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Gert Domsch, CAD-Dienstleistung Autodesk CIVIL 3D

Grundlagen

Gert Domsch, CAD-Dienstleistung, Lindenstraße 5, 02999 Lohsa. [email protected], www.gert-domsch.de

Steuer-Nr. 213/213/03304

1

Autodesk CIVIL 3D 2012

Gert Domsch, CAD-Dienstleistung

05.09.2011

Inhalt: Verschneidung, „unregelmäßige Baukörper“ ..................................... 2

Einführung .......................................................................................... 2

Ziel: ..................................................................................................... 3

Vermessungsunterlage ........................................................................................ 3 Erläuterung des Dammes .................................................................................... 4

Abtragsbereich .................................................................................................... 5

Voraussetzung für die Verschneidung ................................................ 6

DGM .................................................................................................................... 6 Elementkante ...................................................................................................... 8 Höheneditor ....................................................................................................... 11

1.Verschneidung (Damm) ................................................................ 14

Dammkonstruktion............................................................................................. 17 Zusatz: Befehlsbearbeitung ............................................................................... 18

Fortsetzung: Dammkonstruktion ........................................................................ 21 Damm-Volumen................................................................................................. 25

2. Verschneidung (Bodenaushub) .................................................. 27

Elementkante .................................................................................................... 27

Verschneidung .................................................................................................. 32 Verschneidungs-DGM ....................................................................................... 37

Verschneidung bearbeiten ................................................................................. 39

Wasservolumen ............................................................................... 42

DGMs einfügen (zusammenführen)................................................................... 42 Volumenberechnung ......................................................................................... 46

Ende der Unterlage .......................................................................... 49


Grundlagen


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Verschneidung, „unregelmäßige Baukörper“

Einführung

Diese Unterlage befasst sich ausschließlich mit den Befehlen des Bereiches Verschneidung. Alle bisherigen Gespräche und Kontakte bei Ingenieur- und Vermessungsbüros zeigen, dass der Begriff Verschneidung mit DGMs (Digitales Geländemodell) in Verbindung gebracht wird. Es wird vermutet, das mit den Befehlen des Bereichs Verschneidung, Schnittpunkte zwischen zwei DGMs im Raum („sich schneiden“, „verschneiden“) berechnet werden. Für CIVIL 3D trifft das nicht ganz zu oder besser, CIVIL 3D geht weit darüber hinaus. Mit der Befehlsgruppe Verschneidung werden komplette, eigene Flächen konstruiert, die in ein DGM umgewandelt werden können, oder es werden Flächen berechnet, die vorhandene DGMs treffen. Aus diesem Grund wird hier der Begriff „Verschneidung“, „Verschneidung im CIVIL 3D“, als eigne Konstruktionsrichtung „Konstruktion unregelmäßiger Baukörper“ definiert. Baugruben oder Wasserbecken können nicht oder schlecht mit Hilfe einer Achse oder Gradiente konstruiert werden. Alle Tiefbaukonstruktionen deren Basis eine äußere Begrenzung (z.B. Wasserbecken) oder eine Grundfläche (z.B. Gebäude) ist, können mit den Befehlen der „Verschneidung“ erstellt werden. Alle Volumina die nicht mit Hilfe von Querschnittflächen (Querprofilen) darzustellen sind, sondern als Flächen (horizontal oder schräg) im Raum beschrieben werden, sind aus deren Oberflächen zu berechnen (Massen aus Oberflächen, REB 22.013). Solche Flächen können mit Hilfe der Verschneidungsbefehle konstruiert und anschließend ausgewertet werden. Hinweis: Die Funktionalität „zwei DGMs im Raum verschneiden“ (ermitteln der NULL-Linie, Auf- Abtragsbereiche und Schnittpunkte) gibt es auch CIVIL 3D. Die Funktion gehört zum Bereich „DGM, Mengenmodell“. Auf- und Abtragsbereiche werden hier über den Stil (Eigenschaften, farbliche Flächen oder als Höhenlinien) definiert.


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Die Funktion hat jedoch nichts mit den hier erläuterten Befehlen der „Verschneidung“ zu tun.

Ziel:

Im dargestellten Bereich ist ein Feuerlöschteich zu entwerfen, eine Vermessungsunterlage liegt vor. Durch einen Damm ist der vorhandene Bach anzustauen. Das Material für den Damm soll durch die Profilierung des Beckens gewonnen werden. Das angestaute Wasservolumen muss mindestens 500m³ betragen.

Vermessungsunterlage

Die Unterlage besitzt nur bedingt 3D Elemente.

Nachfolgend ist die gewünschte Konstruktion eingezeichnet. Die zeichnerische Darstellung stellt nur eine Skizze zum Verständnis der späteren Vorgehensweise dar.


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Erläuterung des Dammes

Die gewünschte Lage des geplanten Damms ist grün skizziert. Das Wasser (Cyan) wird bis auf 274mü.NN angestaut.

Die Dammhöhe soll 274.60mü.NN betragen. Der Damm hat einen Überlauf bei 274 m. Die Böschungsneigungen sind mit 1:4 und 1:3 definiert.


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Abtragsbereich

Grau markiert ist der mögliche Abtragsbereich. Hier kann Material entnommen werden.


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Voraussetzung für die Verschneidung

DGM

Es ist ein DGM zu erstellen. Es gelten die gleichen Regeln entsprechend der Unterlage „Ausgangspunkt-Zeichnung-CIVIL3D-2012 .pdf“.

In dem speziellen Fall wurde das DGM aus Texten und 3D-Linien-Eigenschaften erstellt. CIVIL 3D bietet spezielle Funktionen, um jede Art der 3D-Information dem DGM zur Verfügung zu stellen.


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Mit der Funktion bekommt der Text 3D-Eigenschaften.

Weitere Eigenschaften innerhalb des DGM unterstützen die Erstellung und lassen den Bearbeiter komfortabel ungewollte Details bearbeiten.


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Für die Beschreibung wird das DGM auf den Darstellungsstil „Höhenschichtlinien“ um geschalten.

Elementkante

Das Ausgangselement für eine Verschneidung ist eine „Elementkante“. Hinweis: Die „Elementkante stellt eine verbesserte 3D-Polylinie dar. Elementkanten haben Eigenschaften und Bearbeitungsmöglichkeiten, die anderen AutoCAD-Linientypen nicht zur Verfügung stehen. Beispiele:

- Bearbeitung über Stützpunkthöhe oder –Neigung (Höheneditor) - 3D-Bogen - 3D-Versetzen - verbinden einzelner 3D-Elementkanten-Stücke

Die Vorteile der „Elementkante“ werden später im Dokument „Elementkante.pdf“ beschrieben. Das Dokument liegt noch nicht vor. (Stand 05.09.2011). Eine Elementkante kann gezeichnet werden oder wird aus einer Polylinie erstellt (umgewandelt). Die Erstellungsmöglichkeiten sind vielfältig.


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Im Beispiel wird eine vorgegeben Polylinie (Damm, grün) übernommen (kopiert) und in eine Elementkante umgewandelt.

Die Eigenschaften werden vergeben. Der Darstellungsstil (Stil: Elementkante) ist optional.

Hinweis: Im Projektbrowser (Version 2012) sind Elementkanten unter „Vermessungsgebiet“ gelistet.


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Mit der Option „Höhen zuweisen“ kann direkt nachfolgend die Höhe eingegeben werden.

Mit der eingegebenen Höhe wird der größte Teil der Dammhöhe festgelegt.

Eine nachträgliche Bearbeitung oder eine Teilbearbeitung ist jederzeit möglich. Diese wird im Beispiel genutzt, um den Notüberlauf nach Vorgabe herzustellen.


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Höheneditor

Ein sehr gutes Werkzeug zur Bearbeitung ist der Höheneditor.

Der Höheneditor wird im „Panoramafenster geöffnet“.


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Am oberen Rand sind Bearbeitungsfunktionen gelistet.

Für den Notüberlauf werden auf Höhe 274 müNN Stützpunkte eingefügt. Funktion: Höhenpunkt einfügen.

Station und Höhe kann im direkten Dialog oder durch Picken in der Zeichnung vergeben werden.


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Abstand, Höhe, Station und Neigung werden direkt im Höheneditor bearbeitet.

Der im Höheneditor ausgewählte Datensatz wird in der Zeichnung mit einem grünen Symbol markiert. Weitere Stützpunkte wurden anhand der Skizze eingefügt. Die Lage und Höhe wird derart editiert, dass die numerischen Vorgaben eingehalten werden. Der Absenkungsbereich ist erstellt.

Die Voraussetzung für eine Verschneidung ist gegeben. Hinweis: Eine Bearbeitung der Elementkante ist auch nach erstellter Verschneidung möglich.


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1.Verschneidung (Damm)

Die Verschneidung wird erstellt (CIVIL 3D-Konstruktions-Objekt).

Die Befehle der Verschneidungswerkzeuge sind von rechts abzuarbeiten.

Die Verschneidungsgruppe ist das CIVIL 3D Konstruktions-Objekt, das durch die Verschneidung (Befehl) erstellt wird. Diese wird Verschneidungsgruppe genannte, weil eine Gruppe mehrere einzelne Verschneidungen (Flächen) enthalten kann.


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Es ein „Name“ zu vergeben.

Die Funktion DGM automatisch erstellen, erfordert anschließen die Vergabe eines DGM-Namens und –Stils. Hinweis: Für diese Unterlage wird die Option aktiviert. In der täglichen Verwendung wird diese Option eher nicht empfohlen.

1. die Option kostet Zeit. 2. Ist die Verschneidung erstellt, kann die Eigenschaft jederzeit auch

nachträglich aktiviert werden. (Verschneidungseigenschaft) Als „Mengen-Urgelände“ (Bezugshorizont) wird Oberfläche angegeben.


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Der Name des Verschneidungs-DGM sollte durch einen persönlichen Bezug erweitert werden (hier: “-DGM“).

Mit den nachfolgend dargestellten Optionen („Ziel-DGM“, „Verschneidungslayer“, „Kriteriensatz“) sind Einstellungen und Änderungen möglich, auf die in dieser Unterlage nicht eingegangen wird.


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Dammkonstruktion

Für das Erstellen der Dammböschung werden Befehle (Verschneidungskriterien) benötigt, die eine Neigung von 1:3 und 1:4 erzeugen. Solche Befehle sind in der Liste nicht erkennbar.

Die Dammkrone ist mit einer Breite von 3m und ohne Neigung vorgegeben. Für diesen Fall wird der Befehl „Abstand @ Prozent“ (mit 0%-Neigung) vorgeschlagen.


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Zusatz: Befehlsbearbeitung

Alle Verschneidungskriterien (Befehle) sind mit Optionen versehen. Die Befehlsoptionen sind nur temporär festgelegt. Alle Optionen und Befehle können bearbeitet werden. Es kann eingestellt werden, ob die Neigung absolut („1:2“ absolut, - eine Änderung ist nicht möglich) oder als Vorgabe („1:2“ ist eine Vorgabe, - eine Änderung ist durch Überschreiben möglich) gewertet wird. Die Befehle sind Bestandteil der Objektstile und sind im „Projektbrowser, Karte: Einstellungen“ einsehbar. Hier wird der Befehl „DGM@1:2 Verhältnis“ wie folgt bearbeitet.


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Das Öffnen der Schlösser bewirkt, das die Neigung nur als Vorgabe gilt und durch Überschreiben innerhalb des Befehlsablaufs geändert werden kann.

Der Befehl „Abstand@Prozent“ beinhaltet bereits geöffnete „Schlösser“. Eine Bearbeitung ist nicht erforderlich.


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Hier werden die vorgegebenen Werte nur Befehlsoptionen darstellen, die zu überschreiben sind.

Hinweis: Es wird empfohlen eigene Befehls-Kriteriensätze anzulegen. Diese sollten Befehle enthalten, die auf die speziellen technischen Anforderungen abgestimmt sind.


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Diese Befehle sind innerhalb der Verschneidungswerkzeuge als eigener Satz aufrufbar.

Fortsetzung: Dammkonstruktion

Zuerst wird die Dammkrone erstellt, davon ausgehend werden beide Böschungen angesetzt. Das „1. Verschneidungskriterium - Abstand@ Prozent“ wird ausgewählt. Der Verschneidungsbefehl wird gestartet.

Der Dialog der Befehlszeile ist abzuarbeiten. Der Abstand beträgt 3m. Die Neigung wird mit 0% vorgegeben. Wählen Sie das Objekt aus: Verschneidungsseite wählen: Auf gesamte Länge anwenden? [Ja/Nein] <Ja>: Verschneidungskriterien: Abstand @ Prozent Entfernung angeben <5.000m>: 3 Neigung (prozentual) <50.00%>: 0% Wählen Sie das Objekt aus: Wählen Sie das Objekt aus: *Abbruch* Der Befehl ist mit „ESC“ abzuschießen.


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Nach erstellter Dammkrone wird automatisch das Verschneidungs-DGM erzeugt. Die Dammkrone ist erstellt.

Das Resultat der Verschneidung sind erneut Elementkanten, die für weitere Verschneidungen ausgewählt werden können. Mit dem nächsten Verschneidungsbefehlen werden die Böschungen erstellt. Die die Neigung ist innen 1:4 und außen 1:3. Es wird der Befehl DGM@1:2Verhältnis“ ausgewählt.

Beide Böschungen werden nacheinander erstellt. Die Neigung wird entsprechend vorgegeben.


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Hinweis: Ist die Ausgangs-Elementkante nicht auswählbar, so sollte das aus der Verschneidung resultierende DGM „nach Unten“ gelegt werden.

Wählen Sie das Objekt aus: Auf gesamte Länge anwenden? [Ja/Nein] <Ja>: Verschneidungskriterien: DGM @ 1:2 Verhältnis Abtrag <1:2.00>: 1:4 Auftrag <1:2.00>: 1.4 Wählen Sie das Objekt aus: Verschneidungsseite wählen: Auf gesamte Länge anwenden? [Ja/Nein] <Ja>: Verschneidungskriterien: DGM @ 1:2 Verhältnis Abtrag <1:4.00>: 1:3 Auftrag <1:1.40>: 1:3 Wählen Sie das Objekt aus: Wählen Sie das Objekt aus: *Abbruch*


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Der Damm ist erstellt.


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Damm-Volumen

Der Standard-Weg zur Mengenberechnung aus Oberflächen ist folgender:

1. Mengen (Mengen aus Oberflächen)

Die Daten sind zugeordnet. Das Dammvolumen beträgt 617m³.

Ist eine Verschneidung erstellt, so steht neben der oben beschriebenen Mengenberechnung ein zweiter sehr komfortabler Weg zur Verfügung.

2. Mengenberechnung als Bestandteil der Verschneidung Die Verschneidungsmengen-Werkzeuge sind Bestandteil der Verschneidung.


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Die Verschneidungsmengen-Werkzeuge weisen nicht nur das Volumen aus, es kann auch die Verschneidung selbst als Ganzes oder in Bereichen bearbeitet werden.

Die Verschneidung kann angehoben-, abgesenkt- oder es kann der Fall „Mengenausgleich“ berechnet werden.

Hinweis: Der Mengenausgleich sollte schrittweise und möglichst nicht auf „0.00m³“ ausgeführt werden. Im vorliegenden Beispiel wird der Damm um 0.5m abgesenkt.

Anschließen wird er 5x um 0.1m angehoben und damit in die Ausgangslage zurückgeführt.


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Die einzelnen Mengen werden fortlaufend aufgelistet.

2. Verschneidung (Bodenaushub)

Elementkante

Der Bereich des Bodenaushubs wird innerhalb des Beckens wie folgt festgelegt. Es wird eine benutzerdefinierte Höhenlinie auf der Höhe 273.00müNN erstellt.


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Diese wird aus dem DGM extrahiert und gebrochen.

Für die Konstruktion des „Aushub“ –Bereiches ist nur die Lage der Linie innerhalb des Beckens interessant.

Aus der Polylinie wird eine Elementkante erstellt. Eine Höhenzuweisung ist nicht erforderlich. Die Elementkante wird die Erhebung der Polylinie übernehmen.


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Erste Elementkante:

Damit ist eine Grenze des Aushubbereichs nach unten festgelegt.


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Der obere Aushub-Bereich wird als Polylinie eingezeichnet.

Im nächsten Schritt wird diese Polylinie in eine Elementkante umgewandelt und auf dem DGM „Oberfläche“ abgelegt.


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Mit Auswahl der Option „Höhe von DGM“ wird empfohlen „Zwischenliegende Neigungsbrechpunkt einfügen“ zu aktivieren.

So wird die exakte Höhensituation übernommen. Beide Elementkanten können miteinander verbunden werden.

Die Ausgangssituation für eine zweite Verschneidung ist gegeben.


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Verschneidung

Es wird eine zweite Verschneidungsgruppe „Aushub“ erstellt.

Für diese Verschneidungsgruppe wird „DGM automatisch erstellen“ nicht aktiviert.


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In diesem Fall ist das Ziel-DGM „Oberfläche“ nachträglich festzulegen.

Die neue Verschneidung ist auf die Höhe 273 müNN herabzuführen. Die Neigung hierzu ist nicht festgelegt. Nach erstellter Verschneidung und Massenberechnung ist die Größenordnung von 617m³ zu erreicht. Die verwendeten Befehle müssen ein nachträgliches Editieren zulassen. Es wird der Befehl „Höhe@Verhältnis“ ausgewählt.

Eine Kontrolle der Befehlseigenschaften hat ergeben das Höhe und Neigung variabel sind (Schloss geöffnet).


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Die Verschneidung wird erstellt.

Die Vorgehensweise wird etwas geändert. Die Verschneidung wird nicht auf der gesamten Länge erstellt.

Der Bereich in dem die Verschneidung ausgeführt werden soll kann als Station oder mit der Maus (Picken) vorgegeben werden.


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Wählen Sie das Objekt aus: Verschneidungsseite wählen: Auf gesamte Länge anwenden? [Ja/Nein] <Ja>: n Anfangspunkt wählen: Station <0+004.837m>: Punkt angeben oder [Länge]: Station <0+106.727m>: Verschneidungskriterien: Höhe @ Verhältnis Höhe <0.000m>: 273 Abtrag <1:2.00>: 1:5 Auftrag <1:2.00>: 1:5 Wählen Sie das Objekt aus: Wählen Sie das Objekt aus: Wählen Sie das Objekt aus: *Abbruch* Die Verschneidung wird mit „ESC“ beendet, ein DGM ist nicht erstellt. Manuell festgelegte Verschneidungsbereiche sind in der Zeichnung auswählbar und änderbar. Auswahl:


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Änderung:

Flächen innerhalb einer Verschneidungsgruppe sind zu schließen. Dafür steht ein eigener Befehl zu Verfügung.

Die zu füllende Fläche wird erkannt und markiert.

Hinweis: Werden horizontale Flächen nicht mit dem Befehl „Füllfläche erstellen“ geschlossen, so kann es zu erheblichen Fehlern innerhalb der Mengenberechnung kommen.


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Verschneidungs-DGM

Ist die Verschneidung erstellt, so kann das DGM durch Aktivierung der entsprechenden Position in der Verschneidungsgruppen-Eigenschaft auch nachträglich erzeugt werden.

Die Option ist zu aktivieren.


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Hinweis: Das nachträgliche Erstellen oder der totale Verzicht auf das Verschneidungs-DGM ist von Vorteil, weil die Verschneidung selbst in vielen Fällen nur Teilergebnisse liefert oder liefern kann. Diese Teilergebnisse können oftmals besser als Bruchkante DGMs zugeordnet werden. Das Aushub-DGM ist erstellt.

Die Mengenberechnung erfolgt mit Hilfe der Verschneidungsmengen-Werkzeuge. Mit 974m³ steht zu viel Aushubmaterial zur Verfügung.


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Verschneidung bearbeiten

Die bestehende Verschneidung wird bearbeitet.

Es wird die Neigung auf 1:6 geändert. Wählen Sie einen Punkt in der Verschneidung aus oder [Gebiet]: Höhe <273.000m>: Abtrag <1:5.00>: 1:6 Auftrag <1:5.00>: 1:6 Die Mengen werden automatisch nachgeführt.

Es ist auch eine Lageänderung der Elementkante möglich (Verschieben der Stützpunkte).


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Die Verschneidung einschließlich DGM wird nachgeführt und die Mengenberechnung fortlaufend gelistet.

Hinweis: Nach erfolgter Lageänderung ist die Elementkante erneut auf dem DGM abzulegen. Nur so werden richtige Ausgangshöhen angenommen. Eventuell ist beim Verschieben der Stützpunkte der Objektfang auszuschalten.


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Die Lage der Elementkante und die Neigung der Verschneidung wurden mehrfach geändert. Der Aushub mit 631m³ ist für den Aufbau des Damms ausreichend.


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Wasservolumen

Die Berechnung eines Volumens kann nur zwischen zwei DGMs erfolgen. Das heißt aus den DGMs „Oberfläche“, „Damm“ und Aushub ist ein DGM zu erstellen, um anschließend das Volumen zur Wasseroberfläche zu bestimmen. Die Stauhöhe für den Wasserspiegel beträgt 274müNN.

DGMs einfügen (zusammenführen)

Das Einfügen von DGMs oder zusammensetzen erfolgt mit folgender Funktion. Auf DGMs, die aus Verschneidungen erstellt werden, kann die Funktion jedoch nicht direkt angewendet werden. DGMs aus Verschneidungen „hängen“ an der Verschneidung und werden nicht oder nur bedingt in das Übergeordnete übernommen. Führt der Bearbeiter die Funktion trotzdem aus, wird folgende Meldung angezeigt.


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Diese Meldung gibt leider keinen Hinweis auf die Lösung des Problems.

Vor dem Einfügen in ein DGM ist das Verschneidungs-DGM von der Verschneidung zu lösen. Die Funktion lautet „Losgelöstes DGM erstellen“.

Die Funktion wird mit dem „Damm-DGM“ und dem „Aushub-DGM“ durchgeführt.


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Beiden „losgelösten DGMs“ wird ein eigener Darstellungsstil gegeben „Höhenlinien fein“.

Vor dem Einfügen der „Losgelösten DGMs“ wird deren Stil auf „Umring“ gewechselt. Die aus der Verschneidung selbst resultierenden DGMs werden auf „_keine Darstellung“ gesetzt. Der nochmalige Darstellungswechsel wird nur ausgeführt um im eingefügten Bild (Unterlage) die Zuordnung der Verschneidung-DGMs deutlich anzeigen zu können.


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Beide losgelösten Verschneidung-DGMs sind auf „Umring“ geschalten. Die im Bild dargestellte Schraffur resultiert aus der Verschneidung.

Die „Losgelösten DGMs“ werden in das Oberflächen DGM eingefügt.


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Die Höhenschichtlinien des DGMs „Oberfläche“ verlaufen entlang von „Aushub“ und „Damm“.

Volumenberechnung

Im Darstellungsstil des DGMs -Oberfläche wird die „benutzerdefinierte Höhenschichtlinie“ aktiviert.


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Anschließend wird im Bereich Analyse eine benutzerdefinierte Höhenschichtline auf 274 müNN erstellt.

Diese Einstellung führt zur Kennzeichnung des Bereichs 274 müNN in der Zeichnung. Die benutzerdefinierte Höhenschichtlinie ist zu „extrahieren“.


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Die Funktion führt zu einer Polylinie mit Erhebung, die exakt den Wasserspiegel beschreibt. Zur besseren Veranschaulichung wurde die benutzerdefinierte Höhenschichtline (DGM-Funktion) ab geschalten.

Aus dieser Polylinie wird ein DGM „Wasserspiegel“ erstellt. Die Polylinie ist gleichzeitig Bruchkante und Grenze. Zur besseren Darstellung erhält das DGM „Wasserspiegel“ blaue Dreiecke. Zusammen mit dem Darstellungsstil „Realistisch“ wird der Wasserspiegel mit einer blauen Schraffur versehen.


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49

Ansicht „Oben“

Wasservolumen: In dem Konstruierten Becken können bis zu einem max. Stau von 274müNN 891m³ Wasser angestaut werden. Ansicht: „ISO-Ansicht SW“

Ende der Unterlage

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