Wie misst man ein Haldenvolumen? LiDAR, Drohnen-Photogrammetrie und die Basisfläche

Das Volumen einer Halde hängt weniger von ihrer Spitze ab als von der Fläche, die man darunter nicht sieht.

Volumen ist die Differenz zweier Flächen

Das Volumen einer Halde ist das Volumen zwischen ihrer Oberfläche und der Basis darunter. Die Oberfläche stammt aus LiDAR, Drohnen-Photogrammetrie, terrestrischem Laserscanning oder dichter GNSS-Messung; die Basis ist unsichtbar und muss festgelegt werden. Das Rechenverfahren (Raster, Dreiecksnetz oder Profile) ist zweitrangig; stimmen beide Flächen, liefern die Verfahren ähnliche Ergebnisse. Deshalb sollte jeder Volumenbericht angeben, wie die Basis festgelegt wurde, und zusätzlich Datum und Verfahren der Oberflächenaufnahme nennen.

Wie wird die Basis festgelegt?

Es gibt mehrere Wege, die Basis festzulegen. Am besten ist eine Basisfläche, die vor dem Aufschütten des Materials gemessen wurde, etwa eine Betonfläche oder eine vorbereitete Plattform. Fehlt sie, wird aus Punkten entlang des Haldenfußes eine Fläche gebildet: eine horizontale Ebene, eine an den Fuß angepasste geneigte Ebene oder eine aus den Fußpunkten triangulierte Fläche. Eine horizontale Ebene durch den tiefsten Fußpunkt vergrößert das Volumen auf geneigtem Gelände systematisch. Wofür Sie sich auch entscheiden: Verwenden Sie bei aufeinanderfolgenden Messungen derselben Halde dieselbe Basisdefinition; sonst stammt der Unterschied aus der Definition und nicht aus dem Material.

Was sind 5 cm an der Basis wert?

Die Wirkung eines Basisfehlers hängt mehr von der Basisfläche ab als von der Höhe der Halde. Ein Beispiel: Eine kegelförmige Halde mit 10 m Radius und 6 m Höhe fasst π × 10² × 6 ÷ 3 ≈ 628 m³ auf einer Basis von etwa 314 m². Wird die Basis um 5 cm falsch festgelegt, ändert sich das Volumen um 314 × 0,05 ≈ 15,7 m³, also um etwa 2,5 %. Bei einer flachen, breit verteilten Halde ist derselbe Fehler von 5 cm anteilig noch größer. Zufällige Fehler auf der Oberfläche gleichen sich über eine große Fläche teilweise aus; ein systematischer Fehler an der Basis addiert sich direkt zum Volumen.

LiDAR oder Photogrammetrie?

Bei texturierten, gut beleuchteten Halden im Freien reicht Drohnen-Photogrammetrie oft aus; ein Flug erfasst viele Halden und liefert zusätzlich ein Orthofoto. Wo sie Mühe hat, ist vorhersehbar: gleichförmiges feines Material wie Sand und Zement, nasse und glänzende Oberflächen, tiefe Schatten und überdachte Lager. LiDAR bringt sein eigenes Licht mit und wird daher von Schatten und fehlender Textur weniger beeinflusst; in überdachten Lagern und Kuppelsilos hat terrestrisches oder mobiles Laserscanning Vorrang. Was Sie auch wählen, die Aufnahme wird über Passpunkte an Koordinaten angeschlossen; in überdachten Bereichen, in denen GNSS nicht funktioniert, geschieht dieser Anschluss mit einem Tachymeter.

Aneinandergrenzende Halden und Grenzen

Wo sich Halden berühren, zeigt das Bild nicht genau, wo ein Material endet und das nächste beginnt. Legen Sie die Trennlinie und die Berechnungsgrenze jeder Halde vor der Messung fest, verwenden Sie jedes Mal dieselben Grenzen und bewahren Sie sie mit dem Bericht auf. Nehmen Sie Maschinen, Förderbänder und Fahrzeuge auf der Halde aus der Berechnung heraus; wird während der Aufnahme Material zu- oder abgeführt, notieren Sie die Uhrzeit. Wenn eine Bestandsaufnahme finanziellen Wert hat, wird schon eine Verschiebung einer Grenze um einen Meter zum Streitpunkt.

Vom Volumen zur Tonnage

Die meisten Bestände werden in Tonnen geführt, die Messung liefert dagegen Kubikmeter. Für die Umrechnung braucht man die Dichte des Materials in der Halde, und diese hängt vom Material, seiner Feuchte und seiner Verdichtung ab. Ein Beispiel: Bei einer Dichte von 1,6 t/m³ entsprechen 628 m³ etwa 1.005 t; ein Fehler von 5 % in der Dichte geht als dieselben 5 % in die Tonnage ein. Bestimmen Sie die Dichte durch Messung am Material dieses Standorts statt aus Tabellen und schreiben Sie den verwendeten Wert in den Bericht. Wählen Sie die Messhäufigkeit nach dem Inventurzyklus und führen Sie jede Messung mit demselben Verfahren, derselben Basis und denselben Grenzen durch.

Häufige Fragen

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