Co wpływa na błędy w pomiarach hałd?

Błędy w pomiarach objętości i gęstości hałd

W trakcie wykonywania i opracowywania pomiarów objętości i gęstości, niejednokrotnie spotykamy się z pytaniami dotyczącymi deklarowanych dokładności pomiaru.

Obecnie stosowane przez nas techniki fotogrametryczne pomiaru objętości w zasadzie eliminują błąd związany z pomiarem jako takim. Chmura punktów powstała czy to z drona, czy ze skaningu laserowego zwykle pokrywa całą hałdę z centymetrową rozdzielczością.

Co wpływa zatem w największym stopniu na tą wartość? Z naszego wieloletniego doświadczenia są to 2 głównie czynniki, które możemy korygować jedynie w ograniczonym stopniu. Oto one:

1. Błędy związane z określeniem przebiegu dna
2. Błędy związane z niejednorodnością sortymentu na składzie

Błąd określenia dna – studium przypadku

Aby lepiej zobrazować problem, posłużymy się przypadkiem z życia wziętym:

Mamy tutaj hałdę z 3 stron otoczoną przez wysokie ogrodzenie i zakrzaczenia. Dno składowiska dostępne jest tylko od południowej strony – podajemy tutaj jego wysokości w metrach nad poziomem morza. Jak widać widać powierzchnia składowiska w tym miejscu ma w miarę regularny spadek, ok. 20cm.

W tym przypadku jedynym poprawnym rozwiązaniem było zamodelowanie powierzchni dna na podstawie widocznych danych oraz podjęcie próby przynajmniej pośredniego wyznaczenie dna w miejscach oznaczonych na czerwono znakami zapytania.

Hałda na rysunku miała łącznie objętość 16 000m³. W momencie jak zaczęliśmy zmieniać założenia odnośnie dna pod hałdą, wartości sumaryczne wahały się nawet o 1000m³ co daje 6% błędu w objętości ze względu na kształt dna!

Jak zapobiec takim błędom? Rozwiązaniem idealnym byłoby przygotowanie i okresowa kontrola (np. co 2 lata) tzw. operatu pomiaru dna. Jest to obecnie powszechna praktyka w największych spółkach energetycznych, takich jak np. TAURON Ciepło Sp. z o.o., z którym mieliśmy przyjemność podjąć współprace. Operat taki w sposób matematyczny jednoznacznie określa kształt dna składowiska, dzięki czemu nawet gdy przyszłe obmiary będą obsługiwać różne firmy, zawsze będziemy odnosić się do tego samej powierzchni odniesienia.

Jeśli nie dysponujemy wyżej wspomnianym operatem, jedynym rozwiązaniem jest po prostu próba ustalenia kształtu dna na podstawie najlepszej wiedzy na dzień pomiaru.

Niejednorodność sortymentu na składzie

Drugim – praktycznie najistotniejszym błędem, który wpływa na wyznaczenie masy surowca, jest błąd pomiaru gęstości. O ile sama technika pomiaru jest obecnie bardzo precyzyjna (pisaliśmy o tym tutaj) o tyle jako geodeci nie mamy zupełnie wpływu na jednorodność składowanego materiału. Ten błąd jest łatwy do zidentyfikowania na podstawie różnic na wadze między kolejnymi pobieranymi próbkami.

Jak możemy temu zaradzić?  Częściowo  zwiększając nieco liczbę próbek. Pamiętajmy jednak, że i tak dążymy w tym momencie do uzyskania jak najlepszej średniej. Czasami uda się też wyeliminować pojedyncze próbki mocno odstające od średniej. Niekiedy jednak bywa, że dany materiał jest na tyle niejednorodny, że badanie gęstości da bardzo niemiarodajne wyniki.

Wnioski

Jak widać, nie zawsze my jako geodeci, mimo zastosowania najnowocześniejszych technologii pomiarowych oraz dołożenia wszelkich starań jesteśmy w stanie zmieścić się w zakładanym błędzie pomiaru, powszechnie określanym na poziomie 5% całkowitego tonażu. Błędy można jednak w znacznym stopniu zmniejszać, np. poprzez wcześniejsze przygotowanie operatu pomiaru dna – jest to sposób dający w krótkim czasie bardzo dobre wyniki, a nie wymaga dużych nakładów finansowych.

Niejednorodności materiału niestety w całości nie da się wyeliminować. Pozostaje jedynie dokładna kontrola dostawców i maszyn sortujących.