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Höhenlinien darstellen und Volumen berechnen

Situation: Eine Baufirma soll Erdhügel abtragen, die auf rechteckigen Geländestücken z.B. mit den Maßen 100m * 100 m liegen. Es sind von einem Ingenieurbüro Höhenwerte der Erdhügel erfasst worden. Dazu wurde ein Raster in Meterabständen erzeugt, an denen die Höhen gemessen wurden. Diese Werte wurden beim Erfassen unter Angabe ihrer Koordinaten sequentiell in eine Datei eingegeben.

Der Transportunternehmer wünscht nun die folgenden Angaben:

  1. Darstellung des Hügels über seine Höhenwerte in Balkenform
  2. Darstellung des Hügels über Linien gleicher Höhe wie in topografischen Karten üblich; er möchte für jeden Höhenmeter eine Linie sehen, um sich einen Endruck von der Form machen zu können.
  3. Der Erdhügel soll abgetragen werden. Dies soll mit LKWs geleistet werden, die in einer Fahrt, die 30 Minuten dauert, 7 m3 Erde abtransportieren können. Hierzu ist das Volumen des Erdhügels zu ermitteln.
  4. Der Transportunternehmer hat in seinem Fuhrpark mehrere LKWs. Er möchte entscheiden, wie viele LKWs er für das Projekt einsetzen muss, da er nur eine begrenzte Zeit auf das Geländestück fahren kann. Dazu benötigt er eine Tabelle, aus der hervorgeht, wie lange das Abtragen mit der unterschiedlichen Anzahl von LKWs dauert.

Aufgabe: Der Auszubildende eines IT-Unternehmens entwickelt für die Baufirma ein Programm.

Arbeitschritte:

  1. Ermittlung einer für die Berechnung günstigen Datenstruktur
  2. Überführung der Daten aus der Datei in die Datenstruktur
  3. Grafische Darstellung des Geländes über die eingegebenen Höhenwerte in Balkenform
  4. Entwicklung eines geeigneten Algorithmus zur Berechung äquidistanter Höhenlinien
  5. Berechnung des Volumens aus äquidistanten rechteckigen Geometrien sowohl mit einem linearen als auch mit einem quadratischen Modell und Diskussion der Unterschiede
  6. Entwicklung eines Rahmenprogramms mit den Eigenschaften:
    1. Überführung einer Höhendatei in die Datenstruktur
    2. Darstellung des Balkenbildes und der Höhenlinien
    3. Berechnung und Ausgabe des Volumens
    4. Ausgabe einer Tabelle, die die Abtragdauer bei der Nutzung von unterschiedlichen Zahlen von LKW anzeigt
  7. Erstellen der Dokumentation für Benutzer und für Entwickler

Ergebnis: Der Auszubildende hat die Problematik von numerischen Einflüssen bei der Auswertung von Daten verstanden und kennt geeignete Hilfsmittel zur genaueren Berechnung.

Zeitpunkt: 2. Ausbildungsjahr

Dauer: 20 Tage

Betrieb:
Berufsbildpositionen A 1.4, A 4.1

Berufsschule:
Lernfelder 2,5,10,13