Autori:

prof.univ.dr.ing. Gheorghe BADEA

prof.univ.dr.ing. Petre Iuliu DRAGOMIR

prof.univ.dr.ing. Ana Cornelia BADEA

Această parte a articolului se referă la la Interferenţele dintre cadastru - topografie - construcţii.

***

ASPECTE REFERITOARE LA SUPORTUL TOPOGRAFIC

Topografia, ca profesie inginerească, se ocupă cu producerea de date privind geometria și locația, de la structuri mari la obiecte mici, fie artificiale, fie naturale. Scopul principal al acestei ramuri a geodeziei este întocmirea de hărţi şi planuri sub formă digitală, din care se pot obţine forme analogice la diferite scări. Detaliile din teren situate pe suprafeţe restrânse ale Pământului sunt măsurate cu instrumente geodezice, folosind diverse metode, sunt prelucrate elementele măsurate şi se obţin coordonatele plane X şi Y, dar şi cota H, în sisteme de coordonate şi de referinţă..

Planurile şi hărţile topografice reprezintă bunuri de patrimoniu obţinute în timp, prin eforturi ale topografilor şi cartografilor, iar păstrarea lor este o datorie de onoare pentru toate generaţiile. Dacă exemplificăm situaţia oraşului Bucureşti, evoluţia urbanistică poate fi urmărită accesând formele digitale ale planurilor istorice, ale planurilor parcelare şi de alinieri, ale regulamentelor pentru construcţii şi sistematizare, multe documente scanate fiind strânse cu pasiune la adresa: https://www.uauim.ro/departamente/itcp/documentatie/.

În prezent, oricine doreşte are acces prin internet la “Planul topografic de Referinţă al României corespunzător scării 1:5000” denumit TopRO5. Acest serviciu, bazat pe seturile de date TopRO5, este pus la dispoziţia celor interesaţi în mod gratuit de către ANCPI. Pot fi accesate temele “Acoperirea terenului“, ”Clădiri”, “Hidrografie”, “Transporturi” şi “Denumiri geografice” [https://geoportal.ancpi.ro/portal/].

Figura 1 – Accesare Aplicaţie TopRO5

Prin generalizare cartografică, din baza de date TopRO5, au fost obţinute seturile de date TopRO50 şi TopRO100, în sistem de proiecţie EPSG 3844, care pot fi descărcate on-line gratuit. Prin urmare, harta topografică a României la scara 1:50000 (737 foi de hartă) şi la scara 1:100000 (202 foi de hartă) poate fi utilizată de administraţia locală, de investitori, de către orice este interesat. Produsele cartografice realizate de Centrul National de Cartografie din cadrul ANCPI au nevoie însă de o actualizare periodică.

Figura 2 – Descărcare foi de hartă / vectori TopRO50 şi TopRO100

Situaţia reală din teren trebuie să aibă corespondenţă digitală în ceea ce se numeşte bancă de date la nivelul administraţiei locale, atât pentru limitele imobilelor, parcelelor şi construcţiilor, cât şi pentru reţelele de utilităţi publice. În conformitate cu Ordinul ANCPI nr. 1523 din 2017, prin care au intrat în vigoare Normele Tehnice pentru realizarea seturilor de date spațiale privind rețelele de utilități publice, posesorii reţelelor tehnico-edilitare de la suprafaţa terenului şi din subteran au obligaţia transmiterii către autorităţile administraţiei judetene şi, de aici către autorităţile locale, a planurilor cadastrale care conţin traseele şi punctele caracteristice ale fiecărui tip de reţea. Prin accesarea aplicaţiei ANCPI Consultare reţele de utilităţi se poate constata o situaţie total nesatisfăcătoare la nivelul întregii ţări. Seturile de date spațiale privind serviciile de utilități publice fac parte încă din anul 2010 din INIS (Infrastructura Națională pentru Informații Spațiale).

Figura 3 – Reţeaua de alimentare cu apă şi reţeaua de canalizare din municipiul Arad – Geoportal ANCPI [3]

Interoperabilitatea datelor va fi posibilă dacă se vor utiliza clasificările și definițiile obiectelor spațiale, atributele lor esențiale și rolurile de asociere, tipurile de date, domeniile de valori și normele specifice ce se aplică fiecărei categorii individuale de date spațiale. [5] Seturile de date au în vedere serviciile: alimentare cu apă, canalizare și epurare a apelor uzate, alimentare cu energie termică în sistem centralizat, salubrizarea localităților, iluminatul public, transportul public local de călători.

În conformitate cu Legea nr. 7/1996 a cadastrului şi publicităţii imobiliare, ANCPI controlează executarea lucrărilor de cartografie, topografie, geodezie, fotogrammetrie şi teledetecţie la nivelul întregii ţări şi totodată avizează conţinutul topografic al hărţilor, planurilor, atlaselor, ghidurilor şi al altor documente cartografice destinate uzului public. [1] Legea nr. 50 din 1991 reglementează autorizarea executării lucrărilor de construcţii în sensul că, autorizaţia de construire sau de desfiinţare constituie actul indispensabil emis de administraţia publică locală, ce permite respectarea prevederilor legale referitoare la amplasarea, conceperea, realizarea, exploatarea şi postutilizarea construcţiilor. [2]

O bună parte dintre inginerii geodezi din ţara noastră lucrează în domeniul construcțiilor. Doar cadastrul, prin lucrările sistematice sau sporadice de înregistrare a terenurilor şi construcţiilor în cartea funciară, beneficiază de serviciile mai multor specialişti, care activează fie în sectorul privat, fie în instituţiile care avizează documentaţiile, în OCPI. Dreptul de proprietate asupra noilor construcţii se înscrie în cartea funciară pe baza certificatului de atestare ce confirmă edificarea conform autorizaţiei de construire, fiind obligatoriu procesul verbal de recepţie întocmit de autorităţi la terminarea lucrărilor [6].

Prin ridicările topografice se colectează mărimile geometrice ale poziţiei reale ale unui obiect (construcţie, zonă industrială, traseu). Pe baza ridicării topografice care conţine atât poziţia planimetrică cât şi cea altimetrică a detaliilor are loc fixarea geometrică a poziţiei teoretice a unui obiect. Rezultatul acestei operaţii va fi proiectul construcţiei.

ASPECTE DIN PERSPECTIVĂ EDUCAŢIONALĂ

Topografia, ca obiect de studiu în învăţământul românesc, a fost introdusă cu mai bine de 200 de ani în urmă la şcoala de ingineri hotarnici de la Sfântul Sava. Printre cele mai vechi manuale tipărite în limba română amintim “Trigonometria cu ridicarea de planuri topografice”, carte apărută în anul 1821, autor fiind Gheorghe Lazăr.

Pregătirea profesională a studenţilor la specializările de licenţă: Construcţii civile, industriale şi agricole (CCIA), Căi ferate, drumuri şi poduri (CFDP), Construcții pentru sisteme de alimentări cu apă și canalizări, Amenajări şi construcţii hidrotehnice, include disciplina Topografie în planurile de învăţământ ale acestor specializări. Pe lângă capitolele cunoscute de planimetrie şi altimetrie studenţii primesc cunoştinţe despre trasarea pe teren a elementelor topografice ale proiectelor de construcţii: distanţe, unghiuri orizontale şi verticale, cote, diferenţe de nivel, linii de pantă proiectată, planuri înclinate şi platforme orizontale. Sunt prezentate metodele de trasare în plan şi pe verticală a construcţiilor, trasarea axelor, a punctelor principale şi de detaliu la drumuri, căi ferate şi lucrări de artă. Studenţii la specializarea Măsurători terestre şi cadastru, deci în domeniul geodeziei, capătă la rândul lor informaţii şi cunoştinte din zona construcţiilor şi nici nu s-ar putea altfel. Disciplinele care contribuie cu competenţe şi abilităţi la formarea în această ramură tehnică sunt: Căi de comunicaţie şi lucrări de artă, Construcţii hidrotehnice şi reţele tehnico-edilitare, Curs general de CCIA. Încă din timpul facultăţii sunt utile şi instructive vizitele pe şantiere, la lucrări cu grad de complexitate mare. O astfel de oportunitate s-a ivit recent din partea CNAIR şi a constructorului, pentru studenţii şi cadrele didactice din UTCB, care pot vizita în mod organizat podul suspendat peste Dunăre de la Brăila.

Noi, românii, avem în persoana inginerului Anghel Saligny cel mai bun exemplu pentru spiritul creator, genial, în domeniul construcţiilor. În incinta UTCB din Bulevardul Lacul Tei nr. 122-124, în faţa clădirii proiectate de arhitectul Grigore Ionescu în care funcţionează Facultatea de Căi Ferate, Drumuri şi Poduri şi Facultatea de Geodezie, se află bustul din bronz al lui Anghel Saligny, drept recunoştinţă pentru lucrările şi contribuţia adusă de academician la întemeierea ingineriei din România. Podul de la Cernavodă va rămâne un simbol al ingineriei de construcţii. Zona din apropierea oraşului Cernavodă este din punct de vedere topografic una dintre cele mai măsurate din ţara noastră pentru că, lângă Podul “Regele Carol I”, au fost construite noile poduri dunărene, canalul Dunăre - Marea Neagră cu ecluzele sale, centrala nuclearo-elecrică, podurile rutiere şi feroviare peste canal şi derivaţia lui, zona portuară, autostrada A2, parcurile eoliene, amenajările viticole, toate fiind dovada capacităţii de a pune în operă investiţii cu forţe proprii. A venit timpul ca noile generaţii de ingineri constructori să schimbe România prin proiecte mari de investiţii în domeniul construcţiilor: infrastructura de transport, zone comerciale, unităţi de producţie, arene sportive, ansambluri rezidenţiale  etc.

ASPECTE DIN PERSPECTIVA FIG

Dintre domeniile profesionale ale geodeziei, cel care oferă satisfacţii pe măsura investiţiei este topografia aplicată sau măsurătorile geodezice inginereşti în construcţii. Practic, un proiect ajunge din forma digitală proiectată pe calculator să se ridice treptat, inclusiv cu contribuţia topografului. Se petrece fenomenul invers faţă de o ridicare topografică, ce presupune efectuarea de măsurători asupra unor obiecte spaţiale existente pe teren pentru a fi transpuse pe un plan topografic digital. De data aceasta, arhitectul, constructorul, dar şi topograful, pe baza cerinţelor unui beneficiar, rezolvă prin construcţie o problemă de necesitate.

Asa cum a fost amintit în prima parte a articolului, în cadrul Federaţiei Internaţionale a Geodezilor (FIG) există 10 comisii, iar dintre acestea, au legătură mai mare cu domeniul construcţiilor comisia 6 “Măsurători inginereşti” şi comisia 10 “Management şi economia construcţiilor”. [4]

Trăim într-o perioadă de schimbări de paradigmă, lumea noastră devine din ce în ce mai puțin stabilă şi sunt conștientizate limitările planetei noastre. Numărul dezastrelor mari, fie ele naturale sau rezultate din activitatea umană (cutremure, alunecări de teren, consecințe ale schimbărilor climatice (inundaţii, incendii) este în creștere. Condițiile meteorologice severe, împreună cu intervențiile umane neadecvate la suprafața pământului, precum și o concentrare a unui număr mare de locuitori în unele zone urbane, duc la necesitatea unor studii de inginerie înainte, în timpul și după dezastre. 

În cadrul comisiei 6, planul de activităţi pentru perioada 2019-2022, include grupurile de lucru Monitorizarea şi analiza deformaţiilor, Monitorizarea alunecărilor de teren şi UAV (unmanned aerial vehicle) în topografie. Ca şi tehnologie emergentă UAV sau drona a îmbunătățit foarte mult capacitatea, eficiența și oportunităţile din domeniul topografiei. Soluțiile bazate pe UAV rezolvă sarcini inaccesibile omului, integrează senzori, comunicații și software şi sunt implementate din ce în ce mai mult. În ţara noastră sunt utilizate drone pentru o urmări periodic stadiul proiectelor de infrastructură. Este utilă monitorizarea video, însă este nevoie de noi aplicații asociate UAV. Potrivit comisiilor FIG amintite, în domeniul ingineriei civile, reabilitarea este noua regulă, iar durabilitatea în construcții este o cerinţă majoră a investitorilor. Chiar dacă este încă necesară cartografierea 2D în practica actuală, inginerii și arhitecții utilizează modele 3D în toate fazele, de la proiectare, până la construcție și pe tot parcursul fazei de funcționare. Uneori sunt solicitate modele 4D, integrând date din mai multe surse, chiar în timp real. Lumea în care trăim se schimbă de la o zi la alta prin tehnologii şi noi standarde.

ASPECTE REFERITOARE LA LIMBAJUL DE SPECIALITATE

La toate obiectivele mari - clădiri, construcţii industriale, sociale, căi de comunicaţii etc. inginerul geodez este primul specialist venit încă de la începerea şantierului şi este ultimul care îl părăseşte.

Figura 4 - Tematica măsurătorilor geodezice inginerești

Printre măsurătorile geodezice inginereşti, care sunt legate de realizarea obiectivelor menționate, se pot enumera în special cele legate de colectarea informaţiilor referitoare la amplasamentul construcţiei sau instalaţiei, proprietate şi topografie, realizarea planurilor, aplicarea pe teren a proiectului şi la supravegherea construcţiei în timpul execuţiei.

Furnizarea produselor cartografice și a serviciilor sintetizate în figura 4 [9], presupune, pornind de la preciziile ce trebuie să fie asigurate, organizarea desfăşurării măsurătorilor geodezice inginereşti, în concordanţă cu solicitările inginerului constructor. Se efectuează astfel alegerea, fundamentată tehnic şi economic, a metodelor şi instrumentelor de măsurare şi se stabileşte necesarul de personal şi mijloace de transport. De asemenea, se urmărește materializarea sigură a punctelor şi confecţionarea de dispozitive suplimentare pentru aparate şi mărci de vizare.

Realizarea tuturor acestor activități, în corelare cu procesul de edificare a noii construcții, presupune utilizarea unui limbaj tehnic corect, din punctul de vedere al celor două specializări, geodezie și construcții.

Astfel, chiar din etapa de intrare în contact cu un nou proiect de construcții, des utilizați sunt termenii de toleranță și precizie [7]. Legat de aceste cerințe pot fi făcute următoarele precizări:

Toleranţa T este diferenţa dintre o dimensiune maximă admisă X_S şi o dimensiune minimă admisă X_I,

    T = X_S - X_I (1)

rezultând o valoare absolută, fără semn.

Figura 5 - Indici pentru stabilirea preciziilor

Toleranța este exprimată și de relația ce rezultă din figura 2:

T =|D_I| + |D_S|,

în care, D_I, abaterea limită inferioară și D_S, abaterea limită superioară, vor rezulta cu semn, conform relațiilor 2 și 3.

D_S = X_S - X_N                            (2)

D_I = X_I - X_N                        (3)

De cele mai multe ori se tinde spre o reprezentare simetrică a toleranţei, astfel:

|D_S| = |D_I| = D                    (4)

iar:  T = 2D.                                                                           

Abaterea efectivă este dată de relația:

D_Xi = Xi - X_N                            (5)

În cazul construcțiilor, toleranța T include influența tuturor surselor de erori (de execuție, de realizare a unor componente prefabricate și, bineînțeles, pe cele de măsurare). Pornind de la acest fapt, stabilirea toleranței măsurătorilor T_M se face, acceptând o influenţă e (de regulă între 8%, mai des folosită în practică, și 10%) a toleranţei de măsurare, cu relația:                          

.

În continuare, inginerul geodez pe baza T_M determină abaterea standard a măsurătorilor și selectează aparatura necesară și metoda de măsurare.

Spre exemplificare: dacă se consideră toleranța totală T=10 cm, pentru toleranța măsurătorilor (în ipoteza unei influențe de e=8% a acesteia) va trebui avută în vedere T_M =3,9 cm, iar abaterea standard a măsurătorilor va fi, acceptând o probabilitate a distribuției normale de 95%,

Tot în legătură cu domeniul tehnicii de măsurare este importantă utilizarea în cunoștință de cauză a conceptelor: acurateţe și precizie.

Astfel, acurateţea poate fi definită drept o caracterizarea calitativă pentru măsura apropierii de o valoare de referinţă a rezultatelor determinărilor.

Valoarea de referinţă poate fi o materializare sau o convenţie a realităţii, valoare exactă sau  valoare de aşteptat (speranţa matematică).

Precizia se referă la măsura apropierii reciproce a rezultatelor independente ale măsurătorilor la utilizarea multiplă a unei metode de determinare stabilite, în condiţii date.

Deci, când se discută despre gradul de apropiere a rezultatelor din măsurători de realitarea din teren sau despre nivelul de apropiere a rezultatelor aplicării (trasării) pe teren a unei construcții proiectate de cerințele (dimensiunile) proiectului termenul potrivit a fi utilizat este acuratețe.

Atunci când este vorba despre realizarea unor ridicări topografice, având în vedere faptul că acestea se furnizează în format digital, solicitările ar trebui făcute referitor la acuratețea acestora și nu la scara ridicării.

Astfel, dacă se intenționează obținerea unui nivel de detaliere corespunzător scării 1:200 (care are precizie grafică de 20mm ÷ 40mm) se va solicita efectuarea unei ridicări topografice cu acuratețea de 20mm ÷ 40mm. [Precizia grafică a scării planului reprezintă corespondenta pe teren a unei erori de 0,1mm÷0,2mm, comise la reprezentarea detaliilor pe plan.]

Sunt doar câteva aspecte de detaliu care, dacă ar fi avute în vedere, ar putea optimiza relațiile profesionale dintre specialiștii în geodezie și în construcții.

 

ASPECTE REFERITOARE LA BIM

BIM (Building Information Modeling) este un proces inteligent bazat pe modelul 3D, care permite generarea și gestionarea detaliată a reprezentărilor digitale care încorporează caracteristicile fizice și funcționale ale spațiilor dintr-o construcție. Are ca rezultat o abordare inovatoare a unei construcţii ca întreg și gestionarea continuă a unui proiect. [11]

BIM este un proces complex şi nu poate fi definit numai de un anumit instrument software, cum ar fi Revit sau SketchUp. Aceste instrumente software contribuie la procesul BIM, dar ele în sine nu sunt de ajuns.

Implicarea unui topograf la începutul proiectului va face ca BIM să fie eficient. Topograful asigură implicarea în studii de fezabilitate, informații despre locaţie, date geospaţiale. Utilizarea datelor actualizate generează decizii strategice fundamentate. Expertiza topografului poate ajuta la identificarea oricăror erori inițiale privind proiectarea geospațială, care ar afecta termenele de livrare a proiectului înainte ca acesta să progreseze. Prin identificarea unor deficiențe potențiale în etapa de proiectare se pot evita modificări costisitoare, în cazul în care acestea ar fi descoperite mai târziu.

Când vine vorba de procesarea norului de puncte preluat prin scanare laser, cu scopul de a construi modele 3D, topografii pot furniza servicii de calitate superioară prin producerea de modele inteligente care favorizează o înțelegere mai bună a întregului scenariu. [12] În esență, BIM contribuie şi la transformarea modului în care echipele de proiect lucrează împreună la locul de muncă, de la început până la sfârșit.

Oportunitatea de extindere a implicării topografului constă în furnizarea de modele inteligente și posibilitatea de a oferi o înțelegere detaliată a întregii scene cuiva care trebuie să folosească aceste date, fiind nevoie de informații foarte precise.

Datele geospaţiale ale locaţiei pot fi actualizate continuu de către topograf şi atunci când clădirea este în uz, deoarece pot ajuta la localizarea serviciilor în sistemul de coordonate local și se pot face toate actualizările necesare pe măsură ce se produc modificări. [13]

Ȋn multe ţări nu există nici o interacțiune între BIM și inregistrarea proprietăților 3D. Ȋn România nu se face inregistrarea cadastrală 3D, ci numai 2D, chiar dacă o serie de dezvoltatori au şi sisteme BIM aferente centrelor rezidenţiale. Informațiile digitale referitoare la clădiri sunt furnizate de dezvoltatori și utilizate pentru inregistrarea proprietății şi nu mai sunt folosite dupa ce problema a fost rezolvată. De aceea, putem considera că BIM poate oferi valoare adaugată pentru îmbunătățirea procesului de formare, înregistrare și vizualizare a proprietăților imobiliare, inclusiv în România. Totodată ar putea constitui o bază pentru un posibil cadastru 3D. [14]

Specialiştii din domeniul geospaţial trebuie să înceapă să adopte tehnologii precum BIM nu numai pentru a facilita îndeplinirea sarcinilor zilnice ale proiectului, ci și pentru a genera o înțelegere mai profundă a spațiului de proiectare și construcție.

Bibliografie:

[1] Legea nr. 7/1996 a cadastrului și a publicității imobiliare;

[2] Legea nr. 50/1991 privind autorizarea executării lucrărilor de construcţii;

[3] https://geoportal.ancpi.ro/portal

[4] https://www.fig.net/

[5] Badea, A. C., Badea, G. (2017), Planificare spaţială şi GIS pentru dezvoltare durabilă – sinteze, vol. 1, Editura MATRIX ROM Bucureşti, ISBN vol 1: 978-606-25-0379-6, Capitolele: Concepte 2D, 3D şi analiză GIS, GIS open source, Standarde și geoportaluri de date spațiale;

[6] Badea, G. (2013) – „Cadastru”, Editura Conspress, 2013, ISBN 978-973-100-311-5;

[7] Dragomir, P.I., Docan, D.C., Clinci, T.S. (2015): Bazele măsurătorilor geodezice inginereşti, Editura Conspress;

[8] Coşarcă, C., Dragomir, P.I., Sărăcin, A., Docan, D.C., Clinci, T.S. (2014): Măsurătorilor geodezice ingineresti – Îndrumător pentru lucrări practice și proiect – Editura Conspress;

[9] Möser, M., Müller, G., Schlemmer, H., Werner, H. (Hrsg.): Handbuch Ingenieurgeodäsie, Band: Grundlagen. 3. Auflage, Wichmann Verlag, Heidelberg 2000, ISBN-Nr. 3-87907-293-0;

[10] Witte, B., Schmidt, H. (1995): Vermessungskunde und Grundlagen der Statistik für das Bauwesen. 3. Auflage, Verlag Konrad Wittwer, Stuttgart;

[11] https://businesspartnermagazine.com/

[12] https://geospatial.trimble.com/

[13] https://www.gim-international.com/

[14] Badea, A. C., Badea, G., Vasilca, D., Iliescu-Cremeneanu, A., Badea, D., (2018): BIM, GIS and CAD(astre) under the Current Challenges, https://www.sgem.org/sgemlib/spip.php?article12631