SVEUČILIŠTE U ZAGREBU RUDARSKO-GEOLOŠKO-NAFTNI FAKULTET Preddiplomski studij rudarstva MODELIRANJE PODZEMNIH PROSTORIJA NA PRIMJERU LEŽIŠTA ARHITEKTONSKO GRAĐEVNOG KAMENA HOTAVLJE Završni rad Tomislav Šokić R 3278 Zagreb, 2011
Sveučilište u Zagrebu Rudarsko-geološko-naftni fakultet Završni rad MODELIRANJE PODZEMNIH PROSTORIJA NA PRIMJERU LEŽIŠTA ARHITEKTONSKO GRAĐEVNOG KAMENA HOTAVLJE Tomislav Šokić Završni rad je izrađen: Sveučilište u Zagrebu Rudarsko-geološko-naftni fakultet Zavod za rudarstvo i geotehniku Pierottijeva 6, 10 000 Zagreb Sažetak Prikaz rudarskih zahvata započeo je dvodimenzionalnim, manualnim prikazivanjem tlocrta i nacrta te se nastavio do bliže prošlosti kada je započela obrada podataka na računalima i računalnim programima. Razvojem računala razvijali su se i programi za grafičku obradu podataka. Programi poput Bentley Microstation, SiteWorks, Autocad te drugi, omogućili su da se, pored standardnih prikaza tlocrta i presjeka terena načine i trodimenzionalni modeli rudarskih zahvata. Takav način prikazivanja omogućio je lakši uvid u rudarske radove te njihovo planiranje. Koncept ovog završnog rada je opis izrade trodimenzionalnog modela terena te podzemnih prostorija korištenjem programa za grafičku obradu podataka Bentley Microstation na primjeru ležišta arhitektonsko građevnog kamena Hotavlje. Ključne riječi: 3D modeliranje, računalni programi, Microstation, podzemne prostorije, arhitektonsko-građevni kamen Završni rad sadrži: 42 stranice, 45 slika i 10 referenci Jezik izvornika: hrvatski. Završni rad pohranjen: Knjižnica Rudarsko-geološko-naftnog fakulteta Pierottijeva 6, Zagreb Mentor: dr. sc. Ivo Galić, docent Pomoć pri izradi: Branimir Farkaš, dipl. ing. Ocjenjivači: : 1. dr. sc. Ivo Galić, docent 2. dr. sc. Trpimir Kujundžić, izvanredni profesor 3. dr. sc. Dario Perković, docent Datum obrane: 14. srpnja 2011., Rudarsko-geološko-naftni fakultet, Sveučilište u Zagrebu I
SADRŽAJ : SAŽETAK SADRŽAJ POPIS SLIKA I II IV 1. UVOD 1 2. OPĆENITO O IZRADI MODELA LEŽIŠTA I PODZEMNIH PROSTORIJA 2 3. OPIS I ILUSTRACIJA IZRADE KONTURE TIJELA 3 3.1 Postavljanje točaka u tlocrt 3 3.2 Izdizanje točaka u smjeru osi z 4 3.3 Izrada wireframe ili žičnog modela 5 3.4 Izrada ploha iz wireframe modela 6 3.4.1 Izrada ploha galerija naredbom Loft Surface 6 3.5 Kreiranje palete materijala i odabir materijala za oblaganje 9 3.5.1 Kreiranje paleta materijala 9 3.5.2 Odabir materijala za oblaganje 11 3.6 Oblaganje ploha materijalima 12 4. MORFOLOGIJA TERENA IZNAD LEŽIŠTA HOTAVLJE 16 5. OBRADA SITUACIJSKE KARTE PODZEMNOG KAMENOLOMA HOTAVLJE RAČUNALNIM PROGRAMOM BENTLEY MICROSTATION 18 5.1 Obrada situacijske karte 19 5.1.1 Uklanjanje layera 21 5.2 Izdizanje točaka u smjeru osi z 22 5.3 Izrada inicijalnog modela situacijske karte 23 5.3.1 Izrada inicijalnog modela situacijske karte naredbom Mesh 23 5.3.2 Zaobljivanje ploha naredbom Facet Smoothing 26 II
5.4 Izrada trodimenzionalnog modela galerija 28 5.5 Spajanje trodimenzionalnog modela galerija s trodimenzionalnim modelom situacijske karte 31 6. ZAKLJUČAK 40 7. LITERATURA 41 III
POPIS SLIKA Slika 3-1. Postavljanje točaka u ravnini na visini 0,00 m 3 Slika 3-2. Izgled crteža nakon rotacije te podizanja točaka 4 Slika 3-3. Wireframe (žični) model galerije 5 Slika 3-4. Pronalazak naredbe Loft Surface 6 Slika 3-5. Izgled plohe u wireframe (žičnom ) pogledu 7 Slika 3-6. Pomoćni prozor s odabirom pogleda modela 8 Slika 3-7. Prikaz plohe u Smooth pogledu 8 Slika 3-8. Galerija sa svim plohama 9 Slika 3-9. Glavni prozor za manipulaciju paletama i materijalima 10 Slika 3-10. Izrada nove palete i ubacivanje materijala 10 Slika 3-11. Prošireni pogled za manipulaciju te naredba za unos materijala 11 Slika 3-12. Odabir slike za uzorak materijala 12 Slika 3-13. Prozor za dodatnu manipulaciju materijala 13 Slika 3-14. Položaj naredbe Attach 13 Slika 3-15. Prozor sa naredbama Attach, Remove Attachment i Query 14 Slika 3-16. Galerija s jednom plohom obloženom materijalom 15 Slika 3-17. Prvi prostorni pogled na obloženu galeriju 16 Slika 3-18. Drugi prostorni pogled na obloženu galeriju 16 Slika 3-19. Treći prostorni pogled na obloženu galeriju 16 Slika 4-1. Kamenolom Hotavlje 17 Slika 4-2. Položaj kamenoloma Hotavlje 18 Slika 5-1. Neobrađena situacijska karta Hotavlja 20 Slika 5-2. Uklanjanje layera 21 Slika 5-3. Rasterećena situacija 22 Slika 5-4 Konturni model situacijske karte 23 Slika 5-5. Označena situacijska karta 24 Slika 5-6. Lokacija naredbe Mesh 24 Slika 5-7. Prozor s opcijom Keep Original 25 Slika 5-8. Mrežni model situacijske karte 25 Slika 5-9. Ispunjene konture mrežnog modela 26 Slika 5-10. Naredba Facet Smoothing 27 Slika 5-11. Prozor s opcijama naredbe Facet Smoothing i zaobljene plohe modela 27 Slika 5-12. Prvi prostorni pogled na žični model galerija 28 Slika 5-13. Drugi prostorni pogled na žični model galerija 29 Slika 5-14. Pogled na ispunjene plohe trodimenzionalnog modela galerija 29 IV
Slika 5-15. Prvi prostorni pogled na konačan izgled trodimenzionalnog modela galerija 30 Slika 5-16. Drugi prostorni pogled na konačan izgled trodimenzionalnog modela galerija 30 Slika 5-17. Treći prostorni pogled na konačan izgled trodimenzionalnog modela galerija 31 Slika 5-18. Prozor za manipulaciju referentnim datotekama 31 Slika 5-19. Opcija Attach u izbornoj traci 32 Slika 5-20. Prozor za pronalaženje i odabir referentne datoteke 32 Slika 5-21. Prozor za manipulaciju referencama s prikazanom referencom 33 Slika 5-22. Prvi prostorni pogled na spojeni model 33 Slika 5-23. Drugi prostorni pogled na spojeni model 34 Slika 5-24. Treći prostorni pogled na spojeni model 34 V
1. UVOD Tema ovog završnog rada je modeliranje podzemnih prostorija na primjeru ležišta arhitektonsko-građevnog kamena Hotavlje. U radu će se opisati način izrade, odnosno 3D modeliranje objekata, galerija arhitektonsko-građevnog kamena na jednom jednostavnom i jednom stvarnom primjeru. Postupak izrade modela je započeo prikupljanjem potrebnih podataka u grafičkom obliku koji su kasnije obrađeni u računalnom programu. Izrada modela sastoji se od: unosa digitalnog plana ili situacije u računalni program, filtriranja prikazanih grafičkih oblika (crta, točaka, okvira situacije, teksta itd.), pridodavanja vrijednosti (z) svim točkama s poznatim koordinatama (x,y), spajanja točaka u cjelinu (izrada wireframe modela), odabira naredbe za izradu ploha iz wireframe modela, odabira realnih materijala za oblaganje ploha, oblaganja ploha 3D modela odabranim materijalima, te završnog dotjerivanja. Opisani postupak rada dat će kvalitetan trodimenzionalni model podzemnih prostorija-galerija i okolnog terena kako bi se zorno predočilo ležište i eksploatacijsko polje te olakšala izrada projektne dokumentacije i razvoj rudarskih radova. 1
2. OPĆENITO O IZRADI MODELA LEŽIŠTA I PODZEMNIH PROSTORIJA Trodimenzionalni modeli omogućavaju da se primjenom računalnih programa dobiju (generiraju) izlazne veličine poput obujma i opsega rudnog tijela, dužine podzemnih prostorija, površine etažnih ravnina, nagiba etaža i/ili kosih prostorija te druge vrijednosti. Takve veličine mogu se upotrijebiti za različite tehno-ekonomske analize i proračune, dimenzioniranje podzemnih prostorija, prikaz poprečnih presjeka, završnih kontura itd. Programi u kojima se mogu raditi 3D modeli ležišta i podzemnih prostorija su CAD programi, prvenstveno Bentley Microstation, zatim serije programa AutoCAD -a, SolidWorks itd. Svi ovi programi imaju svoje prednosti i nedostatke, a njihova upotreba ovisi upravo o tim manama i prednostima. Bentley Microstation se pokazao kao jedan od najkvalitetnijih programa za rudarska projektiranja pa isto tako i za trodimenzionalno modeliranje. (Berlančić 2010) 2
3. OPIS I ILUSTRACIJA IZRADE KONTURE TIJELA Ovim postupkom prikazan je način izrade kontura tijela uz poznate visine točaka, korištenjem programa za grafičku obradu Bentley Microstation. Postupak će obuhvaćati postavljanje točaka u tlocrt, izdizanje točaka u smjeru z koordinate, izradu žičnog (wireframe) modela, izradu ploha iz wireframe modela, kreiranje palete materijala te odabir materijala za oblaganje te oblaganje ploha materijalima. (Hajsek 2005) 3.1. Postavljanje točaka u tlocrt Rad započinje postavljanjem točaka u tlocrtu koje bit će osnova za daljnju izradu trodimenzionalnog modela. Za trodimenzionalni model odabran je kvadar koji će predstavljati galeriju podzemnog kamenoloma arhitektonsko-građevnog kamena. Galerija je okonturena pravilnim plohama što nije slučaj kao kod podzemnih prostorija rudnika ostalih mineralnih sirovina budući je je u galerijskom načinu eksploatacije arhitektonsko-građevnog kamena glavni produkt pravilni paralelopipedni monolitni blok, prema tome izgled otkopanih prostorija bit će kvadar ili tijelo slično kvadru. Nakon što je pokrenut program za grafičku obradu te je prilagođeno sučelje, započinje se s postavljanjem točaka u tlocrt. Točke su u prostoru određene s tri koordinate x, y, z. Korištenjem x i y koordinata točke se postavljaju u tlocrt sa visinom 0,00. Kako bi se uopće mogle nacrtati točke potrebno je odabrati naredbu Active point klikom lijeve tipke miša. Zatim, u kućice za unos koordinata potrebno je upisati željene koordinate točke te se točka nacrta na tim zadanim koordinatama. To se ponavlja još tri puta kako bi se dobile četiri točke koje će predstavljati 4 vrha donje plohe (baze) kvadra. Kako bi se točke jasnije vidjele, bit će opisane kružnice oko njih. Ilustraciju i željeni položaj točaka prikazuje slika 3-1. 3
Slika 3-1. Postavljanje točaka u ravnini na visini 0,00 m 3.2. Izdizanje točaka u smjeru osi z Kada su vrhovi kvadrata iscrtani, započinje se s izdizanjem točaka iz 2D u 3D okruženje. Situacijska karta može biti omeđena i crtama kao što su slojnice koje prikazuju pad terena što je slučaj kod geodetskih snimaka iz kojih se najviše rade trodimenzionalni modeli. Međutim, zbog jednostavnosti kvadrat je u ovom slučaju omeđen točkama. Visina na koju su točke izdignute je 5 metara. Međutim, u stvarnosti dimenzije galerija ovise o fizičko-mehaničkim svojstvima eksploatacijskog sloja, krovinske i podinske stijene, strukturnom sklopu stijenskog masiva, tehnološkim ograničenjima (zahtjevima) i još nizu drugih faktora. Kako bi lakše predočili treću dimenziju, potrebno je prostorno rotirati oblik u najpogodniji prostorni pogled. Izdizanje točaka se zapravo izvodi crtanjem dodatnih točaka ili upotrebom potprograma (Z-mod). Točke gornje plohe bit će nacrtane na istim koordinatama x i y. Međutim, bit će im pridodana izvjesna visina koja se upisuje u kućicu koordinate z, različita od 0,00. Prilikom korištenja naredbe za rotaciju pojavljuje se bijeli križ čija je funkcija odabir fiksne točke u prostoru oko koje se rotira pogled. Njega postavljamo na točku u prostoru tako da se klikne lijevom tipkom miša te se drži stisnutom. Tada će se križ odlijepiti od podloge te ga se navodi na željenu točku u prostoru. 4
Nakon što se napravi rotacija pogleda i podignu 4 točke u smjeru osi z za 5 metara crtež bi trebao izgledati kako je prikazano na slici 3-2. (Harmina 2007) Slika 3-2. Izgled crteža nakon rotacije te podizanja točaka 3.3. Izrada wireframe ili žičnog modela Pod wireframe ili žičnim modelom se podrazumijevaju plohe tijela omeđene crtama no nepopunjene materijalom. Kasnijim radom, konture se pretvaraju u plohe te obljepljuju materijalima. U pravilu se wireframe model izrađuje iz točaka raspodijeljenih u prostoru te određenih sa x, y, z koordinatama. Spajanjem tih točaka u određenu cjelinu dobiju se geometrijska tijela, u ovom slučaju galerije. Izrada wireframe modela je u pravilu jednostavna, osim ako na situaciji nemamo jako puno detalja pa je teško razaznati ciljane točke. Tu se javljaju najveće pogreške te je potrebno crtati situacije ili skupine točaka različitih vrsta (visinske točke, točke detalja itd.) u odvojenim layerima ili slojevima, kako bi se situacija rasteretila. Da bi se dovršio wireframe model, potrebno je povezati vrhove kvadra (u obliku točaka) linijama kako bi se dobio potpuni oblik kvadra te omogućio daljnji rad sa modelom. Lijevom tipkom miša odabere se naredba za crtanje linija te se klikom na točke one povezuju linijama. Ilustracija i traženi izgled modela prikazani su na slici 3-3. 5
Slika 3-3. Wireframe (žični) model galerije 3.4. Izrada ploha iz wireframe modela Nakon izrade wireframe ili žičnog modela, sljedeći korak je izrada ploha na koje će se postavljati materijali te će se model učiniti realnijim. Bentley Microstation omogućava korisniku izradu ploha na ratličite načine. Plohe se mogu izraditi naredbama Loft Surface, Mesh ili naredbom Smartline. Loft Surface omogućuje izradu ploha omeđenih linijama te je jako pogodna za plohe pravilnih oblika kao što su kvadrati i pravokutnici. Galerije su omeđene pravilnim plohama, što je napomenuto ranije u ovom poglavlju te će se zbog toga koristiti naredba Loft Surface. Naredba Mesh je zapravo inicijalni model za triangulacijski model gdje se sve susjedne točke povezuju međusobno linijama i tvore trokute. Može se upotrebljavati kada se izrađuje trodimenzionalni model terena koji je okonturen slojnicama ili terena određenog visinskim točkama-kotama. Naredba Smartline je zapravo naredba kojom se crtaju geometrijski oblici s više stranica te kada je potrebno da je oblik iscrtan s nekoliko linija povezanih u cjelinu, a ne od više pojedinačnih linija. Microstation sve zatvorene oblike u pravilu smatra plohama te će onda geometrijski oblik načinjen naredbom Smartline u pravilu biti ploha. 6
3.4.1. Izrada ploha galerija naredbom Loft Surface Izrađene bridove galerija, odnosno žični model potrebno je ispuniti plohama. Naredbu Loft Surface možemo naći na izbornoj traci Tools Surfaces Create Freeform Surface Loft Surface. Slika 2-5. pokazuje kako naći naredbu Loft Surface u Microstationu. Kako bi se olakšala izrada ploha, postoji mogućnost otvaranja cijelog seta naredbi vezanih uz Loft Surface kao alatnu traku, klikom na naredbu Open as toolbox. Slika 3-4. Pronalazak naredbe Loft Surface Kada je pripremljeno sučelje za rad s naredbom Loft Surface, započinje se s izradom ploha modela. Lijevom tipkom miša potrebno je odabrati naredbu Loft Surface. Odabranom naredbom potrebno je označiti dvije crte između kojih će Microstation napraviti plohu. Lijevom tipkom odaberu se dvije crte. Naglasak je na tome da crte moraju biti paralelne i označene s dvije crvene strelice u istom smjeru ukoliko želimo dobiti plohu kvadrata. Ako se dvije crte sijeku dobit će se ploha trokuta, a ako strelice koje označavaju smjer izrade ploha nisu u istom smjeru, dobit će se iskrivljena ploha. Nakon odabira dvije linije lijevom tipkom potvrđuje se odabir. Tada će Microstation prikazati mrežu linija koje predstavljaju plohu. Da bi se potvrdila točno izrađena ploha ponovno se stisne lijevom tipkom miša. Plohe će u wireframe pogledu izgledati kao mreža linija. Ako se promjeni pogled u Smooth, odnosno ispunjeni pogled, dobije se ispunjena ploha. Slika 3-5. prikazuje izradu 7
plohe. Slika 3-5. Izgled plohe u wireframe (žičnom) pogledu Da bi se vidjela ploha potpuno ispunjena potrebno je promijeniti način pogleda na trodimenzionalni model iz žičnog u ispunjeni pogled. To se radi tako da na izbornoj traci klikne na Settings View Attributes. Tada se otvara pomoćni prozor s mogućnošću odabira načina pogleda na trodimenzionalni model. 8
Slika 3-6. Pomoćni prozor s odabirom pogleda modela Odabirom Smooth pogleda na model ploha će izgledati ispunjeno kao što je prikazana na slici 3-7. Isti postupak izrade plohe ponavlja se i za ostale četiri plohe galerije. Slika 3-7. Prikaz plohe u Smooth pogledu 9
Slika 3-8. Galerija sa svim plohama 3.5. Kreiranje palete materijala i odabir materijala za oblaganje Nakon što su izrađene plohe galerije, sljedeći korak je izrada palete materijala za oblaganje te oblaganje ploha galerije odabranim materijalima kako bi plohu učinili realnijom. Iz slike 3-8. može se uočiti da jedna ploha nije izrađena. To je učinjeno kako bi se predočio ulaz u galeriju. 3.5.1. Kreiranje palete materijala Da bi se plohe uopće mogle oblagati materijalima, potrebno je napraviti paletu materijala iz koje će se birati niz materijala te plohe učiniti realnijima. Kao materijali mogu se koristiti Microstation materijali koji su već integrirani u program, no mogu se koristiti i slike u raznim formatima (.png,.jpg,.tiff) iz kojih se formiraju materijali, odnosno uzorak. U ovom slučaju korištene su slike kamenoloma Marmor Hotavlje pa je potrebno izraditi nekoliko slika. Kada su slike izrađene potrebno je stvoriti mapu na računalu i to na mjestu gdje će ona biti relativno brzo dostupna te će je se lako naći. Slike se prebacuju u mapu kako bi bile sve na jednom mjestu. 10
Sljedeći korak se izvodi u Microstationu. Za stvaranje palete materijala potrebno je na izbornoj traci odabrati: Settings Rendering Materials. Tada se otvara glavni prozor za manipulaciju paletama i materijalima. Slika 3-9. prikazuje glavni prozor za manipulaciju materijalima i paletama. Najprije je potrebno napraviti paletu u kojoj će biti svi materijali. To se radi u glavnom prozoru za manipulaciju materijalima i paletama tako da se odabere Pallete New. Kada se stvorila nova paleta, upisuje joj se ime, jer je moguće imati i nekoliko paleta ukoliko se oblaže više od jednog objekta. Za unos novog materijala u paletu potrebno je odabrati naredbu New Material. Slika 3-9. Glavni prozor za manipulaciju paletama i materijalima 11
Slika 3-10. Izrada nove palete i ubacivanje materijala 3.5.2. Odabir materijala za oblaganje Klikom lijevom tipkom miša na New Material proširuje se prvobitni prozor koji daje nove opcije, omogućavajući manipulaciju materijalom kao što su opcija regulacije prozirnosti, osvijetljenosti, refleksije svjetla itd. Kako bi se mogao unijeti novi materijal, potrebno je odabrati naredbu za unos materijala iz mape koja je prethodno napravljena za slike iz kamenoloma Hotavlje. 12
Slika 3-11. Prošireni prozor za manipulaciju te naredba za unos materijala Klikom na naredbu za unos materijala otvara se prozor u kojem se traži mapa sa slikama iz Hotavlja. Sada se može uočiti važnost činjenice, što je napomenuto ranije, da mapa sa slikama mora biti pri ruci i na dostupnom mjestu kako se ne bi gubilo vrijeme na njezino traženje. Potrebno je kliknuti na izbornik za odabir mape sa slikama te je pronaći i otvoriti. Nakon otvaranja mapa sa slikama, odabire se slika koja će predstavljati uzorak za materijal. Slika 3-12. Odabir slike za uzorak materijala 13
Sada se otvara novi prozor u kojem je moguće birati kako će se materijal postavljati na plohu (parametarski, kubični, cilindrični itd.), rastezati rezoluciju slike u pogledu poboljšanja kvalitete postavljanje slike na plohu i još mnogo drugih opcija koje se neće opisivati u ovom poglavlju. Slika 3-13. Prozor za dodatnu manipulaciju materijala Opisanim postupkom odabran je materijal, podešene su njegove karakteristike te je materijal spreman za oblaganje. U pravilu prijašnji koraci nisu toliko komplicirani i ne zahtijevaju toliko truda upravo kao manipulacija materijalima, jer da se bi materijal kvalitetno i pravilno presliko na plohu potrebno je podešavanje niza varijabli opisanih ranije, kako bi se dobio što realniji prikaz. 14
3.6. Oblaganje ploha materijalima Do sada su se u sklopu izrade potpunog trodimenzionalnog modela galerija postavile točke u prostoru, izvršeno je podizanje točaka na visinu od 5,00 metara, izrađen je wireframe model iz točaka u prostoru, iz wireframe modela napravljene su plohe galerije, izrađena je paleta materijala za oblaganje, nakon čega slijedi oblaganje neobloženih ploha odabranim i pripremljenim materijalima. Oblaganje se vrši s naredbom Attach. Navedena naredba nalazi se u glavnom prozoru za manipulaciju paletama i materijalima do kojeg se dolazi ako se na izbornoj traci odabere: Settings - Rendering Materials. Kada se pojavi traženi, već od prije poznati prozor, na vrhu pri sredini prozora nalazi se naredba Attach. Slika 3-14. Položaj naredbe Attach Klikom miša na naredbu otvara se prozor u kojem se odabire paleta materijala, te materijal iz odabrane palete. U prozoru se nalaze naredbe kao što su Remove Attachment koji uklanja materijal s plohe, te Query, odnosno upit kojim se može vidjeti koji materijal je obložen na plohi galerije. Slika 3-15. prikazuje prozor Attach Material s dodatnim naredbama. 15
Slika 3-15. Prozor s naredbama Attach, Remove Attachment i Query Kada su u prozoru Attach Material odabrani paleta i materijal iz palete, započinje se s oblaganjem ploha galerije. To se izvodi tako da se lijevom tipkom miša klikne na plohu te se još jednom klikne kako bi se potvrdila točnost oblaganja. Sada je ploha obložena materijalom. Međutim potrebno je urediti plohu, kao što je napomenuto u potpoglavlju 3.5.1. i 3.5.2. Naime, slika se na plohu preslikava u određenoj rezoluciji. Može se dogoditi da je rezolucija prevelika pa je slika nekvalitetna i mutna. Tada je potrebno promijeniti i dovesti rezoluciju na najkvalitetniju razinu, kako bi slika bila što realističnija. Ovo može vremenski potrajati jer se uz rezoluciju mijenjaju i prozirnost, sjaj obložene plohe, bistrine i još niz drugih faktora, čijim se mijenjanjem poboljšava prikaz materijala na plohi. Upravo je ovaj dio zadatka najzahtjevniji i vremenski najduži te zahtjeva određenu količinu znanja manipulacije slikama. Ukoliko se ne napravi dobar prikaz materijala na plohi, dogodit će se da se neki dio slike neće prikazati ili će biti mutan pa neće poprimiti potpuno značenje koje mu je namijenjeno. 16
Slika 3-16. Galerija s jednom plohom obloženom materijalom Isti postupak primjenjuje se na ostale plohe galerije. Slika 3-17., slika 3-18. i slika 3-19. prikazuju potpuno obloženu galeriju u nekoliko prostornih pogleda. Slika 3-17. Prvi prostorni pogled na obloženu galeriju 17
Slika 3-18. Drugi prostorni pogled na obloženu galeriju Slika 3-19. Treći prostorni pogled na obloženu galeriju 18
4. MORFOLOGIJA TERENA IZNAD LEŽIŠTA HOTAVLJE Kamenolom tvrtke Marmor Hotavlje nalazi se u općini Gorenja vas-poljane u pokrajini Gorenjska, sjeverno od mjesta Hotavlje u podnožju planine Belgoš u Sloveniji. Planina Belgoš te okolne planine pripadaju Alpskom reljefu. Na zapadu ležišta nalazi se mjesto Gorenje brdo, dok je na sjeveru planina Belgoš visine 1562 metra nad morem. (Preuzeto s izvorne stranice Marmor Hotavlje, http://www.marmor-hotavlje.si/) Podzemni kop arhitektonsko građevnog kamena Marmor Hotavlje brdskog je tipa. Da bi se pristupilo ležištu, otklonjen je dio brda te je osigurana vertikalna ploha za izradu usjeka kako bi se otvorile podzemne galerije. Nalazi se na visini od približno 470 metara nad morem. U sklopu kamenoloma su i gospodarski objekti koji uključuju skladišta te administrativne zgrade. Sjeverozapadno od kamenoloma pri samom vrhu brda može se lokalnim cestama doći do mjesta Srednje brdo. Istočna strana brda, u kojem se nalazi podzemni kop, prekrivena je uglavnom crnogoričnim stablima, borovima, jelama te niskim raslinjem tipičnim za to podneblje. Zapadna strana blagog je nagiba te su na toj strani posijani usjevi lokalnog stanovništva. Kamenolom je povezan lokanim cestama s obližnjim naseljima poput naselja Gorenja vas, Leskovica, Hotavlje i još drugim naseljima. (Preuzeto iz programa internetskih karata Google Earth, http://www.google.com/earth/index.html) 19
Slika 4-1. Kamenolom Hotavlje Slika 4-2. Položaj kamenoloma Hotavlje (preuzeto s http://www.google.com/intl/hr/earth/index.html) 20
5. OBRADA SITUACIJSKE KARTE PODZEMNOG KAMENOLOMA HOTAVLJE RAČUNALNIM PROGRAMOM BENTLEY MICROSTATION Važno je napomenuti da je cijeli grafički dio ovog završnog rada napravljen u programu Bentley Microstation, te da će se sva objašnjenja i ilustracije postupka izrade 3D modela galerija i okolnog terena rudnika Hotavlje prikazivati isključivo za Bentley Microstation. Da bi se izradila kontura nekog tijela ili plohe, potrebno je imati kvalitetnu podlogu koja će se daljnjom obradom oblikovati u trodimenzionalni model. Za to su potrebne situacijske karte sa naznačenim visinama točaka. Zatim slijedi podizanje dvodimenzionalne situacije u trodimenzionalnu situaciju dodavanjem z koordinate svake točke ili oblika. Nakon izrade konturnog, žičnog te inicijalnog modela, plohe bivaju obložene materijalima kako bi se učinile realnijima. Na kraju je model potrebno dotjerati postupcima kao što su zaglađivanje ploha, brisanje nepotrebnih površina itd. (Harmina 2007) 5.1. Obrada situacijske karte Za dobivanje grafičkog prikaza prostorija u tlocrtu i po potrebi u nacrtu potrebno je da geodetska služba izađe na teren i obavi premjeravanje podzemnih prostorija i okolnog terena. Premjeravanje podzemnih prostorija se obavlja rudarskim teodolitima malih dimenzija, koji su načinjeni za rad u rudnicima, ili laserskim skenerima. Nakon što se prostorije premjere, radi se situacijska karta s iscrtanim konturama prostorija,slojnicama terena te popratnih objekata sa označenim visinama na lomnim točkama. Dosta često se događa da ne postoji digitalizirana situacija terena na kojem se izvodi eksploatacija već se ona može naći u papirnom obliku u katastru. Tada je potrebno skenirati sliku sa što je moguće boljom rezolucijom. Nakon skeniranja vrši se takozvana vektorizacija, odnosno izrada vektorskog grafičkog oblika. Vektorski grafički oblik je način prikazivanja slika pomoću geometrijskih oblika kao što su točke, crte, poligoni itd., koji su definirani matematičkim jednadžbama, odnosno vršimo digitalizaciju situacije. Vektorizirana situacijska karta je osnova za daljnju izradu trodimenzionalnih modela površine terena i/ili podzemnih prostorija. 21
Situacijska karta je sačinjena od niza točaka povezanih u cjelinu crtama koje se podižu na njihovu pravu visinu jer su svi oblici zapravo na takozvanoj nultoj plohi, odnosno visina im je 0 metara nad morem. Kako bi se dobili konturni, žični i inicijalni model, koji su osnova za izradu ploha, podiže se svaka slojnica te svaka visinska točkakota na njezinu pravu visinu. Nakon podizanja točaka, naredbom za rotiranje pogleda pregledava se da li su svi elementi podignuti. Prije nego što se točke podižu na njihove visine, potrebno je isključiti nepotrebne layer -e koji nam opterećuju situaciju i nisu nam važni kao oblici iz kojih ćemo dobiti plohe objekta u vidu podzemnih prostorija te terena. Layer možemo zamisliti kao paus papir koji je ustvari proziran. Ta prozirnost omogućuje da na svakom layeru crtamo geometrijske oblike, kao na primjer električne instalacije, dok na drugom layeru crtamo konture podzemne prostorije. Ova dva layera su međusobno odvojena i svaki prikazuje oblike svoje vrste. Međutim, kada se oni poklope, dobiju se na primjer konture podzemnih prostorija s ucrtanim električnim instalacijama te niz takvih layera stvaraju zapravo jednu cjelinu. Primjer situacijske karte Hotavlja sa svim elementima slijedi u nastavku. Slika 5-1. Neobrađena situacijska karta Hotavlja 22
Iz slike se može uočiti da na situacijskoj karti prevladava mnogo detalja koji će stvarati mnogo poteškoća prilikom izrade trodimenzionalnog modela. Toliko mnogo detalja na karti nije potrebno prikazivati prilikom izrade modela pa se isključuju već spomenuti layer-i sa opisnim tekstom, okvir situacije, katastarske parcele te njihove oznake, decimetarske križeve, različite topografske oznake itd. Uklanjanje layera prikazuje slika 5-2. Slika 5-2. Uklanjanje layera 5.1.1. Uklanjanje layera (levela) Prvi korak koji se poduzima je klik lijevom tipkom miša na ikonu layera, kako bi se otvorio prozor sa popisom svih aktivnih i neaktivnih layera. Razlika u aktivnom i neaktivnom layeru je ta što je aktivni layer ispunjen plavom bojom. 23
Drugi korak zahtijeva da se sa lijevom tipkom miša klikne na ispunjeni layer te ga se na taj način isključi. Isključeni layer je sada neispunjen, a njegova ponovna aktivacija je ista kao i kod isključivanja (klikom lijevom tipkom miša na neispunjeni layer). Sa svim nepotrebnim layer-ima koji su isključeni, situacija bi trebala izgledati puno svježija i bez toliko mnogo detalja, što prikazuje i sljedeća slika. Slika 5-3. Rasterećena situacija Ovako rasterećena situacija može se koristiti za daljnju izradu trodimenzionalnog modela galerija i okolnog terena. 24
5.2. Izdizanje točaka u smjeru osi z Situacijska karta kamenoloma Hotavlje dobivena je u već digitaliziranom obliku te su svi detalji izdignuti u smjeru osi z. Da to nije bio slučaj, trebali bi je prethodno skenirati, georeferencirati te je vektorizirati. To bi napravili u skladu s opisanim postupkom u potpoglavlju 3.2. Izdizanjem detalja u smjeru osi z, dobiva se konturni model situacijske karte kojeg prikazuje slika 5-4. (Harmina 2007) Slika 5-4. Konturni model situacijske karte Galerije na ovoj situacijskoj karti nisu izdignute u smjeru osi z kao što je slučaj sa slojnicama, već je to napravljeno u odvojenoj datoteci. Izrada žičnog modela galerija u odvojenoj datoteci opisana je u potpoglavlju 5.4., a spajanje trodimenzionalnog modela galerija s trodimenzionalnim modelom situacijske karte opisano je u potpoglavlju 5.5. 25
5.3.Izrada inicijalnog modela situacijske karte. Za izradu inicijalnog modela situacijske karte može se koristiti naredba Mesh, kako bi se dobio inicijalni model ležišta. Inicijalni model ležišta služi kao priprema triangulaciji koja se izvodi dodatnim računalnim programima. (Harmina 2007) 5.3.1. Izrada inicijalnog modela situacijske karte naredbom Mesh Kako bi se izradio inicijalni model situacijske karte, najprije je potrebno označiti cijelu situacijsku kartu. Klikom na lijevu tipku miša, držeći tipku, povući pravokutnik za označavanje preko situacijske karte. To se radi kako bi program mogao prepoznati koje detalje mora povezati u inicijalni model. Pritom je potrebno paziti da se označe svi detalji, kako ne bi došlo do rupa u modelu. Označeni detalj obojan je ljubičastom bojom. Takav prikaz omogućuje razaznavanje označenog od neoznačenog detalja. Slika 5-5. Označena situacijska karta 26
Nakon označavanja detalja situacijske karte, odabere se naredba Mesh koja će povezati sve slojnice i točke detalja linijama u inicijalni model (stvarajući trokute). Do naredbe Mesh dolazi se klikom na izbornoj traci : Tools Mesh Create Meshes Mesh from Contours. Na izbornoj traci se pojavljuje mogućnost izrade modela iz kontura i izrada modela iz točaka situacijske karte. U ovom slučaju odabrana je opcija izrade modela iz kontura. Važno je da označeni detalj i dalje bude označen kroz aktivaciju naredbe Mesh. Slika 5-6. prikazuje naredbu Mesh. Slika 5-6. Lokacija naredbe Mesh Nakon odabira naredbe Mesh from Contours, pojavljuje se prozor u kojem je bitno da je označena opcija Keep Original, kako bi se sačuvao originalan detalj i kako se ne bi ujedinio s inicijalnim modelom. Kada bi se ujedinio s modelom, ne bi se mogle izvoditi eventualne popravke jer bi brisanjem trokuta dobivenog naredbom Mesh obrisali i detalj koji ga opisuje. 27
Slika 5-7. Prozor s opcijom Keep Original S uključenom opcijom Keep Original potrebno je lijevom tipkom miša kliknuti na radnu površinu čime je naredba Mesh napravila inicijalni model situacijske karte. Slika 5-8. Mrežni model situacijske karte. 28
Kako bi se vidjele ispunjene konture inicijalnog modela, na izbornoj traci kliknemo na: Settings View Attributes, te odaberemo pogled Smooth, kao što je opisano u potpoglavlju 3.4.1. Slika 5-9. Ispunjene konture mrežnog modela Ispunjene konture trodimenzionalnog modela terena su izbočene i oštre, što se može primijetiti na slici 5-9. Način na koji se plohe zaobljuju opisan je u potpoglavlju 5.3.2. 5.3.2. Zaobljivanje ploha naredbom Facet Smoothing Naredba Facet Smoothing omogućava da se oštri bridovi ploha zaoble te da budu realniji. Do naredbe Facet Smoothing dolazi se klikom na karticu Visualisation. Prije klika na naredbu Facet Smothing, potrebno je označiti cijeli model, kako bi program prepoznao plohe koje treba zaobliti. Položaj naredbe na alatnoj traci i označavanje modela prikazuje slika 5-10. 29
Slika 5-10. Naredba Facet Smoothing Klikom na naredbu Facet Smoothing,otvara se prozor sa opcijama u kojem mora biti odabran Attach. Ispod se nalazi opcija odabira tolerancije kuta između ploha. Ovdje se odabire koliko će intenzivno plohe biti zaobljene. Nakon što se upiše kut, potrebno je lijevim klikom miša kliknuti na radnu površinu kako bi se potvrdila naredba. Slika 5-11. prikazuje prozor s opcijama naredbe Facet Smoothing te zaobljeni model. Slika 5-11. Prozor s opcijama naredbe Facet Smoothing i zaobljene plohe modela 30
Time je dovršen model situacijske karte, bez galerija. 5.4. Izrada trodimenzionalnog modela galerija Trodimenzionalni model galerija je zbog preglednosti izrađen u zasebnoj datoteci po postupku opisanom u 3. poglavlju. Iz projekta podzemnog kopa arhitektonsko-građevnog kamena Marmor Hotavlje dobivena je datoteka u kojoj se nalazi tlocrt galerija sa već izdignutim visinama lomnih točaka u smjeru osi z. Ovdje nije bilo potrebno izdizati točke na način opisan u potpoglavlju 3.2., već se odmah moglo prijeći na izradu žičnog modela galerija. Izrada žičnog modela napravljena je u skladu s postupkom opisanim u potpoglavlju 3.3., na način da su se sve točke u prostoru povezivale u žični model naredbom Line. Slika 5-12. Prvi prostorni pogled na žični model galerija 31
Slika 5-13. Drugi prostorni pogled na žični model galerija Kada se žični model izradio, ponovljen je postupak kreiranja ploha naredbom Loft Surface opisan u potpoglavlju 3.4.1. Klikom na Settings koji se nalazi na izbornoj traci, zatim na View Attributes te odabirom Smooth pogleda, model se prikazuje s ispunjenim plohama, no neobložen materijalom. Slika 5-14. Pogled na ispunjene plohe trodimenzionalnog modela galerija 32
Da bi se plohe obložile materijalom, potrebno je napraviti novu paletu materijala te kreirati materijale iz slika. Kreiranje paleta materijala i materijala opisano je u potpoglavlju 3.5. Kreirane plohe se sada oblažu materijalom na način opisan u potpoglavlju 3.6., te se dobije konačan izgled galerija obloženih materijalom koji su kreirani iz originalnih slika kamenoloma Marmor Hotavlje. Konačan izgled trodimenzionalnog modela galerija prikazan je na slici 5-15., slici 5-16. i slici 5-17. Slika 5-15. Prvi prostorni pogled na konačan izgled trodimenzionalnog modela galerija 33
Slika 5-16. Drugi prostorni pogled na konačan izgled trodimenzionalnog modela galerija Slika 5-17. Treći prostorni pogled na konačan izgled trodimenzionalnog modela galerija 34
5.5. Spajanje trodimenzionalnog modela galerija s trodimenzionalnim modelom situacijske karte Za spajanje modela galerija te modela situacijske karte koristi se naredba References. Do naredbe References dolazi se klikom na izbornoj traci : File References, čime se otvara prozor za manipulaciju referentnim datotekama. Referentne datoteke predstavljaju datoteke s već iscrtanom grafikom koje spajamo s radnom površinom. Tada će datoteka koja se ubacuje na radnu površinu biti referentna, odnosno neće se moći izmjenjivati. Slika 5-18. Prozor za manipulaciju referentnim datotekama Kada se prozor otvori sljedeći je korak odabiranje i postavljanje referentne datoteke na radnu površinu. Potrebno je kliknuti na izbornoj traci prozora : Tools Attach. Slika 3-19. prikazuje primjer. 35
Slika 5-19. Opcija Attach u izbornoj traci prozora Klikom na opciju Attach otvara se prozor koji omogućava pretraživanje tvrdog diska računala u cilju pronalaska referentne datoteke koja je u ovom slučaju Bentley Microstation datoteka s trodimenzionalnim modelom galerija. Slika 5-20. Prozor za pronalaženje i odabir referentne datoteke 36
Odabirom referentne datoteke, vraća se glavni prozor za manipulaciju referencama te je sada važno pogledati da li je prva kvačica prikazana. Ukoliko prve kvačice nema, referentni model je skriven, a ukoliko je ona aktivna, bit će prikazan i model galerija uz model terena. Na jednoj radnoj površini moguće je imati i više od jedne referentne datoteke. Slika 5-21. Prozor za manipulaciju referencama s prikazanom referencom Sada su dva modela spojena u jednu cjelinu, čime se dobiva potpuni trodimenzionalni prikaz podzemnih prostorija i terena iznad ležišta. (Galić, Farkaš 2011) 37
Slika 5-22. Prvi prostorni pogled na spojeni model Slika 5-23. Drugi prostorni pogled na spojeni model 38
Slika 5-24. Treći prostorni pogled na spojeni model 39
6. ZAKLJUČAK Trgovačko društvo Marmor Hotavlje d.d. u podzemnom kopu Hotavlje izvodi eksploataciju arhitektonsko-građevnog kamena. Glavni produkt su komercijalni blokovi mramora pravilnih ploha iz kojih se dobivaju mramorne ploče i drugi proizvodi za graditeljstvo. Rezultat podzemne eksploatacije su podzemne prostorije uglavnom pravilnih oblika galerije. U ovom radu izrađeni su trodimenzionalni modeli galerija te terena iznad ležišta. Time je dobiven trodimenzionalni uvid u trenutno stanje. Model može poslužiti za daljnje planiranje razvoja galerija s obzirom na trenutno stanje. Uz to može poslužiti za obračun obujma otkopane stijene i preostalih rezervi arhitektonsko-građevnog kamena koje će se u budućnosti otkopavati. Isto tako, može se pratiti i planirati smjer daljnjeg napredovanja te dobiti uvid u dimenzije galerija. Isto tako, trodimenzionalni prikaz galerija može poslužiti i za planiranje daljnjeg iskorištenja podzemnih prostorija u smislu provedbe prenamjene nakon završetka eksploatacije. Model može poslužiti i kao prezentacija ulagačima koji su zainteresirani za daljnje iskorištenje otkopanih prostora. Razni oblici prenamjene mogu obuhvatiti cijeli prostor podzemnih prostorija ili samo dio, ovisno o stanju samih galerija, te troškovima investicije. 40
7. LITERATURA Bentley Microstation, datoteka korisničke podrške (help) Berlančić, D., 2010. Izrada 3D modela ležišta i rudarskih radova primjenom računalnih programa. Završni rad. Zagreb. Rudarsko-geološko-naftni fakultet. Galić, I., Farkaš, B., 2011. Primijenjeni računalni programi: interna skripta. Zagreb: Rudarsko-geološko-naftni fakultet. Hajsek, D., 2005. Primjena računalnih programa pri modeliranju prostorija otvaranja, razrade i istraživanja u eksploatacijskom polju Bešpelj. Diplomski rad. Zagreb: Rudarsko-geološko-naftni fakultet. Harmina, Z., 2007. Oblikovanje i prenamjena površinskog kopa "Gorjak 2". Diplomski rad. Zagreb: Rudarsko-geološko-naftni fakultet. Kortnik, J., 1999. Glavni rudarski projekt otkopavanja ležišta a-gk Hotavlje, Marmor Hotavlje d.d., Hotavlje,Slovenija. INTERNET Fotogalerija stranice Marmor hotavlje http://www.marmor-hotavlje.si/ (10.06.2011) Općenito o tvrtki Marmor Hotavlje http://www.marmor-hotavlje.si/ (10.06.2011) Informacije o pokrajini Gorenja vas, Slovenija (Wikipedia) http://hr.wikipedia.org/wiki/gorenja_vas_%28gorenja_vas_- _Poljane,_Slovenija%29 (10.06.2011) 41
Položaj ležišta Hotavlje Preuzeto iz programa internetskih karata Google Earth http://www.google.com/earth/index.html (11.06.2011) 42