نحوه محاسبه حجم عملیات خاکی

حجم عملیات خاکی یکی از مهمترین و پایه ای ترین عملیات برای شروع اکثر پروژه های نقشه برداری و عمرانی (مثل نقشه برداری ساختمان، نقشه برداری راهسازی، نقشه برداری از معدن و …) است.

در اکثر کارهای ساخت و ساز و عمرانی برای تخمین و برآورد هزینه ها و آماده سازی سطح زمین طبیعی نیاز به انجام عملیات نقشه برداری و تعیین حجم عملیات خاکی و برآورد هزینه های مربوط به مصالح مورد نیاز پروژه داریم.

در این مقاله در ابتدا در مورد حجم عملیات خاکی و مفهوم آن و سپس در مورد روش های محاسبه حجم عملیات خاکی صحبت می کنیم.

تا پایان این مقاله با ما همراه باشید تا اطلاعات آکادمیک و عملی بسیار کاربردی را جهت انجام پروژه های مختلف و همچنین آمادگی جهت حل سوال برخی از آزمون ها در مورد عملیات خاکی آموزش ببینید.

برای انجام محاسبات عملیات خاکی و همینطور تعیین حجم عملیات خاکی می توانیم به صورت دستی یا نرم افزاری عمل کنیم. امروز کمتر کسی محاسبه احجام خاکی را بصورت دستی انجام می دهد چون با پیشرفت تکنولوژی محاسبات مربوط به حجم عملیات خاکی به صورت دقیق توسط نرم افزار های نقشه برداری انجام پذیر است اما برای آشنایی شما با روند پیشرفت روشهای محاسبه ابتدا بصورت مختصر روش های دستی را توضیح می دهیم و بعد از آن به سراغ روشهای نرم افزاری می رویم.

محاسبه حجم عملیات خاکی به روش مستقیم و دستی

روش محاسبه مستقیم و دستی، برای مناطق کوچک کاربردی است و برای مناطق وسیع تر باید از روش های نرم افزاری کمک بگیریم.

در روش محاسبه مستقیم، می توانیم با استفاده از یکی از روش های زیر، حجم عملیات خاکی را محاسبه و اندازه گیری کرد:

• استفاده از طلق مشبک
• پلانیمتری
• سطوح هندسی

استفاده از طلق مشبک

در این روش با استفاده از نقشه و طلق مشبکی که در دست داریم، حجم عارضه مورد نظر را محاسبه می کنیم. به این صورت که با قرار دادن طلق مشبک بر روی نقشه و شمردن تعداد مربع هایی که عارضه را در بر گرفته ، ابتدا مساحت و سپس حجم محدوده را محاسبه می کنیم.

پلانیمتری

با ابزار پلانی­متر که در تصویر زیر آن را می بینید، مساحت سطح مقاطع و سپس حجم محدوده مورد نظر را با در دست داشتن ارتفاع منطقه می توانیم محاسبه کنیم.

روش سطوح هندسی

با انجام عملیات میدانی، برداشت یکسری نقاط از محدوده مورد نظر و تخمین حدودی شکل هندسی حجم می توانیم حجم عملیات خاکی را محاسبه کنیم. این روش به دو صورت قابل انجام است:

1. روش نیمرخ های عرضی
2. استفاده از شبکه نقاط ارتفاعی

نیمرخ های عرضی

با در نظر گرفتن یک برش عرضی در محدوده مورد نظر و بررسی شکل هندسی آن می توان به به روش زیر محاسبات مورد نظر را انجام داد.

اگر شکل هندسی مقطع مورد نظر به صورت زیر باشد، می توان حجم مقطع مورد نظر را از فرمول زیر محاسبه نمود:

استفاده از شبکه نقاط ارتفاعی

از شبکه نقاط ارتفاعی اکثرا برای مساحت های بزرگ و مناطقی که نیاز به خاکبرداری دارند، استفاده می شود.

در این روش با شبکه بندی منطقه به اشکال هندسی منظم (مربع، مستطیل، مثلث و …) عملیات ترازیابی، جهت انجام محاسبات ارتفاعی انجام می شود. و سپس با توجه به نوع شبکه بندی و فرمول های زیر می توان حجم مربوط به کل منطقه مورد نظر را محاسبه نمود:

1. اگر شبکه بندی به صورت مستطیلی یا مربعی باشد:
2. اگر شبکه بندی به صورت مثلثی باشد:
3. با استفاده از خطوط کانتور یا تراز

محاسبه حجم به این روش، ترکیبی از چند روش بالا است. همانطور که می دانید خطوط تراز یا Contour Line یکسری خطوط بسته می باشند که هرکدام از آنها ارتفاع خاصی از منطقه را نمایش داده و وضعیت توپوگرافی منطقه را مشخص می کند.

اگر به شکل زیر توجه کنید حجم یک ترانشه یا گودال برای هر مقطع آن به صورت جداگانه محاسبه می شود. ارتفاع هر مقطع را از خطوط کانتور بدست می آوریم و سطح هر کدام از مقاطع را نیز با استفاده از یکی از روش های بالا محاسبه می کنیم.

محاسبه حجم عملیات خاکی با علم فتوگرامتری و نرم افزارها

امروزه جهت محاسبات حجم دپو و یا قرضه در پروژه های مختلف، معمولا با استفاده از فایل های رستری و یا Point Cloud که توسط انواع ابزارهای فتوگرامتری جمع آوری می شوند، این عملیات انجام میگیرد.

نرم افزار های کاربردی جهت محاسبه حجم عملیات خاکی که در حال حاضر به صورت گسترده از آن ها برای محاسبات انجام میگیرند به صورت زیر است:

• ArcMap
• Civil 3D
• Agisogft
• Geo5
• Context Capture
• Pix4d Mapper
• ….

به طور کلی در نرم افزار های پردازش تصویر برای محاسبات حجم عملیات خاکی، این مراحل را طی می کنیم:

1. تشکیل یک مدل سه بعدی پیوسته (mesh) از منطقه پس از انجام مراحل پردازش تصویر ، و

2. مشخص کردن محدوده دپو یا قرضه به وسیله یک boundry

3. انجام محاسبات لازم برای ترانشه یا گودال مورد نظر

این روند به ترتیب در سه نرم افزار پردازشی متاشیپ Metashape پیکس فوردی مپر Pix4dmapper و کانتکست کپچر Context Capture نمایش داده شده.

همانطور که در بالا به آن اشاره شد، پس از ساخت سطح از فضای ابرنقاط، یک سطح مبنایی نیز با استفاده از ابزار های ترسیمی کشیده می شود و سپس با استفاده از گزینه محاسبه حجم که در هرکدام نشان داده شده است، حجم بین سطح مبنایی با دپو یا قرضه به صورت اتوماتیک محاسبه خواهد شد.

روند محاسبه حجم عملیات خاکی با استفاده از نرم افزار Agisoft Metashape

روند محاسبه حجم عملیات با استفاده از نرم افزار Pix4Dmapper

روند محاسبه حجم عملیات با استفاده از نرم افزار Context Capture

روند محاسبه حجم عملیات با استفاده از نرم افزار Civil 3D

در نرم افزار های شرکت AutoDesk مثل نرم افزار Civil3D و یا AutoCAD می بایست ابتدا سطح محل دپو یا قرضه را به صورت سه بعدی ساخت.

این کار با استفاده از ایجاد خطوط منحنی میزان و یا Contour Line انجام می گردد. با استفاده از استخراج یکسری نقاط از سطح محل مورد نظر می بایست یکسری منحنی به آن ها برازش دهیم و سطحی برای نمایش منطقه مورد نظر خود ایجاد کنیم و در مرحله بعد با معرفی محدوده مورد نظر برای محاسبه حجم، با توجه به روند زیر حجم محدوده عملیاتی را به صورت اتوماتیک و بسیار دقیق مشخص می کنیم.

در این مقاله نحوه محاسبه حجم عملیات خاکی به صورت تئوری و نرم افزاری آموزش داده شد. امروزه محاسبات تئوری حجم عملیات خاکی، بیشتر در آزمون ها و مباحث امتحانی و آکادمیک کاربرد دارد و برای کار های عملی به علت نیاز به دقت بالا جهت انجام یکسری برآورد ها، محاسبات مربوط به حجم دپو یا قرضه ها به صورت اتوماتیک و با استفاده از نرم افزار های مهندسی انجام میگردد که مختصرا هر کدام را در شرح دادیم.

این مقاله با توضیحات بیشتر برای هر روش محاسبه حجم خاکی آپدیت خواهد شد. اگر سوالی دارید می توانید در کامنتها مطرح کنید.

برخی سوالات متداول

از چه نرم افزارهایی برای محاسبه حجم عملیات خاکی استفاده می کنیم؟

ArcMap , Civil 3D , Agisogft , Geo5 , Context Capture , Pix4d Mapper

+