Metodbeskrivning Geokalkyl väg - tidiga skeden

Transkript

1 Metodbeskrivning Geokalkyl väg - tidiga skeden Version

2 Titel: Geokalkyl i tidiga skeden Utgivningsdatum: Utgivare: Trafikverket Kontaktperson: Åsa Lindgren, Lovisa Moritz Uppdragsansvarig: Åsa Lindgren Tryck: Distributör: Trafikverket, Borlänge, telefon:

3 Innehåll 1. Bakgrund och syfte Förutsättningar... 7 Målbild... 7 Kompetens... 8 Mjukvaror... 8 Kartunderlag Arbetsprocessen för Geokalkylverktyget... 9 Allmänt... 9 Val av korridor... 9 Steg 1. Projektering av anläggning samt och sammanställning underlag i ArcMap Steg 2. Indata till excellverktyget Steg 3. Sammanställning och redovisning av resultat Steg 4. Jämförelse och utvärdering av linjealternativ Anpassningar i verktyget Geokalkyl Allmänt Tolkning av jordmodell från jordartskartan Begränsningar i modellen Allmän mappstruktur Metodbeskrivning GIS-projektering Mappstruktur GIS-projektering Ställa in kartfönstret Skapa väglinje A. Skapa Las-dataset och förbereda jordartstolkning B. Tolka jordlagerföljder Skapa markdata Beräkna terrass Skapa profiler till GIS A. Editera terrass B. Uppdatera ny terrass Skapa anläggningsmodell Massbalans (hela sträckan) Volymberäkning per sektion Skapa mängdrapport... 39

4 Felsökning av verktygen i ArcToolbox Metodbeskrivning CAD-projektering Mappstruktur Metod CAD Steg 1A Projektera anläggning i CAD Terrängmodell Projektering Steg 1B - Sammanställa underlag i ArcMap Allmänt Tolkning av jordartskartan Import av mängdrapport Import av övriga underlag Generera underlag till Excelverktyget Felsökning av verktyget i ArcToolbox Indata till Excelverktyget Allmänt Inläsning i Excel Tolkning av geologisk modell Beräkning geoteknisk förstärkning Inparametrar till Excelverktyg Beräkning masshantering Övriga kostnader Sammanställning Sammanställning och redovisning av resultat Jämföra och utvärdera resultat Bilagor Bilaga 1 Bilaga 2 Bilaga 3 Bilaga 4 Bilaga 5 Exempel redovisningsflik för excellverktyget Geotekniska förstärkningar, förenklingar Försättsblad rapport och projektbeskrivning med exempel WMS-tjänster Typsektion väg och dimensionering av överbyggnad 4

5 Begreppsförklaring Nedan listas och definieras begrepp som används i metodbeskrivningen Begrepp Attribut Toolbox Förklaring Information eller data som finns i ett fält och som är kopplat till ett geografiskt objekt. En verktygslåda i ArcGis som innehåller verktyg, modeller och skript vilket kan användas i olika spatiala analyser. Symboliseras som en röd verktygslåda i GIS miljön: Lyrfiler CO2-ekv Shape och Feature class Dwg WMS-tjänster LAS-filer Las-dataset GDB Terrass Se figur 1. Överbyggnad Se figur 1. Asfalt Se figur 1. Bärlager Se figur 1. Förstärkningslager Se figur 1. Skyddslager Se figur 1. ArcGIS Hatches Fall A Fall B Lager (GIS) Lyrfiler används för att ställa in hur olika objekt ska visas i GISmiljön, ex. ställer in förvalda färger, former och namn. Är ett mått på utsläpp av växthusgaser. Dataformat som används i GIS där olika geografiska objekt kan skapas. Objekt som kan skapas är : polyline, points, polygon Dataformat som används i CAD miljö. Formatet kan användas direkt i GIS men bör konverteras om analys ska ske på lagret. Lantmäteriets visningstjänster för kartor och bilder. Dessa är kompatibla med GIS och kan läggas till i kartfönster. Vissa kartor/tjänster är låsta och kräver inloggning. Ursprungligt dataformat (rådata) från lantmäteriets laserskanning. Detta data är inte redigerat. Ett dataformat i ArcGIS som kan användas för att visualisera LASfiler i kartfönstret samt kan användas för spatiala analyser. Inga LAS-filer finns lagrade i datasetet utan endast sökväg till lagringsytan. Förkortning för geodatabas. En geodatabas i GIS används för lagring av geografiska data samt utökar möjligheten för användning av de data som lagras i databasen. Programvara utvecklad av ESRI och innehåller bland annat programmen ArcMap och ArcScene. ArcMap används till karthantering och analyser med visualisering i plan (2D). ArcScene används till analyser visualisering i 3D. Kan användas för visualisering av en längdmätning o ett linjelager (polyline) som har en rutt (dvs. inneboende löängsmätning). Massor som erhålls och används för anläggningen inom arbetsområdet. Massor som erhålls utifrån eller som körs från arbetsområdet. GIS-miljön byggs främst upp av olika lager. Det är dessa som ex. bygger upp en karta och hur den visas. I ArcMap hanteras lager i lagerhanteraren (Table of Contents) 5

6 Figur 1. Principskiss väguppbyggnad. 6

7 1. Bakgrund och syfte Behov av att ta fram ett verktyg för att enkelt kunna jämföra olika infrastrukturprojekt har varit grundläggande för Trafikverkets planering i tidiga skeden. Från 2012 fram till 2016 har Vectura (numera Sweco) och ÅF på uppdrag av Trafikverket tagit fram ett verktyg för att kunna jämföra alternativa linjeföringar av långsträckta infrastrukturobjekt inom valda korridorer. Utgångspunkt för jämförelsen har varit anläggningskostnad, energiåtgång och CO 2-förbrukning för arbetet att utföra anläggningen. Fokus ligger på geotekniska grundförstärkningar och masshantering. Denna version har begränsats till att endast gälla för väg. Genom att gå igenom varje alternativ och se var de stora kostnaderna för masshantering och geotekniska förstärkningsåtgärder uppkommer kan projektörer med den nya informationen eventuellt justera profilen eller flytta linjen i plan för att få ner kostnad, energiförbrukning och CO2-utsläpp, eller för att få en bättre massbalans. Man får även ett bättre underlag för kommande steg i planeringen för att veta var geotekniska undersökningar bäst behöver göras. En av Geokalkyl väg:s största fördelar är att kostnader och energiåtgång för de geotekniska förstärkningsmetoderna hanteras mer ingående, som annars vanligen hanteras schablonmässigt och därför riskerar att avvika stort ekonomiskt sett. Tidigare arbeten som gjorts inom detta område beskrivs bl.a. i Trafikverkets (tidigare Vägverkets) publikation 1995:2. Leif Viberg, SGI, har även tagit fram ett verktyg för geotekniska kostnadsberäkningar i en modell, kallad geokalkyl, på beställning av banverket. I denna handling beskrivs bl.a. vilken indata som behövs i programmiljön och vad som krävs för genomförandet av delmomentet samt hur data förs vidare till nästa moment. 2. Förutsättningar Målbild För att kunna använda Geokalkyl på ett ändamålsenligt sätt skall det finnas ett väldefinierat behov av att anlägga en långsträckt infrastrukturförbindelse mellan två målpunkter, t.ex. två orter. Man väljer att studera antingen en vägförbindelse eller en järnvägsförbindelse (senare version med järnväg) mellan dessa målpunkter. Geokalkyl är avsedd att användas i tidiga skeden i Trafikverkets planeringsprocess. Exempelvis i en fördjupad åtgärdsvalsstudie med nybyggnad (Steg 4) och vid val av korridor/linje i en väg-/järnvägsplan (Plantyp 4). 7

8 Kompetens För att använda verktyget krävs det en viss kompetens för att kunna använda verktyget. Rekommenderade kompetenser: Användaren bör ha baskunskap och viss vana av GIS (främst programmiljö för ArcGIS). Utförs projektering i GIS miljö bör användaren även besitta grundläggande kompetens angående väg- eller järnvägsutformning. I det fall projektering av linjealternativ utförs i CAD-miljö rekommenderas en att detta arbete utförs av en kunnig väg- eller järnvägsprojektör som kan definiera en rimlig anläggningsmodell. En erfaren geotekniker, helst med erfarenhet från det område som studeras och som skall utföra den geotekniska tolkningen och vid behov styra val av förstärkningsmetoder i verktyget. Mjukvaror Följande programvaror behövs för att kunna genomföra metoden: Program ArcGIS for Desktop ArcGIS tillägg 3D-analyst Microsoft Excel Excel tillägget Power Map AutoCAD Novapoint * Microstation Inroads * Version 10.3 eller högre 2013 eller högre Valfri Valfri * Moduler/tillägg för väg/järnvägsprojektering krävs. Kartunderlag För att Geokalkyl ska kunna genomföras krävs minst följande underlag: Underlag Format Leverantör Höjddata Las Lantmäteriet Jordartskarta Shp SGU Ju mer geotekniskt underlag som finns tillgängligt desto bättre blir tolkningen av jordlagerföljderna. Om det finns geotekniska undersökningar tillgängliga så bör även dessa laddas in som underlag i kartmiljön. Exempelvis via koordinater som punkter eller genom georeferering av ex. en pdf-ritning. 8

9 3. Arbetsprocessen för Geokalkylverktyget Allmänt I grunden utgår arbetsprocessen från Trafikverkets publikation 1995:2, Geoplanering. Modellen täcker in dels vägplaneringsdelen samt den indelande delen av vägprojekteringen. Verktyget kan även användas för planering av järnväg. Följande steg behandlas av modellen i den metod som tagits fram: Figur 2. Arbetsprocessen för Geokalkyl. Metod GIS i grönt och metod CAD i orange. Val av korridor Förarbetet innan verktyget kan användas utgörs av en analys av korridoralternativ, som är objektsspecifik. Analysen kan i detta skede utföras mer eller mindre grundligt, beroende på ifall energiåtgång/kostnad har en avgörande betydelse för val av korridor i detta skede. Utgångspunkten för analysen är plankarta i GIS-miljö där tillgänglig relevant information läggs in. Förslagsvis så görs en multikriterieanalys i GIS där olika intressen som natur, kultur, bebyggelse, topografi mm vägs mot varandra och en Cost path analys kan föreslå en optimerad korridor. Friheten är stor om vilken information som skall lyftas fram under denna process. Eventuellt avsätts områden som rödskrafferas och därmed spärras för linjeföring över området, det går även att lyfta fram vissa områden/platser som måste passeras. I detta inledande skede tas ett antal korridorer fram, inom vilka projektering av enstaka linjer, t.ex. väglinjer kan utföras. Särskilda önskemål, beskrivs också, som t.ex. ifall vissa kombinationer av korridoralternativ skall beaktas. Korridoralternativ namnsätts och rangordnas. Det blir dessa alternativ som kommer att beräknas i modellen i momenten 1 till 4. 9

10 Steg 1. Projektering av anläggning samt och sammanställning underlag i ArcMap Optimering av linjealternativ för respektive korridoralternativ kan utföras med konventionell projektering i CAD (Metod CAD, steg 1a), därefter läses projekterad lösning in i ArcMap så att indata kan skapas till excelverktyget. Alternativt kan optimering av linjealternativ utföras med enbart GIS-verktyg (Metod GIS) för projektering. Verktyget innehåller ett antal delsteg, som genererar en mängdrapport likt den i metod CAD så att indata till excelverktyget erhålls. Ett gemensamt moment för båda metoderna i detta steg är möjligheten till tolkning av jordarter och jordlagers mäktighet i GIS. Resultatet av denna tolkning följer med in i kommande steg. Steg 2. Indata till excellverktyget Indata till excelarket erhålls från steg 1 ovan i form av mängdrapporter, med uppgifter om schakt, fyll, jordart, markhöjd mm. Excelverktyget utför beräkningar av kostnad, CO2e och energi för hela anläggningen, vilket bl.a. inkluderar arbeten såsom schakt, fyllnads- och geotekniska förstärkningsarbeten. Tolkning av jordarter görs med fördel i GIS (Steg 1), men möjlighet finns att göra omtolkningar av jordarter i respektive punkt. Möjlighet finns även i excelverktyget att göra justeringar av exempelvis grundförstärkningar och sätta egna kostnader för masshantering och övriga anläggningskostnader samt avstånd till täkter mm. Steg 3. Sammanställning och redovisning av resultat Resultat av beräkningar kan åskådliggöras i en interaktiv karta genom Excel. Därutöver redovisas beräkningarna i en resultatflik i excelverktyget, där summeringar görs av exempelvis kostnader, schakt, fyll, energiåtgång samt CO2 utsläpp. Resultat av beräkningar även läsas in åter i ArcMap för redovisning i grafisk form. Steg 4. Jämförelse och utvärdering av linjealternativ Utvärdering av resultat kan leda till slutsatsen att det finns anledning att förändra linjedragningen för att erhålla ett bättre resultat. Jämförelse kan även göras mellan flera beräkningar för alternativa korridorer eller linjedragningar. 4. Anpassningar i verktyget Geokalkyl Allmänt För att underlätta tolkningar är det bra att samla in så mycket relevant bakgrundsdata som möjligt inför projektering och sammanställning av data i GIS. Exempel på kartdata som kan vara bra stöd är ortofoto, fastighetskarta och höjddata. 10

11 Tolkning av jordmodell från jordartskartan Som indata till modellen kommer i första hand information från jordartskartan. Med utgångspunkt från förklaringstexten (legenden) har en sammanslagning gjorts av likartade jordarter med avseende på geotekniska egenskaper, d.v.s. med avseende på byggbarheten. I verktyget används ett begrepp; attribut eller jordartsattribut för det samlingsbegrepp som ansätts för sammanförda jordartstyper, enligt SGUs jordartskarta, med likartade egenskaper. Dessa jordartsattribut används för beskrivningen av den geotekniska modellen i excelverktyget. T.ex. har jordarter med grövre kornstorlek sammanförts till ett samlingsbegrepp, Friktionsjord, som är ett exempel på ett jordartsattribut i modellen. Dessa jordarter anses ha likartade egenskaper med avseende på byggbarhet. Uppdelning har även gjorts av några jordarter med sämre egenskaper med avseende på byggbarhet och användbarhet för anläggningen. Bland annat har finkorniga jordar av lera delats upp i Geoteknisk klass 2 till 4 (GTK2 till GTK4) beroende av vilka hållfasthetsegenskaper som jordarten bedöms ha. Det finns även möjlighet dela in moränjord i tre klasser (MN1, MN2 och MN3). Indelningen av dessa grundar sig främst av vilken materialtyp (finjordshalt) som moränen har, och därmed hur användbara massorna är för anläggningen. Det övre jordartsattributet tilldelas ett förvalt djup, som används som en ansats vid fortsatt beräkning av underliggande jordlager. Verktyget hanterar i dagsläget tre jordlager. Vidare möjlighet till tolkning både med avseende på attribut och jorddjup kan göras i GIS-miljön som beskrivs i kapitel 5, avsnitt 1B. Begränsningar i modellen Underlaget till modellen, dvs indata, är i tidiga skeden ej fullständigt och kan inte jämföras med ett färdigt projekteringsunderlag. Syftet med verktyget Geokalkyl har främst varit för att få fram ett resultat för det linjealternativ som ger lägst miljöpåverkan, energiåtgång eller kostnad, vid jämförelse med alternativ (alternativa linjedragningar). Vid jämförelsen är det tillräckligt att underlaget för alternativen har likartad noggrannhet. Vid beräkning av masshantering med avseende på CO 2-ekv och energi så har ett vedertaget masshanteringsprogram legat som grund (Roadeorx). En begränsning som görs i modellen är att den inte tar hänsyn till bergkvaliteten, d.v.s. hur användbart berget är efter krossning. Medeltransportavståndet för massor inom objektet, från schakt till fyllning, är generellt satt till ca 0,8 km. Ytterligare förenklingar som gjorts är att modellen hanterar broar och tunnlar genom schabloner. 11

12 Allmän mappstruktur Mappstrukturen består av 6 st. huvudmappar, innehållet och tänkt användning för dessa beskrivs i figuren nedan. 1_Dokument Här lagras manual med bilagor och övriga stöddokument 2_Underlag Här lagras ursprungligt underlag som laddas ned 3_Metod_GIS Arbetsmapp för GIS projektering. Här ligger verktygslådan och underlag för GIS projektering 4_ Metod_CAD Arbetsmapp för CAD projektering och efterföljande GIS sammanställning 5_Excelverktyg Arbetsmapp för beräkningsverktyget i excel. Exempelmall finns i mappen. 6_Resultat Här lagras slutresultatet av geokalkylen Figur 3. Mappstruktur för Geokalkyl. Denna mallstuktur är förberedd och tillhandahålls vid nedladdning av verktyget. 12

13 5. Metodbeskrivning GIS-projektering Mappstruktur GIS-projektering Följande mappstuktur rekommenderas för metoden med GIS-projektering, där huvudmappen 3_Metod_GIS är tänkta att användas. Inom den finns en mall mapp som är tänkt för lagring av resultatdata som heter Resultat_Mall_Alternativ_X, där mallen med fördel kan kopieras så att det finns en ny mapp till respektive linjealternativ man vill jämföra. Under resultatmappen finns även en linjespecifik underlagsmapp där endast data kopplat till den specifika linjen vid behov kan samlas. Verktygen ligger under mappen Toolbox. Under mappen Lyrfiler finns färdiga lyrfiler som kan användas när man vill visualisera resultaten i exempelvis ArcMap. Metoden GIS-projektering innehåller 9 delsteg med verktyg och är numrerade i den arbetsgång som är tänkt att följas. Verktygslådan Geokalkyl väg Metod GIS.tbx innehåller verktygen och visar den övergripande arbetsgången, se nedan. Figur 5. Mappstruktur för GIS projektering. 13

14 Ställa in kartfönstret För att verktyg i ArcGIS ska fungera behöver en del inställningar göras i ArcMap alternativt ArcCatalog. Öppna ArcCatalog eller kartfönstret Mall_Alternativ_X.mxd och välj Customize i verktygsraden högst upp, för att sedan klicka på Extensions. Klicka så att tillägget 3D Analyst aktiveras enligt bilden nedan och klicka på Close. Figur 6. Inställning av 3D-analyst tillägget i ArcGIS. Skapa väglinje Som indata för att kunna skapa sin väganläggning är det mest grundläggande att man har en centrumlinje i plan att utgå ifrån. Verktyget är uppbyggt så att man kan läsa in en redan befintlig linje som shape eller dwg om en sådan finns framtagen. Annars finns möjligheten att själv skapa en linjeföring i plan med ArcMap, som också går att använda i verktyget. Nedan följer en kort beskrivning över hur man skapar en vägsträckning i ArcMap. 1. Öppna ett nytt kartfönster i ArcMap, exempelvis medföljande mallen Mall_Alternativ_X.mxd, som finns direkt under huvudmappen 3_Metod_GIS. 2. För att ställa in önskat koordinatsystem: Höger klicka i den tomma (vita) ritytan och välj Data Frame Properties. Välj fliken Coordinate System och leta rätt på önskat koordinatsystem. Detta kan exempelvis göras genom att söka i sökrutan, alternativt leta reda på systemet i mappstrukturen. För Sverige hittas koordinatsystemen under Projected Coordinat Systems/National Grids/Sweden. 14

15 TIPS! Välj att göra valt koordinatsystem till favorit, så dyker den upp direkt under mappen Favorites. Figur 7. Ställa in koordinatsystem i ArcMap. 3. Lägg till baskarta eller underlagskarta. Förslagsvis används antigen nedladdade underlagskartor för området i form av shape-filer eller så används WMS-kartor som Trafikverket har tillgång till. Data kan läggas till genom att välja Add data funktionen under menyraden eller genom att söka upp data i katalogfliken (Catalog) ute i högra kanten på arbetsfönstret. För WMS- tjänster används Add data, där GIS Servers väljs i rullistan. Dubbelklicka på Add WMS Server, se nedan. Där anges sedan vilken WMS-tjänst man vill lägga till genom att ange en httpadress, se bilaga 4 för ett urval av adresser. Vissa av dessa är skyddade och kräver lösenord, vilket kan förses av Trafikverket i deras uppdrag. Som grund föreslås ortofoto samt jordartskarta, men där andra intressen (t.ex. miljö, kultur, fastighetsgränser mm.) kan läggas till. 15

16 Figur 8. Lägga till WMS tjänst i ArcMap. 4. Skapa en ny shape-fil (som linjelager) för att senare skap en linje. Öppna upp Katalog-fliken och navigera till den mapp som filen ska läggas in i. Högerklicka på den mappen och välj New/Shapefile, se nedan. I efterföljande meny väljer man ett namn för alternativet. Under Feature Type ska Polyline väljas. Tryck på Edit för att välja koordinatsystem för linjelagret. Ifyllt bör det se ut som i figur 10. Avsluta med att trycka OK. Lagret har då skapats och läggs till i arbetsfönstret. Figur 9. Arbetsgång för att skapa ny shapefile i ArcMap. 16

17 Figur 10. Inställningar för skapande av shapefil. 5. För att skapa sin linje måste man aktivera lagret för redigering, genom att högerklicka på lagret (som ligger i lagerlistan/ Table of contents ) och välja Edit features/start Editing, se nedan. Figur 11. Starta editering av ett lager i ArcMap. Det bör dyka upp ett fönster som heter Create features där man kan välja sitt lager och välja att skapa en ny linje under Construction tools/line. Alternativt om fönstret inte dyker upp kan man aktivera det under verktygsfältet Editor, se nedan. 17

18 Figur 12. Lägga till Create Features fönstret om denna inte visas. Med Line aktiverat kan man enkelt klicka ut en ny linje. För att avsluta sin linje kan man dubbelklicka på den punkt där man vill att linjen ska avslutas. Vill man göra linjeföring mer mjuk och mer realistisk kan man aktivera verktygsfältet Advanced Editing och använda funktionen Smooth där man anger ett valfritt värde för avrundning, förslagsvis ett värde kring 20. Se dock till att den nyss skapade linjen är markerad/vald (kan ses genom att den lyser blått). Advanced Editing hittas under meny Customize/Toolbars. Figur 13. Användning av funktionen Smooth för mjukare linjeföring. Detta resulterar i att man får en mer rundad linjeföring samt att man kan använda så kallade gungbrädor för att ändra sina radier i exempelvis kurvor. Denna funktion är möjlig genom att högerklicka på den valda linjen och välja Edit Vertices. Genom att dra i de blåa gungbrädorna ändrar man linjeföringen genom respektive punkt, se nedan. Med Edit Vertices aktiverat finns även möjlighet att lägga till nya punkter (med gungbrädor) genom att högerklicka och välja Insert Vertex på samt ta bort oönskade punkter ( Delete Vertex ). 18

19 Figur 14. Editering av gungbrädor där linjeföring och radier kan justeras. 6. När editeringen av linjen är klar sparar man ändringarna. Detta görs genom att välja Stop Editing uppe i verktygsfältet Editor, se nedan. I den varningsruta som dyker upp väljer du Yes, vilket gör att din skapade linje med ändringar sparas. Figur 15. Stoppa editering av lager i ArcMap. 1A. Skapa Las-dataset och förbereda jordartstolkning När man har iordningsställt det underlagsmaterial som krävs, det vill säga LASfiler, jordartskarta från SGU och sin väglinje, kan verktyg 1 startas genom att dubbelklicka på verktyget 1. Skapa Las-dataset och förbereda Joradartstolkning. För att köra verktyget behöver data fyllas i, se figur 16. Inom verktyget finns en kort beskrivning på respektive indata som behövs. 19

20 TIPS! Som kontroll ska de gröna markeringarna ute till vänster vara släckta innan verktyget kan köras. Det indikerar att data som behövs i verktyget är angivet. Figur 16. Verktyg 1 för GIS projektering. När verktyget är klart står det Completed och man kan trycka Close. Detta verktyg resulterar dels i att en geodatabas skapas för lagring av resultat samt att ett Las-dataset skapas med en inlagd korridor, som markmodellen senare baserar sig på. Den ursprungliga jordartskartan har kopierats in i geodatabasen (förkortas GDB) och bearbetats så att geoteknisk tolkning kan ske i ArcMap. Även centrumlinjen och korridor har kopierats in i databasen. Resultatet bör se ut som nedan. Figur 17. Resultat efter verktyg 1. 1B. Tolka jordlagerföljder Här gör en geotekniker sin tolkning av geoteknisk terrängklass och djup för varje jordlager. Vilken klass och defaultdjup som angivits kommer från den klassomvandlingstabell som finns i den linjespecifika underlagsmappen för alternativet. Klassomvandlingstabellen användes i tidigare steg och översatte jordartskartans namn på en jordart till en klass enligt tabell 1 nedan och sätter ett defaultdjup. 20

21 Tabell 1. Beskrivning av geotekniska terrängklasser som används i Geokalkyl. Geoteknisk Marktyp Mäktighet Beskrivning terrängklass Lös mark GTK1 GTK2 GTK3 GTK4 <5 m 5-10 m m >15 m Älvsediment, silt eller mycket siltig jord i denna klass. MoränLera eller Lera, fast till mycket fast lera. Reducerad skjuvhållfasthet över 60 kpa. Lera--silt (postglacial eller glacial). Lera eller siltig lera med reducerad skjuvhållfasthet över 20 kpa och under 60 kpa. Lera--silt (postglacial eller glacial) Lös lera eller sulfidjord. Reducerad skjuvhållfasthet under 20 kpa. Symbol Fast mark GTK5 FRK MN1 MN2 MN3 B F V I Torv (kärr eller ospecificerat) och organisk jord. Gravitationsjord, sand--block (postglacial eller ospecificerat), flygsand, sten--block (glacial eller postglacial), isälvssediment, sand--block, talus. Morän, sandig eller morän ospecificerat, bottenmorän, mkt blockig morän, blockjord. Morän, sandig eller siltig sandig morän Morän, siltmorän, siltig Morän Urberg eller ospecificerat berg. Fyllning Vatten Is Oklassificerat XXX Oklassificerad jordart, alternativt okänd jordart Möjligheten finns att ändra defaultvärden för jordlagerdjup i klassomvandlingstabellen innan man kör verktyget 1A. Man kan exempelvis ha erfarenhet eller undersökningar som understryker att vissa jordlagerdjup är annorlunda än de som anges som default i området. Exempelvis att torvdjup (klass GTK5) ska vara 5 m istället för 3 m som är default. Dessa ändringar slår då igenom för hela den bearbetade jordartskartan. Lyrfilen innehåller ett grupplager med 4 lager (Jordartskartan etiketter jorddjup, Jordartskartan Lager 1, Jordartskartan Lager 2, Jordartskartan Lager 3) som pekar på samma källa. Det är endast olika attribut från tolkningsbara jordartskartan som visas. At1, At2 och At3 som syns som etiketter i kartan är en förkortning för Jordlager 1-3. Etiketterna visar även ifyllt djup för varje jordlager. 21

22 Följande attribut kan redigeras för varje yta i Jordartskartan: Tabell 2. Redigerbara attribut i den tolkningsbara jordartskartan. Attribut Beskrivning JG2_TX Jordlager 1 Djup jordlager 1 (m) Jordlager2 Djup Jordlager 2 (m) Jordlager 3 Benämning av översta lagret från jordartskartan (Ska ej redigeras) Ska tolkas Antal meter ner till lager 2 från befintlig markyta Ska tolkas Antal meter ner till lager 3 från befintlig markyta. Ska tolkas Djup Jordlager 3 (m) Antal meter ner som lager 3 sträcker sig (Sätt 100 m om det är berg) Tolkningen av jordartskartan i ArcMap kan göras på följande sätt: 1. Lägg till lyrfilen Tolkad jordartskarta.lyr i ArcMap, som finns under 3_Metod_GIS/Lyrfiler. 2. Eftersom lyrfilen saknar data måste en hänvisning till jordartskartan som skapades i verktyg 1A skapas. Klicka på det röda utropstecknet intill teckenförklaringen för respektive lager i lagerlistan till vänster. Leta upp och ange jordartskartan som ligger i resultatgeodatabasen. Lagret bör då läggas till och se ut enligt nedan. Figur 18. Bearbetad jordartskarta tillagd i ArcMap redo för tolkning. 3. Aktivera redigering genom att högerklicka på lagret Jordartskartan Lager 1 och välj Edit features/start Editing. 4. Med muspekaren kan ett område väljas/aktiveras (syns genom blå markering). Högerklicka på det markerade lagret och välj Attributes. 22

23 5. En attributtabell öppnas där data för respektive jordlager finns och kan ändras. GTK-klasserna finns förvaldaom man vill kan man ändra jordart, se figur 19 nedan. Djup för jordlager ändrar man manuellt. Alla ändringar som görs kommer slå igenom och visas direkt i kartfönstret. Kom ihåg! Djupet för respektive jordlager beräknas från markytan, vilket innebär att djup för jordlager 2 måste överstiga djup för jordlager 1 osv. Figur 19. Ändring av jordarter i jordartskartan. 6. Möjligheten finns även att rita in nya området för en mer noggrann tolkning. Detta görs genom att aktivera Create features-menyn och välja Polygon under Construction Tools för Jordartskartan Lager 1. Där kan man rita in egna tolkade området och ange nya jordlager och jordlagerdjup. TIPS! Om nya ytor skapas läggs de ovan på de befintliga. För att det inte ska bli fel måste man då ta bort underliggande lager som då är inaktuella. Detta görs genom att markera sitt nyligen ritade lager och välja funktionen Clip under Editor-menyn, se nedan. Tryck OK på följande meny. 23

24 Figur 20. Tolkning av nytt område i kartan. 7. Spara tolkningen genom att välja Stop Editing under Editor-menyn, och acceptera sparningen. 2. Skapa markdata Starta verktyg 2. Fyll i data enligt verktygets indatafält och beskrivningar, se nedan. Figur 21. Verktyg 2 i GIS-projektering. 24

25 Verktyget resulterar i två excel-filer med markdata, för vidare bearbetning i verktyg 3. En markmodell har även skapats och ligger under mappen Tin. Utöver det lagras resultaten dels som punktlager i geodatabasen och dels som en höjdsatt centrumlinje i marknivå. Resultaten bör se ut som det gör nedan. Figur 22. Resultat efter verktyget 2 körts. Markmodellen och centrumlinjen i marknivå kan med fördel visualiseras i 3D genom att öppna dessa med ArcScene. 3. Beräkna terrass Delsteg 3 är ett excel-baserat verktyg som beräknar en terrass utifrån befintlig markhöjd och en del inparametrar. 1. Öppna excelfilen som heter Markdata_20m_X.xls. Markera datat i kolumnen som heter Sektion. Välj att, genom den varningsruta som dyker upp, konvertera data till tal, se nedan. Ändra därefter punkten i sista sektionen till ett komma, för att sedan sortera data i fallande ordning. Spara ändringarna. Figur 23 a. Ändra kolumnegenskaper i Excel. 25

26 Figur 23 b. Ändra punkt till komma för sista sektionen. 2. Öppna excelfilen som heter Markdata_100m_X.xls. Gör samma förfarande som i steg 1. Om man valt att ändra sektionsintervallet för beräkning av terrass från 100 m till t.ex. 60 m så kommer detta beräknas och får ut i exceltabellen. Excelfilen kommer dock fortfarande att heta samma som ovan Markdata_100m_X.xls. 3. Öppna excelverktyget Beräknad terrasshöjd, som liggen under den linjespecifika underlagsmappen under 3_Metod_GIS\Resultat_Mall_Alternativ_X\Underlag. Klistra in data från Markdata_100m_X.xls i fliken Indata. Figur 24. Excelverktyget Beräknad terrasshöjd och fliken Indata. 4. Gå vidare till fliken Inmatning lutning och sektion. Ange där det sektionsintervall som angavs i Verktyg 2, som terrassen ska beräknas på. Ange även vilket lutningskrav som ska gälla samt bankhöjd u.k. terrass som ska var som default. Man får även direkt visuell återkoppling i excel 26

27 genom profilen, där skärning och bank visas. Ett rimligt maximalt lutningskrav för väg enligt VGU är 5 %. Figur 25. Fliken Inmatning lutning och sektion i excelverktyget för beräkning av terrass. 5. Gå vidare till fliken Beräkning terrasshöjd. Här visas de beräknade terrasshöjderna samt att det finns möjlighet att manuellt korrigera dessa här. Eventuella ändringar visas även på profilen. Detta steg är inte nödvändigt då justering av terrass även kan göra i ArcMap i kommande steg. Figur 26. Möjlighet till manuell korrigering av terrasshöjder i excel. 6. Spara dokumentet och stäng. 27

28 4. Skapa profiler till GIS Starta verktyg 4. Fyll i data enligt verktygets indatafält och beskrivningar, se nedan. Figur 27. Verktyg 4 i GIS-projektering. Verktyget skapar profiler för att manuellt kunna justera terrass. Dels skapas terrassen och dels skapas marknivå samt nivå på respektive jordlager. Resultaten bör se ut som det gör nedan. Figur 28. Resultat efter verktyg 4. 28

29 5A. Editera terrass Möjlighet finns att justera profilen för terrassen i ArcMap. Att tänka på är dock att man, i och med den manuella justeringen, tappar de lutningskrav som angavs i delsteg Öppna kartfönstret Mall_Profil_X.mxd. 2. Lägg till lagerna: Profil_Terasss_X, Profil_Mark_line_X, Profil_dAt1, Profil_dAt2, Profil_dAt3. Lyrfilen Profiler.lyr kan med fördel användas här. 3. I layoutvyn finns då ett rutnät för att underlätta och agera stöd vid justeringar av terrass. Panorera ( hand -verktyget) och ställ in lämplig skala för att visa önskad detaljeringsgrad på profilen (förslagsvis 1:1000 till 1:2000). Rutnätet anpassar sig efter de inställningar som görs. 4. Högerklicka på Profil_Terasss_X och aktivera redigering (genom Edit Features/Start Editing). 5. Tryck på eller markera de punkter som ska justeras. Genom att för pilen över någon markerad punkt kan man manuellt dra dessa till önskad höjd. Alternativt kan man i Editor-menyn välja kommandot Move och sedan skriva in förändring för markerade punkter i y-led, exempelvis 2 m eller -4 m, där negativa tal flyttar punkter nedåt från ursprungsnivån. Markeras flera punkter kommer samma korrigering att ske för samtliga markerade punkter. Tips: För att undvika att markera någon av profilerna för mark eller jordlager som ligger nära någon punkt kan man tillfälligt välja att släcka dessa i lagerlistan för att senare tända upp dem efter markeringen är gjord. 6. Spara justeringar genom Editor-menyn (Editor/Stop Editing och acceptera sparning av ändringar). Figur 29. Justering av profil i GIS. 29

30 5B. Uppdatera ny terrass Dubbelklicka och starta verktyg 5B. Fyll i data enligt verktygets indatafält och beskrivningar, se nedan. Figur 30. Verktyg 5b i GIS-projektering. Verktyget uppdaterar de justeringar som eventuellt gjorts i terrassprofilen. En ny höjdsatt terrasslinje skapas för användning i kommande steg. Utöver terrasslinjen skapas även jordmodeller över respektive jordlager (som Tin), som kan visualiseras i 3D. Resultaten bör se ut som det gör nedan. Figur 31. Resultat efter verktyg 5b. 30

31 6. Skapa anläggningsmodell Skapa en anläggningsmodell i ArcGIS på följande sätt: 1. Lägg till TIN Markmodell_Alternativ_X och Terrasslinje_3D_Alternativ_X i kartfönstret om detta inte är gjort. 2. Ta fram menyraderna TIN Editing och 3D Analyst. Dessa hittas under Customize/Toolbars. 3. Se till att markmodellen för alternativet är vald i 3D Analyst menyn, se figur 32 nedan. Figur 32. Välj rätt markmodell i 3D Analyst menyn. 4. Gör en Select på terrasslinjen genom att högerklicka på lagret och välj Selection/Select All. Alternativt kan man använda select-verktyget. Figur 33. Skapa en Select på terrasslinjen för att kunna aktivera nästa editering. Figur 34. Att terrasslinjen är vald och aktiverad kan ses genom att linjen blir ljusblå. 31

32 5. Starta editering i TIN Editing-menyn (tryck TIN Editing / Start Editing TIN) 6. Tryck igen på TIN Editing och välj funktionen Grade from Centerline. Figur 35. Funktionen Grade from Centerline. Denna funktion kommer skapa anläggningsmodellen baserat på terrasslinjens inneboende höjder tillsammans med markmodellen. 7. För in projektspecifika parametrar i inställningsfönstret som dyker upp. Följande finns att välja på och bör fyllas i enligt nedan: Hight Offset (låt vara 0, används ej) Width Bredden på terrassen. Verktyget tillåter endast en terrassbredd för hela sträckan. Smoothing Tolerance (låt vara default, det ställer in sig själv) Upgrade Angel Vinkeln på bakslänter (vid skärning). Välj att ange värdet som grader (degree). Downgrade Angel Vinkeln på slänter (vid bank). Välj att ange värdet som grader (degree). Max Grading Distance Låt vara default, 100. Detta anger hur långt ut anläggningsmodellen kan tillåtas falla ut och söka markmodellen. Design Surfaces Välj här att bocka för rutan intill Create New TIN, och ange sökvägen till mappen Tin i resultatmappen för aktuellt alternativ. 32

33 Släntlutning och baksläntlutning från terrass föreslår vi ska anges i grader. Tabell 3 nedan redovisar vinkeln i grader för vanliga typfall för släntlutning. Tabell 3. Omvandling av släntlutning till grader. Släntlutning Grader 1:2 26,57 1:3 18,44 1:4 14,04 5:1 78,68 Tabell 4 nedan kan användas som stöd för val av terrassbredd. Där finns vanliga typsektioner för väg (beräknade enligt VGU) upptagna och terrassbredder framräknade för olika alternativ. Tabell 4. Föreslagna terrassbredder där lutning 1:3 gäller för överbyggnaden. Denna är vanligast förekommande. Terrassbredder finns i olika typfall för varierande överbyggnadstjocklek. Inga diken har medräknats. Lutning på överbyggnad 1:3 Överbyggnadstjocklek (m) 2,48 1,08 0,58 0,75 Krönbredd (m) Terrassbredd (m) Terrassbredd (m) Terrassbredd (m) Terrassbredd (m) Motorväg 6 körfält 28,5 43,38 34,98 31,98 Motorväg 4 körfält 21,5 36,38 27,98 24,98 Mötesfri väg 2+2 körfält 16,8 31,68 23,28 20,28 Mötesfri väg 2+1 körfält 14,5 29,38 20,98 17,98 Tvåfältsväg (8m) 8,5 23,38 14,98 11,98 Tvåfältsväg (6,5m) 7 21,88 13,48 10,48 Enfältsväg 6 20,88 12,48 9,48 Gång- och cykelväg 3,5 18,38 9,98 6,98 Grusväg 4 8,5 Tabellen ska fungera som en rådgivningstabell över vilken terrassbredd man kan välja. Terrassbredden utgår från fyra olika typ fall där överbyggnadens tjocklek varierar från 0,58 m till 2,48 m, för vidare info se bilaga 5. Vid beräkning av terrassbredder i tabell 4 tas ingen hänsyn till diken, dvs inget tillägg är gjort på terrassen för diken. Vill man kompensera detta föreslås ett tillägg på 1-2 m på terrassbredden, exempelvis beroende på om det är mycket skärning eller inte, se bilaga 5. 33

34 För varje alternativ får en avvägning göras om vilken terrassbredd som anses vara mest aktuell för alternativet i stort. Fyll i parametrarna linjespecifikt. Inställningarna bör se ut likt figur 36 nedan. Tryck sedan Apply. I varningsrutan som dyker upp tryck Yes, det medför att man accepterar arr en viss typ av triangulering görs, vilket är okej. En anläggningsmodell (TIN) kommer att skapas och läggas till i kartfönstret, den bör heta tin_grading_surface_1. Figur 36. Inställningar i Grade from Centerline 34

35 8. När anläggningsmodellen har skapats kan editeringen avslutas genom att trycka på TIN Editing / Stop Editing TIN. I den varningsruta som dyker upp vid Stop Editing TIN ska man välja att tryck No, det vill säga att INTE spara ändringarna som gjorts till markmodellen. Detta då en helt ny anläggningsmodell redan skapats genom de inställningar som angavs i inställningsfönstret samt att markmodellen då bevaras orörd. Figur 37. Skapad anläggningsmodell visad i svart-grå ton i ArcMap. Vill man kan man se över anläggningen i GIS, både i plan och 3D. Vid behov kan färgsättningen på markmodellen och anläggningsmodellen ändras för att bättre se anläggningen. Vill man jämföra flera olika typer av anläggningar kan man välja att börja om från steg 3. Viktigt att ha koll på är namnsättningen av anläggningsmodellen då denna skapas automatiskt, med löpnummer efter varje körning man gör. Förslagsvis skapas nya undermappar i mappen TIN för de olika inställningar man eventuellt vill test. Kom dock ihåg att inte spara ändringar gjorda i markmodellen inför ny körningar då sparade ändringar skriver över den ursprungliga markmodellen och en ny måste skapas, förslagsvis från steg Massbalans (hela sträckan) Starta verktyg 7. Fyll i data enligt verktygets indatafält och beskrivningar, se nedan. Att det är ett felmeddelande i verktyget vid uppstart är ok, det försvinner när man anger den aktuella geodatabasen. 35

36 Figur 38. Verktyg 7 i GIS-projektering med felmeddelande i gult och rött. Detta är ok. Figur 39. Verktyg 7 ifylld. Verktyget tar fram beräkning av massbalansen för hela sträckan. Ett nytt polygon-lager skapas för att åskådliggöra schakt- respektive fyllområden på sträckan. Lyrfilen Massbalans hela sträckan.lyr kan med fördel användas i ArcMap för bättre överblick. Genom högerklicka på det nyss skapade lagret Massbalans_hela_sträckan_X och välja Open Attribute Table kan även en tabell med schakt- och fyllmängder ses, se figur 40 nedan. Fältet Massbalans anger vilka massor som är schakt och fyll. Volymerna (i m 3 ) kan ses under fältet Summa_Volym_m3. Summerad area för schakt respektive fyll kan också utläsas under fältet Summa_Area_m2. Här ser man snabbt om alternativet har underskott eller överskott, samt om ytterligare justeringar till profilen kanske är önskvärd. 36

37 Figur 40. Tabell över massbalans. Schakt och fyll volymer kan utläsas för hela sträckan. Resultaten bör se ut som det gör nedan. Figur 41. Resultat efter körning av verktyg Volymberäkning per sektion Starta verktyg 8. Fyll i data enligt verktygets indatafält och beskrivningar, se figur 42 nedan. 37

38 Figur 42. Verktyg 8 ifyllt. Verktyget beräknar schakt- och fyllnadsmassor per 20m-sektion och förbereder data för skapandet av mängdrapport i kommande steg. En polygonfil med namnet Volym_Sektion_X skapas. Resultaten bör se ut som det gör nedan. Figur 43. Resultat efter körning av verktyg 8. 38

39 9. Skapa mängdrapport Starta verktyg 9. Fyll i data enligt verktygets indatafält och beskrivningar, se nedan. Möjlighet finns här dimensionera överbyggnad. Figur 44. Verktyg 9 ifyllt. Verktyget tar fram en mängdrapport enligt sektioner var 20:e meter med data innehållande schakt- och fyllmängder, överbyggnadsvolymer, jordlager med djup samt position och höjddata för mark och väg. Dimensionering av överbyggnad baseras dels på angivna lagertjocklekar och lutning i verktyg 9. Tjockleken på förstärkningslagret och skyddslagret baseras dock på jordart i varje sektion, enligt bilaga 5. Mängdrapporten exporteras ut till en egen excelfil som är anpassad för att utan bearbetning klistras in i det stora excelverktyget för Geokalkyl, se kapitel 8 nedan. Resultaten bör se ut som det gör nedan, där resultatet av GISprojekteringen är lagret Mängdrapport_X. 39

40 Figur 45. Resultat efter körning av verktyg 9. Figur 46. Exempel på genererad mängdrapport i excel från GIS-projektering. Öppna sen en tom mall i mappen 5_Excelverktyg och gå till fliken Import_GIS. Markera cell A1 och klistra in. Nästa steg är att tolka profilen och ställa in rätt inparametrar för aktuellt alternativ, detta beskrivs i kapitel 8. 40

41 I underlagsdatabasen under 4_Metod_CAD\4b_GIS\Data finns ett tomt lager som heter Övriga kostnader. Detta kan användas om man vill inventera exempelvis broar, tunnlar och cirkulationsplatser. Attributtabellen för det lagret går bra att klistra in i fliken Övriga kostnader i excelverktyget när man inventerat klart. Detta går dock även att göra manuellt i excel. Felsökning av verktygen i ArcToolbox Om ett felmeddelande skulle dyka upp så kan det vara bra testa att åtgärda det som står i listan nedan: Verktyget i modelbuilder kan ibland vara känsligt för sökvägar och namn på filer med mellanslag samt i vissa fall åäö så undvik om möjligt dessa tecken. Vissa verktyg innehåller delmomnet med script som är importerade i verktyget. Ibland kan dessa vara känsliga och man måste ange scriptet igen. Verktyget går ofta inte att öppna utan markeras med ett rött kryss. Detta åtgärdas genom att öppna modelbuildern för verktyget och ange det tappade scriptet. I mappen Toolbox finns därför en egen mapp med script som kan användas vid fallet med tappade sökvägar. Efter att man genomfört en editering i ArcMap är det viktigt att man sparar och stänger ned editeringen innan man kör ett verktyg. Ett lager som fortfarande editeras kan uppfattas som låsta för programmet och körning av ett verktyg kan nekas. Se till att alla Excelrapporter är stängda innan man anger dem i verktygen, då dessa i vissa fall anses som låsta om de fortfarande är öppna. Kolla så att markmodellen inte har några hål längs sträckan och ligger rätt i plan. Se till att allt ligger i samma koordinatsystem. 41

42 6. Metodbeskrivning CAD-projektering Mappstruktur Metod CAD Mappstrukturen består av två delmappar (4a_CAD samt 4b_GIS). 4a_CAD är arbetsmapp för CAD-projekteringen (Steg 1a) och 4_GIS är arbetsmappen för sammanställningen för GIS (Steg 1b). Figur 47. Mappstruktur för metoden med projektering i CAD. Steg 1A Projektera anläggning i CAD 1. Terrängmodell Projektörens inleder sitt arbete med att skapa en markmodell, vanligtvis en triangelmodell, för markytan med utgångspunkt från höjdscanningsdata eller annan höjddata för varje alternativ som skall beräknas. Eftersom filer med höjddata vanligtvis innehåller väldigt många mätpunkter och är tungbearbetade rekommenderas att punktmolnen klipps till en så smal korridor som möjligt längs linjen och att punktmolnen dessutom vid behov reduceras. Punkterna i LAS-data är vid leverans klassat, den klass som motsvarar träffar på markytan är klass 2. Det är alltså dessa punkter som ska trianguleras. Förslagsvis så görs detta i CAD miljö eller med programmet FME. 42

43 2. Projektering Inom de korridoralternativ som är intressanta för den fortsatta utredningen utförs för varje alternativ en projektering i plan och profil i CAD. Linjen projekteras av en tillräckligt erfaren projektör, så att om så är möjligt massbalans erhålls och så att linjen i övrigt får en så rimlig sträckning som möjligt med avseende på bl.a. fyllnadshöjd, skärningsdjup och linjeföring i plan. Dessutom definieras en eller flera normalsektioner för sträckan som kopplas till linjen så att en trådmodell för hela anläggningen erhålls. När projekteringen av alternativen är klara skall följande exporteras ut för varje alternativ för fortsatt arbete i steg 2 (ArcMap): Tabell 5. Sammanställning vad som skall exporteras ut från CAD till modellen. Information En dwg med en sammanhängande 3D-polyline med centrumlinjen för anläggningen. (OBS! Ritningen får inte innehålla någonting annat) En textfil med information om exakt start- och slutsektion. Lagringsplats 4_Metod_CAD\4b_GIS\Data\ Export_CAD\Linjer Exempel på döpning av filer En mängdrapport i excelformat. I Novapoint heter rapporten Mängder Sammansatt. Förslagsvis tas den ut med intervallet var 20:e meter. 4_Metod_CAD\4b_GIS\Data\ Export_CAD\ Rapport Exempel på döpning av filer En dwg med en trådmodell i 3D över anläggningens överyta och slänter. En dwg med en polygon med bara anläggningens yttre gräns. 4_Metod_CAD\4b_GIS\Data\ Export_CAD\ Tradmodell_Anl 4_Metod_CAD\4b_GIS\Data\ Export_CAD\ Triangelmodell_Mark En dwg med triangelmodell för markytan från LAS-data/höjddata. Exempel på döpning av filer 43

44 Steg 1B - Sammanställa underlag i ArcMap 1. Allmänt I detta steg ska all indata som krävs för beräkningen i Excelverktyget sammanställas för varje sektion i ett punktlager. Intervallet på sektionerna styrs av vilket intervall mängdrapporten i CAD genererades med. Själva sammanställningen görs m.h.a. av ett verktyg som tagits fram i modelbuilder. Därutöver översätts jordarterna i inläst jordartskarta till jordartsattribut och läggs till i punktlagret. 2. Tolkning av jordartskartan Starta verktyg 1a Förbereda jordartstolkning. Ange det indata som krävs och tryck ok. Detta steg skapar en geodatabas samt lägger in en tolkningsbar jordartskarta i denna. Kör senare verktyg 1B, som avser tolkning av jordartskartan. Beskrivning av hur man gör tolkning i av jordlager i ArcMap kan ses beskrivet i kapitel 6 ovan (avsnitt 1B). 3. Import av mängdrapport Eftersom AutoCAD och Microstations mängdrapporter ser annorlunda ut och ofta byter utseende mellan versioner så har inget automatiserat sätt att läsa in information från dessa tagits fram. Istället får man kopiera informationen från mängdrapporterna in i en mall för varje alternativ. Börja med att kopiera mallen så att det finns en mall för varje alternativ som ska beräknas. Mallen ligger här i mappstrukturen: 4_Metod_CAD\4b_GIS\Data\Export_CAD\Rapport\Tabellimport_CAD_Alt_ X.xlsx Mallen innehåller följande rubriker: Rubrik SEKTION SCHAKT_TF_ FYLL_TA_M3 ASFALT_M2 BÄRLAGER FÖRSTÄRKNINGSLAGER SKYDDSLAGER Förklaring Sektion (m) Schakt i sektionen (m3) Fyll i sektionen (m3) Bitumen och bundna lager (m2) Bärlager (obundet) (m3) Förstärkningslager (m3) Förstärkningslager 2 (m3) Samtliga fält får bara innehålla numeriska värden. Sektion får t.ex. inte anges som eller 1/000 som ofta förekommer i väg- och järnvägsprojekt. OBS! Om det saknas värde för någon kolumn så fyll i 0 i alla celler i den kolumnen. När mallen är klar läses kalkylbladet in i kartdokumentet för det aktuella alternativet, se avsnitt 4. 44

45 4. Import av övriga underlag Om det som exporterades från CAD utförts rätt bör lagerlistan se ut ungefär som i bilden nedan när alla filer öppnats i ett nytt kartdokument. Den tolkade Jordartskartan bör redan ligga in i geodatabasen 4_Metod_CAD\4b_GIS \Data\Resultat_ SuffixResultat.gdb, i och med att verktyg 1a körts. Figur 48. Exempel på lagerlista i GIS 5. Generera underlag till Excelverktyget När underlaget är inläst till kartdokumentet är nästa steg att köra verktyget i ArcToolbox. Verktyget kan hittas via ArcCatalog i mappen 4_Metod_CAD\4b_GIS\Toolbox och heter 2. Generera underlag till Excelverktyg. När allt är inmatat bör det se ut ungefär som figur 49 nedan. Tips: Se till att fältet UtdataKatalog anges till 4_Metod_CAD\4b_GIS\Data då det finns sökvägar kopplade till en geodatabas för underlag i denna mapp. Klicka sen på OK. 45

46 Figur 49. Generera underlag till Excellverktyg Beräkningen tar olika lång tid beroende på sträckans längd och hur tung triangelmodellen för marken är. Viktigt här är att underlaget är korrekt. Exempelvis att det endast finns 3d-faces för markmodellen och inte flera andra linjetyper inritade i samma ritning. När beräkningen är klar har det skapats filer i geodatabasen för alternativet under 4_Metod_CAD\4b_GIS\Data\Resultat_ SuffixResultat.gdb. Beroende på vilken inställning man har i ArcMap så läggs själva punktlagret med resultatet till automatiskt i dataramen men om det inte gör det så lägg till det manuellt. Det här är de andra filerna som genereras: Figur 50. Andra filer som skapas i samband med at resultatfil skapas. Centrumlinje_rutt_X kan användas för att skapa hatches, d.v.s. visa sektioner längs sträckan. Triangelmodellerna i GIS (så kallade TIN) kan användas om 46

47 man vill titta på sträckan i 3D i t.ex. ArcScene. Övriga filer kan användas vid behov men är inte nödvändiga för fortsatt arbete. För att få in själva resultatet i Excelverktyget så kan man öppna det Exceldokument som skapats och exporterats ut för alternativet. Den bör heta Mängdrapport_ SuffixResultat.xls och ligga under 4_Metod_CAD\4b_GIS\Data. Öppna sen en tom mall i mappen 5_Excelverktyg och gå till fliken Import_GIS. Markera cell A1 och klistra in. Nästa steg är att tolka profilen och ställa in rätt inparametrar för aktuellt alternativ, detta beskrivs i kapitel 7. I databasen med resultatet som genererades av modelbuilder som finns under 4_GIS\Data finns ett tomt lager som heter Övriga kostnader. Detta används om man vill inventera exempelvis broar, tunnlar och cirkulationsplatser. Attributtabellen för det lagret går bra att klistra in i fliken Övriga kostnader i excelverktyget när man inventerat klart. Detta går även att göra manuellt i excel. 6. Felsökning av verktyget i ArcToolbox Om ett felmeddelande skulle dyka upp så kan det vara bra testa att åtgärda det som står i listan nedan: Verktyget i modelbuilder kan ibland vara känsligt för sökvägar och namn på filer med mellanslag och åäö så undvik om möjligt dessa tecken. Underlaget från CAD får inte innehålla xreffar eller texter utan vara så rena som möjligt. Centrumlinjen ska bara vara en lång polyline, triangelmodellen ska bara innehålla trianglarna och trådmodellen ska bara innehålla polylines i 3D. Rapportmallen från mängdrapporten får inte ha någon tom cell eller cell med text i förutom rubrikraden för de rader som läses in. Kolla så att markmodellen inte har några hål längs sträckan. Kolla så att sektionerna på centrumlinjen stämmer med de som finns i mängdrapporten. Se till att allt ligger i samma koordinatsystem.(*text kanske flyttas den är ju allmän för GIS*) 7. Indata till Excelverktyget 1. Allmänt Verktyget är indelat i olika flikar. Rubrikfältet högst upp på respektive flik är samma som namn som filnamnet. Innehållet i flikarna är uppbyggda för att kunna vara självlärande. Information finns tillgänglig i celler som kan ändras i form av vidhängande kommentarer. En cell med en kommentar har en röd triangel uppe i högra hörnet, när muspekaren hålls över en sådan cell så dyker en kommentarruta upp som ger vägledning. De ofärgade cellerna i utdraget från Excelverktyget nedan (figur 51) har en kommentar knuten till respektive cell. Alla gula celler i verktyget är redigerbara, övriga innehåller formler och är låsta. Vissa gula celler har en rullningslist med fasta värden, andra är fritext. Tänk dock på att inte försöka skriva text där det ska vara numeriska värden. 47

48 Figur 51. Exempel på kommentar och redigerbara fält. Generellt har eftersträvats att ange defaultvärden för kostnader och energiåtgång i alla led. Verktyget beräknar överslagsmässigt kostnad och energiåtgång för ett möjligt geotekniskt förstärkningsalternativ i det fall behov väntas föreligga. Beräkning görs för varje punkt enligt det förvalda sektionsintervallet (t.ex. var 20 m), oberoende av intilliggande punkter. Beräkning av kostnader och energiåtgång görs även med avseende på masshantering och då tas hänsyn till förekomst av berg och jordartsklasser enligt den tolkning som utförts. En kontroll görs även huruvida de tre lagerna är fall A eller B (Fall A massor hanteras inom projektet, Fall B massor transporteras in eller ut från projektet). Fall A är FRK, MN1, MN2 och berg, övriga klassas som fall B. 2. Inläsning i Excel Inläsning görs till excelverktyget genom att kopiera resultatet från ArcMap som beskrevs i förra steget. Därmed läses informationen för ett linjealternativ in, med data från punkter längs linjen med ett förvalt sektionsintervall. Sammanställning av indata till Excel framgår av tabell nedan: 48

49 Tabell 6. Följande attribut och data ska finnas med vid inport till excelverktyget för Geokalkyl. Attribut Beskrivning FID * Shape * Sektion Schakt_tf_m3 Fyll_ta_m3 Bitumen_m2 Barlager_ta_m3 ID som sätts av ArcMap Anger geometrityp Sektion Antal m3 teoretiskt fyllda schaktmassor Antal m3 teoretiskt anbringat fyllnadsmassor Antal m2 bitumen (inklusive bundet bärlager) Antal m3 teoretiskt anbringat bärlager (obundet) Forstakningslager1_ta_m3 Antal m3 teoretiskt anbringat Förstärkningslager 1 Forstakningslager2_ta_m3 Antal m3 teoretiskt anbringat Förstärkningslager 2 MtrlSkiljandeLager_ta_m3 JText ZMarkmodell ZVag X Y WGS84_X WGS84_Y At1 dat1 At2 dat2 At3 dat3 Antal m3 teoretiskt anbringat skyddslager. Benämning på översta jordlagret enl. jordartskartan Höjden på markmodellen i sektionen Höjden på centrumlinjen i sektionen X-koordinat Y-koordinat X-koordinat i WGS84 Y-koordinat i WGS84 Klass på översta jordlagret Default djup på översta jordlagren i meter Klass på andra jordlagret Default djup på andra jordlagren i meter Klass på tredje jordlagret Default djup på tredje jordlagren i meter 3. Tolkning av geologisk modell Jordartsprofilen kan förutom i tidigare skede i GIS-miljön även omtolkas i excelverktyget. Detta görs i så fall i fliken Indata där möjlighet finns att ändra jordartsattribut och djup för respektive jordlager. Viktigt att tänka på vid omtolkning av ett andra och tredje lager är att B (berg) får inte ha underliggande lager. Som default, i det fall ingen omtolkning utförts i GIS-miljön, är lager 2 (under det översta jordlagret) ansatt till morän och det tredje, dvs det understa lagret ansätts som berg. Defaultvärden för djup, för dessa två undre lagren, styrs av djupet för ovanliggande lager. Alla djup och attribut kan därefter manuellt ändras, d.v.s. kan skrivas över med nya djup och eller attribut. Det finns dessutom rullist med förvalda värden att tillgå i respektive cell. När tolkningen för en sektion gjorts visas eventuell förstärkningsmetod i kolumnen Förstärkningsåtgärd. Föreslagen förstärkningsåtgärd styrs även av vilket förstärkningsdjup och hprofilplan (bankhöjd) som gäller för sektionen. Det är möjligt att manuellt justera en förstärkningsåtgärd till en annan i den röda kolumnen Manuell Förstärkningsåtgärd. I första hand rekommenderas dock förvald inställning när det gäller förstärkningsåtgärd, då dessa följer de beräkningsprinciper som redovisas under flik Villkorsmatriser. Vilka metoder 49

50 som kan väljas styrs av en rullningslist med förvalda värden. Man kan även se kostnaden i SEK under kolumnerna Summa SEK, förbrukningen i kwh under kolumnerna Summa kwh och utsläppet av kg CO2ekv under kolumnerna Summa CO2ekv. Mer om beräkningarna beskrivs längre fram. Som stöd för tolkningarna i Excel finns fliken Profil, där man kan se jordartsattributens tjocklek inlagda på en längdprofil längs aktuell linje. Ändringar i fliken Indata slår igenom i fliken Profil. För att underlätta tolkningen bör den som utför arbetet ha ArcMap (2D) alternativt ArcScene (3D) öppet sida vid sida med Excel. Vad man väljer att ha med i kartan är valfritt. I ArcMap brukar en terrängskuggning med en lätt genomskinlig jordartskarta ovanpå vara en bra bakgrund. För att orientera sig längs sträckan kan lagret Centrumlinje_rutt_X användas för att få ut sektionerna längs linjen enligt bilden nedan (det genereras av verktyget i modelbuilder). I ArcScene går det att lägga in anläggningsmodell, markmodell samt tolkade jordlager som 3D-lager (TIN). Figur 52. Exempel på kartstöd i ArcMap. 50

51 Figur 53. Exempel på kartstöd och visualisering av 3D-data i ArcScene. 4. Beräkning geoteknisk förstärkning Beräkning av geoteknisk förstärkning görs i samband med att geologiska tolkningen utförs, varvid en möjlig förstärkningsmetod väljs automatiskt enligt fliken Villkorsmatris. Villkoren som styr valen av förstärkningsåtgärd är bankhöjd, typ av jord i undergrunden samt jorddjup. Principer och gränser för valda förstärkningsmetoder framgår av profilskisser ovan respektive tabell. Beräkning av kostnad respektive energiåtgång för respektive förstärkningsalternativ har tagits fram schablonmässigt. Principen för flera förstärkningsmetoder har varit energi/kostnad för antal volymenheter som behöver förstärkas under banken, d.v.s. den volym av svag undergrund, som påverkas av ovanliggande bank och behöver förstärkas. I Bilaga 2 redovisas de antaganden och förenklingar som gjorts vid beräkning omfattningen av de geotekniska förstärkningsåtgärderna. 5. Inparametrar till Excelverktyg Genomgående har defaultvärden valts för energiåtgång respektive för kostnader. Energiåtgång och CO2-ekv förbrukning baseras på betraktelser för energiåtgång för en tänkt maskinpark för att utföra arbetet med schakt, fyllnads, kross och transportarbete. I huvudsak har studier utförts med programmet SIMA Pro för att få fram värden för energiåtgång och även för t.ex. broar och för beläggningar. Kontroll av ingående defaultvärden har även skett mot Trafikverkets eget framtagna beräkningsverktyg för CO2-utsläpp Klimatkalkyl, och revidering skett vid behov. Inparametrar för á-priser, energi/enhet och CO2/enhet finns sammanställda under flik Inparametrar. Posterna är grupperade med underrubriker för förstärkningsmetoder eller för t.ex. schakt/fyll. Varje posts á-pris är knuten till en kostnadsbärande AMA-kod, enligt AMA Anläggning Kostnader som 51

52 anges under flik Inparametrar har huvudsakligen ursprungligen baserats på prissatta mängdförteckningar från ett större infrastrukturobjekt i norra Sverige, utfört åren kring Finns tillgång till prisdatabaser kan priserna justeras med avseende på var i landet respektive objekt finns. Kostnaden för transport inom projektet tas med i beräkningen för schakt. Priserna som anges i Kostnader/priser kan justeras under flik Inparametrar. De gröna fälten kan justeras. Vad gäller schakt-/ fyllkostnader för jord- respektive bergvolymer kan dessa utläsas i kolumn V. 6. Beräkning masshantering Excelverktyget räknar även på energiåtgång, CO2e och kostnad för masshantering. Verktyget tar hänsyn till kostnad (och även energi och CO2e) för schakt transport och fyllning av berg eller jord inom anläggningsområdet. Det som ligger till grund för massberäkningen är dels schakt- och fyllvolymerna som kommer från mängdrapporter från GIS/CAD-projekteringen, samt även schakt och fyllvolymer som tillkommer för utskiftningar. Hänsyn tas även till hantering av eventuellt inkommande och utgående massor till och från objektet (Fall A och Fall B). När det gäller fyllmassor, berg eller jord som körs in till objektet (fall B-massor) så baseras de priserna på kostnader inom anläggningen, dvs Fall A-priser, som ges ett tillägg, en schablonkostnad, som beror på vilket avstånd det är till täkt för jord respektive berg. Avståndet till täkt är också en inparameter. Indata som anges flikarna Resultat och Inparametrar har inverkan på resultatet, se figur 54 och 55 nedan. Släntlutningarna i tabellen påverkar endast förstärkningar med massutskiftning och nedpressning, ej fyllnadsvolymer i övrigt. Figur 54. Dessa parametrar från fliken Resultat påverkar omfattningen av grundförstärkningen och har inverkan på volymerna för massbalansen. 52

53 Figur 55. Dessa parametrar från fliken Inparametrar kommer påverka kostnaden och energiåtgången. Vid beräkningar av volymer för massutskiftningar antas marken i sektion vara horisontell. Kontroll skall göras så att schakt och fyllvolymner ej medräknas på avsnitt med tunnel respektive bro. 7. Övriga kostnader I Excelverktyget finns en flik som heter Övriga kostnader. Kostnader kan läggas till såsom broar och trafikplatser och även t.ex. trummor och räcken. Figuren 56. Visar exempel på hur fliken Övriga kostnader kan fyllas i. 53

54 Fliken är uppdelad i tre delar. En övre del med schablonvärden på anläggningsdelar, en del där mängdberäkningar görs med schablonvärdena. Delen längst ner utförs eventuella övriga tillägg. Det är möjligt att rita in broar och tunnlar etc, som rör övriga kostnader i ArcMap. 8. Sammanställning I första fliken redovisas resultatet av beräkningarna med kostnad respektive energiåtgång och CO2ekv förbrukning för linjealternativet. Kostanden (energiåtgången) redovisas även uppdelat i förstärkningsåtgärder och masshantering. För att skapa en pdf på resultatet så väljer man Spara som pdf med fliken Resultat aktiverad. För exempel se bilaga 1 Resultat Excelverktyg. Figur 56. Exempel på summering av kostander. Figur 57. Exempel på summering av massbalans. 8. Sammanställning och redovisning av resultat När tolkningen är klar i Excelverktyget kan man enkelt välja att skapa en karta för visualisering av resultatet genom att fört gå till fliken Kartredovsining i verktyget för att sedan att välja Infoga\Karta i excelmenyn, se nedan. Detta kräver dock att tillägget Power Map är installerat på datorn. Om det inte finns installerat finns det att hämta kostnadsfritt på Microsofts hemsida Med hjälp av X och Y kolumnerna med WGS84 koordinater kan man rita ut tabellen som ett punktlager med resultat från Excelverktyget kopplat till varje 54