ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ KATEDRA SPECIÁLNÍ GEODÉZIE BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

Transkript

1 ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ KATEDRA SPECIÁLNÍ GEODÉZIE BAKALÁŘSKÁ PRÁCE Testování měření pomocí integrované kamery v totální stanici Trimble VX Spatial Station Testing of the measurement through the use of integrated camera in total station Trimble VX Spatial Station Vypracovala: Vedoucí práce: Renáta Belzová Ing. Tomáš Jiřikovský, Ph.D. Září 2009

2 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem předloženou bakalářskou práci vypracovala samostatně na základě uvedené literatury. V Úvalech dne Renáta Belzová

3 PODĚKOVÁNÍ V první řadě bych ráda poděkovala vedoucímu mé práce Ing. Tomášovi Jiřikovskému Ph.D. za cenné rady při zpracovávání této bakalářské práce. Velký dík také patří firmě Geotronics Praha s.r.o., pod jejíž záštitou byla práce zpracována, za zapůjčení testovaného přístroje a potřebného softwaru. V neposlední řadě bych chtěla poděkovat mým blízkým za podporu při tvorbě této práce.

4 ABSTRAKT Tato bakalářská práce je věnovaná testování přístroje Trimble VX Spatial Station. Testování bylo provedeno na fasádě Základní školy v Úvalech u Prahy. Základní náplní je porovnání časové náročnosti a výsledků z prostorové polární metody a metody s použitím integrované CCD kamery. V první části práce je uvedena stručná charakteristika přístroje a použitých metod měření. Dále je podrobněji pojednáno o průběhu měření a zpracování jednotlivých metod. V závěru práce se nachází porovnání dosažených výsledků z obou metod. KLÍČOVÁ SLOVA geodézie, měření, prostorová polární metoda, pasivní odraz, kontrolní oměrná, mračno bodů ABSTRACT This bachelor thesis is devoted to testing the total station Trimble VX Spatial Station. Testing was done on the facade of Primary School in Úvaly near Prague. Basic content of this thesis is to compare the time performance and results of the spatial polar method and method using an integrated CCD camera. In the first part of the work there is short characterization of the instrument and the methods of measurement. Below is more detailed discourse about measurements and processing of individual methods. At the close of this work can be found confrontation of the results obtained from both methods. KEY WORDS surveying, measurement, spatial polar method, passive reflection, control measurement, cloud points

5 OBSAH ÚVOD STRUČNÁ CHARAKTERISTIKA PŘÍSTROJE A POMŮCEK Trimble VX Spatial Station Technologie přístroje Trimble CU Použité pomůcky POUŽITÉ METODY Prostorová polární metoda Metoda s použitím integrované CCD kamery PROSTOROVÁ POLÁRNÍ METODA Postup měření a výpočtů Měřická síť a výpočet stanovisek Měření a výpočet podrobných bodů Program Microstation verze Výsledky prostorové polární metody METODA S POUŽITÍM INTEGROVANÉ CCD KAMERY Prostorové zobrazování Spatial Imaging Postup měření Program RealWorks Survey Advanced Postup zpracování projektu Vstupní data a jejich načtení do programu Zpracování projektu Export výsledků Výsledky metody s použitím integrované CCD kamery

6 5. POROVNÁNÍ VÝSLEDKŮ Z OBOU METOD Kontrolní oměrné měřené přímo na fasádě objektu Oměrné z prostorové polární metody Oměrné z metody s použitím integrované CCD kamery Porovnání oměrných ve spodní části objektu Porovnání oměrných v horní části objektu Grafické porovnání obou metod TVORBA ŘEZU Pořízení vstupních dat Postup tvorby řezu Výsledný řez ZÁVĚR SEZNAM LITERATURY SEZNAM OBRÁZKŮ SEZNAM TABULEK SEZNAM PŘÍLOH Příloha č Příloha č Příloha č Příloha č Příloha č

7 ÚVOD Předmětem této bakalářské práce je posouzení, zda nová metoda s využitím integrované CCD kamery v přístroji Trimble VX Spatial Station dosahuje stejných výsledků jako klasická prostorová polární metoda s tím rozdílem, že nová metoda by měla být několikanásobně rychlejší a tím ekonomičtější. Pro zjištění rozdílů ve výsledcích obou metod bude použito oměrných měr a pro porovnání časové úspory se budou zaznamenávat časy měření a zpracování. Obě metody byly provedeny přístrojem Trimble VX Spatial Station na fasádě budovy Základní školy v Úvalech u Prahy. Celá práce byla zpracována ve spolupráci s firmou Geotronics Praha s.r.o. zastoupenou Ing. Tomášem Hončem. 7

8 1. STRUČNÁ CHARAKTERISTIKA PŘÍSTROJE A POMŮCEK V této kapitole budou představeny parametry přístroje Trimble VX Spatial Station. Dále budou popsány pomůcky, které byly použity při testování přístroje. 1.1 Trimble VX Spatial Station Obr. 1.1 Trimble VX Trimble VX Spatial Station je určen k zachycení tvarů, detailů a souřadnic a nabízí snadný vstup do technologie Spatial Imaging. Tento přístroj je optimalizován pro získávání informací pomocí integrovaného videa, skenování a polohovací technologie. Trimble VX Spatial Station je ideálním řešením díky kombinaci 3D skenování a digitálního zpracování obrazu s přesným geodetickým měřením a 2D výstupy: Intuitivní video poskytuje vizuální výběr bodů na obrazovce, což vede k větší rychlosti sběru dat. Otáčení o 115 stupňů za sekundu, MagDrive servo pohyb zajišťuje rychlé, efektivní měření. 8

9 TECHNICKÉ PARAMETRY Skenování Dosah...do 150 m Rychlost.....více než 15 bodů/sekundu, typicky 5 bodů/sekundu Směrodatná odchylka...3 mm 150 m Přesnost úhlů...1 (0,3 mgon) Automatický kompenzátor Typ.dvouosý Přesnost 0,5 (0,15 mgon) Rozsah..±6 (±100 mgon) Měření délek Přesnost (Směr.odchylka) Na hranol Standard...±(3 mm + 2 ppm) Tracking.±(10 mm + 2 ppm) Direct Reflex Standard...±(3 mm + 2 ppm) Tracking.±(10 mm + 2 ppm) Dosah (standardní viditelnost) Na hranol 1 hranol 2500 m 1 hranol Long Range mód m (max. dosah) 3 hranoly m 3 hranoly Long Range mód m (max. dosah) Nejkratší měřitelná délka 0,2 m Direct Reflex (typicky) Kodak Gray Card (18% odrazivost)...> 300 m Kodak Gray Card (90% odrazivost)...> 800 m Odrazná folie 20 mm.800 m Odrazná folie 60 mm m Nejkratší měřitelná délka... 2 m 9

10 Horizontace Krabicová libela v trojnožce..8 /2 mm Elektronická dvouosá libela na displeji s citlivostí 0,3 (0,1 mgon) Servo systém.magdrive servo technologie, integrovaný úhlový senzor v servu, elektromagnetický přímý pohon Rychlost rotace stupňů/sekundu Čas potřebný k proložení z 1. do 2. polohy...3,2 s Rychlost nastavení do polohy o 180 (200 gon)..3,2 s Ustanovky a jemný pohyb....servo pohon, nekonečné jemné ustanovky Centrace Systém centrace...trimble trojnožka, 3 trny Optický centrovač... vestavěný optický Zvětšení / rozsah zaostření.....2,3 x / 0,5 m nekonečno Dalekohled Zvětšení x Světelnost objektivu.40 mm Zorné pole na 100 m...2,6 m na 100 m Rozsah ostření...1,5 m nekonečno Osvětlení nitkového kříže...nastavitelné (10 kroků) Kamera Čip Color Digital Image Sensor Rozlišení x 1536 pixelů Ohnisková vzdálenost...23 mm Hloubka ostrosti..3 m až nekonečno Zorné pole...16,5 x 12,3 (18,3 gon x 13,7 gon) Digitální zoom...4 kroky (1x, 2x, 4x, 8x) Expozice...automatická Jas...definovatelný Kontrast..definovatelný Obrazová paměť...až 2048 x 1536 pixelů 10

11 Typ formátu...jpeg Kompresní poměr..definovatelný Zachycení videa.5 snímků za sekundu Provozní teplota.-20 C až +50 C Odolnost proti prachu a vodě...ip55 Zdroj napětí Interní baterie...dobíjecí Li-Ion baterie 11,1V, 4,4 Ah Doba provozu Jedna vnitřní baterie...cca 5 hodin Tři vnitřní baterie v držáku..cca 15 hodin Držák pro Robotic s jednou vnitřní baterií..cca 12 hodin Hmotnost Přístroj..5,25 kg Trimble CU kontrolní jednotka..0,4 kg Trojnožka...0,7 kg Vnitřní baterie..0,35 kg Výška točné osy dalekohledu.196 mm Komunikace USB, Serial, Bluetooth Zabezpečení dvouúrovňová ochrana heslem Zdroj světla...pulsní laserová dioda 870 mm, Laser třídy 1 Laserový koaxiální pointer..laser třídy 2 Rozptyl paprsků na hranol Horizontálně.4 cm/100 m Vertikálně.8 cm/100 m Rozptyl paprsků Direct Reflex Horizontálně.4 cm/100 m Vertikálně.8 cm/100 m Atmosférická korekce ppm až 160 ppm kontinuálně Předchozí text byl převzat a přeložen z [1] a [2]. 11

12 1.2 Technologie přístroje Trimble Vision TM technologie, která zobrazuje reálné video na displeji kontrolní jednotky umožňuje snadno a rychle identifikovat a zachytit důležité body efektivním systémem ukaž a měř MagDrive serva tyto servomotory otáčejí přístrojem velmi rychle a tiše, zároveň slouží k jemnému pohybu pro přesné zacílení Direct Reflex funkce umožňující pasivní odraz (měření bez hranolu) Spatial Imaging nová technologie Trimble Survey Controlleru a Trimble VX Spatial Station tato technologie zahrnuje: polygonální vymezení skenované oblasti panoramatickou funkci, která umožňuje automaticky snímání více snímků na definované skenované oblasti možnost zobrazení mračna bodů nad skenovanou oblastí 1.3 Trimble CU Obr. 1.2 Trimble CU Trimble CU je kontrolní jednotka, která slouží k práci s totální stanicí nebo GPS. Tato jednotka obsahuje software Trimble Survey Controller TM, pomocí kterého se totální stanice nebo GPS ovládá. Je držitelem environmentálního hodnocení IP55 a pracuje v extrémních teplotách od -30 C až do +55 C. Rovněž může vydržet pád z 1 m na tvrdý povrch. Data mohou být z Trimble CU převedena do počítače pomocí kabelu, Bluetooth nebo čtečky karet CompactFlash. 12

13 1.4 Použité pomůcky Při testování přístroje byly zapotřebí následující pomůcky: totální stanice Trimble VX v.č klávesnice Trimble CU v.č x baterie dřevěný stativ výtyčka standardní odrazný hranol s konstantou -30 mm ocelové pásmo 13

14 2. POUŽITÉ METODY Pro testování přístroje byly použity dvě měřické metody : prostorová polární metoda metoda s použitím integrované CCD kamery. 2.1 Prostorová polární metoda Prostorovou polární metodou se zaměřují významné body na objektu, jejichž spojením ve vhodném programu dostaneme výslednou podobu objektu. Touto metodou se určí prostorové souřadnice zaměřených bodů v systému S-JTSK a Bpv, nebo v místním systému. Pro tento typ zaměření je nutný přístroj s dálkoměrem s pasivním odrazem, jelikož většina zaměřovaných bodů není přístupná pro měření na odrazný hranol. Velkou nevýhodou této metody je fakt, že zaměřování složitých prvků fasády je značně pracné a hlavně velmi časově náročné. Při měření je také nutné vést měřické náčrty, podle kterých se následně budou body spojovat. 2.2 Metoda s použitím integrované CCD kamery Tato metoda je založena na pořízení snímků s osou záběru pokud možno co nejvíce kolmou k objektu. Při snímkování je nutné znát souřadnice stanovisek a orientací, určit překryt a rozlišení snímků. Po určení zájmové oblasti pomocí polygonu si přístroj sám určí, kolik bude potřeba snímků, a začne snímkování v řadách. Dále je nutné změřit několik kontrolních bodů na objektu. Velkou výhodou této metody je rychlost měření v terénu. Metoda s použitím integrované CCD kamery je několikanásobně rychlejší než prostorová polární metoda. Výsledné snímky se následně zpracovávají v programu RealWorks Survey Advanced 6.2, který bude představen v kapitole

15 3. PROSTOROVÁ POLÁRNÍ METODA 3.1 Postup měření a výpočtů Před samotným měřením byly do přístroje zadány hodnoty tlaku a teploty pro určení fyzikálních redukcí. Matematické redukce v tomto případě nebyly uvažovány, neboť měření probíhalo v místním souřadnicovém systému. Všechny výpočty byly provedeny v programu Groma verze Měřická síť a výpočet stanovisek Kolem zaměřovaného objektu byla vhodně rozvržena měřická síť stanovisek. Stanoviska č. 4002, 4003, 4004 byla určena volným polygonovým pořadem v místním souřadnicovém systému. Počátek souřadnicového systému se souřadnicemi [1000, 5000, 100] byl vložen do bodu 4001 a osa + X byla vložena do spojnice bodů 4001 a Polygonový pořad je tvořen body 4001, 4002, 4003, 4004 a na počátečním bodě 4002 byla zadána orientace na bod Bod 4006 byl určen volným stanoviskem z bodů 4001, 4002, Výpočet byl proveden v programu Groma pomocí funkcí Výpočty Polygonový pořad, Výpočty Volné stanovisko. Obr. 3.1 Grafické znázornění měřické sítě 15

16 Parametry polygonového pořadu jsou uvedeny v tabulce 3.1. Parametry polygonového pořadu Typ pořadu Volný Délka pořadu 56,978 m Největší / nejmenší délka v pořadu 38,418 m / 18,560 m Poměr největší / nejmenší délka 1 : 2,07 Max. poměr sousedních délek 1 : 2,07 Největší rozdíl 2x měřené délky 0,006 m Tab. 3.1 Parametry polygonového pořadu Souřadnice stanovisek vypočtených polygonovým pořadem a protínáním zpět jsou uvedeny v následující tabulce 3.2. Bod Y [m] X [m] Z [m] , , , , , , , , , , , , , , ,216 Tab. 3.2 Souřadnice měřických stanovisek č. 1. Protokol o výpočtu polygonového pořadu a protínání zpět je uveden v příloze Měření a výpočet podrobných bodů Podrobné body byly měřeny prostorovou polární metodou pomocí pasivního odrazu (funkce Direct Reflex se součtovou konstantou 0 mm). Jelikož bylo mnoho prvků (okna, římsy, ornamenty) na fasádě totožných, měřil se prvek vždy pouze jednou. U ostatních stejných prvků byly zaměřeny body, na které byl objekt při zpracování kopírován. U některých prvků fasády, které vykazovaly vodorovnost a svislost byly měřeny jen nutné body a zbylé byly dokonstruovány. 16

17 Při zaměřování byly také změřeny pomocí pásma kontrolní míry některých částí objektu. Celkem bylo zaměřeno 882 podrobných bodů. Výsledné souřadnice podrobných bodů byly vypočteny v programu Groma funkcí Výpočty Polární metoda dávkou a protokol o výpočtu je uveden v příloze č. 2. Aby bylo možné vykreslit fasádu ve 2D, musela být provedena transformace souřadnic do roviny fasády s identickými body č. 119, 136 a 145. Počátek nového souřadnicového systému byl vložen do bodu č. 136, osa +X byla vložena do spojnice bodů 136 a 119 a osa +Z byla vložena do spojnice bodů 136 a 145. Protokol o výpočtu transformace souřadnic je uveden v příloze č. 3. Obr. 3.2 Grafické znázornění souřadnicových os nového souřadnicového systému Po transformaci souřadnic bylo nutné ještě otočit souřadnicové osy, aby se body zobrazily správně v programu Microstation verze 8. Výsledné souřadnice, které byly importovány do programu Microstation jsou uvedeny v příloze č Program Microstation verze 8 Grafický výstup z prostorové polární metody byl vyhotoven v programu Microstation. Nejprve byl přes funkci MDL Aplikace propojen program Groma verze 7. Pomocí propojení se mohly vypočtené souřadnice přenést do prostředí Microstationu. Toto propojení mělo velkou výhodu v tom, že se nemusely přenést všechny body najednou, ale po určitých částech, což usnadňovalo orientaci v zaměřených bodech. 17

18 Pro lepší orientaci ve výsledném výkresu byly při zpracovávání vhodně vytvořeny vrstvy pro jednotlivé prvky objektu (např. skleněná výplň okna, rám okna, římsa pod oknem, ornamenty). Barvy vrstev byly vybírány podle skutečných barev na objektu. Při vykreslování fasády byly použity vhodné nástroje programu Microstation kresba oblouku, kopírování, zrcadlení, prodloužení prvku k průsečíku. Také byly využívány různé typy nájezdů, kterými byly odstraněny nedotahy a přetahy. 3.3 Výsledky prostorové polární metody Prostorová polární metoda byla, jak již bylo řečeno výše, zpracována v programu Microstation verze 8 ve formátu DGN. Jelikož je cílem této práce i porovnání časové náročnosti jednotlivých metod, byl zaznamenán čas při měření i zpracování. Čas měření v terénu síť 25 min 9:00 12:10 3 h 10 min 13:10 17:15 4 h 5 min Celkem 7 hodin 15 min Čas zpracovávání v programu Microstation Celkem 10 hodin 30 min Obr. 3.3 Výsledek prostorové polární metody Výsledek prostorové polární metody v měřítku 1 : 50 je uveden v příloze č

19 4. METODA S POUŽITÍM INTEGROVANÉ CCD KAMERY Některé následující pasáže byly převzaty a přeloženy z [1] a [3]. 4.1 Prostorové zobrazování Spatial Imaging Spatial Imaging je nová technologie Trimble VX Spatial Station. Spatial Imaging zahrnuje: polygonální vymezení skenované oblasti panoramatickou funkci, která umožňuje automatické snímání více snímků na definované skenované oblasti možnost zobrazení mračna bodů nad skenovanou oblastí Spatial Imaging sestává ze 3 fází: sběr, zpracování a analýza dat. Při sběru dat se využívají tradiční geodetické techniky spolu s pořizováním snímků a laser skenováním. Tímto způsobem se zachytí tvar, velikost a poloha cílů. Ve fázi zpracovávání se používá program Trimble RealWorks Survey, který poskytuje nástroje pro úpravu a vyhodnocení naměřených dat. Konečnou fází je analýza zpracovaných dat. Zpracovaná data je možno použít pro mnoho aplikací. 4.2 Postup měření Pro tuto metodu je nutné znát souřadnice stanovisek a orientací, a proto byly tyto údaje převzaty z měřické sítě vytvořené při prostorové polární metodě. Měření touto metodou je velmi snadné a rychlé. Stačí pouze na stanovisku o známých souřadnicích zaměřit orientace a správně nastavit přístroj. Před snímkováním se v přístroji nastaví požadovaná velikost snímků, komprese, přesah a expozice (zda má zůstat neměnná pro celou sadu snímků, nebo se má pro každý snímek měnit). V našem případě jsme zvolili nastavení, které je uvedené v tabulce 4.1. Nastavení snímkování Velikost snímku Extra large (2048 x 1536) Komprese Super jemný (nejvyšší kvalita) Přesah 10 % Neměnná expozice Vypnuto (pro každý snímek jiná expozice) Tab. 4.1 Nastavení snímkování 19

20 Po nastavení všech hodnot se v přístroji pomocí funkce Trimble Vision vybral zájmový polygon snímkování. Přístroj si poté sám vybraný polygon rozdělil na určitý počet snímků a začal snímkovat. Snímkování trvalo cca 10 min. Při snímkování byla nejdříve zvolena expozice neměnná. Jelikož bylo při snímkování velmi slunečné počasí, byla většina snímků nepoužitelná pro další zpracování (některé snímky byly příliš tmavé a některé příliš světlé). Z tohoto důvodu bylo snímkování provedeno znovu s nastavením proměnné expozice pro každý snímek a tyto snímky byly dále zpracovávány. Pro další zpracovávání v programu RealWorks Survey Advanced byly ještě zaměřeny kontrolní body na objektu pomocí prostorové polární metody. 4.3 Program RealWorks Survey Advanced 6.2 Trimble RealWorks Survey je software od Trimble, který importuje naměřená data (snímky, data ze skenování) a přeměňuje je ve 3D výsledky. Nástroje v RealWorks Survey spravují, zpracovávají a analyzují velké datové soubory obsahující miliony bodů a umožňují vytvářet vysoce kvalitní výsledky. Trimble RealWorks Survey software umožňuje zaregistrovat, vizualizovat a zkoumat jednotlivé snímky nebo skeny. Obsáhlý, ale velmi snadno ovladatelný RWS nabízí: spravovat, zpracovávat a analyzovat velké soubory dat snadno produkovat výsledky export do CAD sděluje své výsledky pomocí videa a exportu pro Google Earth (kml formát) RealWorks Survey konfigurace RealWorks Survey software je k dispozici ve dvou verzích. Standardní verze nabízí rozšířené možnosti ve 2D a 3D formátu, se kterým se může následně například manipulovat, vizualizovat jej, tisknout, nebo částečně upravit. Rozšířená verze umožňuje uživatelům vytvářet pokročilé výsledky a nabízí další produktivní nástroje a možnosti. 20

21 Obr. 4.1 Hlavní dialogové okno Postup zpracování projektu Vstupní data a jejich načtení do programu Vstupními daty jsou jednotlivé snímky ve formátu JPEG pořízené při snímkování a elektronický záznam měření, který obsahuje údaje o stanovisku, orientacích, snímcích a kameře. Zápisník měření byl vyexportován z Trimble CU pomocí funkce Export uživatelských formátů do formátu JXL (Trimble JobXML). Pro načtení projektu do programu je nutné mít zápisník měření JXL a jednotlivé snímky JPEG ve stejné složce Zpracování projektu Program má 3 módy Registration, OfficeSurvey a Modeling. Jednotlivé fáze zpracovávání projektu se dějí v různých módech. V módu Registration se načítají vstupní data a lze upravovat stanoviska měření. V módu OfficeSurvey probíhá samotné zpracovávání projektu jak snímků, tak skenovaných dat ( = mračen bodů). Mohou se zde například tvořit 3D linie a objekty a trojúhelníkové sítě z mračen bodů. V módu Modeling se zpracovávají skeny pomocí předdefinovaných tvarů jako jsou například koule, rovina a válec. 21

22 1) Načtení měřených dat Načtení měřených dat probíhá v módu Registration. Samotné načtení se provede pomocí File Open, kde stačí otevřít jen soubor JXL a jednotlivé snímky a skeny se automaticky načtou samy. Obr. 4.2 Načtené snímky a skeny pohled ze stanoviska ) Úprava pořízených snímků Po přepnutí do módu OfficeSurvey se nejprve provede sjednocení jasu a zesvětlení okrajů jednotlivých snímků, aby byly méně zřetelné přechody mezi snímky. Toto umožňuje funkce Equalizing Image Color, která se nachází v menu Edit Advanced Equalizing Image Color. Obr. 4.3 Úprava snímků Equalizing Image Color 22

23 3) Kresba fasády ve 3D Kresba fasády se provádí pomocí funkce OfficeSurvey Polyline Drawing Tool, která umožňuje kreslit ve 3D. Nejprve je nutné definovat rovinu, ve které se bude daný prvek kreslit. Definování se provede pomocí funkce Launch 3D Plane Tool, která se nachází v nabídce funkce Polyline Drawing Tool. Obr. 4.4 Definování roviny Launch 3D Plane Tool Pro definování roviny bylo použito 2 bodů pro určení horizontálního směru a 3. bodu pro určení polohy roviny ve 3D (funkce Define vertical plane by picking two screen points and one 3D point) Obr. 4.5 Typ definování roviny Po definování roviny je možné již začít vlastní kreslení všech prvků, které leží v určené rovině. Je možné vykreslovat linie, obdélníky a kruhy. Obr. 4.6 Kreslící nástroje Již nakreslené prvky se vytvoří pomocí funkce Create. Obr. 4.7 Vytvoření a uložení nakreslených prvků 23

24 Aby se nakreslené prvky uložily a mohlo se pokračovat v další práci s projektem, je nutné kreslící funkci zavřít pomocí Close Tool (Escape). Obr. 4.8 Ukončení kreslení Export výsledků Po vykreslení všech prvků fasády se jednotlivé objekty mohou exportovat do různých formátů, nejčastěji do formátu DXF. Export se provádí označením všech prvků, které chceme exportovat a následným použitím funkce File Export Selection. Při exportu se dají nastavit parametry: Typ exportovaných dat : 1) vybraná mračna bodů a geometrie 2) vybraná geometrie 3) vybraná mračna bodů Exportovaný rám Jednotky Vyobrazení mračna Obr. 4.9 Export do DXF 24

25 4.4 Výsledky metody s použitím integrované CCD kamery Tato metoda byla zpracována v programu RealWorks Survey Advanced 6.2. I během této metody byl zaznamenáván čas během měření a zpracovávání. Čas měření v terénu: síť: 25 min převzato z prostorové polární metody stanovisko 4003 : 14:45 14:55 28 snímků stanovisko 4002 : 15:00 15:10 24 snímků Celkem 45 min Čas zpracování v programu RealWorks Survey Celkem 7 hodin 20 min Obr Výsledek metody s použitím integrované CCD kamery Výsledek metody s použitím integrované CCD kamery pohled ze stanoviska 4003 je uveden v příloze č. 6. Výsledek byl vytištěn v obecném měřítku, neboť program RealWorks Survey neumožňuje tisk v zadaném měřítku. 25

26 5. POROVNÁNÍ VÝSLEDKŮ Z OBOU METOD Porovnání výsledků z obou metod bylo provedeno pomocí kontrolních oměrných, které byly měřeny přímo na fasádě objektu, pro prostorovou polární metodu byly určeny v programu Microstation verze 8 a pro metodu s použitím integrované CCD kamery byly určeny v programu RealWorks Survey Kontrolní oměrné měřené přímo na fasádě objektu Kontrolní oměrné se měřily ocelovým pásmem s přesností na centimetry pouze v dolní části objektu, jelikož horní část objektu není dostupná pro tato měření. Byly měřeny vodorovné, svislé i šikmé vzdálenosti, aby bylo možné zjistit případné odchylky v různých směrech. Grafické znázornění měřených kontrolních je uvedeno v příloze č Oměrné z prostorové polární metody Oměrné z prostorové polární metody byly určeny v programu Microstation verze 8 po vykreslení všech prvků fasády. Vzdálenosti se měřily pomocí funkce Změřit vzdálenost, která je přístupná v hlavních nástrojích. 5.3 Oměrné z metody s použitím integrované CCD kamery Oměrné z této metody byly určeny v programu RealWorks Survey 6.2 z nakreslených prvků. K měření vzdáleností v tomto programu je určena funkce Measurement Tool, která je dostupná v hlavním panelu nástrojů. Obr. 5.1 Measurement Tool 26

27 5.4 Porovnání oměrných ve spodní části objektu V následující tabulce je uvedeno porovnání přímo měřených délek, délek určených z prostorové polární metody a délek určených z metody s použitím integrované CCD kamery. Grafické znázornění oměrných ve spodní části objektu je uvedeno v příloze č. 7. Vypočtené odchylky jsou určeny jako rozdíl přímo měřené délky a délky určené z konkrétní metody. Čísla bodů Kontrolní oměrné [m] Prostorová polární metoda [m] Odchylka [m] RealWorks Survey [m] Odchylka [m] ,94 2,93 0,01 2,89 0, ,34 6,29 0,05 6,24 0, ,64 2,62 0,02 2,68-0, ,83 0,81 0,02 0,83 0, ,93 6,97-0,04 6,95-0, ,82 1,81 0,01 1,83-0, ,15 3,17-0,02 3,16-0, ,82 1,82 0,00 1,81 0, ,03 2,04-0,01 2,01 0, ,44 11,50-0,06 11,28 0, ,73 1,73 0,00 1,74-0, ,16 3,15 0,01 3,14 0, ,51 5,53-0,02 5,49 0, ,22 4,23-0,01 4,20 0, ,64 2,65-0,01 2,64 0,00 Tab. 5.1 Porovnání oměrných ve spodní části objektu Z tabulky 5.1 je patrné, že většina odchylek je rovna nebo menší než 2 cm, což je možné považovat za dostačující pro tento typ prací. Odchylka oměrné č. 2 je způsobena špatnou kvalitou snímku (kraj budovy není na snímku jasně patrný), ze kterého byla kresba zhotovována. Odchylka oměrné č. 10 je způsobena nejednoznačností určení kraje části budovy, jelikož se v rohu nachází dešťový svod. Z tohoto důvodu vznikla i odchylka u prostorové polární metody. 27

28 Je zřejmé, že větší odchylky se vyskytují u obou metod na stejných oměrných, což je nejspíše způsobeno špatnou identifikací bodů při zaměřování prostorovou polární metodou i při vykreslování prvků v RealWorks Survey. 5.5 Porovnání oměrných v horní části objektu Jelikož nebylo možné v horní části objektu změřit pásmem kontrolní oměrné, byly určeny odchylky pouze mezi prostorovou polární metodou a metodou s použitím integrované CCD kamery. Grafické znázornění oměrných v horní části objektu je uvedeno v příloze č. 8. Čísla bodů Prostorová polární metoda [m] RealWorks Survey [m] Odchylka [m] ,45 11,31 0, ,43 1,43 0, ,00 9,99 0, ,45 10,43 0, ,14 15,18-0, ,94 7,04-0, ,19 2,20-0, ,73 10,74-0, ,89 1,88 0, ,33 10,36-0, ,34 9,34 0, ,55 0,55 0, ,64 3,65-0, ,60 1,61-0, ,28 1,28 0, ,03 1,03 0, ,04 1,04 0, ,88 3,92-0, ,79 2,81-0,02 Tab. 5.2 Porovnání oměrných v horní části objektu Odchylka u oměrné č. 1 je opět způsobena nejednoznačností určení kraje části budovy, jelikož se v rohu nachází dešťový svod. Oměrná č. 6 je svislá vzdálenost. U ostatních svislých vzdáleností (oměrná č. 2, 6 a 19), které jsou kratší než oměrná č. 6, jsou odchylky výrazně menší. Odchylka oměrné č. 6 by tedy mohla být ovlivněna velikostí určené vzdálenosti. 28

29 Jak je vidět z tabulky 5.2, vzdálenosti určené prostorovou polární metodou a pomocí programu RealWorks Survey jsou až na vzácné výjimky téměř totožné. Z tohoto důvodu můžeme usoudit, že metoda s použitím integrované CCD kamery dosahuje stejných výsledků jako prostorová polární metoda. Strmé záměry na pořizování snímků integrovanou kamerou a jejich následné zpracování nemají významný vliv. Tento fakt je patrný z odchylek u oměrných č. 12, 13 a 14, které jsou měřeny na nejvyšších místech objektu. 5.6 Grafické porovnání obou metod Program RealWorks Survey umožňuje export do DXF (3D), jak bylo uvedeno v kapitole Jelikož výsledky prostorové polární metody byly vykresleny v programu Microstation verze 8 ve 2D a výsledky z programu RealWorks Survey je možné vyexportovat pouze do formátu 3D, nebylo možné provést grafické porovnání obou metod. Grafické porovnání by bylo možné, pokud bychom použili v programu RealWorks Survey funkci OfficeSurvey Image Rectification Tool. Pomocí této funkce bychom po určení roviny zobrazení dostali ortofoto snímek. Tento snímek bychom převedli do formátu DXF a následně překreslili v programu Microstation. Jelikož ale bylo cílem naší práce zjistit časovou náročnost kresby fasády v programu RealWorks Survey 6.2, nebyl způsob uvedený v předchozím odstavci použit. 5.7 Porovnání časové náročnosti obou metod Během samotného měření a zpracovávání byly zaznamenávány časové náročnosti jednotlivých metod. metoda měření v terénu zpracovávání rozdíl Integrovaná kamera 45 min 7 hodin 20 min 6 h 35 min Prostorová polární metoda 7 hodin 15 min 10 hodin 30 min 3 h 15 min Tab. 5.3 Porovnání časové náročnosti jednotlivých metod Výsledný čas měření a zpracování je závislý na zkušenostech pracovníků. Při obou metodách by mohly být časové nároky nižší, pokud by měření a zpracovávání prováděli zkušení pracovníci. 29

30 6. TVORBA ŘEZU Tvorba řezu probíhá v programu RealWorks Survey Advanced Pořízení vstupních dat Vstupní data byla pořízena skenerem, který je integrovaný v totální stanici. Skenování bylo prováděno ze stanovisek, ze kterých bylo prováděno i snímkování objektu. Před vlastním skenováním je třeba nastavit všechny potřebné parametry skenování. Nastavuje se interval v horizontálním a vertikálním směru, kdy je možné nastavit interval úhlový, nebo metrický. Parametry, které byly nastaveny pro naší práci, jsou uvedeny v tabulce 6.1. Parametry skenování HD interval 5 cm dh interval 5 cm 6.2 Postup tvorby řezu Tab. 6.1 Parametry skenování Skeny byly načteny do programu RealWorks Survey Advanced 6.2 stejným postupem jako je uveden v kapitole Řez se tvoří pomocí funkce Cutting Plane Tool, která je přístupná po označení skenu v módu OfficeSurvey. Funkce je v menu OfficeSurvey Cutting Plane Tool. Obr. 6.1 Funkce pro tvorbu řezu 30

31 Ve funkci Cutting Plane Tool se nastaví pomocí Define Cutting Plane rovina, kterou chceme provést řez. 6.3 Výsledný řez Obr. 6.2 Definování roviny řezu Řez byl proveden skenem, který byl pořízen ze stanoviska 4002, svislou rovinou. Výsledek je možné exportovat stejným způsobem, jako je uvedeno v kapitole pro export vykreslených prvků. Obr. 6.3 Výsledný řez Příčný řez v měřítku 1:50 je uveden v příloze č

32 ZÁVĚR Cílem této bakalářské práce bylo porovnat výsledky a časovou náročnost dvou metod zaměření fasády budovy, které lze obě provádět přístrojem Trimble VX Spatial Station. Jedná se o klasické zaměření prostorovou polární metodou s dálkoměrem pro pasivní odraz (Direct Reflex) a metodou pořízení a vyhodnocení obrazových informací integrovanou CCD kamerou. Přístroj také umožňuje laserové skenování, jehož testování se plánuje do budoucna. Prostorová polární metoda byla zpracovávána v programu Groma verze 7.0 a Microstation verze 8. Metoda s použitím integrované CCD kamery byla zpracovávána v programu RealWorks Survey Advanced 6.2. Při porovnání časové náročnosti je jednoznačně efektivnější metoda s použitím integrované CCD kamery. V současné době je velkou výhodou zkrácení času měření v terénu, čehož lze při použití přístroje Trimble VX s integrovanou CCD kamerou velmi dobře dosáhnout. V tomto ohledu je rozhodně metoda s použitím integrované CCD kamery lepší než prostorová polární metoda. Výsledný čas zpracování v programu RealWorks Survey by mohl být ještě kratší, ale je ovlivněn tím, že jsem s ním pracovala poprvé. Dalším hlediskem pro porovnání zmíněných metod byly oměrné míry. Jednotlivé délky z obou metod byly porovnány i s délkami měřenými přímo na fasádě objektu. Významné odchylky se objevily pouze u 2 měr z celkem 15 měřených. Tyto dvě odchylky se ale neobjevily pouze u jedné z metod, nýbrž u obou metod a mezi hůře identifikovatelnými body. Jednou z otázek byl také vliv strmých záměr při snímkování přístrojem Trimble VX. Při porovnání délek v nejvyšších částech objektu bylo zjištěno, že se délky liší minimálně nebo vůbec, což je důkaz, že strmé záměry nemají na snímkování významný vliv. Program RealWorks Survey je velmi dobrý software pro vyhodnocování snímků i skenů. Za velkou a zásadní nevýhodu tohoto programu považuji absenci funkce Snapping ( dochytávání ), která by podle mého názoru měla být součástí softwarů tohoto typu. Další zásadní nevýhodou je, že program neumožňuje tisk v definovaném měřítku, proto byl výsledek metody s použitím integrované kamery vytištěn v obecném měřítku jako pohled ze stanoviska Z tohoto testování celkově vyplývá, že metoda s použitím integrované CCD kamery je srovnatelná s prostorovou polární metodou, ale je mnohem méně časově náročná. 32

33 SEZNAM LITERATURY [1] Brochure - Spatial Imaging - English [online] [cit ]. Dostupný z WWW: < / B_Spatial_Imaging_BRO_0907_lr.pdf>. [2] Trimble VX - Datasheet English [online] [cit ]. Dostupný z WWW: < / E_TrimbleVX_DS_0908_LR.pdf>. [3] Trimble Survey Controller - Release Notes - English [online] [cit ]. Dostupný z WWW: < ment / TSCv1221_ReleaseNotes_English.pdf>. [4] RealWorks Survey - Technical Notes - English [online] [cit ]. Dostupný z WWW: < / E_RealWorks_TN_0409_lr.pdf>. [5] Trimble CU Controller - Datasheet - English [online] [cit ]. Dostupný z WWW: < / C_TCUcont_DS_0907_lr.pdf>. 33

34 SEZNAM OBRÁZKŮ 1.1 Trimble VX Trimble CU Grafické znázornění měřické sítě Grafické znázornění souřadnicových os nového souřadnicového systému Výsledek prostorové polární metody Hlavní dialogové okno Načtené snímky a skeny pohled ze stanoviska Úprava snímků Equalizing Image Color Definování roviny Launch 3D Plane Tool Typ definování roviny Kreslící nástroje Vytvoření a uložení nakreslených prvků Ukončení kreslení Export do DXF Výsledek metody s použitím integrované CCD kamery Measurement Tool Funkce pro tvorbu řezu Definování roviny řezu Výsledný řez

35 SEZNAM TABULEK 3.1 Parametry polygonového pořadu Souřadnice měřických stanovisek Nastavení snímkování Porovnání oměrných ve spodní části objektu Porovnání oměrných v horní části objektu Porovnání časové náročnosti jednotlivých metod Parametry skenování

36 SEZNAM PŘÍLOH Příloha č. 1 Protokol o výpočtu polygonového pořadu a volného stanoviska Příloha č. 2 Protokol o výpočtu polární metody dávkou Příloha č. 3 Protokol o výpočtu transformace souřadnic Příloha č. 4 Souřadnice importované do programu Microstation Příloha č. 5 Výsledek prostorové polární metody v měřítku 1:50 Příloha č. 6 Výsledek metody s použitím integrované CCD kamery pohled ze stano- viska 4003 Příloha č. 7 Grafické znázornění oměrných měr ve spodní části objektu v měřítku 1:50 Příloha č. 8 - Grafické znázornění oměrných měr v horní části objektu v měřítku 1:50 Příloha č. 9 Příčný řez v měřítku 1:50 36

37 PŘÍLOHA Č. 1 Protokol o výpočtu polygonového pořadu a volného stanoviska POLYGONOVÝ POŘAD ================ Orientace osnovy na bodě 4002: Bod Hz Směrník V or Orientační posun : g Naměřené hodnoty: Bod S zpět S vpřed Úhel V úhlu Směrník D vpřed D zpět D Dp - Dz Parametry polygonového pořadu: Typ pořadu : Volný Délka pořadu : m Největší / nejmenší délka v pořadu : m/ m Poměr největší / nejmenší délka : 1:2.07 Max. poměr sousedních délek : 1:2.07 Největší rozdíl 2x měřené délky : 0.006m Nejmenší vrcholový úhel : g Vypočtené body: Bod Y X

38 VÝŠKOVÝ VÝPOČET POLYGONOVÉHO POŘADU =================================== Bod1 Bod2 Z tam Z zpět dh tam dh zpět dh V dh Vypočtené výšky: Bod Výška Test polygonového pořadu: Mezní počet bodů : Skutečná hodnota: 2, Mezní hodnota: 3 Mezní délka pořadu [m]: Skutečná hodnota: , Mezní hodnota: Mezní délka strany [m]: Skutečná hodnota: , Mezní hodnota: Mezní poměr délek : Skutečná hodnota: 1:2.07, Mezní hodnota: 1:3.00 Mezní odchylky stanovené pro práci v katastru nemovitostí byly dodrženy. Geometrické parametry stanovené pro práci v katastru nemovitostí byly dodrženy. [8] VOLNÉ STANOVISKO ==================== Volné stanovisko: 4006 Určení výšky: Bod Z dh Váha Zp vz Transformační parametry: Měřítko : (42.8 mm/100m) 38

39 Souřadnicové opravy na identických bodech: Bod vy vx m0 Red SQRT( [vv]/(n-1) ): my: mx: Střední souřadnicová chyba klíče m0: Určení výšky: Bod Z dh Váha Zp vz Výsledné souřadnice: Bod Y X Z Orientace osnovy na bodě 4006: Bod Hz Směrník V or. Délka V délky V přev. m0 Red * Orientační posun : g m0 = SQRT([vv]/(n-1)) : g SQRT( [vv]/(n*(n-1)) ) : g Test polární metody: Oprava orientace [g]: Skutečná hodnota: , Mezní hodnota: Mezní odchylky stanovené pro práci v katastru nemovitostí byly dodrženy. 39

40 PŘÍLOHA Č. 2 Protokol o výpočtu polární metody dávkou [1] POLÁRNÍ METODA DÁVKOU ========================= Orientace osnovy na bodě 4002: Bod Hz Směrník V or. Délka V délky V přev. m0 Red Orientační posun : g m0 = SQRT([vv]/(n-1)) : g SQRT( [vv]/(n*(n-1)) ) : g Test polární metody: Oprava orientace [g]: Skutečná hodnota: , Mezní hodnota: Mezní odchylky stanovené pro práci v katastru nemovitostí byly dodrženy. Podrobné body Polární metoda Bod Hz Z Délka Y X Z Celý protokol je uveden na přiloženém CD. 40

41 PŘÍLOHA Č. 3 Protokol o výpočtu transformace souřadnic [67] TRANSFORMACE SOUŘADNIC =========================== Identické body: Bod I. Y I. X II. Y II. X Transformační parametry: Rotace : Měřítko : (53.3 mm/100m) Souřadnice těžiště: Soustava Y X I II Souřadnicové opravy na identických bodech: Bod vy vx m0 Red SQRT( [vv]/(n-1) ): my: mx: Střední souřadnicová chyba klíče m0: Transformované body: Bod I. Y I. X II. Y II. X Celý protokol je uveden na přiloženém CD. Byla provedena prostorová transformace, v protokolu jsou uvedeny pouze polohové souřadnice, jelikož výpočetní program neumožňuje výpis souřadnice Z při transformaci do protokolu. 41

42 PŘÍLOHA Č. 4 Souřadnice importované do programu Microstation Bod Y X Pro správné zobrazení bodů v programu Microstation byla provedena záměna souřadnice X za Y a záměna souřadnice Z za X. Celý seznam souřadnic je uveden na přiloženém CD. PŘÍLOHA Č. 5 Č. 9 Všechny tyto výkresy jsou přiloženy k této bakalářské práci. 42