ТзОВ – Товариство з обмеженою відповідальністю

Зміст

Список скорочень……………………………………………………………………....4

Вступ…………………………………………………………………………………….5

Розділ 1. Сучасний стан проблематики полігонів твердих побутових відходів та шляхи їх вирішення ….……………………………………………………............6

1.1. Дослідження наукових публікацій пов’язаних з актуальними проблемами полігонів ТПВ та шляхи їх вирішення………………………………………………..6

1.2. Фізико-географічний опис району робіт………………………………………..15

1.3. Загальна характеристика Грибовицького сміттєзвалища……………………...21

1.4. Обґрунтування необхідності геодезичного моніторингу Грибовицького полігону ТПВ………………………………………………………………………….26

Розділ 2. Аналіз вхідних даних з точки зору інженерних вимог до ТПВ ……..31

2.1. Класифікація полігонів ТПВ та його основні елементи……………………….31

2.2.Аналіз сучасних методів моніторингу полігонів ТПВ………………………….36

2.3.Вимоги до точності визначення об’ємів полігонів ТПВ досліджуваного об’єкту…………………………………………………………………………………39

Розділ 3. Моделювання рельєфу Львівського полігону ТПВ за архівними даними …………………………………………………………………………………44

3.1. Обґрунтування вибору ПЗ для виконання даної роботи………………………44

3.2. Побудова різночасових ЦМР…………………………………………………….57

3.3. Визначення зміни об’ємів Грибовицького полігону ТПВ…………..................70

Розділ 4. Економіка і організація картографічного виробництва …………….75

4.1. Організація процесу топографо-геодезичного виробництва…………………..75

4.2. Розрахунок вартості створення цифрової карти………………………………..76

4.3. Кошторис розробки карти Львівського полігону ТПВ..……………..….….….79

Висновки………………………………………………………………….……………82

Список використаної літератури……………………………………………………..83

Додаток 1. Методи та вимоги до точності визначення об’ємів полігонів ТПВ

Додаток 2. Карта висот сміття Грибовицького полігону ТПВ станом на 2008 рік відносно початкового рельєфу 1957 р.

 

Список скорочень

ТПВ – Тверді побудови відходів

БСК – Біохімічне споживання кисню

ХСК – Хімічне споживання кисню

ТзОВ – Товариство з обмеженою відповідальністю

ГДК – Гранично допустима концентрація

ОДК – Орієнтовно допустима концентрація

ПЕТ – Поліестер, термопласт, найпоширеніший представник класу поліефірів

СНіП – Санітарні норми і правила.

НЦЗ – Наземне цифрове знімання

НЛС – Наземне лазерне сканування

БПЛА – Безпілотний літальний апарат

ГІС – Геоінформаційна система

ЦМР – Цифрова модель рельєфу

IDW – Inverse Distance Weighted.

ПЗ – Програмне забезпечення

Вступ

Львівський полігон твердих побутових відходів був створений у 1959 році, який сьогодні втричі перевищив передбачені санітарні норми та терміни функціонування. Він розташований біля с. В. Грибовичі Жовківського району. Його загальна площа становить 33,6 га. Щороку на сміттєзвалище вивозиться приблизно 1 млн. м ³ побутових та промислових відходів [8].

Львівський полігон твердих побутових відходів (ТПВ), розташований в 3-х кілометрах північніше міської забудови в околицях сіл Великі Грибовичі, Збиранка та Малехів. Товщина накопичених відходів у його південно-східній частині досягає 50 м, а у північно-західній до 10 м. Сумарний обсяг перевищує 8,4 млн тонн. Це один з найбільших полігонів ТПВ в Україні.

Враховуючи вимоги українського законодавства, ВАТ «Гірхімпром» та Відділення гірничо-хімічної сировини Академії гірничих наук України запропонували концепцію комплексного вирішення проблеми Львівського полігону ТПВ, що включає видобуток біогазу, безпечне зберігання гудронів та рекультивацію сміттєзвалища.

Видуботок газу та рекультивація сміттєзвалища передбачає використання точної цифрової моделі рельєфу та визначення його об’єму на різних етапах існування.

Метою роботи є побудова різночасових цифрових моделей рельєфу на територію полігону твердих побутових відходів та визначення об’єму накопиченого сміття.

Для досягнення мети потрібно виконати наступні завдання:

1. Збір та аналіз картографічних матеріалів та даних ДЗЗ.

2. Прив'язка та векторизація топографічних карт.

3. Побудова цифрових моделей рельєфу.

4. Побудова 3D моделей рельєфу.

5. Обчислення об’єму твердих побутових відходів.

Об’єктом дослідження є Львівський полігон твердих побутових відходів.

Предметом дослідження є рельєф Львівського полігону твердих побутових відходів.

Висновки до першого розділу

1) представлений детальний аналіз наукових публікацій, пов’язаних з актуальними проблемами полігонів ТПВ та шляхи їх вирішення.

2) детально описане фізико-географічне положення досліджуваного району.

3) подано загальну характеристику Грибовицького сміттєзвалища.

4) зроблено обґрунтування геодезичного моніторингу Львівського полігону ТПВ.

 

 

Висновок до другого розділу

1) зроблено класифікацію полігонів ТПВ та їх основних елементів.

2) проаналізовано сучасні методи моніторингу полігонів ТПВ.

3) описано методи та вимоги до точності визначення об’ємів полігонів ТПВ.

Побудова різночасових ЦМР

Для визначення об’єму сміття, що знаходиться на Львівському полігоні твердих побутових відходів необхідно визначити положення поверхні на час коли ще сміттєзвалища не існувало. Для побудови такої поверхні нами було опрацьовано та проаналізовано архівні картографічні матеріали, які наведенні в таблиці 3.1., та на (рис. 3.8)

Таблиця 3.1

Архівні картографічні матеріали на територію досліджуваного об’єкту

№ п/п	Назва карти	Масштаб	Проекція	Січення рельєфу, м	Стан місцевості
1.	LWOW	1:100000	-	10 – 20	1925р.
2.	LWOW-DUBLANY	1:25000	-	5 – 10, 20	1930р.
3.	Zbyranka	1:25000	Г.Крюгера	2,5 – 5	1957р.
4.	ЛЬВОВ	1:25000	Г.Крюгера	2,5 – 5	1971р.
5.	Львов, издание1991г.	1:25000	Г.Крюгера	2,5 – 5	1985р.
6.	Львов, издание1991г.	1:10000	Г.Крюгера	2 – 1	1985р.

 

(а) (б)

 

(в) (г)

(д) (е)

Рис. 3.8 Фрагменти карт на територію сміттєзвалища

 

Для перетворення інформації про рельєф, що відображений на цих картах, необхідно виконати координатну прив’язку сканованих матеріалів. Виконаємо її використовуючи програмний продукт ArcGis.

Координатна (географічна) прив'язка в ArcMap здійснюється в кілька етапів, послідовність яких залежить від типу матеріалу. Для цього необхідно завантажити відскановану карту за допомогою команди Файл \ Додати дані (File \ Add Data) (рис 3.9).

 

Рис.3.9 Завантаження відскановану карту.

На наступному кроці потрібно включити панель просторової прив'язки (Налаштування / Панелі інструментів / Просторова прив'язка, Сustomize \ Toolbars \ Georeferencing). Панель має наступний вигляд (рис. 3.10):

 

Рис. 3.10 Панель просторової прив'язки.

 

Натиснути на кнопку Таблиця (остання в панелі інструментів прив'язки). При цьому з'явиться порожня таблиця. Приберіть галочку у вікні "Автонастройка". Відключення автонастройки означає, що в даному випадку, картка не буде автоматично трансформуватися після кожної нової точки прив'язки (рис. 3.11.).

 

Рис. 3.11 Таблиця (остання в панелі інструментів прив'язки).

За допомогою інструменту прив'язки (передостання кнопка), натискаючи на перетин координатних ліній (або будь-який інший точці з відомими координатами) на карті і вдруге клацаючи в будь-якому місці карти правою кнопкою і вибравши "Ввести координати", ввести правильні координати для точки (рис. 3.12).

Рис. 3.12 Введення координат

 

Після розстановки всіх точок, в таблиці необхідно включити функцію "Автонастройка". При цьому карта змінить розміри і положення орієнтуючись до координат прив'язки. При цьому точки прив'язки наблизяться до точок з відомими координатами. Якщо розставлено більше 6 точок, можна спробувати вибрати поліноміальну модель трансформації 2-го порядку враховує можливу кривизну ліній. Якщо перемикання в цей режим призводить до очевидних сильним спотворень, рекомендується переглянути точки на предмет великої середньо квадратичної помилки і видалити їх, поки результат не стане задовільним (рис. 3.13).

Рис. 3.13 Таблиця для введених координат

 

Внесення в таблицю координати прив'язки рекомендується зберегти, натиснувши на кнопку "Зберегти". Таким же чином можна завантажити (натиснувши кнопку "завантажити" і вибрати шлях) дану таблицю надалі.

Для перевірки прив'язки можна завантажити існуючий шар або шейп-файл, про який відомо, що він правильно прив'язаний географічно і має ту ж систему координат (рис. 3.14).

 

Рис. 3.14 Прив’язка в географічній системі координат

 

Для додаткового коректування прив'язаною карти, можна, використовуючи навігаційні інструменти (збільшити, зменшити і т.д.) додати додаткові точки прив'язки між прив'язуємося картою і відомої кордоном. Для спостереження за змінами розташування карти можна залишити опцію "Автонастройка" включеною. Невелике розбіжність карти і шару може бути присутнім постійно. Для подальшого поліпшення прив'язки, можна також знайти зв'язки опорні точки яких розташовані на великій відстані і видалити їх, залишивши таким чином всі "хороші" зв'язку. Видалення проводиться в таблиці точок зв'язків.

Для більш тонкої корекції, якщо ви не досягли ще збіги кордонів шару і прив'язуємося карти можна зробити наступне: вибрати в таблиці зв'язків в опції "Перетворення" значення "Поліном 2-го порядку".

При цьому потрібно пам'ятати, що повного збігу як правило досягти неможливо, через помилки сканування, невідповідності масштабів та інших джерел помилок.

Після отримання остаточного варіанту прив'язки потрібно ще раз зберегти всі точки прив'язки в таблиці зв'язків.

Після того, як ви переконаєтеся, що ви максимально наблизилися до результату - потрібно зберегти отримані результати. Для цього необхідно в модулі прив'язки вибрати кнопку - "Просторова прив'язка" / Трансформувати: де потрібно вказати кінцевий шлях і назва файлу. Так само в опції "розмір осередку" можна округлити число (наприклад до 0,001) у бік зменшення [39].

Векторизація рельєфу. Для векторизації горизонталей на карті Zbyranka 1957 р. потрібно завантажити растр з геопривязкою в проект ArcMap (рис. 3.15) та створити векторний шар типу polyline.shp.

 

Рис. 3.15 Завантажений прив’язаний растр.

 

Новий шейп-файл можна створити через ArcCatalog або за допомогою інструменту Створити клас просторових об'єктів (Feature Class Створити). При створенні нового шейп-файлу необхідно вказати типи просторових об'єктів, які будуть в ньому міститися. Після створення шейп-файлу ці властивості вже не можуть бути змінені. Також є можливість визначити систему координат шейп-файлу.

Щоб створити шейп-файл (Shapefile), необхідно вказати шлях, де буде зберігатися файли. Натискаємо правою кнопку миші і вибираємо Новий (New), потім вибираємо шейп-файл (Shapefile…) (рис. 3.16).

 

Рис. 3.16 Шлях для створення нового шейп-файлу (Shapefile).

 

Виділяємо текстове поле Ім'я (Name) і вводимо ім'я нового шейп-файлу, нижче вибираємо тип просторових об'єктів. Натискаємо кнопку Редагувати (Edit), щоб задати систему координат шейп-файлу. Для отримання додаткової інформації зверніться до розділу Основні відомості про систему координат шейп-файлу і натиснути кнопку ОК (рис. 3.17).

Рис. 3.17 Вікно, яке створює новий шейп-файл (Shapefile).

Виконавши вище перелічені кроки у папці з'явиться новий шейп-файл (izoline.shp.) (рис. 3.18).

 

Рис. 3.18. Новий шейп-файл (izoline.shp.).

Приєднуємо до растру шейп-файл Ramka.shp, для виділення території, яка буде оцифровуватись (рис. 3.19).

 

Рис. 3.19 Приєднаний до растру шейп-файл Ramka.shp

 

 

Завантажуємо шейп-файл izoline.shp і відкриваємо атрибутивну таблицю та додаємо поле із назвою «Z» (Висота) (рис. 3.20).

Рис. 3.20 Вікно з додаванням поля в атрибутивну таблицю

 

Для збереження структури таблиці створимо копію шейп-файлу (рис. 3.21).

Рис. 3.21 Готовий шейп-файл для побудови ЦМР

 

Наступним кроком є цифровування горизонталей (рис. 3.22).

Рис. 3.22 Оцифровування горизонталей

 

Вводимо висоту «Z» горизонталей в атрибутивну таблицю (рис. 3.23).

Рис. 3.23 Атрибутивна таблиця із введенням висоти в кожну горизонталь

 

На рисунку рис. 3.24 представлений результат шифрування.

 

Рис. 3.24 Оцифровані горизонталі

За допомогою інструмента (Feature Vertices To Points) перетворюємо горизонталі в точковий шар (рис. 3.25, 3.26).

 

Рис. 3.25 Вікно Feature Vertices To Points

 

Рис. 3.26 Створення векторного точкового шару

 

Для моделювання рельєфу ярів потрібно з’єднати ізолінії прямими лініями в поперек яру (рис. 3.27). Створюємо додатковий шейп-файл, для того щоб поставити точки посередині, які можна побачити на (рис. 3.27), із їх нім присвоєнням висоти на 10 – 12 м. менше ніж висота горизонталей.

Рис. 3.27 Моделювання рельєфу ярів

 

Наступним кроком для моделювання рельєфу ярів – накладання сусідніх точок з інтервалом 1 м. для чіткого відображення контуру ярів (рис. 3.28).

Рис. 2.28 Накладання сусідніх точок з інтервалом 1 м.

 

 

Дало об’єднуємо в один створені точкові шари та будуємо ЦМР з використанням методу (IDW) (рис. 3.29).

 

Рис. 3.29 Вікно методу IDW

 

Використовуючи отриману ЦМР будуємо 3D модель поверхні (рис. 3.30, 3.31).

Рис. 3.30 Побудована ЦМР

 

Рис. 3.31 Побудована ЦМР в три вимірному вигляді

 

Висновки

1. Проаналізувавши наукові публікації по даній тематиці виявлено необхідність досліджень пов’язаних з моделюванням та картографуванням рельєфу об’єкта дослідження.

2. В результаті виконання роботи було зібрано та проаналізовано архівні картографічні матеріали та дані ДЗЗ за різні періоди.

3. На основі цих даних змодельовано рельєф ярів, які зараз заповнені ТПВ.

4. За допомогою цих даних була побудована ЦМР Львівського полігону твердих побутових відходів станом на 1957 р. з точністю 1,6 м.

5. Визначено об’єм сміттєвого тіла за даними топографічного знімання 2008 року та побудованої ЦМР початкового рельєфу, який становить 3 млн.м³.

6. За допомогою знімання з БПЛА Trimble UX5 створено ортофотоплан та побудовано ЦМР полігону ТПВ станом на жовтень 2015 року.

7. Оскільки на полігоні постійно відбувається процес захоронення відходів і на території працюють бульдозери, трактори, сміттєвози то використання такої моделі є неприпустимим і потребує фільтрації.

8. Обслуговуванням Львівського полігону ТПВ займається ЛКП «Збиранка» яке використовує ваговий метод визначення відходів, що в свою чергу має найнижчу точність визначення об’ємів серед всіх методів 20-25 %.

 

 

Зміст

Список скорочень……………………………………………………………………....4

Вступ…………………………………………………………………………………….5

Розділ 1. Сучасний стан проблематики полігонів твердих побутових відходів та шляхи їх вирішення ….……………………………………………………............6

1.1. Дослідження наукових публікацій пов’язаних з актуальними проблемами полігонів ТПВ та шляхи їх вирішення………………………………………………..6

1.2. Фізико-географічний опис району робіт………………………………………..15

1.3. Загальна характеристика Грибовицького сміттєзвалища……………………...21

1.4. Обґрунтування необхідності геодезичного моніторингу Грибовицького полігону ТПВ………………………………………………………………………….26

Розділ 2. Аналіз вхідних даних з точки зору інженерних вимог до ТПВ ……..31

2.1. Класифікація полігонів ТПВ та його основні елементи……………………….31

2.2.Аналіз сучасних методів моніторингу полігонів ТПВ………………………….36

2.3.Вимоги до точності визначення об’ємів полігонів ТПВ досліджуваного об’єкту…………………………………………………………………………………39

Розділ 3. Моделювання рельєфу Львівського полігону ТПВ за архівними даними …………………………………………………………………………………44

3.1. Обґрунтування вибору ПЗ для виконання даної роботи………………………44

3.2. Побудова різночасових ЦМР…………………………………………………….57

3.3. Визначення зміни об’ємів Грибовицького полігону ТПВ…………..................70

Розділ 4. Економіка і організація картографічного виробництва …………….75

4.1. Організація процесу топографо-геодезичного виробництва…………………..75

4.2. Розрахунок вартості створення цифрової карти………………………………..76

4.3. Кошторис розробки карти Львівського полігону ТПВ..……………..….….….79

Висновки………………………………………………………………….……………82

Список використаної літератури……………………………………………………..83

Додаток 1. Методи та вимоги до точності визначення об’ємів полігонів ТПВ

Додаток 2. Карта висот сміття Грибовицького полігону ТПВ станом на 2008 рік відносно початкового рельєфу 1957 р.

 

Список скорочень

ТПВ – Тверді побудови відходів

БСК – Біохімічне споживання кисню

ХСК – Хімічне споживання кисню

ТзОВ – Товариство з обмеженою відповідальністю

ГДК – Гранично допустима концентрація

ОДК – Орієнтовно допустима концентрація

ПЕТ – Поліестер, термопласт, найпоширеніший представник класу поліефірів

СНіП – Санітарні норми і правила.

НЦЗ – Наземне цифрове знімання

НЛС – Наземне лазерне сканування

БПЛА – Безпілотний літальний апарат

ГІС – Геоінформаційна система

ЦМР – Цифрова модель рельєфу

IDW – Inverse Distance Weighted.

ПЗ – Програмне забезпечення

Вступ

Львівський полігон твердих побутових відходів був створений у 1959 році, який сьогодні втричі перевищив передбачені санітарні норми та терміни функціонування. Він розташований біля с. В. Грибовичі Жовківського району. Його загальна площа становить 33,6 га. Щороку на сміттєзвалище вивозиться приблизно 1 млн. м ³ побутових та промислових відходів [8].

Львівський полігон твердих побутових відходів (ТПВ), розташований в 3-х кілометрах північніше міської забудови в околицях сіл Великі Грибовичі, Збиранка та Малехів. Товщина накопичених відходів у його південно-східній частині досягає 50 м, а у північно-західній до 10 м. Сумарний обсяг перевищує 8,4 млн тонн. Це один з найбільших полігонів ТПВ в Україні.

Враховуючи вимоги українського законодавства, ВАТ «Гірхімпром» та Відділення гірничо-хімічної сировини Академії гірничих наук України запропонували концепцію комплексного вирішення проблеми Львівського полігону ТПВ, що включає видобуток біогазу, безпечне зберігання гудронів та рекультивацію сміттєзвалища.

Видуботок газу та рекультивація сміттєзвалища передбачає використання точної цифрової моделі рельєфу та визначення його об’єму на різних етапах існування.

Метою роботи є побудова різночасових цифрових моделей рельєфу на територію полігону твердих побутових відходів та визначення об’єму накопиченого сміття.

Для досягнення мети потрібно виконати наступні завдання:

1. Збір та аналіз картографічних матеріалів та даних ДЗЗ.

2. Прив'язка та векторизація топографічних карт.

3. Побудова цифрових моделей рельєфу.

4. Побудова 3D моделей рельєфу.

5. Обчислення об’єму твердих побутових відходів.

Об’єктом дослідження є Львівський полігон твердих побутових відходів.

Предметом дослідження є рельєф Львівського полігону твердих побутових відходів.