Kontrol af højdemodel i forbindelse med projektering af større byggeri

Kontrol af højdemodel i forbindelse med projektering af større byggeri ------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------ INSTITUT FOR SAMFUNDSUDVIKLING OG PLANLÆGNING LANDINSPEKTØRUDDANNELSENS 9. SEMESTER MEASUREMENT SCIENCE AALBORG UNIVERSITET - PROJEKTGRUPPE MS09-07

Aalborg Universitet Institut for Samfundsudvikling og Planlægning Landinspektøruddannelsens 9. semester Fibigerstræde 11 9220 Aalborg Ø Tema: Faglig og professionel udvikling Titel: Kontrol af højdemodel i forbindelse med projektering af større byggeri Synopsis: Denne rapport behandler problemformuleringen, hvilken nøjagtighed har den eksisterende højdemodel for projekteringen af Det Nye Universitetshospital, Århus, (DNU), og er denne nøjagtighed acceptabel i forbindelse med projekteringen? Problemformuleringen besvares ved først at skabe viden om det aktuelle byggeri og forskellige højdemodeller. Herefter indsamles og konverteres henholdsvis kontroldata og den eksisterende højdemodel, som skal benyttes til analysen af den eksisterende højdemodel. Det pågældende område inddeles i tre kategorier, og kontroldata indsamles for et mindre område for hver kategori. På baggrund af den opnåede viden og de behandlede data, er der ved hjælp af programmerne MicroStation og GeoCAD blevet udført forskellige analyser. Først en visuel sammenligning, der giver overblik over områderne, og derefter udføres en volumenberegning. Endelig foretages nøjagtighedsanalysen, der består af to forskellige metoder, der dog tilnærmelsesvis giver de samme resultater. Resultatet bliver at den eksisterende højdemodel har en nøjagtighed på ca. 30 cm, dog er der nogle steder sket ændringer i terrænet, hvilket betyder at der opnås en betydeligt dårligere nøjagtighed. Det konkluderes, at det er fornuftigt at der er bestilt en ny højdemodel, men at den eksisterende ville være brugbar hvor der ikke er sket ændringer. Projektperiode: 1. september 2008 12. januar 2009 Projektgruppe: L9MS 07 Søren Johannessen Vejleder: Karsten Jensen Sidetal: 51 Oplagstal: 4 Bilagsantal: 4 udskrevne 1 DVD Afsluttet d.: 12. januar 2009 Rapportens indhold er frit tilgængeligt, men offentliggørelse (med kildeangivelse) må kun ske efter aftale med forfatteren

Aalborg University Department of Development and Planning 9th semester at M.Sc. Programme in Surveying Fibigerstræde 11 9220 Aalborg Ø Theme: Professional development Title: Control of height model for the planning of a building work Abstract: This report deals with the problem statement: what is the accuracy of the existing height model for the planning of Det Nye Universitetshospital, Århus, (DNU), and is this accuracy acceptable regarding the planning? The problem statement is answered by creating knowledge about the current building work and different height models. Afterwards control data and the existing height model are collected and converted, respectively, for the analysis of the existing height model. The area is classified into three categories, and control data is collected for a smaller area for each category. On the basis of the achieved knowledge and the handled data, are different analyses being carried out, using MicroStation and GeoCAD, first a visual comparison, which produces an overview of the areas, and then a volume calculation. Finally the accuracy analysis is being run; which consists of two different methods, which approximately gives the same results. The result shows, that the existing height model has an accuracy of 30 cm, though the terrain some places physically has been changed, which results in a lower accuracy. It s concluded, that it s reasonable to order a new height model, but the existing model could be used, where no changes has occurred. Duration: September 1st 2008 January 12th 2009 Studygroup: L9MS 07 Søren Johannessen Supervisor: Karsten Jensen Number of pages: 51 Numbers printed: 4 Number of enclosures: 4 printed 1 DVD Project closed: January 12th 2009 The content of the report is free to use, though publication is not allowed without agreement with the author

Forord Forord Denne rapport er udarbejdet på Institut for Samfundsudvikling og Planlægning ved Aalborg Universitet af landinspektørgruppe L9MS-07 på uddannelsens 9. Semester på Measurement Science. Rapporten er udarbejdet fra primo september 2008 til medio januar 2009. Rapporten skal indgå som en del af eksaminationen af landinspektørgruppe L9MS-07, og henvender sig derfor til vejleder og sensor. Semesteret har Faglig- og professionel udvikling som tema, og på baggrund af et tre måneders ophold hos LE34 Århus, er det valgt at arbejde med kontrol af en eksisterende højdemodel i forbindelse med et større byggeri. I den forbindelse rettes en tak til Mads Peter Rasmussen, for at stille de eksisterende data til rådighed, samt at svare på spørgsmål i den forbindelse. Desuden rettes en tak til de ansatte hos LE34 Århus, for at sætte tid af til at diskutere projektrelevante emner, samt generelt at tage venligt imod deres praktikant. Kildehenvisninger er angivet efter Harvard-metoden, det vil sige med forfatterens efternavn, årstal for udgivelse samt eventuel sidetal, for eksempel (Jensen 2005A). Refereres til en hjemmeside, angives hjemmesidens ejer som forfatter. Figurer, formler og tabeller er nummereret fortløbende i hvert kapitel, for eksempel angives figur 4 i Kapitel 2, som Figur 2.4. Der er i forbindelse med rapporten blevet udarbejdet flere Bilag, disse findes henholdsvis sidst i rapporten og på en vedlagt DVD, der er placeret i en plastlomme bagerst i rapporten. Referencer til vedlagt bilag, er benævnt i alfabetisk rækkefølge, mens referencer til den vedlagte DVD, indeholder referencenummer direkte til den pågældende mappe. For eksempel Bilag DVD 02.02 for reference til filerne i mappen 02, og yderligere i dens undermappe 02. En oversigt af mappestrukturen på vedlagte DVD kan ses bilagsoversigten bagerst i rapporten. På DVD en findes diverse filer der er benyttet eller udarbejde igennem projektforløbet. I projektet beregnes planspredningen efter følgende formel:, hvor Hvilket primært skyldes at planspredningen beregnes efter denne formel i den benyttede software fra LE34. De benyttede ortofotos tilhører COWI. 1

Indholdsfortegnelse 1 Indledning... 4 2 Initierende problem... 7 3 Foranalyse... 8 3.1 Byggeriet... 8 3.1.1 Tidslinie... 8 3.1.2 Nøgletal... 9 3.2 Beskrivelse af området... 10 3.3 Højdemodeller... 11 3.3.1 Definition af højdemodeller... 11 3.3.2 Indsamling af data... 11 3.3.3 Forskellige højdemodeller... 12 3.3.4 Den modtagne højdemodel... 16 3.4 Projekteringsfasen... 17 3.5 Afrunding på foranalysen... 18 3.5.1 Delkonklusion... 18 4 Problemformulering... 19 4.1 Metode... 20 4.2 Fremgangsmåde... 20 5 Dataindsamling... 23 5.1 Udvælgelse af software... 23 5.1.1 Valg af analyser... 23 5.1.2 Valg af software... 23 5.1.3 Opsamling... 24 5.2 Kontroldata... 24 5.2.1 Afgrænsning af områder... 24 5.2.2 Valg af metode... 27 5.2.3 Udførsel af markarbejde... 27 5.2.4 Nøjagtighedsanalyse... 29 5.2.5 Endelige kontroldata... 30 5.2.6 Opsamling... 31 5.3 Eksisterende data... 31 5.3.1 Modtaget data... 31 5.3.2 Konvertering af data... 31 5.3.3 Endelige data... 32 5.3.4 Opsamling... 33 2

Indholdsfortegnelse 6 Databearbejdning... 34 6.1 Visuel sammenligning... 34 6.1.1 Databearbejdning... 34 6.1.2 Resultat... 35 6.1.3 Opsamling... 38 6.2 Volumenberegning... 38 6.2.1 Databearbejdning... 38 6.2.2 Resultat... 39 6.2.3 Opsamling... 40 6.3 Nøjagtighedsanalyse 1... 40 6.3.1 Databearbejdning... 40 6.3.2 Resultat... 41 6.3.3 Opsamling... 42 6.4 Nøjagtighedsanalyse 2... 42 6.4.1 Databearbejdning... 42 6.4.2 Resultat... 43 6.4.3 Opsamling... 45 6.5 Delkonklusion... 45 7 Konklusion... 46 8 Perspektivering... 48 Litteraturliste... 49 Bilagsliste... 51 3

1 Indledning Byggeriet af et hus, lejlighedskompleks eller noget endnu større er en lang proces hvor mange parter er indblandet fra projektet begyndes, til det endelige byggeri står færdigt. Det er en kompleks situation, hvor bygherrens idéer skal forvandles til konkrete handlinger. Det skal samtidig ske på den mest hensigtsmæssige måde, således der ikke spildes for meget unødig tid, og dermed penge. Selve processen fra forslag til det endelige produkt, samt hvilke parter der er involverede, er illustreret i Figur 1.1. Figur 1.1: Faseinddeling af byggeprocessen (Nielsen 2005) Figur 1.1 viser hvordan byggeprocessen kan inddeles i seks faser, hvor første fase, programfasen, er bygherrens idéer og ønsker, der i fase to, forslagsfasen, omsættes til konkrete forslag til hvordan ønskerne kan realiseres. Når forslagene er vedtaget kan projekteringsfasen begynde. Projekteringsfasen vil blive nærmere beskrevet senere. I løbet af projekteringsfasen kan liciteringen af opgaverne, der skal udføres, begynde. Det kan ske på baggrund af enten dispositionsforslag, projektforslag, forprojekt eller hovedprojekt. Når liciteringen er bestemt, kan udførelsesfasen begynde. Denne fase vil i størstedelen af tiden forløbe sideløbende med projekteringsfasen, idet ændringer i byggeriet vil medføre ændringer i projekteringsbeslutningerne. Når projekteringsfasen kan afsluttes, vil udførelsesfasen også være tæt på at være afsluttet, dermed er der driftsfasen tilbage. (Nielsen 2005) Set fra et landinspektørfagligt synspunkt er især projekteringsfasen interessant, idet der for at der kan projekteres, skal eksistere data, som projekteringen kan ske på baggrund af. Projekteringsfasens tidsperspektiv afhænger naturligvis af størrelsen og kompleksiteten af det ønskede byggeri, idet der 4

Indledning vil være stor forskel på projekteringsbehovet til et almindeligt parcelhus og et større byggeri. Et eksempel på noget af det største og mest komplekse byggeri der projekteres for, er det kommende Det Nye Universitetshospital, Århus, (DNU), som vil danne udgangspunkt for dette projekt. På nuværende tidspunkt refereres der til projektet som DNU, hvorfor denne betegnelse også vil blive brugt igennem rapporten. DNU er kort fortalt sammenlægningen af alle hospitaler i Århus på én lokation, og en nærmere beskrivelse vil blive udarbejdet i foranalysen. Generelt set vil projekteringsfasen indeholde de samme elementer, uanset om der er tale om et parcelhus eller et større byggeri, dog med den forskel at et større byggeri ofte vil fylde mange gange flere kvadratmeter end et parcelhusbyggeri, og arealerne der skal projekteres for, derfor er væsentlig større. Samtidig er risikoen for at der opstår ændringer i udførelsesfasen, der påvirker projekteringsfasen også betydeligt større. Generelt set vil ethvert byggeri kræve følgende datasæt og oplysninger i projekteringsfasen: Højdemodeller Ortofoto Teknisk kort Ejendomsretlige data Administrative ejendomsdata Højdemodeller kan benyttes til flere forskellige formål. I første omgang giver det et overblik over hvilket højdeniveau, området der ønskes bebygget ligger i. Det kan være interessant for eksempel i forbindelse med udsigt over havet eller naturskønne områder. Ligeledes kan højdemodeller benyttes i forbindelse med udbygning af eksisterende bebyggelse, således der kan projekteres for hvilken højde det nye byggeri skal placeres i. I den forbindelse kan en højdemodel også give en idé til hvor meget jord der skal fjernes eller indhentes for at en ønsket sokkelkote kan opnås. Højdemodeller kan også benyttes til at lave en 3D-model, således at de projekterede bygninger laves i pap eller lignende, og placeres på højdemodellen, så man kan se den fremtidige bebyggelse i et stort målforhold. Endelig kan det i forbindelse med større byggerier, der skal foretages i flere etaper, være nødvendigt at flytte jord imellem etaperne, i den situation kan højdemodeller give et indblik i hvor meget og hvor langt jorden skal flyttes, hvilket kan give store ekstra omkostninger. Omkostningerne kan ud over penge for den mere omfangsrige transport også være trafikale problemer hvis det pludselig bliver nødvendigt at krydse en landevej for at deponere jorden. Ortofoto benyttes mest som oversigtsmateriale, hvilket dog er et vigtigt værktøj, idet der kan skabes et overblik over det konkrete område uden det er nødvendigt med en rekognoscering i marken. Dermed kan der skabes et overblik over om et tænkt byggeri vil kunne falde ind i en eksisterende bebyggelse. Desuden kan ortofotos være med til at gøre det lettere for almindelige folk at forstå hvordan et område hænger sammen. Ortofotos er gode til at skabe en forståelse af et større område, men kan være sværere at benytte i detailplanlægningen, idet objekter kan være skjult af træer, tagudhæng eller lignende. Ligeledes skal der en fortolkning af ortofotos til, i modsætning til tekniske kort, hvor objekter er illustreret med en signatur, hvilket i nogle situationer kan gøre det svært for almindelige folk at forstå ortofotos. Tekniske kort benyttes lige som ortofotos til at danne overblik over et område, hvad der er af objekter der skal tages med i de videre overvejelser i forhold til det ønskede byggeri. Desuden benyttes tekniske kort som udgangspunkt for den videre projektering, idet placeringen af eksisterende bygninger og tekniske objekter er afgørende for hvordan det ønskede byggeri kan etableres. 5

Ejendomsretlige data omfatter Matriklen, Tingbogen og PlansystemDK. Disse registre giver tilsammen oplysninger om ejerforholdene og størrelsen på de berørte matrikler, om der er servitutter eller andre bindinger der kan gøre det ønskede byggeri ulovligt. Det er datasamlinger der har retlig virkning over for borgerne. Administrative ejendomsdata omfatter Det fælles kommunale Ejendomsdatasystem (ESR), Bygningsog boligregistret (BBR), Krydsreferenceregister (KRR), Statens Salgs- og Vurderingsregister (SVUR), Danmarks Miljøportal. Disse datasamlinger er skabt for at det offentlige kan administrere en række love og forvalte offentlige opgaver Endelig kan prøveafsætninger af de ønskede bygninger være en god metode til at konkretisere det projekterede byggeri. Dette kan gøres ved at afsætte nogle af de bygninger der er projekteret for, og derefter markere hjørnerne på den afsatte bygning med tydelige signaler, det kan f. eks være balloner, således at man fra afstand kan danne sig et overblik over hvor omfangsrigt det projekterede byggeri vil blive. På baggrund af disse data og oplysninger kan det ønskede byggeris placering og udformning projekteres. Selve projekteringen starter først rigtigt her, og på baggrund af de tilgængelige data kan planlægningen af byggeriet påbegyndes. Det er derfor utroligt vigtigt, at de data der er indsamlet, er pålidelige og ikke mindst fuldkomne, således der ikke opstår problemer i forhold til ukendte bindinger, når udførelsesfasen er gået i gang, jf. Figur 1.1. Ofte bliver opgaven med at fremskaffe disse projekteringsdata givet videre til en landinspektør. 6

Initierende problem 2 Initierende problem Der er altså mange forskellige data, der skal fremskaffes i forbindelse med en projekteringsfase. Det kan derfor være interessant at undersøge nogle af de data der benyttes i et konkret projekt, og derved finde ud af om de benyttede data er gode nok til at blive benyttet som projekteringsgrundlag. Normalt fremskaffes samtlige data, så projekteringen kan ske på baggrund af ajourførte data. Dette er også tilfældet for DNU, dog har der i den tidlige projekteringsfase været benyttet en ældre højdemodel. I forbindelse med byggeriet af DNU, er al landmålingsarbejdet blevet liciteret, og dermed skal der også laves en ny højdemodel. Det kunne dog være interessant at undersøge, om de gamle data kunne have været benyttet, eller om disse data er forældede, og dermed ville give store fejl i for eksempel beregningerne om hvor meget jord der skal flyttes. Derfor tager dette projekt udgangspunkt i den initierende problemstilling der lyder således: Hvad kræves der af højdemodellen, der skal benyttes i projekteringsfasen til Det Nye Universitetshospital? 7

3 Foranalyse Formålet med dette kapitel er at konkretisere den initierende problemstilling, således der kan udarbejdes en problemformulering for projektet. Desuden har kapitlet til formål at give den nødvendige baggrundsviden omkring det konkrete byggeri, DNU, højdemodeller, samt disses indflydelse på projekteringsfasen. For at konkretisere den initierende problemstilling, er det først nødvendigt med et kendskab til baggrunden for byggeriet af DNU, samt en beskrivelse af hvad det konkret er, der ønskes bygget. Det gøres ved at undersøge det materiale der er udarbejdet på nuværende tidspunkt, der beskriver baggrunden for beslutningen om at bygge et nyt stort hospital, samt nogle af de nøgletal der er på projektet. Her er det især interessant at undersøge hvor stort et areal der bliver berørt af byggeriet, idet arealet, sammen med højdemodellen er baggrunden for at der kan gives et bud på hvor meget jord der skal flyttes. Når der er skabt et kendskab til det konkrete byggeprojekt, vil det område, hvor byggeriet skal finde sted, blive undersøgt nærmere. Det gøres for at opnå viden omkring hvordan området ser ud i dag, om det er bar mark, skov, bebygget område eller noget andet. Udseendet af området vil have indflydelse på hvilken nøjagtighed der kan forventes af højdemodellen, idet udseendet sammen med metoden hvorpå højdemodellen er fremstillet bestemmer nøjagtigheden. Efter der er opnået kendskab til byggeriet og området hvor der skal bygges, vil der blive set nærmere på højdemodeller. Dette gøres for at opnå viden om hvad højdemodeller er, hvordan de kan skabes og hvilke formål de kan benyttes til. Samtidig beskrives den højdemodel der allerede eksisterer, og som er blevet benyttet i den indledende projekteringsfase. Endelig vil højdemodellens indflydelse på projekteringsfasen blive undersøgt, dette gøres for at opnå viden omkring hvilke konkrete emner der bliver undersøgt på baggrund af højdemodellens oplysninger, hvilket kan medvirke til at finde ud af hvad der kræves af den højdemodel der benyttes til projektet DNU. Afslutningsvis vil der blive samlet op de erfaringer de enkelte afsnit har givet, og den viden der er opnået vil blive benyttet til at udarbejde en problemformulering. 3.1 Byggeriet Formålet med dette afsnit er at beskrive baggrunden og tidslinien for byggeriet af DNU, samt at få et overblik over de nøgletal der arbejdes med på dette tidspunkt i projektet. 3.1.1 Tidslinie I 2002 bestemte det daværende Århus Amtsråd, i forbindelse med en omstillings- og spareplan, at samle alle hospitalsfunktioner i Århus på ét sted. På nuværende tidspunkt er hospitalsfunktionerne fordelt på tre forskellige lokationer i Århus; Århus Kommunehospital, Århus Amtssygehus og Skejby Sygehus, se Figur 3.1. 8

Foranalyse Figur 3.1: Nuværende placering af hospitaler i Århus Idet der er forskellige afdelinger på de forskellige matrikler, medfører dette at der årligt er 13.000 patienter der flyttes indbyrdes mellem hospitalerne. Samtidig er flere af afdelingerne på de forskellige hospitaler ikke tidssvarende, og kræver, hvis de fortsat skal kunne benyttes, en stor om- og tilbygning, hvilket ikke er muligt på grund af hospitalernes placering i den indre by. (RM 2008A) (RM 2008C) I 2005 vedtog Amtsrådet at samlingen af de forskellige afdelinger skulle ske ved det nuværende Skejby Sygehus, der efterfølgende skal kaldes Århus Universitets Hospital. (RM 2008A) I 2006 inddrages Region Midtjylland i projektet, og Århus Kommune gennemfører en kommuneplanændring, således at projektet kan lovliggøres. (RM 2008B) I 2007 blev 4 konsortier udvalgt til deltagelse i den konkurrenceprægede dialog vedrørende gennemgående rådgivning til Det Nye Universitetshospital i Århus, og i december blev vinderen offentliggjort. Vinderen blev C.F. Møller m.fl. (RM 2008E) I løbet af 2008 blev det endelige skitseprojekt udarbejdet af C.F. Møller m.fl. (RM 2008B) I de kommende år skal der detailprojekteres, og det forventes at det første spadestik kan tages i 2010. (RM 2008B) Planen er at DNU skal stå færdig i 2018. 3.1.2 Nøgletal Nøgletallene for projektet kan ses af Tabel 3.1, og det ses tydeligt at der er tale om et utroligt omfangsrigt projekt. Nuværende størrelse (Skejby Sygehus) 150.000 m 2 Endelig størrelse (DNU) 400.000 m 2 Areal der skal erhverves 500.000 m 2 Anlægsbudget 5,5 6 mia. kroner Antal ansatte 9.000 Antal indlæggelser (årligt) 100.000 Antal ambulante besøg (årligt) 600.000 Tabel 3.1: Nøgletal for projektet (RM 2008D) Med de samlede 400.000 m 2 bliver DNU Danmarks største hospital, ligesom projektet er det største omlægningsprojekt af et hospital i Danmark. Selve udformningen af hospitalet som er udarbejdet af 9

C.F. Møller m.fl., vil ikke blive nærmere beskrevet i dette projekt, idet projektet vil koncentrere sig om data i forbindelse med projekteringen. 3.2 Beskrivelse af området Det nuværende Skejby Sygehus ligger i bydelen Skejby i det nordlige Århus, se Figur 3.2. Afstanden til centrum af Århus er ca. 5 km., mens afstanden til motorvejsnettet ligeledes er få kilometer. Skejby Sygehus størrelse er som tidligere nævnt ca. 150.000 m 2, og dækker med omkringliggende områder et areal på ca. 350.000 m 2. Figur 3.2: Til venstre Skejbys placering i Århus, til højre Skejbys placering i lokalområdet Det er blevet bestemt, at DNU skal etableres i forlængelse af det nuværende Skejby Sygehus mod sydvest. Dette har været bestemt længe, idet kommuneplantillægget der er udarbejdet i forbindelse med projektet, har ophævet de bindinger der er i området sydvest for Skejby Sygehus (ÅK 2007). Nogle af de emner der er blevet behandlet i Kommuneplantillægget er ændret vejstruktur, inddragelse af 60 ha. der tidligere var udlagt som forbindelsesområde mellem grønne områder. Desuden er der i Kommuneplantillægget taget højde for at der kan bygges høje bygninger. Området projektet omfatter, og dermed også området sydvest for Skejby Sygehus kan ses til venstre på Figur 3.3. Projektområdet sydvest for det eksisterende Skejby Sygehus kan groft deles op i 3 kategorier; nær bebyggelse, skov og bar mark. Størrelsen af de tre kategorier kan ses til højre på Figur 3.3. 10

Foranalyse Figur 3.3: Til venstre projektområdet i ca. 1:25.000, til højre de tre kategorier området vest for Skejby Sygehus kan inddeles i: gul :åben mark, lilla: skov og rød: " nær bebyggelse ", i ca. 1:15.000 3.3 Højdemodeller Formålet med dette afsnit er, at opnå kendskab til begrebet højdemodeller, samt at beskrive processen fra indsamling af rå data til det endelige produkt. Dette gøres ved først at definere hvad højdemodeller er, og derefter beskrive hvordan data kan indsamles. I dataindsamlingsafsnittet diskuteres metodernes omkostninger og nøjagtighed også. Derefter beskrives de forskellige højdemodelprodukter, inden den højdemodel der ligger til grundlag for den tidlige projektering af DNU beskrives til sidst. 3.3.1 Definition af højdemodeller Begrebet højdemodel er nødvendigt at definere; er det de rå data om koterne til et antal plankoordinater, eller er det de produkter der kan dannes ud fra disse data, og på den måde visualisere højden i et område? I dette projekt defineres en højdemodel som en samling af data der beskriver et områdes niveau. Denne definition betyder at der findes en del forskellige højdemodeller, disse vil blive nærmere gennemgået senere. 3.3.2 Indsamling af data I det følgende beskrives det hvordan rå data kan indsamles, hvilket kan ske på en række forskellige måder, disse er: Interferometric Synthetic Aperature Radar (INSAR) Fotogrammetri Airborne Laser Scanning (ALS) Terrestrial Laser Scanning (TLS) Polær måling Global positioning System (GPS) Fælles for de første tre metoder er, at de alle sker fra luften, ved hjælp af instrumenter placeret i enten satellitter, fly eller helikopter. Kort beskrevet er INSAR indsamling af højdedata ved hjælp af radar, der positionsbestemmes med GPS. Fotogrammetri er en metode der har været benyttet i mange år, og højdedata bestemmes ved måling i billeder, målingen kan kun foretages hvis der er billedoverlap. Også denne metode kræver, at billedernes position er kendt ved hjælp af GPS og IMU. 11

ALS er laserscanning fra luften, og der kan med dagens instrumenter indmåles mange tusinde punkter i sekundet. Når instrumentets position er kendt ved hjælp af GPS og IMU kan samtlige punkter der indmåles stedfæstes. Nøjagtigheden på koten ligger mellem 10 cm og 2 m. Problemet ved at indsamle data fra luften er, at der ikke vil blive taget højde for brudlinier, hvilket gør modellen mindre nøjagtig. De sidste tre metoder foregår alle på jorden, TLS fungerer i princippet som ALS, dog med den forskel at laserscanneren står opstillet i et punkt, der bestemmes ved hjælp af indmålte targets. Det medfører at de områder der scannes er begrænset til det der er udsyn til fra scanneren. Polær måling sker ved hjælp af totalstation, der opstilles enten i et kendt eller ukendt punkt, og ved hjælp af fikspunkter placeres totalstationen i et koordinatsystem. Herefter kan der de punkter der ønskes indmålt måles ved hjælp af prisme. GPS kan benyttes på flere forskellige måder, hvor langt den mest benyttede metode er RTK-måling. Ved denne metode benyttes to modtagere, én der er opstillet i et kendt punkt, og én der opstilles i de ønskede detailpunkter. På den måde elimineres mange af de fejl der ville opstå hvis der blot blev benyttet en enkelt modtager. Nøjagtigheden på koten er maksimalt 2 cm, hvis der måles under optimale forhold. Normalt regnes der dog med en nøjagtighed på koten på maksimalt 2 cm når der måles med GPS. (Christensen, Hansen & Knudsen 2008) I forbindelse med indsamling af data er det nødvendigt at se på hvor stort et område der skal indmåles. Metoderne der indsamler data fra luften kan indsamle koten til mange tusinde punkter på sekunder, men er til gengæld meget omkostningsfulde, idet der kræves både et fartøj, enten satellit, fly eller helikopter, samt GPS- og IMU-udstyr. Det betyder at disse metoder kun anvendes når det er store områder der skal indsamles data for, for eksempel landsdækkende for Danmark. Det betyder på den anden side også, at data kan sælges som metervarer, og på den måde alligevel sælges for mindre områder. Nøjagtigheden er dog ikke i top, når der tales om data indsamlet fra luften, ligesom der er mere efterbearbejdning, derfor kan det være nødvendigt at indsamle data terrestrisk. Terrestriske målinger er dog væsentligt mere tidskrævende, både GPS og totalstation kan kun måle ét punkt ad gangen, mens TLS er tidskrævende at få etableret i et kendt koordinatsystem. Derfor vil vurderingen af hvordan der skal skaffes højdedata for et område, være en vurdering af hvilken nøjagtighed der kræves kontra områdets størrelse og udseende. 3.3.3 Forskellige højdemodeller Formålet med dette underafsnit er at beskrive de højdemodeller der er mest anvendt i dag. Dette gøres for at opnå kendskab til de forskellige produkter der eksisterer, samt at forstå hvordan de forskellige produkter kan fremstilles. De modeller der beskrives er; DSM, DTM, TIN, interpolerede modeller og højdekurver. For hver højdemodel beskrives selve produktet først, dernæst hvordan produktionen sker, og hvilke anvendelsesmuligheder højdemodellen giver. Til sidst beskrives hvilken nøjagtighed der kan forventes af produktet. Fælles for de forskellige højdemodeller er, at de ofte kan beskrives som 2,5D-modeller, idet underføring af eksempelvis en sti ikke beskrives, hvilket naturligvis ikke kan lade sig gøre ved data indsamlet fra luften. Kun sjældent vil det være nødvendigt med en fuldstændig 3D-model. Det at højdemodeller dannes som 2,5D-modeller giver forskellige problemer i visualiseringen, idet for eksempel lodrette flader ikke kan beskrives nøjagtigt. 12

Foranalyse DSM Produktet En DSM (Digital Surface Model) er en overflademodel af det indmålte, det vil sige at det er koten på huse, træer og lignende - overfladen. Produktion En DSM kan derfor kun laves på baggrund af data indsamlet fra luften. Denne model kræver kun begrænset bearbejdning, idet det indmålte er det ønskede, dog skal eventuelle fejlmålinger, som fugle eller andet lignende der er indmålt, fjernes fra datasættet (IDA 2006). Endelig er det nødvendigt at de objekter der indmåles har en vis størrelse, eller dækker et vist areal, idet det kræves at et objekt indmåles af et vist antal punkter. Det skyldes, at med mindre der måles punkter i et meget tæt grid vil for eksempel en lygtepæl blive tolket som en fejlmåling, idet den kun vil blive indmålt med et enkelt punkt. Med mindre data er fremskaffet ved fotogrammetri vil punkterne være født i uens orden, hvilket vil sige at plankoordinaterne ikke ligger i et regulært grid. Anvendelse En DSM kan benyttes til blandt andet analyser af sigtelinier, støjgener og visualiseringer (COWI 2006). DTM Produktet En DTM (Digital Terrain Model) er en terrænmodel, det vil sige at i modsætning til DSM er det udelukkende koten på overfladen, der ønskes. Dermed er det ikke muligt at få koter til en DTM hvor der er bygninger eller lignende. Produktion DTM kan produceres enten på baggrund af en DSM eller terrestriske opmålinger. Hvis DTM en skal produceres på baggrund af terrestriske observationer, er dette let gjort, idet de punkter der er opmålt vil være punkter på terrænet. Hvis produktionen af DTM en skal ske på baggrund af DSM en, skal der redigeres i data, idet alle bygninger, træer og andet der er indmålt til overflademodellen skal fjernes. Dette kan gøres med forskellige metoder, for eksempel kan mange objekter fjernes ved at benytte ortofotos og generel kendskab til områder. Desuden kan der opstilles matematiske udtryk, filtre, der fjerner punkter der ligger i et andet niveau end terrænet, eksempler på sådanne filtre er: Morfologiske filtre, der benytter et lille program der filtrerer data ud fra en konvention om en acceptabel højdeforskel, som en funktion af den horisontale distance Gradvis fortætning, der starter med en grov approksimation af DTM en, med foreløbige terrænpunkter, hvorefter metoden iterativt fortætter DTM en ved hjælp af et regelsæt som kan være maksimal afstand til den approksimerede DTM eller vinkelkriterier Overfladebaseret, der benytter en overflademodel der iterativt nærmer sig DTM en beregnet på baggrund af hele datasættet, ved at tilpasse indflydelsen af de individuelle punkter Disse filtreringsmetoder vil ikke blive beskrevet nærmere. (Briese, Mandelburger & Pfeifer 2007) For data indsamlet ved ALS, kan uønskede punkter fjernes på en ny metode, hvis der benyttes den nyeste teknologi, FWF-ALS (Full WaweForm-ALS). Punkterne kan fjernes ved FWF-ALS idet laserscanneren ikke kun får ét signal tilbage, men derimod deles signalet op flere signaler, alt efter hvor lang tid de enkelte dele har været undervejs. Dermed kan der sættes et regelsæt op, om hvor stor afstand der maksimalt må være mellem delene i ét signal. Det betyder at målinger der har ramt eksempelvis beplantning ofte kan udelades, idet der med stor sandsynlighed er bare en lille del af impulsen der 13

har nået terrænet. Det medfører altså at bygninger og lignende ikke kan fjernes ved denne metode. (Briese, Mandelburger & Pfeifer 2007) Ligesom tilfældet er for DSM vil data ofte være født i uens orden. Anvendelse En DTM kan benyttes til blandt andet projektering og analyser af kystbeskyttelse, katastrofe- og oversvømmelsesberedskab og afløb (IDA 2006). TIN Produktet TIN (Triangulated Irregular Network) laves på baggrund af enten en DSM eller DTM, oftest vil TIN dog laves på baggrund af en DTM. TIN er en måde at arbejde videre med de data der findes, så der fås et mere overskueligt visuelt udtryk af de data der er produceret i forbindelse med DSM og DTM. Produktion Produktionen af TIN indebærer at de punkter der er indmålt, forbindes i et trekantsnet der på den måde illustrerer de indmålte punkter i en 3D-model. TIN kan benyttes som en højdemodel i sig selv, men kan også benyttes til produktionen af interpolerede modeller samt højdekurver, dette vil blive beskrevet nærmere under underafsnittene Interpolerede modeller og Højdekurver. De indmålte punkter kan forbindes på utallige måder, hvor langt de fleste er uhensigtsmæssige, idet linierne går på kryds og tværs af hinanden, hvilket betyder at idéen med 3D-visualiseringen mister betydningen. Derfor benyttes der ofte en bestemt metode, når punkterne skal forbindes med hinanden, Delauneytriangulering. Delauney-triangulering inddeler xy-planet i en række celler, Voronoi-celler, hvis antal svarer til antallet af indmålte xy-koordinater. Disse celler er defineret ved at hver celle indeholder kun ét datapunkt (xy-koordinat), og alle andre punkter i cellen er tættere på dette punkt end på noget andet datapunkt uden for cellen. Herefter kan Delauney-trianguleringen ske ved at datapunkterne forbindes med hinanden, dog forbindes datapunkter kun hvis de tilsvarende Voronoi-celler har en fælles side. Delauney-triangulering har forskellige egenskaber, disse er: Den omskrevne cirkel til hver trekant i trianguleringen indeholder ikke andre datapunkter Trianguleringen er entydig Den ydre afgrænsning af trianguleringen er konveks Trekanterne i trianguleringen er de bedst mulige med hensyn til at være regulære (tættest på have ens sidelængde) (Cederholm 2008) Anvendelse TIN-modeller benyttes som tidligere nævnt til produktionen af andre højdemodeller, men også til at give et visuelt let forståeligt udtryk, idet modellen viser områdets niveau ved hjælp af flader, i modsætning til DSM og DTM, der blot er en punktsky. Interpolerede modeller Produktet 14

Foranalyse Interpolerede modeller skal ikke forstås som et selvstændigt produkt, men som en anden måde at illustrere de indsamlede data. Som tidligere nævnt fødes data ofte i uens orden, men der kan være situationer hvor det ønskes at have data i et regulært net. Produktion Det er let at ændre xy-koordinater, dette gøres ved at bestemme hvilken størrelse grid der ønskes. Problemet opstår når koten til de nye plankoordinater skal bestemmes. Dette kan løses ved at benytte Delauney-triangulering samt interpolation. Delauney-trianguleringen benyttes som ovenfor gennemgået til at opnå en god sammenhæng mellem de indsamlede datapunkter. På baggrund af Delauney-trianguleringen kan der interpoleres koter til de nye xy-koordinater. Der findes mange forskellige interpolationsteknikker, blandt andet kan nævnes Lineær og Gradient interpolation. Kort beskrevet går disse metoder ud på at bestemme koten til de nye xy-koordinater, ved at benytte de kendte koter fra dataindsamlingen. Lineær interpolation benytter de tre datapunkter, der danner den Delauney-trekant, det nye punkt ligger inden for. Dermed kommer koten til det nye punkt til at ligge i det plan de tre benyttede datapunkter udspænder. Gradient interpolation benytter ud over de tre datapunkter, der danner den Delauney-trekant, det nye punkt ligger inden for, også alle de Delauney-trekanter der har en fælles side med den Delauneytrekant der dannes af de tre datapunkter. Derefter bestemmes et plan igennem hvert af de tre datapunkter, hvilke der på baggrund af bestemmes en højde til det nye punkt. Dermed vil koten oftest ikke komme til at ligge i det plan der udspændes af de tre datapunkter, men teoretisk set vil koten være mere korrekt, idet den er bestemt af flere data, end tilfældet er ved Lineær interpolation. (Cederholm 2008) Ulempen ved at omarbejde data er at de oprindeligt indmålte data ikke indgår i modellen, hvilket medfører at modellen er mindre nøjagtig end hvis de indmålte data benyttes (Balstrøm, Jacobi & Sørensen 1997, s.63). Anvendelse Interpolerede modeller benyttes til at illustrere højder i et regulært grid, hvilket giver et mere overskueligt udtryk, i forhold til data der ligger mere i `klumper. Desuden kan regulære grid benyttes hvis det ønskes at arbejde med rasterdata. Højdekurver Produktet Højdekurver er også et videre bearbejdet produkt, der kan laves på baggrund af en DTM. Teoretisk set kan højdekurver også laves på baggrund af en DSM, dette vil dog ofte ikke kunne anvendes i praksis. Højdekurver fremkommer ved at skære terrænoverfladen med vandrette planer placeret i ækvidistante koter (Balstrøm, Jacobi & Sørensen 1997, s.62). Højdekurver er altså kurver der ligger hvor terrænet har en bestemt højde. Produktion Højdekurver dannes ved at benytte triangulering, og igen vil Delauney-triangulering være et oplagt valg. Når trianguleringen er foretaget kan højdekurverne let dannes ved at interpolere højderne på de dannede Delauney-trekanter. Hvis en bestemt kote ønskes illustreret, eksempelvis 60 m, findes alle de Delauney-trekanter, hvis datapunkter indeholder en kote over og under 60 m, og koten findes ved at interpolere mellem punkterne, og derefter forbinde alle punkterne på linjerne hvor koten er 15

interpoleret til at være 60 m. Dette vil ikke give kurver, men et polygon, hvilket dog kan løses ved at benytte en udglatningsfunktion, (Balstrøm, Jacobi & Sørensen 1997, s.68). Der er forskellige karakteristika for højdekurver, disse er: 1. Afstanden mellem kurver er omvendt proportional med hældningen stejl hældning giver tætte højdekurver 2. På ensartede hældninger er højdekurvernes indbyrdes afstand ens 3. Langs plane flader er kurverne lige og parallelle med hinanden 4. Eftersom de enkelte kurver repræsenterer niveauer er kurverne vinkelrette på det stejleste fald eller stigning. 5. Alle kurver skal kunne lukkes, enten inden for eller uden for kortet. Deraf følger at en lukket højdekurve indikerer enten et lokalt maksimum eller minimum 6. Højdekurver kan ikke krydse hinanden, idet de repræsenterer konstante niveauer, undtagen når der er tale om vertikale flader eller udhæng. 7. En enkelt højdekurve kan ikke ligge mellem to højdekurver af enten højere eller lavere niveau. (Idet den dermed ikke kan være lukket hvilket er kravet i 5) (Andersen & Mikhail 1998, s.789) Højdekurver kan afleveres både i 2D og 3D. Ved 2D er der således tale om højdekurver der ligger i ét plan, men hvor de enkelte kurver er beskrevet med en kote. Ved 3D er højdekurverne placeret korrekt relativt i forhold til hinanden, og i et GIS-eller CAD-program kan kurverne, og dermed terrænets højde, visualiseres. Anvendelse Højdekurver benyttes til at illustrere højdeforholdene, da det er et let forståeligt visuelt udtryk, især sammen med for eksempel et ortofoto eller teknisk kort, kan disse i fællesskab give et hurtigt overblik over et område. (Rasmussen) 3.3.4 Den modtagne højdemodel I forbindelse med projektets tema, undersøgelse af projekteringsmateriale i forbindelse med et større byggeri, er det via projekteringsgruppen for DNU lykkedes at skaffe den højdemodel, der har ligget til grund for de indledende projekteringer. Den højdemodel DNU s projekteringsgruppe har modtaget, er højdekurver, sammen med et teknisk kort, hvilket kan virke uoverskueligt. Den del af datasættet der ligger inden for områdeafgrænsningen for projektet kan ses til venstre på Figur 3.4. Det tekniske kort kan dog forholdsvis let fjernes, således kun højdekurverne vises, se til højre på Figur 3.4. Hele datasættet er vedlagt på Bilag DVD 02.01. 16

Foranalyse Figur 3.4: Til venstre modtaget data, til højre højdekurver med forstørret kotesignatur. Begge i ca. 1:12.000 Data er modtaget i 2D, det vil sige der er tale om højdekurver der ligger i samme niveau, og blot er navngivet med den højde, som kurverne beskriver, se Figur 3.5. Figur 3.5: Til venstre højdekurverne set fra siden, til højre højdekurverne set med større hældning Højdekurverne er dannet for hver hele meter niveauet ændrer sig. I et forsøg på at opnå yderligere viden om højdemodellen, er Peter Schack Nielsen ved Århus Kommunes IT-afdeling blevet kontaktet. Dette gav dog kun begrænset yderligere viden, dog kunne han oplyse at data er indsamlet ved fotogrammetri i 1:10.000 i år 2002, og har en forventet nøjagtighed på 30-50 cm. Idet der ikke er oplyst nogen flyvehøjde, er det svært at sige mere om nøjagtigheden. 3.4 Projekteringsfasen For at kunne konkretisere den initierende problemstilling vil projekteringsfasen, hvor højdemodeller spiller en rolle, blive nærmere beskrevet i det følgende. Til dette formål blev det arrangeret at undertegnede, via landskabsarkitekt MDL, Mads Peter Rasmussen, der er formand for gruppen Landskab, skulle deltage i et møde med projekteringsgruppen for DNU, for at få et indblik i hvad der blev projekteret for. Overskriften for mødet var Koordineringsmøde vedr. udbygningsplan for DNU, mens der var to underpunkter på dagsordenen; Jordmængder og flytning af jord samt Har vi alle detaljer med på planen. Inden mødet mandag d. 6. oktober 2008, blev der tilsendt en række tegninger der beskriver det forventede forløb af udbygningen af DNU. Disse er vedlagt i Bilag DVD 01, og 17

viser at udbygningen er planlagt til at foregå i et bestemt antal etaper, der hver især indebærer en bestemt del af udbygningen. Desværre blev mødet aflyst, på grund af at en af deltagerne blev forhindret, dog blev det til en kortere samtale med Mads Peter Rasmussen. Han gav udtryk for, at der især var interessant, var hvordan jordtransporten vil komme til at forløbe, idet det vil blive enorme mængder jord der skal flyttes imellem etaperne. For eksempel ville det være interessant om jordmængderne i de første etaper kan placeres på den østlige side af Herredsvej, for på den måde at undgå en masse tværgående transporter. Disse beregninger er ikke foretaget endnu. Dermed er det vigtigt at højdemodellen, der benyttes til disse beregninger har en vis nøjagtighed. Mads Peter Rasmussen kunne ikke give et bud på hvor nøjagtig han forventer den eksisterende højdemodel er, og ej heller hvad der er nødvendigt for at jordberegningerne kan give et realistisk bud på mængderne af jord, og dermed om der er plads nok øst for Herredsvej til de første etaper. Herredsvej er vejen der på Figur 3.3 skærer gennem midten af projektområde i nord-sydretning. 3.5 Afrunding på foranalysen Indledningsvis blev den initierende problemstilling, Hvad kræves der af højdemodellen, der skal benyttes i projekteringsfasen til Det Nye Universitetshospital? fremsat. Derfor er der igennem foranalysen foretaget en beskrivelse af projektet DNU, samt begrebet højdemodeller, hvilket skal medvirke til, at der kan opstilles en problemformulering. Igennem foranalysen er det blevet tydeligt at projektet DNU er et utroligt omfangsrigt projekt, og det vil derfor være af stor vigtighed, at de data der skal ligge til grund for projekteringen, er fuldkomne. Dette projekt vil som tidligere fastslået beskæftige sig med højdemodellers indflydelse på projekteringsfasen, mere specifikt på de eksisterende data der er til rådighed, og som den indledende projektering er foretaget på baggrund af. Ligeledes er der igennem foranalysen opnået kendskab til begrebet højdemodeller, og processen fra indsamling af data til det endelige højdemodelprodukt er gennemgået. På den baggrund er der opnået forståelse for hvordan den modtagne højdemodel er dannet, dog er det kun lykkedes at opnå begrænset viden om den eksisterende højdemodel. 3.5.1 Delkonklusion Igennem foranalysen er det blevet klart at der ikke er de store krav til den højdemodel der har været benyttet til de indledende projekteringer. De folk der har projekteret har ikke haft noget kendskab til nøjagtigheden, og heller ikke haft behov for en specifik nøjagtig til højdemodellen. De mere specifikke beregninger vil først ske på baggrund af den højdemodel der skal udarbejdes af det landinspektørfirma, der vinder udbudsrunden i forbindelse med liciteringen af al landmåling i forbindelse med DNU. 18

Foranalyse 4 Problemformulering Igennem foranalysen er det blevet gjort klart, at der ikke har været de store krav til den højdemodel der har været anvendt i den indledende projekteringsfase. Det skyldes dels at højdemodellen kun er blevet benyttet til en grov skitsering af højdeniveauet i området, dels at der er en ny, mere nøjagtig, højdemodel under udarbejdning. Denne nye højdemodel skal benyttes til de beregninger der skal foretages af blandt andet mængden af jord der skal flyttes, hentes eller fjernes mellem etaperne i byggeriet. Det kunne dog være interessant at undersøge om den eksisterende højdemodel har en nøjagtighed der matcher den der forventes af den nye højdemodel, og dermed kunne være blevet anvendt til projekteringen. Derfor fremsættes følgende problemformulering for dette projekt: Hvilken nøjagtighed har den eksisterende højdemodel for projekteringen af DNU, og er denne nøjagtighed acceptabel i forbindelse med projekteringen? 19

4.1 Metode Formålet med dette afsnit er at beskrive metoden der anvendes i projektet. De fire elementer i Figur 4.1 danner grundlaget for problemorienteret arbejde, og viser at projektarbejdet er en iterativ proces, hvor processerne hele tiden påvirker hinanden, og dermed giver en iterativ proces. 4.2 Fremgangsmåde Figur 4.1: Processer i problemorienteret projektarbejde (Andersen 2008) Formålet med dette afsnit er at beskrive fremgangsmåden for den resterende del af projektet. Dette gøres for at give et overordnet overblik over projektets forløb, samt hvilken sammenhæng der er mellem de enkelte afsnit. Projektets fremgangsmåde kan ses i Figur 4.2, og danner den overordnede struktur i projektforløbet. Fremgangsmåden skal ses som resultatet af den iterative proces, der er forløbet igennem projektperioden, hvor der er opnået erfaringer hen ad vejen. I problemformuleringen fremgår det, at det ønskes at undersøge nøjagtigheden af den eksisterende højdemodel, for området hvor DNU skal opføres. Derfor er projektets struktur bygget op omkring at skaffe de nødvendige data, der skal til for at foretage undersøgelsen samt at foretage undersøgelsen. Dataindsamling Først beskrives de analyser der ønskes foretaget, og programmerne der skal benyttes til at foretage disse analyser beskrives. Dette gøres for at få indblik i hvilken type højdemodel-input der skal benyttes for at kunne udføre analyserne. Herefter foretages indsamlingen af nye data, kontroldata, der skal benyttes i undersøgelsen af den eksisterende model. Herunder vil der først blive udvalgt nogle repræsentative områder, der ønskes undersøgt, og metoden for indsamlingen af data i disse områder beskrives derefter. Herefter beskrives hvordan markarbejdet er foretaget. Kontroldatas nøjagtighed undersøges herefter for at opnå viden omkring, hvor nøjagtige disse data er, hvilket skal benyttes for at kontrollere at kontroldata er den eksisterende højdemodel overlegne. Endelig samles der op på de data der er indsamlet, og skal udgøre kontroldata. Det næste skridt er konverteringen af den eksisterende model, der allerede er beskrevet i foranalysen. Disse data vil blive omdannet til det format, det udvalgte software benytter. Databearbejdning Databearbejdningen opdeles i tre afsnit; visuel sammenligning, volumenberegning og nøjagtighedsanalyse. Til den visuelle sammenligning benyttes MicroStation til at danne højdekurver af kontroldata, og til at illustrere de eksisterende højdekurver. Volumenberegningen foretages ligeledes i MicroStation. I Geocad udføres en nøjagtighedsanalyse, således der kan opstilles en forventet nøjagtighed for den eksisterende højdemodel. Dette gøres ved at benytte de indsamlede data som 20

Problemformulering kontroldata i nøjagtighedsanalysen. Endelig udføres der en ekstra nøjagtighedsanalyse, hvilket gøres manuelt på baggrund af data fra MicroStation. 21

22 Figur 4.2: Struktur for projektet

Dataindsamling 5 Dataindsamling Formålet med dette kapitel er, at beskrive den software der skal benyttes til at foretage de ønskede analyser af den eksisterende højdemodel, at indsamle kontroldata, samt at konvertere den eksisterende højdemodels data til det format der skal benyttes i den udvalgte software. Softwaren udvælges allerede her, for at sikre at de eksisterende data, og de data der skal indsamles som kontroldata dannes i et format der kan benyttes i softwaren. Indsamlingen af kontroldata foretages for at få nøjagtige data, der kan benyttes i nøjagtighedsanalysen. Konverteringen af de eksisterende data til det rigtige format foretages for at få data der kan benyttes i den udvalgte software 5.1 Udvælgelse af software Formålet med dette afsnit er at beskrive det eller de programmer der skal benyttes til at foretage de ønskede analyser. Dette gøres for at opnå kendskab til hvilket format data skal dannes i. I afsnittet redegøres der først for hvilke analyser der ønskes foretaget, og derefter beskrives det hvilken software der benyttes til de enkelte analyser. 5.1.1 Valg af analyser Det ønskes at foretage en visuel sammenligning af den eksisterende højdemodel, hvor den eksisterende højdemodel og kontroldata sammenlignes visuelt. Dette gøres for at skabe et overblik over hvad der kan forventes i de senere analyser. Der vil ikke blive foretaget beregninger i denne analyse, men udelukkende blive dannet et visuelt overblik. Derudover skal der foretages en volumenberegning, det vil sige, at der beregnes en konkret værdi for forskellen i volumen mellem den eksisterende højdemodel og den højdemodel der dannes af kontroldata. Dette gøres, da det er interessant at vide, hvor mange kubikmeter der er i forskel mellem den eksisterende højdemodel og virkeligheden i dag. Desuden ønskes det at foretage en nøjagtighedsanalyse, det vil sige at bestemme spredningen på den eksisterende højdemodel. Dette gøres ved at indsamle nøjagtige kontroldata, og benytte disse til at bestemme en samlet spredning, for derved at finde ud af hvor nøjagtighed den eksisterende højdemodel er. 5.1.2 Valg af software Den visuelle analyse foretages ved at sammenligne højdekurver fra eksisterende data og kontroldata. Det betyder at der skal dannes højdekurver af kontroldata, der kan sammenlignes med de eksisterende højdekurver. Til at danne højdekurver af kontroldata vælges programmet InRoads Site, der er et tillægsprogram til MicroStation. MicroStation er et kendt og meget udbredt CAD-program, der benyttes til 2- og 3-dimensionel tegningsarbejde. InRoads Site er et værktøj udviklet til vejprojektering, og har derfor funktioner som for eksempel terrænmodeller, højdekurver og volumenberegninger (MS 2008). MicroStation og InRoads Site er tilgængeligt på praktikpladsen, og vælges derfor som software til den visuelle analyse. InRoads Site benytter en punktsky som inputdata, dog indlæses data som henholdsvis enkeltpunkter og brudlinier, dette beskrives nærmere senere, under afsnit 6.1 Visuel sammenligning. De eksisterende højdekurver kan benyttes direkte som input, idet disse blot skal illustreres. 23

Til at foretage volumenberegningen vælges ligeledes MicroStation og InRoads Site. Her kan de eksisterende højdekurver ikke benyttes som input, hvorfor disse skal omdannes til en punktsky, hvilket beskrives nærmere i afsnit 5.3.2 Konvertering af data. Selve volumenanalysen foretages i afsnit 6.2 Volumenberegning. Til at foretage nøjagtighedsanalysen vælges programmet GeoCAD, der er udviklet ved Aalborg Universitet, og dermed tilgængeligt at arbejde med. Desuden er der på et tidligere semester opnået kendskab til programmet. For at kunne foretage nøjagtighedsanalysen skal GeoCAD også have både den eksisterende højdemodel og kontroldata som en punktsky. Punktskyens opbygning samt hvordan beregningen foretages i GeoCAD beskrives senere, i afsnit 6.3 Nøjagtighedsanalyse 1. Igennem projektet har det vist sig, at der også kan foretages en nøjagtighedsanalyse i MicroStation, dog med lidt andre forudsætninger, hvorfor det ligeledes vælges at foretage en nøjagtighedsanalyse i MicroStation, igen skal der benyttes punktskyer som input. Analysen foretages i afsnit 6.4 Nøjagtighedsanalyse 2. 5.1.3 Opsamling Der skal benyttes to forskellige programmer, for at de ønskede analyser kan foretages, InRoads Site og GeoCAD. Kontroldata skal i alle analyserne være en punktsky som inputdata, mens de eksisterende data i den visuelle analyse er de eksisterende højdekurver. I de resterende analyser skal de eksisterende data omdannes til en punktsky, der skal benyttes som input. 5.2 Kontroldata Formålet med dette afsnit er at indsamle kontroldata, samt at bestemme med hvilken nøjagtighed disse data er bestemt. I afsnittet udvælges der først tre repræsentative områder, et for hver af de tre kategorier projektområdet er inddelt i, jf. Figur 3.3. Herefter beskrives hvilken metode der skal benyttes til at indsamle data i hvert af de tre områder, og markarbejdet udføres. Dernæst beregnes hvilken nøjagtighed de indsamlede data har, inden de endelige kontroldata præsenteres. 5.2.1 Afgrænsning af områder Som tidligere beskrevet kan projektområdet inddeles i tre kategorier, åben mark, skov og nær bebyggelse. Samlet dækker disse tre kategorier et areal på ca. 600.000 kvadratmeter, og hvis hele området skal kontrolleres vil dette kræve et kæmpe opmålingsarbejde, der ikke er muligt at udføre i projektperioden. Derfor udvælges der et repræsentativt område for hver af de tre kategorier, for derved at opnå et billede af hvordan nøjagtigheden af den eksisterende højdemodel er inden for netop denne kategori. Desuden kan der i volumenberegningen beregnes et samlet bud på hvor mange kubikmeter jord der er enten er i overskud eller underskud hvis den eksisterende højdemodel benyttes til projekteringen af byggeriet. I og med at der skal foretages to forskellige slags analyser, medfører det også at der er forskellige krav til data, idet en nøjagtighedsanalyse kræver koter fordelt jævnt over hele området, mens volumenanalysen kræver data der beskriver terrænet, det vil sige data som både koter og brudlinier. Det medfører at data der skal beskrive højdemodellen kan indeholde mange data på et lille område. Inden de tre områder kan udvælges, er det nødvendigt at bestemme hvor mange kontrolpunkter der skal benyttes, og hvor tæt de skal ligge. 24

Dataindsamling Antal punkter Erfaringsmæssigt kan en højdemodel med en forventet nøjagtighed på 10 cm, kontrolleres med 50 kontrolpunkter, (Christensen, Hansen & Knudsen 2008). Det vurderes, at for at opnå en bedre sikkerhed for nøjagtighedsanalysens resultat at måle mindst 100 punkter for hvert område hvis dette er muligt. Samtidig vil dette også medføre, at der kan skabes en mere omfattende højdemodel til volumenanalysen. Tæthed af punkter Som udgangspunkt ønskes det at der bliver målt i et grid på ca. 10 meter, hvilket medfører et areal på ca. 100 x 100 meter, idet det vil give data til både nøjagtigheds- og volumenanalysen. Derudover skal der også som tidligere nævnt måles brudlinier til brug ved volumenanalysen, for at kunne danne den mest korrekte højdemodel. Om disse data også skal benyttes i nøjagtighedsanalysen vil blive nærmere gennemgået i kapitel 6 Databearbejdning. Det medfører at der skal indmåles et område på ca. 10.000 kvadratmeter for hver kategori. Udvælgelse af område På baggrund af ovenstående er der udvalgt tre områder, der vurderes at opfylde kravene omkring at være repræsentative for kategorierne, samt har et areal på ca. 10.000 kvadratmeter, områderne kan ses af Figur 5.1. Figur 5.1: De tre udvalgte kontrolområder Området der repræsenterer åben mark, se Figur 5.2, er valgt idet der er overvejende åben mark i området, men også et mindre stykke vej, med dertil hørende grøfter. Markområderne er opdelt i tre mindre dele, hvoraf det ene, lige nord for vejen, er et område der ser ud til at have ligget brak et stykke tid. Det kan selvfølgelig diskuteres om der skulle måles andre steder, for at få det bedste billede af kategorien, men det vurderes at det udvalgte område er repræsentativt for kategorien åben mark. Områdets areal er ca. 13.553 m 2. 25

Figur 5.2: Kontrolområde 1 Området der repræsenterer skov, se Figur 5.3, er valgt ud fra at det er det eneste sted det er muligt at få indmålt et tilstrækkeligt antal punkter, da der generelt er tale om meget tæt skov. Træerne i dette område er dog plantet på rækker, således det ved hjælp af en række opstillinger vil være muligt at måle en række punkter, langs de alléer der dannes mellem rækkerne af træer, ved hjælp af totalstation. Igen kan det diskuteres om der kunne være valgt andre områder, men dette vil kræve et noget større arbejde, idet det vil kræve etablering af et større hjælpepunktsnet, med etablering af hjælpepunkter inde i skoven, hvilket igen ikke er muligt tidsmæssigt. Desuden vurderes det at det ene skovområde ikke er bedre end det andet, idet der er tale om den samme beplantning i hele projektområdet. Skovområdet består af løvtræer med en højde på 10-15 meter, med spredt krat mellem træerne. Områdets areal er ca. 3.086 m 2, hvilket er noget mindre end det ønskede, dog er det vurderet at arbejdet vil blive for omfangsrigt, hvis et areal på 10.000 m 2, skal indmåles. Figur 5.3: Kontrolområde 2 Området der repræsenterer nær bebyggelse, se Figur 5.4, er valgt idet der er en del højdeforskelle, og området ser ud til at være berørt af entreprenørmaskiner, samtidig med at det ligger tæt på både skov og bebyggelse. Igen kan det diskuteres om området repræsenterer kategorien godt nok, men det vurderes at det udvalgte giver et godt billede af kategorien. Områdets areal er ca. 13.585 m 2. Figur 5.4: Kontrolområde 3 26

Dataindsamling 5.2.2 Valg af metode På baggrund af områdeafgrænsninger kan metoderne til indsamling af data bestemmes. Som tidligere beskrevet skal der ikke blot indsamles koter, men også brudlinier inden for de afgrænsede områder. På praktikstedet, hvor indsamlingen af data skal foretages, er der følgende instrumenter der kan benyttes til indsamlingen: Totalstation, Trimble S6 GPS, Trimble R8 GNSS RTK Rover, benytter GPS-net En tommelfingerregel er, at kontroldata skal være mindst tre gange bedre, end nøjagtigheden af den højdemodel der ønskes undersøgt, hvilket i dette tilfælde er tre gange bedre end 50 cm, ca. 15 cm. Dette krav lever begge metoder op til, eftersom følgende nøjagtighed kan forventes: Plannøjagtighed Højdenøjagtighed Totalstation < 1 cm < 1 cm GPS Ca. 1 cm < 2 cm Tabel 5.1: Nøjagtighed ved totalstations- og GPS-målinger (Jensen 2005A og Dueholm, Laurenzius & Jensen 2005) Førsteprioriteten vurderes at være at benytte GPS til indsamlingen af data, idet punkter dermed kan indmåles direkte i marken, uden etablering af hjælpepunktsnet. Som allerede beskrevet vil det dog være nødvendigt med totalstationsmålinger i forbindelse med indmålingen af punkter i skovområdet, hvilket medfører at der etableres et hjælpepunktsnet omkring området. Det bestemmes derfor, at i område 1 og 3 måles der med GPS, mens område 2 måles med totalstation, der opstilles i frie opstillinger, over hjælpepunkter indmålt med GPS. I modsætning til tidligere opmålinger i forbindelse med uddannelsen, vil der i dette projekt blive benyttet robottotalstation, hvilket dog ikke bør påvirke nøjagtigheden. 5.2.3 Udførsel af markarbejde Markarbejdet kan dermed påbegyndes, hvilket er sket i perioden 31.10.2008 13.11.2008 når der har været instrumenter til rådighed, målingerne er foretaget på følgende dage: Dato Måling Punktnumre 31.10.2008 GPS-måling af område 1 1-134 10.11.2008 GPS-måling af område 3 GPS-Hjælpepunktsmåling Polær måling, område 2 200-341 8001-8005 500-510 520-530 540-550 13.11.2008 Polær måling, område 2 560-573580-591 601-619 Tabel 5.2: Skematisk overblik over markarbejdet For både område 1 og 3 foregik målingen med GPS problemfrit, og der blev indsamlet følgende antal punkter. Punkter i forbindelse med brudlinier er medregnet. Område Antal punkter 1 134 3 142 Tabel 5.3: GPS-målinger i område 1 og 3 27

Det er forsøgt at måle i et grid på 10 15 meter, mens brudlinier som grøfter og skrænter er målt ind så de kan illustreres korrekt. Desuden er det forsøgt at indmåle ændringer i terrænet, der ikke kan beskrives ved den valgte gridstørrelse, men generelt har terrænet været meget jævnt stigende eller faldende, så dette har ikke givet mange ekstra målinger. De indsamlede data beskrives nærmere i de følgende afsnit. I forbindelse med område 2 skulle der først etableres et hjælpepunktsnet. Som tidligere nævnt ønskes det at der etableres et net, således at der kan laves en række opstillinger på stien, der løber lige nord for det udvalgte område, se Figur 5.3, således der kan måles en række punkter ind mellem træerne, fra stien. Derfor er der etableret fem hjælpepunkter, hvor de fire første er primære punkter, mens det 5. kan benyttes til eventuelle ekstra målinger. Punkterne er døbt 8001, 8002, 8003, 8004, 8005, og kan ses på Figur 5.5. Alle hjælpepunkterne er indmålt fire gange, to gange fra morgenen og to gange ved middagstid. Endnu en måling blev forsøgt sidst på dagen, hvor det dog ikke viste sig muligt at få signal. Figur 5.5: Område 2 med hjælpepunkter (rød), og opstillingspunkter (lilla) For at kunne opmåle område 2, viste det sig at være nødvendigt med seks opstillinger, disse er benævnt efter opmålingsdato, samt den pågældende opstillings nummer på dagen, se Figur 5.5. Det betyder at følgende opstillinger blev etableret: Opstilling Benyttede hjælpepunkter Antal målte punkter 10112008.1 800180028003 8004 11 10112008.2 800180028004 11 10112008.3 800180028004 11 13112008.1 800180028003 8004 14 13112008.2 800180028003 8004 12 13112008.3 800180028003 8004 19 Tabel 5.4: Opstillinger, benyttede hjælpepunkter og antal indmålte punkter 28

Dataindsamling Alle observationer indmålt fra de forskellige opstillinger kan ses i Bilag DVD 02.02. De indsamlede data beskrives nærmere senere i rapporten. I modsætning til områderne 1 og 3, er der ikke indmålt brudlinier i området, hvilket ikke har været nødvendigt på grund af områdets jævne terræn. På grund af træernes placering på lige rækker, er det vurderet at den bedste metode var at etablere opstillinger på den føromtalte sti, hvilket har givet problemer i forbindelse med etableringen af hjælpepunkter, idet der nord for stien ligeledes er træer og buskads. Det har betydet, at der var begrænsede muligheder for placeringen af hjælpepunkter, idet disse kun kunne placeres øst eller vest for stien. Dette medfører dårlig geometri, idet polære målinger kun bør foretages inden for det areal hjælpepunkterne udspænder. Det har dog ikke været muligt i dette tilfælde, og det vurderes at den usikkerhed det giver på de indmålte plankoordinater og koter ikke er problematisk. 5.2.4 Nøjagtighedsanalyse Som tidligere beskrevet skal kontroldata have en nøjagtighed på mindst 15 cm, for at kunne kontrollere den eksisterende højdemodel for området. For at kunne bestemme nøjagtigheden af punkterne indmålt med GPS, bestemmes der en spredning på GPS-målingerne af de overbestemte hjælpepunkter. Dermed kan der beregnes en spredning for hvert hjælpepunkt. Resultaterne af beregningerne kan ses i Tabel 5.5, og er beregnet efter (Jensen 2005B). Beregningerne kan ses i Bilag DVD 02.03. σ (m) Max afvigelse fra middelværdi (m) Punktnr. n N E H N E H 8001 4 0,011 0,008 0,022 0,014 0,011 0,024 8002 4 0,011 0,005 0,026 0,015 0,007 0,032 8003 4 0,009 0,005 0,022 0,010 0,005 0,035 8004 4 0,012 0,003 0,022 0,012 0,003 0,027 8005 4 0,008 0,003 0,023 0,010 0,003 0,032 Tabel 5.5: Spredning og maksimale afvigelser fra de fem overbestemte hjælpepunkter Som det kan ses af Tabel 5.5, er der ikke fundet grove fejl på målingerne, hvilket betyder at ingen af målingerne er blevet fjernet fra datamaterialet. Der fås næsten ens resultat for spredningen henholdsvis for N, E og H. Disse næsten ens resultater er lidt overraskende, dog er deres indbyrdes størrelse forventet, idet det er forventeligt at usikkerheden for N er større end E, idet vi befinder os på den nordlige halvkugle, hvilket betyder at størstedelen af de benyttede satellitter ikke er mod nord. Ligeledes er det forventeligt at spredningen for H er væsentlige højere end N og E. Sammenfattes resultaterne til en samlet spredning for N, E og H, fås følgende spredning for de indmålte GPSpunkter: Retning Spredning (m) N 0,010 E 0,005 H 0,023 Tabel 5.6: Endelige spredninger på GPS-punkter Det kan dermed konkluderes at de indmålte GPS-punkter har en nøjagtighed på ca. 3 cm i højden. For at bestemme nøjagtigheden af punkterne indmålt med totalstation kontrolleres de opstillinger der er benyttet. Dette gøres for henholdsvis opstillingerne foretaget den 10.11.2008 og 13.11.2008, idet der udføres en udjævning af alle observationer der indgår i bestemmelsen af opstillingskoordina- 29

terne. Det gøres separat for hver dag, idet metoderne er forskellige. For data fra den 10.11.2008 er både GPS-målingerne og totalstationsmålingerne med i udjævningen, mens det for data fra 13.11.2008 kun er totalstationsmålingerne der udjævnes, idet GPS-punkterne forudsættes at være korrekte efter udjævningen af data fra 10.11.2008, og dermed fastholdes. Til udjævningen af data fra 10.11.2008, er det er valgt at fastholde koten til punkt 8001. Resultatet af udjævningen kan ses i Tabel 5.7. Pktnr. Spredning plan (m) Spredning kote (m) 8001 0,004 X 8002 0,003 0,002 8003 0,004 0,004 8004 0,004 0,002 10112008.1 0,003 0,002 10112008.2 0,004 0,002 10112008.3 0,004 0,002 Tabel 5.7: Resultater fra den samlede udjævning fra 10.11.2008 Det kan konkluderes at der opnås pæne resultater med planspredninger på maksimalt 4 mm, og det samme på koten. Variansfaktoren for udjævningen både for planen og koten er tæt på 1, og der er ingen normaliserede residualer over 3. Resultaterne samt parametre benyttet til udjævningen kan ses i Bilag DVD 02.02. Til udjævningen af data fra 13.11.2008, er de nye koordinater til hjælpepunkterne benyttet, og denne gang fastholdes disse som sande værdier, hvormed udjævningen kun udføres på opstillingerne. Resultatet af udjævningen kan ses i Tabel 5.8. Pktnr. Spredning plan (m) Spredning kote (m) 13112008.1 0,004 0,004 13112008.2 0,004 0,004 13112008.3 0,005 0,002 Tabel 5.8: Resultater fra udjævningen af data fra 13.11.2008 Det kan igen konkluderes at der opnås pæne resultater, med planspredninger på maksimalt 4 mm, og kotespredninger på maksimalt 5 mm. Resultaterne samt parametre benyttet til udjævningen kan ses i Bilag DVD 02.02. Dermed kan der beregnes en spredning på de indmålte punkter, dette gøres i Bilag DVD 02.03, og er beregnet på baggrund af det længste sigte, hvilket betyder at de beregnede spredninger er de maksimale. Resultatet kan ses i Tabel 5.9. Spredning plan (m) Spredning kote (m) 0,007 0,005 Tabel 5.9: Plan- og kotespredning på polære målinger 5.2.5 Endelige kontroldata På baggrund af målingerne fra de tre dage, kan de endelige kontroldata dannes. Dette gøres ved at hente alle indmålte punkter ind i én DGN-fil, og derfra danne tre nye DGN-filer, ét for hvert af de tre 30

Dataindsamling kontrolområder. Data fra område 1, kan ses i Figur 5.6, mens der er DGN-filer for hvert område i Bilag DVD 03.01. Figur 5.6: Kontroldata for område 1 Data illustreres som de er indmålt, det vil sige kotepunkter, samt i dette tilfælde over -og underkant grøft. 5.2.6 Opsamling Igennem afsnittet er der blevet udvalgt tre kontrolområder, der forudsættes at være beskrivende for de tre kategorier, der er defineret tidligere, for at undgå et større målearbejde. Inden for disse tre områder er der blevet indmålt et passende antal punkter, der kan benyttes i de ønskede analyser. Nøjagtigheden af de indmålte punkter er blevet undersøgt, og for punkter målt med GPS, er der opnået en nøjagtighed bedre end 3 cm i højden, mens det tilsvarende tal for punkterne målt med totalstation er ca. 1 cm. Dermed er der indsamlet de data der er nødvendige for at analyserne kan foretages. 5.3 Eksisterende data Formålet med dette afsnit er at få konverteret den eksisterende højdemodel. Dette gøres for at få dannet data der kan benyttes i den udvalgte software, så de ønskede analyser kan foretages. I afsnittet beskrives de modtagne data kort, inden konverteringen af data foretages. Til sidst opsamles der på processen, og de konverterede data præsenteres. 5.3.1 Modtaget data Som beskrevet i foranalysen, er der modtaget et udsnit af data fra Århus Kommune af området omkring Skejby Sygehus. De data der er modtaget, er et grundkort samt højdekurver. Data er modtaget som en DWG-fil, hvori højdekurverne er givet i 2D. I afsnit 5.1.2 Valg af software, er inputtet til den udvalgte softwares beskrevet, hvilket medfører at data skal konverteres fra 2D-højdekurver til en 3D-punktsky. 5.3.2 Konvertering af data Konverteringen af de eksisterende data er en større proces, der bliver beskrevet nærmere i det følgende. I Bilag D, ses en figur der illustrerer processen i sammenhæng med den følgende beskrivelse. 31

Først omdannes den modtagne DWG-fil til en DGN-fil, hvorefter data indlæses i MicroStation, hvor det tekniske kort fjernes, således der kun er højdekurver tilbage. Herefter laves en afgrænsning, for at undgå at arbejde med for mange data, hvilket gøres på baggrund af de udvalgte kontrolområder. Dermed er der kun de højdekurver, der skal omdannes til en punktsky tilbage, disse kan ses i Figur 5.7. Dette udsnit af højdekurver beskrives af ca. 1100 punkter der skal gives en korrekt kote. Herefter gives hvert koordinat der beskriver hver enkelt højdekurve, en kote, som indtil nu i alle tilfælde har været 0. Dette gøres på baggrund af den tekst, der er tilknyttet hver enkelt højdekurve, og gøres let ved hjælp af en funktion i MicroStation. Dernæst kan koordinaterne til samtlige punkter udlæses. I denne koordinatfil har punkterne koden for højdekurver, hvilket ikke kan bruges når koordinaterne skal indlæses i MicroStation senere, hvorfor disse omdøbes til 737, der i LE34 s kodetabel er kotepunkter. Endelig kan koordinatfilen med samtlige koordinater og den rigtige kode indlæses i MicroStation, således den ønskede punktsky er dannet, og klar til de ønskede analyser. Som et sidste skridt trianguleres den indlæste punktsky, dette beskrives senere, men giver både en dgn-fil, samt en dtm-fil der beskriver højdemodellen, der er dannet på baggrund af de eksisterende højdekurver. Figur 5.7: De tre kontrolområder, samt afgrænsningen af kurver til punktsky Som det kan ses i Figur 5.7, er der valgt et større område, end det de tre kontrolområder dækker. Det skyldes, at for at kunne lave en korrekt triangulering af data, er det nødvendigt med mindst én højdekurve uden for kontrolområdet, for at få punkter der kan trianguleres imellem. 5.3.3 Endelige data Efter konverteringen findes de eksisterende data både som højdekurver, en punktsky og triangulerede punkter, disse kan findes i Bilag DVD 02.01, sammen med de andre dannede filer fra konverteringsprocessen. 32