewise, are dug out and still too editing areas.
Ziel des Erfindungsgegenstandes ist es, das im gattungsbildenden Teil des ersten Patentanspruches beschriebene Verfahren zur Aufnahme und Kartierung des topographischen Zustandes eines Gewässers dahingehend weiterzubilden, daß mit Hilfe dessen eine optimale Abteufung und Zustandskontrolle des Gewässerbodens herbeigeführt werden kann.The object of the invention is that in the generic part of the first Process described for receiving and mapping the to further develop the topographical state of a body of water in such a way that with the help of an optimal sinking and condition control of the Water floor can be brought about.
Dieses Ziel wird durch die im Kennzeichen des ersten Patentanspruches angeführten Merkmale erreichtThis goal is achieved by the in the characterizing part of the first claim mentioned characteristics achieved
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Advantageous developments of the method according to the invention are the See subclaims.
Der entscheidende Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem Stand der Technik liegt darin, daß eine kontinuierliche Aufnahme und Kartierung des topographischen Istzustandes ermöglicht wird. Die vorzugsweise elektronisch kartierte topographische Umgebung des Schwimmbaggers während seines jeweiligen Arbeitseinsatzes entspricht daher dem tatsächlichen Istzustand, nicht einer Vergangenheitssituation.The decisive advantage of the method according to the invention over the State of the art is that a continuous recording and mapping of the topographical actual state is made possible. The preferably electronic mapped topographical surroundings of the Floating dredger therefore corresponds during its respective work the actual state, not a past situation.
Ermöglicht wird dies beispielsweise durch die Einfügung eines Moduls in der Struktur insbesondere eines elektronischen Rasterkartensystems, bei dem nur die Kartenraster bearbeitet und angepaßt werden, die sich im unmittelbaren Arbeitsumfeld des in seiner Position durch Kreiselkompaß und GPS bestimmten Schwimmbaggers befinden und somit in der Zone möglicher topographischer Veränderungen liegen. Die übrigen Bereiche des Gewässers, insbesondere eines Baggersees, bedürfen keiner Neukartierung.This is made possible, for example, by inserting a module in the Structure in particular of an electronic raster map system in which only the map grids are edited and adjusted, which are in the immediate Working environment of the position determined by gyrocompass and GPS Dredgers are located and thus in the zone of possible topographical Changes lie. The remaining areas of the water, in particular of an excavator lake, do not need to be re-mapped.
Während die laufende Neukartierung, also der permanente Neuaufbau der elektronischen Gesamtkarte eines Gewässers, die Rechnerkapazität selbst eines modernen Hochleistungs-PC's überfordert, kann beispielsweise ein elektronisches Rasterkartenmodul mit den vorgenannten Eigenschaften die Datenmenge bewältigen, die zur elektronischen Aktualisierung weniger Kartenraster erforderlich ist.While the ongoing re-mapping, i.e. the permanent rebuilding of the overall electronic map of a body of water, the computing capacity itself of a modern high-performance PC can be overwhelmed, for example electronic raster map module with the aforementioned properties Cope with the amount of data, the electronic update less Map grid is required.
Die Integration eines vorzugsweise nach dem Rastersystem aufgebauten und arbeitenden elektronischen Kartierungsmoduls in den Flächenplan der Genehmigungsbehörde gibt diesem also eine neue Qualität, indem sie eine kontinuierliche Kartierung der Gewässergrundveränderungen möglich macht.The integration of a and preferably based on the grid system working electronic mapping module in the area plan of the The approval authority gives it a new quality by adding one continuous mapping of the changes in the water body is possible.
Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, die jeweils aktuelle, d. h. durch die fortschreitenden Abbauarbeiten veränderte Topographie des Gewässergrundes in einer für die menschliche Wahrnehmung gut geeigneten und an kartographische Standards angelehnten Weise darzustellen.In addition, there is the possibility to change the current, i.e. H. through the progressive mining work changed topography of the water bed in a form that is well suited and suitable for human perception to represent cartographic standards in a similar way.
Bei Vorlage behördlich vorgegebener Sollteufen in Gestalt eines elektronischen Rasters läßt sich die Erfindung dann zum elektronischen Sollteufenplan dergestalt in Beziehung setzen, daß Soll-Ist-Abweichungen angezeigt und für den Betreiber und die Behörden kontrollierbar und nachvollziehbar werden.When submitting officially prescribed stages in the form of an electronic The invention can then be rasterized to form an electronic schedule in such a way that target-actual deviations are displayed and for the operator and the authorities become controllable and understandable.
Wegen der zeitgleichen Erfassung von Veränderungen des Gewässergrundes gestattet ein mit einer Echtzeituhr gekoppeltes System elektronisch zu protokollieren, wann und in welchem Bereich des Gewässers welche Bearbeitungen, insbesondere Abteufungen, vorgenommen wurden. Diese Systemkonfiguration ermöglicht die Kontrolle eines behördlichen Abbauplanes, der nicht nur Tiefenprofile vorgibt, sondern auch vorschreibt, daß der Abbau in einer bestimmten Sequenz in bestimmten Bereichen des Gewässers erfolgen muß.Because of the simultaneous recording of changes in the water bed allows a system coupled with a real-time clock to electronically log when and in which area of the water which one Edits, especially sinks, were made. This System configuration enables the control of an official dismantling plan, who not only specifies depth profiles, but also prescribes that mining in a certain sequence in certain areas of the body of water got to.
Aus Gründen des Umweltschutzes werden künftig mehr und mehr Abbaugenehmigungen mit entsprechenden Auflagen verbunden werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist das erste, das eine zuverlässige Überwachung solcher Auflagen ermöglicht.For reasons of environmental protection, more and more will be used in the future Dismantling permits with corresponding requirements. The The method according to the invention is the first to provide reliable monitoring such requirements.
In Form eines Flußdiagrammes wird das erfindungsgemäße Verfahren im folgenden lediglich beispielhaft dargestellt, wobei Änderungen im Ablaufplan möglich sind, ohne daß der Schutzumfang des erfindungsgemäßen Verfahrens davon berührt wird.In the form of a flow chart, the method according to the invention is described in The following is only shown as an example, with changes in the schedule are possible without the scope of protection of the method according to the invention is touched by it.
Der erste Schritt besteht in der Erzeugung elektronischer Basiskarten aus den amtlichen Genehmigungsplänen, welche gegebenenfalls auch die Abbaugrenzen beinhalten.The first step is to generate electronic base maps from the official approval plans, which may also include the mining limits include.
Im zweiten Schritt wird das maximale Abbauprofil aus dem Böschungsverhältnis und der Maximaltiefe generiert und elektronisch erfasst.In the second step, the maximum degradation profile from the slope ratio and the maximum depth generated and recorded electronically.
Der dritte Schritt beinhaltet die Erstellung eines sogenannten Prescanns des Gewässers. Mit einem Boot oder einem fernlenkbaren Schwimmkörper, die mit einem elektronischen Rechner, einem DGPS-Standortbestimmungssystem und einem Echolot bestückt sind, wird das Tiefenprofil des Gewässers aufgenommen und in die nach den vorgenannten Arbeitsschritten erzeugte elektronische Karte eingelesen.The third step involves creating a so-called prescan of the Water body. With a boat or a remote-controlled float that comes with an electronic calculator, a DGPS positioning system and an echo sounder, the depth profile of the water is recorded and in the electronic card generated according to the above steps read.
Ein vierter Schritt besteht in der Umrechnung des Tiefenstützenwertprofils in ein Tiefen-Linienprofil, welches vorzugsweise in der Form von elektronischer Rasterkarten gespeichert wird.A fourth step consists in converting the depth column value profile into one Depth line profile, which is preferably in the form of electronic Raster maps is saved.
Der fünfte Arbeitsschritt ist darauf gerichtet, das Tiefenprofil gemäß Schritt vier in die erzeugten Basiskarten einzubringen, beispielsweise in Form von farblich abgestuften Tiefenebenen.The fifth step is aimed at the depth profile according to step four in bring the generated base maps, for example in the form of color graduated depth levels.
Mit dem fünften Schritt ist die Arbeitsvorbereitung einer elektronisch kontrollierten Förderung abgeschlossen. Die weiteren Schritte dienen dem Betrieb und der Kontrolle des Baggers nach Maßgabe der elektronisch erzeugten topographischen Karte des zu bearbeitenden Gewässers.With the fifth step, the work preparation is an electronically controlled one Funding completed. The further steps serve the operation and the Control of the excavator according to the electronically generated topographical Map of the water to be processed.
In einem sechsten Schritt werden die aktuelle Position und die Ausrichtung des Schwimmbaggers und seiner Fördereinrichtung (Saugrohr oder Greifer) ermittelt und diejenigen Kartensegmente oder -raster der elektronischen Karte aktiviert, die im so ermittelten Arbeitsumfeld des Schwimmbaggers liegen. Die Position des Baggers im Gewässer wird vom DGPS-Standortbestimmungssystem, seine Ausrichtung mit einem elektronischen Kompass nach dem Flux-Gate-Prinzip bestimmt.In a sixth step, the current position and the orientation of the Dredger and its conveyor (suction pipe or gripper) determined and activates those map segments or grids of the electronic map that lie in the working environment of the dredger determined in this way. The position of the Excavators in the water is used by the DGPS positioning system Alignment with an electronic compass according to the flux gate principle certainly.
Bei der Arbeitsaufnahme des Baggers (Schritt sieben) und danach fortlaufend während der Arbeit wird nun mittels einem am Bagger befindlichen Sonar der Gewässergrund und gegebenenfalls die Böschung im jeweiligen Arbeitsbereich abgetastet und elektronisch aufgenommen. Der Arbeitsbereich entspricht dem gemäß Schritt sechs aktivierten Kartenbereich. When starting the excavator (step seven) and then continuously During work, the sonar on the excavator Water bed and, if necessary, the embankment in the respective work area scanned and recorded electronically. The work area corresponds to that Map area activated according to step six.
Der nächste Arbeitsschritt (acht) ist darauf gerichtet, mehrere Schnittflächen des Tiefenprofils in der Vorausrichtung des Schwimmbaggers sowie in einem seitlich geneigten Winkel zu generieren und die Schnittebene in Diagrammen mit Vergleichslinien für die Böschung und die Maximaltiefe darzustellen.The next step (eight) is aimed at cutting several surfaces of the Depth profile in the pre-alignment of the dredger as well as in one side generate inclined angles and with the section plane in diagrams Show comparison lines for the slope and the maximum depth.
Die durch das Sonar gewonnenen Daten über topographische Veränderungen im Arbeitsumfeld des Schwimmbaggers werden jetzt in die Umrisslinie und das Tiefenprofil eingearbeitet. Diejenigen aktivierten Kartensegmente oder -raster der elektronischen Karte, bei denen sich die Tiefenlinien aufgrund der Baggerung verändert haben, werden an den aktuellen Zustand angepasst (Schritt neun).The data obtained from the sonar about topographic changes in the Working environment of the dredger are now in the outline and that Depth profile incorporated. Those activated map segments or grids of the electronic map where the depth lines are due to the dredging changed, are adapted to the current state (step nine).
Ortsveränderungen des Schwimmbaggers lassen sich nun so bewerkstelligen, dass eine Zielposition auf der Abbaufläche eingegeben wird, und dass der Bagger durch Steuersignale, welche beispielsweise auf Zugseile wirken, in die Zielposition gebracht und dort gehalten werden kann.Changes in the location of the dredger can now be accomplished that a target position is entered on the mining area, and that the excavator by control signals, which act on pull cables, for example, into the target position brought and kept there.
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R071 | Expiry of right |