Orman Yollarında Kazı-Dolgu Miktarlarının Hesaplanmasında Topoğrafik Harita Tabanlı Geleneksel Yöntem ile Bilgisayar Destekli Yöntemin Karşılaştırılması

Öz

Bu çalışmada, topoğrafik harita tabanlı geleneksel yöntem ve bilgisayar destekli yöntemle yürütülen yol projelendirme çalışmalarının, geometrik unsurları tanımlanan bir orman yolunda kazı-dolgu miktarlarını hesaplamadaki etkinlikleri karşılaştırılmıştır. Bu amaçla çalışma alanı olarak İstanbul ili Sultanbeyli sınırları içerisindeki 789 m uzunluğunda geleneksel yöntemle planlanan normal B tipi orman yolu incelenmiştir. Bilgisayar-destekli yöntem uygulamasında, farklı projelendirme kriterleri dikkate alınarak ortaya çıkacak kazı-dolgu oranlarının belirlenmesi aşamasında Autocad Civil 3D yazılımı kullanılmıştır. Kazı ve dolgu oranlarının farklılaşması güzergâhtaki yatay kurpların büyüklüklerine ve enkesit sıklığına bağlı olarak değişebilmektedir. Bu nedenle öncelikle geleneksel yöntemle oluşturulan yol güzergâhındaki some noktaları sabit kalacak şekilde, AutoCAD Civil 3D ortamında yatay kurp parametreleri (proje tasarım hızı ve orman yollarında kullanılan minimum ve maksimum yatay kurp yarıçapları) tanımlanarak otomatik olarak kurp genişlikleri belirlenmiştir. İkinci aşamada ise hem geleneksel hem de bilgisayar destekli yöntem kullanılarak üç farklı şekilde kazı dolgu hesaplaması yapılmıştır: 1) 65 adet enkesit noktası için, 2) 5 m’de bir alınan enkesit noktaları için ve 3) 10 m’de bir alınan enkesit noktaları için. Yatay kurp parametrelerinin ve enkesitlerin klasik yöntemle belirlenmesi sonucu kazı-dolgu hacmi enkesit aralığının 10 m olması durumunda net kazı hacmi 140 m³ iken, 5 m aralık için 150 m³ olarak hesaplanmıştır. Yatay kurp parametrelerinin bilgisayar destekli karar verilmesi, enkesitlerin ise geleneksel yöntemle çizilmesi durumunda, 10 m aralıklı enkesitlerde 80 m³ ve 5 aralıklı enkesitlerde 40 m³ kazı-dolgu hacmi hesaplanmıştır. Çalışma sonuçları, kazı-dolgu hacimlerinin hesaplanması için yatay yol geometrik parametrelerinin belirlenmesinde bilgisayar tabanlı karar destek sistemlerinin kullanılması durumunda, gerçeğe daha yakın sonuçların elde edildiğini ortaya koymaktadır.

Anahtar Kelimeler

• Orman yolları,sayısal arazi modeli,kazı-dolgu hacmi,geometrik parametreler.

Comparison of Topographical Map Based Traditional Method and Computer-Assisted Method in Calculation of Cut-Fill Volumes in Forest Roads

Abstract

In this study, the effectiveness of topographical map based traditional method and computer-assisted method was compared in calculation of cut and fill volumes in a sample forest road with known geometric elements.  For this purpose, 789 m of normal B type forest road, which was planned by using traditional method in the boundaries of Sultanbeyli in Istanbul, was investigated. Autocad Civil 3D software was used to determine the cut-fill ratios by considering different projecting criteria in application of computer-assisted method. The differentiation of the cut-fill ratios may vary depending on the size of the horizontal curves and the cross-section density along the roadway. Thus, firstly, the sizes of horizontal curves were defined in AutoCAD Civil 3D environment by defining some of the horizontal curve parameters (i.e. project design speed and minimum and maximum radius of horizontal curves used in forest roads) while keeping the original intersection points of the roads designed by traditional method. In the second stage, by taking into account of both traditional and computer-assisted methods, cut-fill calculations were made in three different ways: 1) for 65 cross-sections, 2) for  cross-sections  5 m intervals, and3)  for cross-sections with 10 m intervals.. Determination of horizontal curve parameters and cross sections by traditional method, the  net cut volume was calculated as 140 m³ in the case of cross section of 10 m intervals, while it was calculated as 150 m³ for 5 mintervals. In the case of computerized decision making of horizontal curves and cross sectioning by traditional method, 80 m³ and at 40 m³ of net cut volume was calculated in cross sections of 10 m intervals and in cross sections at 5 intervals, respectively. The results of the study showed that more realistic results can be achieved when using computer based decision-support systems in the determination of the horizontal road geometric parameters for calculating the cut-fill volumes.

Keywords

• Forest road,cut-fill volumes,digital terrain model,geometrical parameters

References

1. Akay AO, Akgul M, Demir M (2018). Determination of temporal changes on forest road pavement with terrestrial laser scanner. Fresenius Environmental Bulletin, 27(3), 1437-1448.
2. Akay AO., Demir M, Akgul M (2018). Assessment of risk factors in forest road design and construction activities with fuzzy analytic hierarchy process approach in Turkey. Environmental Monitoring and Assessment, 190(9), 561.
3. Akgül M, Yurtseven H, Akburak S, Demir M, Cigizoglu HK, Ozturk T, Eksi M, Akay AO (2017). Short term monitoring of forest road pavement degradation using terrestrial laser scanning. Measurement, 103, 283-293.
4. Akgül M, Yurtseven H, Gülci S, Akay AE (2018). Evaluation of UAV-and GNSS-Based DEMs for Earthwork Volume. Arabian Journal for Science and Engineering, 43(4), 1893-1909.
5. Akgül M, Esin Aİ, Özmen M (2011). Orman Yollarının Dinamik Modelli CAD Programları İle Planlanması. I. Ulusal Akdeniz Orman ve Çevre Sempozyumu, 26-28.
6. Aruga K, Sessions J, Akay AE (2005). Application of an airborne laser scanner to forest road design with accurate earthwork volumes. Journal of Forest Research, 10(2), 113-123.
7. Babapour R, Naghdi R, Ghajar I, Ghodsi R (2015). Modeling the proportion of cut slopes rock on forest roads using artificial neural network and ordinal linear regression. Environmental monitoring and assessment, 187(7), 446.
8. Chung W, Sessions J (2001). Designing a forest road network using heuristic optimization techniques. Appalachian Hardwood: Managing Change, Corvallis, Oregon.

9. Contreras M, Aracena P, Chung W (2012). Improving Accuracy in Earthwork Volume Estimation for Proposed Forest Roads Using a High Resolution Digital Elevation Model, Croatian Journal of Forest Engineering, 33(1): 125-142.
10. Demir M (2002). Bolu mıntıkasında orman yol şebeke ve nakliyat planlarının bilgisayar ortamında düzenlenmesi. İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 52(2), 125-158.
11. Easa SM (1992). Discussion of “Cut and Fill Calculations by Modified Average-End-Area Method” by James W. Epps and Marion W. Corey (September/October, 1990, Vol. 116, No. 5). Journal of Transportation Engineering, 118(4), 600-601.
12. Ghajar I, Najafi A, Karimimajd AM, Boston K, Ali Torabi S (2013). A program for cost estimation of forest road construction using engineer's method. Forest Science and Technology, 9(3), 111-117.
13. Gumus S, Acar HH, Toksoy D 2008. Functional forest road network planning by consideration of environmental ımpact assessment for wood harvesting. Environmental Monitoring and Assessment, 142: 109–116.
14. Jaafari A, Najafi A, Rezaeian J, Sattarian A, Ghajar I (2015). Planning road networks in landslide-prone areas: a case study from the northern forests of Iran. Land Use Policy, 47, 198-208.
15. Liu X (2008). Airborne LiDAR for DEM generation: some critical issues. Progress in Physical Geography, 32(1): 31-49.
16. Öztürk T (2009). Orman yolu planlarının oluşturulmasında Netpro yol modülünün kullanılması. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 22(3): 11-19.
17. Peyrov S, Najafi A, Nourodini AR (2016). Predicting the earthwork width and determining the annual growth loss due to forest road construction using artificial neural network and ArcGIS. J. FOR. SCI, 62(7), 337-344.
18. Raji SA, Zava A, Jirgba K, Osunkunle, AB (2017). Geometric Design of a Highway Using Autocad Civil 3d. Journal of Multidisciplinary Engineering Science and Technology (JMEST), 4(6).
19. Soycan M (2005). Karayolu yapım maliyetlerinin belirlenmesinde yatay ve düşey kurp sayılarının etkilerinin incelenmesi. 2. Ulusal Mühendislik Ölçmeleri Sempozyumu, Türkiye.
20. Stuckelberger JA, Heinimann HR, Burlet EC (2006). Modelling spatial variability in the life-cycle costs of low-volume forest roads. European Journal of Forest Research, 125 (5): 377–390.
21. Şentürk N, Koç A, Yener H (1990). Sayısal Arazi Modelleri İle Dolgu Miktarının Hesaplanması. Journal of the Faculty of Forestry, Istanbul University, 40 (4): 91-110.
22. Şentürk N (1992). Orman Yollarının Planlanmasında Sayısal Verilerden Yararlanma Olanakları. Doktora Tezi, İ.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Türkiye.
23. Şentürk N, Öztürk T, Demir M (2007). Orman Transport Bilgi Sisteminin Oluşturulması. (Belgrad Ormanı Örneği). İ.Ü. Araştırma Fonu Proje No: 1280/240604, İstanbul. (Bitiş Tarihi: 2007).
24. Tan J (2000). Application of dynamic programming to optimum location of a forest road. Journal of Forest Engineering. 11: 3342.