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GeoFaceAcquire

Marti Tunnel AG
2017 – 2018

Für die geologische und bautechnische Beurteilung der Tunnelbrust im konventionellen Tunnelvortrieb werden mit photogrammetrischen Methoden hochaufgelöste 3D-Modelle berechnet. Die Aufnahmen werden mit handelsüblichen, qualitativ hochwertigen Kameras durchgeführt.

Zwischen dem Abschluss eines Abschlages und dem Verschluss der Tunnelbrust mit Spritzbeton stehen für diese Aufnahmen jedoch nur wenige Minuten zu Verfügung. Aufgrund der teils sehr schwierigen geologischen Bedingungen muss der Vortrieb der Tunnelbrust manchmal in mehreren Teilsegmenten durchgeführt werden.

Beschreibung

Da für die Fotoaufnahmen des Vortriebs nur wenig Zeit zur Verfügung steht, werden die Aufnahmen direkt durch die Drittelsführer der Baumannschaft durchgeführt. Um die Strukturierung und Ordnung der Aufnahmen zu vereinfachen und zu vereinheitlichen, wurde mit C# die Windows Presentation Foundation (WPF) Applikation GeoFaceAcquire programmiert.

GeoFaceAcquire steht den Drittelsführern auf einem tunneltauglichen Tablet zu Verfügung und kann ausschliesslich über Touch-Befehle bedient werden.

Über GeoFaceAcquire, einer WiFi-Verbindung welche das Tablet mit der verwendeten Kamera verbindet, und einen JSON-basierten Datenaustausch kann der Drittelsführer die Kamera fernbedienen.

Im Hintergrund der Fernbedienung werden zusätzliche Metadaten (z.B. aktueller Tunnelvortrieb, aktueller Tunnelmeter und allfällige Beobachtungen wie Wassereinbruch) in XML-basierten Dateien abgelegt. Bei der abschliessenden Synchronisation des Tablets und der Kamera stehen die Bilder, Kalibrationsdateien und Metadaten als Paket für die anschliessende 3D-Modellierung zur Verfügung.

Die so erfassten Pakete werden anschliessend über das in den Tunnels zu Verfügung stehende Ethernet-Netzwerk mit dem Baustellenrechner synchronisiert und fliessen in die automatische 3D-Modellierungs-Pipeline ein. Aufgrund der zum Teil schwierigen Situationen kann auch auf die Verwendung der WiFi-Verbindung verzichtet werden. In diesem Fall werden die einzelnen Aufnahmesessionen dann basierend auf den Zeitstempeln und konfigurierbaren Vorgaben strukturiert und ebenfalls für die 3D-Modellierung zur Verfügung gestellt.

IREDES-MWD-Datenkonverter

Marti Tunnel AG
2018 – 2019

Basierend auf dem International Rock Excavation Data Exchange Standard (IREDES) werden während des Bohrprozesses (Measurement While Drilling (MWD)) zum Beispiel von Anker, Sprenglöchern oder Erkundungsbohrungen eine grosse Anzahl von unterschiedlichen Parametern des Bohrvorgangs gemessen und gespeichert. Diese Daten beinhalten wertvolle Informationen zur Geologie und zu den bautechnischen Eigenschaften des Felsen.

Um die Daten aus den einzelnen MWD-Messungen zu verwenden können, müssen die XML-basierten Stammdaten der einzelnen Bohrlöcher und die damit verbundenen Messwerte ausgelesen und neu strukturiert werden. Diese Daten können in der Folge in beliebigen (3D-) GIS-Systemen oder anderen Analysewerkzeugen weiterverarbeitet werden.

Beschreibung

Pro Positionierung des Bohrwagens im Tunnel können eine grosse Anzahl von Bohrlöcher der verschiedensten Art, beispielsweise als Anker, für eine Sprengung oder zur Sondierung gebohrt werden. Diese Daten werden über das IREDES-Datenmodell zur Verfügung gestellt. Zusätzlich wird auch die Positionierung des Bohrwagens innerhalb des Tunnels gespeichert.

Über diese Information der absoluten Positionierung und der relativen Koordinaten der einzelnen Bohrlöcher (Start- und Endpunkte) können die einzelnen Bohrlöcher absolut positioniert werden. Mithilfe der Messdaten der MWD-Messungen können anschliessend alle gemessenen Daten (Penetrationsrate, Andruck, Rotationsgeschwindigkeit, …) ebenfalls im 3D-Raum pro Bohrloch positioniert werden.

Diese einzelnen Messungen liegen jeweils nur wenige Zentimeter auseinander und ergeben ein sehr vollständiges Bild über die Felseigenschaften entlang des Bohrlochs, welches für die geologische oder bautechnische Interpretation verwendet werden kann. Zudem liefern weitere Metadaten der Bohrlöcher (z.B. zeitlicher Start und Ende des Bohrprozesses eines einzelnen Bohrlochs) wertvolle Erkenntnisse über den Ablauf der Bohr- und Bauarbeiten.

Neben der reinen Datenkonvertierung und -strukturierung führt die Applikation jedoch noch eine Vielzahl von weiteren Analysen durch. So können über konfigurierbare Bohrlochtypen (z.B. Ankerlöcher, Langbohrungen, Sprenglöcher, Kranzlöcher, …) die einzelnen Bohrlöcher den jeweiligen Typen zugeordnet werden. Weitere Analysewerkzeuge erstellen Protokolle der durchgeführten Bohrungen entlang der Tunnelachsen und generieren weitere statistische Kennwerte.