ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ DIPLOMOVÁ PRÁCE

Transkript

1 ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ DIPLOMOVÁ PRÁCE PRAHA 014 Bc. Markéta NOVÁ

2 ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ OBOR GEODÉZIE A KARTOGRAFIE DIPLOMOVÁ PRÁCE ZAMĚŘENÍ HISTORICKÝCH SKLEPŮ OBJEKTU Č. P. 85 V ULICI LEGIONÁŘŮ V MĚLNÍKU Vedoucí práce: Doc. Ing. Pavel HÁNEK, CSc. Katedra speciální geodézie Leden 014 Bc. Markéta NOVÁ

3

4 ABSTRAKT Diplomová práce se zabývá vytvořením a zaměřením podzemního bodového pole a následným mapováním historického sklepa pod domem č. p. 85 v ulici Legionářů v Mělníku. Mapování sklepa probíhalo polární metodou, laserovým skenováním a jednosnímkovou fotogrammetrií. Výsledkem podrobného zaměření je půdorys, prostorový model sklepních prostor a fotoplán. Výkresová dokumentace bude poskytnuta Městskému úřadu Mělník pro doplnění sklepa do evidence podzemních prostor v historickém jádru města. KLÍČOVÁ SLOVA fotoplán, laserové skenování, mělnické podzemí, podzemní bodové pole, historický sklep, 3D model ABSTRACT This diploma thesis deals with building and surveying of underground point network and after that deals with mapping of historical cellar under the house Legionářů No. 85 in Mělník. Mapping of the cellar was realized by using polar method, laser scanning and single-image photogrammetry. The results of detailed surveying are ground plan, spatial model of cellar and photoplan. The drawing documentation will be provided to The Municipal Authority of Mělník to add the cellar in the register of underground spaces in the historic city center. KEYWORDS photoplan, laser scanning, the underground of Mělník, underground point network, historical cellar, 3D model

5 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že diplomovou práci jsem vypracovala samostatně po konzultacích s vedoucím práce a všechny použité podklady uvádím v přiloženém seznamu zdrojů. V Praze dne (podpis autora)

6 PODĚKOVÁNÍ Chtěla bych poděkovat vedoucímu práce Doc. Ing. Pavlu Hánkovi, CSc. za konzultace a připomínky při zpracování této práce. Poděkování také patří majiteli objektu Bc. Janu Škrabánkovi za umožnění přístupu do podzemních prostor. Také děkuji Ing. Jindřichu Hodačovi, Ph.D. za zapůjčení fotoaparátu. Rovněž děkuji Bc. Daně Vaškové, Bc. Lence Kloučkové a Stanislavu Rajtmajerovi za pomoc při měření. Dále bych chtěla poděkovat Ing. Ivo Kohouškovi z firmy ARCADIS Geotechnika a.s. za zapůjčení laserového skeneru a odbornou pomoc při následném zpracování dat. A v neposlední řadě patří poděkování mé rodině za podporu při studiu.

7 Obsah ÚVOD MĚSTO MĚLNÍK HISTORIE MĚSTA MĚLNICKÉ PODZEMÍ SKLEP POD DOMEM Č. P METODY MĚŘENÍ A PŘÍSTROJOVÉ VYBAVENÍ GEODETICKÉ METODY Topcon GPT LASEROVÉ SKENOVÁNÍ Skener Leica ScanStation P FOTOGRAMMETRIE Canon EOS 450D ZAMĚŘENÍ OBJEKTU TVORBA PODZEMNÍHO BODOVÉHO POLE ZAMĚŘENÍ PODZEMNÍHO BODOVÉHO POLE PODROBNÉ ZAMĚŘENÍ LASEROVÉ SKENOVÁNÍ SNÍMKOVÁNÍ ZPRACOVÁNÍ MĚŘENÝCH DAT VOLNÝ POLYGONOVÝ POŘAD VÝPOČET PODROBNÝCH BODŮ ZPRACOVÁNÍ MRAČNA BODŮ TVORBA FOTOPLÁNU Kalibrace komory Fotoplán ZHODNOCENÍ PŘESNOSTI PODZEMNÍ BODOVÉ POLE Zhodnocení přesnosti dle vyhlášky č. 435/199 Sb PODROBNÉ MAPOVÁNÍ Přesnost v poloze...37

8 5.. Přesnost ve výšce Výpočet přesnosti podrobných bodů FOTOPLÁN POROVNÁNÍ TRIGONOMETRICKÉ METODY A LASEROVÉHO SKENOVÁNÍ VÝSLEDKY PODZEMNÍ BODOVÉ POLE PŮDORYS PODZEMNÍCH PROSTOR POLOHOPISNÁ SITUACE PROSTOROVÝ MODEL PODZEMNÍCH PROSTOR FOTOPLÁN...47 ZÁVĚR...48 POUŽITÉ ZDROJE...49 SEZNAM OBRÁZKŮ...5 SEZNAM TABULEK...53 SEZNAM PŘÍLOH...54 A TIŠTĚNÉ PŘÍLOHY...54 B ELEKTRONICKÉ PŘÍLOHY...55 A TIŠTĚNÉ PŘÍLOHY...57 A.1 SEZNAM SOUŘADNIC PODROBNÝCH BODŮ...57 A. SNÍMKY MRAČNA BODŮ Z APLIKACE TRUVIEW...59 A..1 Zadní stěna sklepa...59 A.. Vstup do druhého podzemního podlaží...60 A.. Větrací šachta...61 A.3 VÝSLEDNÝ MODEL DRUHÉHO PODZEMNÍHO PATRA - MRAČNO BODŮ...6

9 ÚVOD Úvod O mělnickém podzemí se říká, že je to město pod městem. Stáří sklepů je různé, neboť vznikaly postupně v průběhu několika staletí, aniž by byly systematicky evidovány a ani jejich prostorová (zejména vzájemná) poloha nebyla téměř nikdy určována. Podle historických pramenů i podle vyprávění pamětníků byly podzemní prostory vzájemně propojeny. Téměř pod každým středověkým domem býval sklep a všechny snad vzájemně propojovala síť chodeb vedoucích ke studni pod náměstím Míru a pak údajně pokračovala až na zámek. To je ovšem už dávná historie, dnes je mnoho chodeb zasypáno nebo zazděno. O sklepích občanských domů však nejedná ani fundovaná odborná literatura. Znalost přesné polohy podzemních prostor je velice důležitá hlavně z důvodu bezpečnosti. Například v roce 1996 došlo v Legionářské ulici k propadu terénu až do hloubky 8 m v prostoru proluky po č. p. 65 bývalý hostinec Hamburk. Někdy ovšem ani sami majitelé sklepů neznají jejich rozsah, příkladem může být propad podlahy sklepa pod domem č. p. 58 v Ostruhové ulici, kdy bylo odhaleno další podzemní patro. Mapování tohoto sklepa je předmětem diplomové práce Bc. Dany Vaškové [3]. Na základě smlouvy o dílo mezi městem Mělník a geodetickou a důlně měřickou kanceláří GEODET, spol. s.r.o. bylo v roce 001 provedeno zaměření podzemních prostor v historickém středu města, jednalo se o 80 objektů. Celkem bylo již od roku 1995 zaměřeno 94 podzemních objektů, kdy veškeré práce byly provedeny v závazných referenčních systémech S-JTSK a Bpv a v souladu s vyhláškou ČBÚ č. 435/199 Sb. Tato práce je jednou z komplexu závěrečných prací pod vedením Doc. Ing. Pavla Hánka, CSc. a vznikla ve spolupráci s geodetickou a důlně měřickou kanceláří GEODET, spol. s.r.o. a městem Mělník. Bc. Lenka Kloučková vytvořila a zaměřila povrchové bodové pole [9], které bylo dále ověřeno doplňujícím měřením a nezávislým zpracováním v rámci bakalářské práce Stanislava Rajtmajera [17]. Toto bodové pole bylo využito pro následné mapování historického sklepa v ulici Legionářů č. p. 85 (zpracováno v této práci) a sklepa v ulici Ostruhová č. p. 58 (řešeno v diplomové práci Bc. Dany Vaškové [3]). Cílem této práce bylo vybudovat podzemní bodové pole pro následné mapování podzemních prostor (sklepa) pod domem č. p. 85 v Legionářské ulici v Mělníku. Bodové pole na povrchu bylo převzato z [9]. Souřadnice bodů podzemního bodového pole byly 8

10 ÚVOD zaměřeny pomocí volného polygonového pořadu a určeny v závazných geodetických referenčních systémech, v S-JTSK a Bpv. Následné mapování bylo provedeno polární metodou, laserovým skenováním (pouze tesaná část sklepa) a jedna ze zajímavých stěn byla zobrazena pomocí fotoplánu. Mapování probíhala na jaře a na podzim roku 013. Práce je rozdělena do několika kapitol. První se zabývá popisem zájmové lokality města Mělník a jeho historického podzemí. Další kapitoly popisují tvorbu a zaměření podzemního bodového pole a následné podrobné mapování sklepa několika metodami. Čtvrtá kapitola se věnuje zpracování naměřených dat. V páté kapitole se nachází zhodnocení dosažených přesností měření. V poslední části práce jsou popsány výstupy podrobného zaměření historického sklepa půdorys, polohopisná situace, model podzemních prostor a fotoplán. 9

11 1. MĚSTO MĚNÍK 1 Město Mělník Okresní město Mělník s necelými obyvateli se nachází ve Středočeském kraji, přibližně 30 km vzdušnou čarou na sever od Prahy. Je známé především panoramatem zámku nad soutokem řek, pěstováním vinné révy a každoroční slavností vinobraní. Vinařská tradice zde byla založena již v 10. století pěstováním moravské vinné révy, posléze ve 14. století dovezl Karel IV. ze svých cest burgundskou vinou révu. Na vrchu nad soutokem Labe a Vltavy se tyčí renesanční zámek, který byl v roce 154 přestavěn z gotického hradu stávajícího na místě bývalého slovanského hradiště Pšov z 9. až 10. století. Zámek je podsklepený a tyto prostory jsou částečně přístupné veřejnosti v rámci prohlídky celého zámku. Další dominantou města, která se nachází hned vedle zámku, je chrám sv. Petra a Pavla. Pod jeho presbytářem leží krypta s kostnicí, kde se nacházejí lidské ostatky (přibližně osob) pocházející ze středověkých morových epidemií. Obr. 1.1: Historické centrum Mělníka nad soutokem Labe a Vltavy, zdroj: [11] Jméno Mělník se objevilo poprvé jako název přemyslovského hradu v poslední čtvrtině 10. století. Mělník jako označení města pochází dle písemných pramenů z roku 174, kdy panovník Přemysl Otakar II. udělil Mělnickým podíl z výnosu dálkového obchodu po Labi, který měl sloužit ke stavbě města. K původu slova Mělník existuje dnes 10

12 1. MĚSTO MĚNÍK několik výkladů. Jako mělná se ve staročeštině označovala sypká bělavá půda a zde i bíle zbarvená opuka vrchu, na kterém se město nachází. Další výklad je spojený s lososy nazývanými měl či mělnice, kteří byli v Labi dříve často loveni. Josef Dobrovský název města odvozoval od dřívějších mělkých vod Labe pod Mělníkem. Václav Hájek z Libočan odhadoval, že město má své jméno od četných mlýnů na potoce Pšovka, které stále melí. 1.1 Historie města První zmínky pocházejí z 9. století, kdy se rod Přemyslovců spojil s místním kmenem Pšovanů sňatkem pražského knížete Bořivoje s Ludmilou, dcerou posledního pšovského knížete Slavibora. Pšovsko tímto činem správně splynulo s jádrem ústředního panství v Praze a na místě dřevěného hradu Pšov vznikl v 10. století kamenný hrad Mělník, který se stal jedním ze správních středisek rodu Přemyslovců. V okolí hradu se začalo vyvíjet město, jehož kamenné hradby kopírovaly původní opevnění bývalého hradiště. Město nemá zakládací listinu, první písemná zpráva považující Mělník za město pochází z roku 174, kdy Přemysl Otakar II. daroval Mělnickým podíl na výnosu z labského obchodu. Hrad a rozrůstající se město se stalo prohlášením Karla IV. královským věnným městem vláda nad ním a správa důchodů z něj patřila jako věno panujícím kněžkám a královnám. Karel IV. také přispěl ke strmému vzestupu místního vinařství přivezením vinné révy z oblasti Burgundska a Champagne, vydáním rázných nařízení k zakládání nových vinic a omezením dovozu cizích vín. V době husitských válek bylo město ve spolku s pražany. Po skončení válek za vlády Jiřího z Poděbrad město hospodářsky prosperovalo a období se stalo zlatým věkem pro místní vinaře, docházelo k rozšiřování vinic. Ovšem koncem 15. století začal hospodářský úpadek dovršený třicetiletou válkou. Drancování, požáry a morové epidemie vedly k odchodu většiny obyvatel do emigrace. Obr. 1.: Znak města Mělníka, zdroj: [1] 11

13 1. MĚSTO MĚNÍK K hospodářskému oživení došlo až na konci 18. století, kdy se Mělník stal součástí zemědělského zázemí pro Pražany. Následná průmyslová revoluce se dotkla města pouze v souvislosti s vývojem všudy přítomného zemědělství (pěstování pšenice, sladovnického ječmenu, zeleniny, ovoce a vinné révy). Po pádu Bachova absolutismu v roce 1859 docházelo k prudkému rozvoji kulturních a společenských organizací (Spolek hasičů, Sokol, Klub českých turistů, Zpěvácký spolek a mnoho dalších) a začal vycházet první místní týdeník. Roku 1874 byl Mělník napojen na železnici, následně bylo zřízeno překladiště nákladní lodní dopravy a postaven silniční most přes Labe. V návaznosti na rozvoj města se začal roku 1894 používat telefon a telegraf. Koncem 19. století byla v Mělníku založena řada odborných škol např. první vinařská škola svého druhu v Čechách a košíkářská škola. V roce 1911 se konaly první slavnosti vinobraní a od roku 1933 se stala ze slavnosti tradice, která se dodržuje až dodnes. Koncem druhé světové války se v okolí Mělníka vytvořilo partyzánské hnutí, které přispělo společně s polskými a sovětskými vojsky k osvobození města. 1. Mělnické podzemí Mělnické podzemí se rodilo od konce 13. století součastně s výstavbou města. Systém chodeb a sklepů ražených v pískovci či opuce sloužil pro skladování vína a piva, případně jako úkryt při vojenských útocích nebo při požárech. Podle pověsti tu spí svatý Václav a tisíce rytířů, kteří vyrazí zemi české na pomoc až bude nejhůř. Jiná pověst slibuje poklad nesmírné hodnoty, který lidé chodili hledat především o Velikonocích. Sklepení jsou místy až třípatrová, ve vrchním patře jsou běžně vyztuženy vyzdívkami, v nižších úrovních se nachází pouze opuka nebo pískovec. Sklepy byly často hloubeny nejen pod jednotlivými domy, ale zasahovaly i pod veřejná prostranství. Dříve byly pravděpodobně jednotlivé podzemní objekty propojeny, dnes jsou ovšem odděleny četnými zazdívkami, zásypy a závaly. V důsledku toho jsou mnohé úseky těchto prostor nepřístupné, je tedy velmi obtížné stanovit celý rozsah podzemí. Až ve 0. století se začaly projevovat negativní důsledky podzemních objektů na povrchu, docházelo k propadům komunikací a poškození zdiva na domech. V 70. letech byl proto proveden tehdejším státním podnikem Stavební geologie první pokus o systematický průzkum a dokumentaci podzemních prostor. Bylo nalezeno 1

14 1. MĚSTO MĚNÍK 130 podzemních objektů na náměstí Míru a v jeho okolí. Šetření však nebylo řádně dokončeno a dnes lze tyto výsledky jen částečně využít. Další komplexní průzkum byl proveden v roce 000 geologem Vladimírem Havelkou ve spolupráci s občany města (většina prostor je dostupná pouze z domů v soukromém vlastnictví), jeho výsledkem je úplný inženýrsko-geologický popis stavu většiny známých podzemních prostor a zaměření jejich prostorové polohy se zobrazením ve 3D (včetně zákresu zazdívek a závalů). Povodně v roce 00 ovšem přerušily práce a prostředky vyhrazené na průzkum podzemí se přesunuly na odstraňování následků povodní. Z dokumentace podzemních prostor je zřejmé, že všude tam, kde se nacházejí na koncích chodeb zazdívky či závaly, mohou tyto chodby pokračovat. Pro předcházení propadům komunikací a škodám na budovách je nutné pokračovat v průzkumu podzemních prostor a vytvořit komplexní dokumentaci. V současné době již několik let probíhá vyklízení podzemních prostor pod domem č. p. 10 na náměstí Míru, kde byl objeven vstup do dalšího patra, které se rozkládá pod celou budovou a vede z něj chodba až na náměstí. V dubnu 013 byly již všechny prostory vyčištěny až na hranici pozemku a začalo se s vynášením materiálu ze vstupu do chodby pod náměstím. Vyklízecí práce probíhají také pod domem č. p. 33 v Husově ulici, kde se nyní začalo s čištěním zatím nikde nezaznamenaného druhého patra, to bylo pravděpodobně zasypáno v roce 1939, kdy část domu shořela, a spáleniště bylo nasypáno do podzemí. Pro motivaci majitelů dotčených nemovitostí, kteří mají zájem obnovit podzemní prostory pod svými domy, zajistilo vedení města na vlastní náklady odvoz a likvidaci suti vynesené z podzemních prostor do přistavených kontejnerů. Podzemní prostory nejsou až na výjimky dostupné veřejnosti, vstup je možný např. do sklepů domu U Modré hvězdy - č. p. 50, kde se nachází vinárna nebo do sklepení pod sídlem okresního muzea. V roce 007 byly zahájeny práce na zpřístupnění středověké studny, která byla následně otevřena v březnu 008. Dnes je veřejnosti povolen vstup pouze do 150 m dlouhé chodby vedoucí ke studni ze 14. století. Jedná se o nejširší do skály tesanou studnu v České republice, těsně nad hladinou má průměr přes 4,5 m, její hloubka činí 54 m. Studna je kryta klenbou z 19. století, na které se již působením vody vytvořily sněhobílé krápníky. V současné době je aktuální myšlena napojení dalších podzemních prostor na prohlídkovou trasu. Velmi levná a reálná je možnost spojení prohlídkové trasy s chodbou vedoucí od bývalého hotelu Hamburk k domu č. p. 51 na náměstí. 13

15 1.3 Sklep pod domem č. p MĚSTO MĚNÍK Dům se nachází v ulici Legionářů nedaleko náměstí Míru. Jedná se o dvoupatrovou stavbu patřící do Městské památkové zóny Mělník. Stáří sklepu lze pouze odhadovat, jelikož nebyly nalezeny žádné písemné dokumenty. Dle majitele domu mohou být podzemní prostory staré až 500 let. Toto tvrzení může být pravdivé vzhledem k tomu, že se objekt nachází v historickém centru města, kde sklepy a podzemní chodby vznikaly již od konce 13. století. Obr. 1.3: Druhé podzemní patro tesané v pískovci Do podzemí vede pouze jeden vstup a to z chodby domu. Sklep má dvě patra, z nichž horní je vyzděno pálenými cihlami a hrubě opracovanými kameny z pískovce (tzv. kopáky), spodní je vytesáno v pískovci. Schodiště vedoucí do prvního podzemního patra je kamenné a ústí na podlahu z dusané směsi písku a hlíny. Druhé schodiště je taktéž písčitohlinité a značně sešlapané, proto je dolní část schodiště zpevněna betonem. Podlahu ve spodní části sklepa tvoří rozdrobený pískovec smíchaný s hlínou. Stropy jsou z velké části tvořeny valenými klenbami. V dolním tesaném sklepě se ve stropě nachází větrací šachta o průměru přibližně půl metru, která ústí na povrch ve stěně domu, výškově je umístěna spodní hranou v linii terénu. Od spodu je tesána v pískovci, pak je vyzděna cihlami. Ve sklepě je rozveden elektrický proud a díky tomu jsou všechny prostory osvětleny. 14

16 1. MĚSTO MĚNÍK Obr. 1.4: Schodiště vedoucí z prvního podzemního patra do druhého podlaží sklepa 15

17 . METODY MĚŘENÍ A PŘÍSTROJOVÉ VYBAVENÍ Metody měření a přístrojové vybavení Všechny níže vyjmenované a popsané metody mají svá pozitiva (rychlost a efektivnost práce) i negativa (finanční či časová náročnost), velmi často se proto volí kombinace těchto metod pro komplexnost požadovaných výsledků..1 Geodetické metody Mezi klasické geodetické metody lze zařadit 3D polární metodu, která je pak často pro ověření rozměru měřených prvků doplněna metodou kontrolních oměrných. Při těchto metodách dochází k tzv. selektivnímu sběru dat. Získaná data (souřadnice bodů) charakterizují důležité prvky měřeného objektu - hrany, zlomy a bodové prvky. Musí se tedy zvolit vhodná míra generalizace měřeného objektu tak, aby data vystihovala vhodně jeho tvar a zároveň byla splněna požadovaná přesnost výstupu např. půdorysu či modelu objektu. Prostorová polární metoda je často využívána pro tvorbu bodových polí, která pak nacházejí uplatnění i pro jiné měřické metody..1.1 Topcon GPT-7501 Totální stanice Topcon GPT-7501 má 3,5 palce velký vestavěný grafický barevný dotykový displej a operační systém Windows CE.NET 4.. Mezi hlavní programy patří aplikace TopSURV. Výrobcem udávané hodnoty směrodatných odchylek jsou pro vodorovný směr σ = 0, 3 mgon, pro měřenou délku na ϕ odrazný hranol σ d = mm + ppm, pro délku měřenou v bezhranolovém módu σ d = 5 mm. Tyto hodnoty plně vyhovují pro naše měření. Rozsah určení délky v bezhralovém módu je výrobcem stanoven na 1,5 až 000 m. Při měření ve stísněných prostorech sklepa byla však učena vzdálenost i 1 m. Pro bezhranolové měření je využíván laserový paprsek odpovídající bezpečnostní třídě 1, viditelný laserový pointer patří do bezpečnostní třídy. Obr..1: Topcon GPT-7501, zdroj: [5] 16

18 . METODY MĚŘENÍ A PŘÍSTROJOVÉ VYBAVENÍ. Laserové skenování Laserové skenery umožňují bezkontaktní určování prostorových souřadnic objektů s mimořádnou rychlostí, přesností a podrobností. Jedná se o moderní technologii založenou dnes již převážně na prostorové polární metodě. Měřený objekt je pomocí vhodného softwaru zobrazen jako mračno bodů (soubor zaměřených neselektivních bodů na povrchu skenovaného objektu), ze kterých zpracováním vznikne prostorový či drátový model. Tato metoda nachází uplatnění především při zaměřování nepravidelných a tvarově složitých objektů, často se používá i v podzemí. Její nespornou výhodou je velká rychlost sběru dat, která je ovšem na druhou stanu vyvážena vysokou pořizovací cenou přístroje a příslušného softwaru...1 Skener Leica ScanStation P0 Leica ScanStation P0 je kompaktní ultra rychlý pulzní skener s geodetickou přesností. Dokáže skenovat s rychlostí až 1 milión bodů za vteřinu. Pro horizontaci přístroje slouží dvouosý kompenzátor s přesností 1,5. Skenovací optiku tvoří vertikálně rotující zrcadlo na horizontálně rotující základně, zorné pole má rozměry Dosah laseru se pohybuje v rozmezí 0,1 m až 10 m (povrch s 8% odrazivostí). V prostorové pozici dosahuje přesnost 3 mm na vzdálenost 50 m, v zaměření terčů činí standardní odchylka mm do vzdálenosti 50 m. Úhlová přesnost je 8 jak v horizontálním tak ve vertikální směru. Laserové záření odpovídá bezpečnostní třídě 1 v souladu s IEC Přístroj lze pohodlně ovládat pomocí integrované dotykové obrazovky. Obr..: Leica ScanStation P0 17

19 . METODY MĚŘENÍ A PŘÍSTROJOVÉ VYBAVENÍ.3 Fotogrammetrie Fotogrammetrie je definována dle [13] jako věda, působ a technologie, která se zabývá získáváním dále využitelných měření, map, digitálního modelu terénu a dalších produktů, které lze získat z obrazového, nejčastěji fotografického záznamu. Jedná se o bezkontaktní metodu určování souřadnic zájmového objektu. Fotogrammetrii lze rozdělit podle několika kritérií. Dle polohy stanoviska rozeznáváme fotogrammetrii pozemní (terestrickou), leteckou nebo družicovou. Podle počtu vyhodnocovaných snímků se fotogrammetrie dělí na jednosnímkovou či vícesnímkovou (stereofotogrammetrie, průseková fotogrammetrie). V případě jednosnímkové metody se využívá pouze samostatných měřických snímků, na snímku lze tedy odměřovat pouze rovinné souřadnice, zaměřovaný objekt proto musí mít rovinný charakter. Stereofotogrammetrie využívá prostorového vjemu, který vzniká při překrytu dvou a více snímků daného objektu s rovnoběžnými osami záběru, proto lze získat prostorové souřadnice objektu. Pokud jsou pořízeny snímky objektu s konvergentními osami záběru, jedná se o průsekovou fotogrammetrii neboli vícesnímkové prostorové protínání. Jednou z hlavních úloh jednosnímkové fotogrammetrie je fotoplán, jehož základem je vztah dvou rovin. Zatímco snímek vznikne středovým průmětem fotografovaného objektu do roviny snímku, v případě mapy se jedná o průmět ortogonální. Vztah mezi těmito dvěma rovinami zprostředkovává kolineární transformace. X = a0 + a1 x + a y, 1+ c x + c y 1 kde X, Y geodetické souřadnice vlícovacích bodů, b0 + b1 x + b y Y =, (.1) 1+ c x + c y 1 x, y snímkové souřadnice vlícovacích bodů, a, a a b b b c c transformační koeficienty. 0 1,, 0, 1,, 1, V rovnicích se vyskytuje 8 neznámých koeficientů, pro jejich řešení je nutno minimálně čtyř vlícovacích bodů. Při větším počtu vlícovacích bodů dochází k vyrovnání. 18

20 . METODY MĚŘENÍ A PŘÍSTROJOVÉ VYBAVENÍ Aby bylo možno pořízené fotografie považovat za měřické snímky a docílit tak kvalitního vyhodnocení, je nutno znát a následně obnovit prvky vnitřní orientace měřické komory. Hodnoty těchto prvků jsou buď známy od výrobce komory, nebo je lze určit laboratorním měřením (kalibrací komory). Největší výhodou fotoplánu je malá časová náročnost při pořizování dat (fotografií), ta je ovšem vyvážena dobu zpracování fotoplánu a následného vektorového výkresu. Na druhou stranu má fotoplán větší vypovídající hodnotu než pouhý výkres..3.1 Canon EOS 450D Fotoaparát Canon EOS450D byl zapůjčen z Laboratoře fotogrammetrie FSv ČVUT. Jedná se o digitální zrcadlovku s obrazovým snímačem CMOS, který má rozměry, 14,8 mm. Maximální velikost snímku je pixelu, což odpovídá rozlišení 1, megapixel. Fotoaparát umožňuje simultánní ukládání ve dvou formátech (RAW+JPEG). Obr..3: Canon EOS 450D, zdroj: [1] 19

21 3. ZAMĚŘENÍ OBJEKTU 3 Zaměření objektu Zaměření sklepa bylo provedeno polární metodou pomocí totální stanice. Druhé podzemní patro (tesané do pískovce) bylo navíc zaměřeno laserovým skenerem. Stěna sklepa v prvním podzemním podlaží, kde je část zdi vyzděna a část je tvořena pískovcem s vytesaným výklenkem, byla nafocena a zobrazena pomocí fotoplánu. Všechna měření byla připojena na povrchové bodové pole vytvořené studentkou Lenkou Kloučkovou v rámci její bakalářské práce [9]. Povrchové bodové pole bylo dále ověřeno doplňujícím měřením v červenci 013 (nivelace) a nezávislým zpracováním v rámci bakalářské práce Stanislava Rajtmajera [17]. Tab. 3.1: Souřadnice bodů povrchového bodového pole č.b. Y [m] X [m] Z [m] A , ,41 17,846 A , ,54 18,783 A , ,61 19,068 A , ,39 13,438 A , ,5 1,593 A , ,64 11,711 A , ,96 16,641 Obr. 3.1: Povrchové bodové pole, zdroj: [9] 0

22 3. ZAMĚŘENÍ OBJEKTU 3.1 Tvorba podzemního bodového pole Nejprve proběhla rekognoskace podzemních prostor a bezprostředního okolí domu. Vzhledem k tomu, že se sklep nachází v soukromém vlastnictví, bylo nutno dbát na co nejméně invazivní stabilizaci bodů pole. Nově vytvořené bodové pole obsahuje 6 bodů. Bod č byl stabilizován rohem dlaždice v chodbě domu u vstupu do podzemí. Další body se již nacházejí ve sklepě a jsou stabilizovány nástřelnými hřeby nebo (pro ochranu interiéru v soukromém vlastnictví) pouze vyrytým křížkem v nastříkané barvě. Problém nastal na bodě č. 5006, který se nachází na nezpevněném povrchu (směs písku a hlíny) v druhém podzemním patře; zde bylo umístění bodu pečlivě vybráno a bod byl stabilizován měřickým hřebem. Obr. 3.: Stabilizace bodů podzemního bodového pole 3. Zaměření podzemního bodového pole Stabilizované body podzemního bodového pole byly zaměřeny dvakrát nezávisle pomocí volného polygonového pořadu ve dvou skupinách vodorovných směrů s uzávěrem a s jedním měřením zenitových úhlů, který byl připojen na povrchové bodové pole (počáteční bod A6 s orientací na bod A5). Pro snížení vlivu centrace na jednotlivých bodech pořadu byla použita trojpodstavcová metoda. Měření probíhalo dne za účasti studentek Lenky Kloučkové, Dany Vaškové, Markéty Nové a studenta Jihočeské univerzity Stanislava Rajtmajera. Po stažení měřených dat do počítače bylo zjištěno, že došlo k chybě při registraci dat - první stanovisko polygonového pořadu se neuložilo. Celý polygonový pořad byl znovu zaměřen dne Markétou Novou a Danou Vaškovou. Opět byla použita trojpodstavcová metoda. Jelikož je sklep v soukromém vlastnictví a nenachází se v blízkosti fakulty, je obtížné domluvit vhodný termín pro měření (zapůjčení pomůcek a jejich doprava na místo, přístup do objektu). Chybějící 1

23 3. ZAMĚŘENÍ OBJEKTU měření na prvním stanovisku polygonového pořadu (bod A6 s orientací na bod A5) bylo možné doměřit až Toto měření nebylo původně plánované, veškeré výpočty a výkresy byly již vyhotoveny z dostupných měřených dat a proto bylo toto doměření bráno pouze jako kontrolní s tím, že se původní hodnoty prakticky nezměnily (maximální rozdíl 1 mm) viz tab Podrobné zaměření Obr. 3.3: Náčrt podzemního bodového pole Podrobné zaměření sklepa bylo provedeno v jedné poloze dalekohledu přístroje Topcon GPT-7501 prostorovou polární metodou v bezhranolovém módu. Měření probíhalo dne za účasti studentek Markéty Nové a Dany Vaškové. Zaměření uliční čáry (pro určení polohy sklepa v rámci dotčeného domu a jeho bezprostředního okolí) bylo provedeno dne Markétou Novou a Danou Vaškovou. Sklep byl podrobně zaměřen v úrovni počvy a ve výšce 1 m nad počvou pro vykreslení vodorovného řezu. Vzhledem k členitosti prostor neprocházel tento vodorovný řez všemi výklenky a proto bylo nutné řez zalomit. Konkrétně tento případ nastal v prvním podzemním podlaží, kde byl řez v prostoru nad schodištem vedoucím o patro níž zalomen do výšky podlahy tohoto podlaží. Dále byly zaměřeny stropní konstrukce, ve většině

24 3. ZAMĚŘENÍ OBJEKTU případů se jednalo o valené klenby (určovala se jejich poloha a výška pat, vrcholů, vzájemné průniky a průniky se zdí). U schodiště byl zaměřen jeho průběh (nášlapné hrany) a výška stupně. Také bylo měřeno rozhraní materiálů (tesané a zděné části) a další prvky (hlavně výklenky ve zdech) jejichž velikost přesahovala přibližně 5 cm. Vzhledem k tomu, že druhé podzemní patro sklepa je vytesáno v pískovci, byly zde nepravidelnosti objektu vhodně idealizovány. Během celého mapování byl pečlivě veden měřický náčrt, některé části sklepa jsou poměrně členité a proto byla zároveň pořizována i fotodokumentace. Body, které nemohly být zaměřeny totální stanicí, byly oměřeny pásmem, naměřené míry byly zaznamenány do náčrtu. 3.4 Laserové skenování Měření bylo provedeno dne skenerem Leica ScanStation P0, který byl pro diplomovou práci ochotně zapůjčen včetně kvalifikované obsluhy firmou ARCADIS Geotechnika a.s. Nejprve byla provedena rekognoskace objektu a zvolena poloha a počet stanovisek. V návaznosti na to byly umístěny vlícovací body černobílé terče upevněné na stojáncích. Pro skenování byl z časových a organizačních důvodů zvolen pouze tesaný sklep (druhé podzemní patro). Nejprve byly pomocí totální stanice Topcon GPT-7501 zaměřeny 4 vlícovací body (stanovisko č. 5006, orientace na bod č. 5005). Poté byl skener postaven na první zvolené stanovisko a provedlo se nastavení parametrů skenování hustota skenovaných bodů byla zvolena 1 mm na vzdálenost 10 m. S tímto rozlišením dat trvalo skenování necelé minuty, kdy bylo zaměřeno přes 9 miliónu bodů. Nakonec bylo provedeno vlícování získaného mračna bodů pomocí skenování jednotlivých terčů. Obdobný postup byl proveden i na druhém stanovisku. Obr. 3.4: Fotografie terče Obr. 3.5: Naskenovaný terč 3

25 3. ZAMĚŘENÍ OBJEKTU 3.5 Snímkování Pro fotoplán byla vybrána stěna v prvním podzemním podlaží, protože se jedná o téměř jedinou rovnou a zároveň architektonicky zajímavou stěnu. Stěna se nachází nad schodištěm, bylo by obtížné umístit na ni umělé vlícovací body, proto bylo využito přirozeně signalizovaných bodů (okraje kamenů, rozhraní materiálů, tesané prvky). Vlícovací body byly zvoleny tak, aby rovnoměrně pokrývaly celý snímek a nacházely se v jedné rovině stěny. Tyto body byly zaměřeny v rámci podrobného mapování sklepa a průběžně k nim byly vyhotovovány náčrty. Snímkování proběhlo dne Vzhledem k velikosti stěny, omezenému prostoru a špatnému osvětlení byly pořízeny dva snímky. Fotografie mají maximálním možné rozlišení pixelu. Díky špatnému osvětlení trvala délka expozice 1 až sekundy, bylo tedy velice obtížné vyhotovit nerozmazané fotografie z ruky, jelikož nebyl k dispozici stativ. Obr. 3.6: Umístění vlícovacích bodů na prvním snímku 4

26 3. ZAMĚŘENÍ OBJEKTU Obr. 3.7: Umístění vlícovacích bodů na druhém snímku 5

27 4. ZPRACOVÁNÍ MĚŘENÝCH DAT 4 Zpracování měřených dat 4.1 Volný polygonový pořad Naměřená surová data byla načtena do programu Groma v.8. Bylo zpracováno měření ve dvou polohách, zenitové úhly byly opraveny o indexovou chybu, následně byla zprůměrována opakovaná měření a oboustranně měřené délky. Délky byly opraveny o fyzikální redukce přímo při měření zadáním teploty a tlaku do paměti přístroje. Měřené šikmé délky byly přepočteny na vodorovné, následně byly redukovány do nulového horizontu a do zobrazovací roviny S-JTSK. Hodnota zkreslení z nadmořské výšky (11 m n.m.) činí -3,3 mm/100 m a ze zobrazení -7,4 mm/100 m. Pro průměrnou délku strany polygonového pořadu 5 m nabývá redukce velikosti -0,5 mm, takže vzhledem k přesnosti měření délek totální stanicí ( mm) se jedná o zanedbatelnou hodnotu. Ze zpracovaných dat byl v programu Groma vypočten volný polygonový pořad s počátkem na bodě A6 a orientací na bod A5. Tento pořad byl zaměřen dvakrát nezávisle, ovšem v důsledku chyby v elektronické registraci dat nebyla měřená data na stanovisku A6 při prvním zaměření polygonového pořadu uložena do paměti přístroje. Proto bylo měření na počátečním bodě společné pro oba výpočty souřadnic bodů polygonového pořadu. Pro kontrolu bylo provedeno nové měření na tomto stanovisku a souřadnice druhého bodu pořadu č byly porovnány s předchozím měřením viz tab č.b. Tab. 4.1: Dílčí souřadnice polygonového pořadu I. měření polygonového pořadu II. měření polygonového pořadu Y [m] X [m] Z [m] Y [m] X [m] Z [m] , ,83 11, , ,834 11, , ,140 11, , ,140 11, , ,680 09, , ,67 09, , ,657 08, , ,650 08, , ,490 06, , ,481 06, , ,91 05, , ,910 05,794 6

28 4. ZPRACOVÁNÍ MĚŘENÝCH DAT Tab. 4.: Výsledné souřadnice polygonového pořadu souřadnicové rozdíly výsledné souřadnice č.b. Y X Z popis Y [m] X [m] Z [m] [mm] [mm] [mm] , ,833 11,958 roh dlaždice , ,140 11,069 nástřelný hřeb , ,676 09,98 křížek v barvě , ,654 08,34 křížek v barvě , ,486 06,940 nástřelný hřeb , ,916 05,791 měřický hřeb Uvedené hodnoty Y, X, Z v tabulce 4. jsou počítány jako rozdíl souřadnic vypočtených z I. měření polygonového pořadu a souřadnic zjištěných z II. měření, jejich hodnoty jsou vzhledem k požadované přesnosti příznivé. Výsledné souřadnice bodů polygonového pořadu byly vypočteny aritmetickým průměrem ze souřadnic získaných dvěma měřeními. Tab. 4.3: Porovnání souřadnic bodu č bod 5001 Y [m] X [m] Z [m] výsledné souřadnice kontrolní zaměření , ,833 11, , ,833 11,958 Y [mm] X [mm] Z [mm] Ze souřadnicových rozdílů v tabulce 4.3 je patrné, že výsledné souřadnice bodu č získané z původního měření na stanovisku A6 jsou správné (nebyla nalezena hrubá chyba) a proto mohou být použity pro výpočet obou polygonových pořadů. 4. Výpočet podrobných bodů Naměřená surová data byla zpracována v program Groma v.8 obdobným způsobem jako tomu bylo u měřených dat polygonového pořadu viz kapitola 4.1. Ze zpracovaných dat byly vypočteny podrobné body pomocí funkce polární metoda dávkou. 4.3 Zpracování mračna bodů Zpracování naměřených dat laserovým skenerem bylo provedeno ve spolupráci s Ing. Ivo Kohouškem ve firmě ARCADIS Geotechnika a.s. Data mají podobu mračna bodů, kde každý bod je definován prostorovými souřadnicemi X, Y, Z a jeho barva 7

29 4. ZPRACOVÁNÍ MĚŘENÝCH DAT charakterizuje intezitu odrazu. Zpracování dat proběhlo v programu Cyclone Nejprve byla vytvořena nová databáze a do ní pak vložena naskenovaná mračna bodů. Poté se mohlo přistoupit k registaci do programu byl importován soubor se souřadnicemi čtyř vlícovacích bodů a připojena dvě mračna bodů, z nichž jedno mračno bylo nastaveno jako hlavní. Proces registrace spočíval v transformaci mračen bodů na vlícovací body, které byly určeny v S-JTSK, a zárověň i v transformaci jednotlivých mračen bodů na sebe díky jejich vzájemnému překrytu. Nejdříve byla provedena předběžná registrace a následná kotrola odchylek na vlícovacích bodech. Transformace vykazovala velké směrodatné odchylky, proto bylo přistoupeno k porovnání vzdáleností mezi jednotlivými vlícovacími body (porovnání délek zjištěných pomocí totální stanice a pomocí skeneru). Bylo zjištěno, že vzdálenosti týkající se vlícovacího bodu č. 1 dosahují rozdílu až 0,1 m, proto byl tento bod z výpočtu registrace vyloučen. Je pravděpodobné, že s vlícovacím bodem č. 1 bylo posunuto při odklízení předmětů nacházejících se ve výklenku za tímto bodem, které proběhlo až po jeho zaměření totální stanicí a bezprostředně před začátkem skenování. Následná definitivní registrace již proběhla korektně s průměrnou chybou registrace mračna 6 mm. Po sjedocení obou mračen bodů do stejného souřadnicového systému S-JTSK mohlo být přistoupeno k čištění dat odstranění objektů, které nejsou součástí vyhodnocování. Primárně byly vymazány terče signalizující vlícovací body, dále lahve a květináče nacházející se ve výklencích a také šum, který vznikl zejména na hranách objektů. Nakonec bylo provedeno spojení dvou mračen bodů do jednoho tzv. unifikace, při které došlo ke smazání nadbytečných bodů v překrytových částech a tím i ke změnšení objemu dat. Pro porovnání laserového skenování se zaměřením sklepa pomocí totální stanice byl vygenerován řez ve výšce 1 m nad podlahou (řez byl veden v nadmořské výšce 06,79 m n. m.) 4.4 Tvorba fotoplánu Kalibrace komory Kalibrace digitální kamery je pro tvorbu fotoplánu velice důležitá, jelikož díky ní získáme informace o hlavních parametrech fotoaparátu. Jedná se o tzv. prvky vnitřní orientace: konstantu komory, polohu hlavního snímkového bodu, průběh distorze (radiální a tangenciální) a rozměr obrazového snímače. Tyto prvky jsou proměnné s časem, jelikož 8

30 4. ZPRACOVÁNÍ MĚŘENÝCH DAT se používáním fotoaparátu nepatrně mění geometrická stavba komory, a tudíž je nutno kalibraci provádět v určitých časových intervalech v závislosti na požadavcích přesnosti. Kalibrace digitální zrcadlovky Canon EOS 450D byla provedena pomocí rovinného testovacího pole a pěti snímků - čtyři snímky diagonální a jeden snímek frontální. V průběhu snímkování bylo rotováno s kamerou vždy o 90 (pro fixaci polohy hlavního snímkového bodu). Bylo dbáno na správné pokrytí snímků testovacím polem tak, aby pole pokrývalo co největší část fotografie. U diagonálních snímků bylo možno odříznout krajní body testovacího pole. Všechny snímky pole byly pořízeny na jedno zapnutí fotoaparátu a na jedno zaostření (nastavena ohnisková vzdálenost 18 mm). Obr. 4.1: Snímky rovinného kalibračního pole Výpočet prvků vnitřní orientace byl proveden v softwaru PhotoModeler kanadské firmy EOS Systems Inc. Vstupem do programu byly pořízené snímky a přibližné hodnoty prvků vnitřní orientace: ohnisková vzdálenost 18 mm a velikost obrazového snímače, mm 14,8 mm (dáno výrobcem). Následně bylo provedeno automatické označení bodů testovacího pole, ruční přiřazení 4 bodů pole na fotografii mezi jednotlivými snímky a první předběžný výpočet modelu. Po kontrole bylo provedeno automatické referencování zbývajících bodů pole a ručně upraveny nesrovnalosti. Nyní mohl být proveden druhý výpočet modelu a zobrazení odchylek na jednotlivých bodech. Po odstranění hrubých chyb byl proveden definitivní výpočet modelu. Nakonec byl proveden výpočet kalibrace, jejímž výstupem byly prvky vnitřní orientace: ohnisková vzdálenost: f =18,4434 mm, velikost obrazového snímače: W =,053 mm, H = 14,8000 mm, 9

31 4. ZPRACOVÁNÍ MĚŘENÝCH DAT 4.4. Fotoplán rozměr snímku: pixelu, poloha hlavního snímkového bodu: X = 11,145 mm, Y = 8,0415 mm, průběh radiální distorze: K 1 = 0,000508, K = -0, , průběh tangenciální distorze: P 1 = 0, , P = 0,0004. Prostorové souřadnice vlícovacích bodů byly vypočteny společně s podrobnými body viz kapitola 4.. Následně bylo nutno převést body do roviny objektu. To bylo provedeno v programu Groma v.8 funkcí sklopení fasády. Před vlastní tvorbou fotoplánu byly u fotografií (RAW formát *.CR) upraveny stíny, světla, kontrast, sytost a ostrost snímku. Díky nedostatečnému osvětlení měla každá pořízená fotografie jiné parametry a proto bylo nutné provádět jejich úpravu velice pečlivě tak, aby byly oba snímky stejně barevné. Poté byly fotografie uloženy do formátu *.TIF. Fotoplán byl vytvořen v programu TopoL xt 9.0. Nejprve byla do programu importována data snímek a textový soubor s vlícovacími body ve D. Následně byly na snímku identifikovány všechny vlícovací body a spočtena kolineární transformace mezi geodetickými a snímkovými souřadnicemi. V transformační tabulce se zobrazily souřadnicové odchylky na jednotlivých vlícovacích bodech. Pokud některá odchylka byla výrazně větší než ostatní hodnoty, zkontrolovala se poloha bodu na snímku a pokud došlo k pochybení, poloha bodu se opravila. V případě, že poloha bodu byla správná a přesto vlícovací bod vykazoval velké souřadnicové odchylky (stanovena byla maximální přípustná hodnota 15 mm), byl bod vyloučen z výpočtu transformačního klíče. Při ukládání transformovaného snímku byla nastavena velikost pixelu (pro měřítko fotoplánu 1 : 10 a s ohledem na přesnost zaměření vlícovacích bodů) na hodnotu 3 mm. Výsledný fotoplán je tvořen dvěma snímky, proto se jeden ze snímků musel maskovat, tzn. učinit určitou část snímku průhlednou. Linie masky se vedla tak, aby návaznost snímků byla co nejlepší a nedocházelo mezi nimi jak k polohovému, tak k barevnému nesouladu. Výsledkem maskování byl tedy nový rastrový obraz, ke kterému se připojil druhý snímek. Z takto zobrazených rastrů se vytvořila mozaika, která se následně vhodně ořízla. Výsledkem je tedy fotoplán, který pokrývá celou zvolenou zájmovou oblast. 30

32 4. ZPRACOVÁNÍ MĚŘENÝCH DAT Vzhledem k tomu, že výklenek (hluboký cca 0,65 m) se nenachází v rovině stěny, je poloha jeho vnitřních bodů značně zkreslená, pro naše dokumentační účely však plně postačuje znalost vzájemných vztahů prvků (bodů) v rovině stěny. 31

33 5. ZHODNOCENÍ PŘESNOSTI 5 Zhodnocení přesnosti 5.1 Podzemní bodové pole Vzhledem k atypickému tvaru a rozměru polygonového nelze provést zjednodušení výpočtu na přímý polygonový pořad se stejně dlouhými stranami, proto by byl ruční výpočet směrodatných odchylek souřadnic bodů pořadu poměrně složitý. Pro zhodnocení přesnosti podzemního bodového pole byl použit program PrecisPlanner 3D v3.1.0, jehož autorem je Doc. Ing. Martin Štroner, Ph.D. Tento software umožňuje na základě definování přibližné konfigurace bodů sítě, měřených veličin a jejich přesností určit přesnost výsledných souřadnic bodů a to včetně kovarianční matice, která je důležitá pro výpočet přesnosti dalších prvků (např. vzdálenosti mezi určovanými body). Výpočetní jádro tvoří program GNU Gama, hlavním autorem je Prof. Ing. Aleš Čepek, CSc. Před vlastním výpočtem je nutné získat přesnosti měřených veličin - směrodatnou odchylku vodorovného směru, zenitového úhlu a šikmé délky. V našem případě se jedná o velmi krátké záměry (průměrná délka strany polygonového pořadu je 5 m), proto byla směrodatná odchylka vodorovného směru a zenitového úhlu (výrobcem dáno 0,3 mgon) zhoršena na hodnotu 0,5 mgon (na základě krátkých vzdáleností a špatného osvětlení cílů). Směrodatná odchylka měřené délky mm + ppm byla převzata od výrobce totální stanice. Do výpočtu byla také zahrnuta přesnost centrace přístroje či cíle, která byla odhadem stanovena na hodnotu 1 mm [15] a přesnost určení výšky přístroje a cíle nad bodem 1 mm. Dále byl uvažován vliv podkladu. Poloha a výška připojovacích bodů (A5, A6) byla charakterizována směrodatnými odchylkami v souřadnicích X, Y a Z, které byly odvozeny z [9]. Některé body povrchového bodového pole byly zaměřeny kalibrovanou GNSS soupravou Trimble R4, která vykazovala průměrnou směrodatnou odchylku v souřadnicích: σ X = 6 mm, σ Y = 9 mm. Následné trigonometrické měření bylo na takto určené body A1, A, A5 a A7 připojeno. Proto byl vliv podkladu charakterizován směrodatnou odchylkou souřadnic σ = σ = 10 mm. Výškově byly body určeny přesnou X nivelací, tudíž byla stanovena směrodatná odchylka výšky bodů σ Z = 1 mm. Y Vstupem do programu PrecisPlanner 3D byly výsledné souřadnice bodů podzemního bodového pole (tab. 4.), souřadnice použitých bodů povrchového bodového pole A5 a A6 (tab. 3.1) a jejich směrodatné odchylky, simulace měření s odhady výše uvedených 3

34 5. ZHODNOCENÍ PŘESNOSTI směrodatných odchylek měřených veličin. Také byla uvažována přesnost centrace a určení výšky přístroje a cíle. Dále byl nastaven počet opakování měření (vodorovné a zenitové úhly byly měřeny ve skupinách, délky byly měřeny čtyřikrát v každé poloze dalekohledu). Body A5 a A6 byly nastaveny jako fixní. Výsledné hodnoty směrodatných odchylek souřadnic podzemního bodového pole jsou uvedeny v tab Vzhledem k tomu, že byly body zaměřeny volným polygonovým pořadem, je patrný nárůst směrodatné polohové odchylky s každým dalším bodem polygonového pořadu až do maximální hodnoty 15 mm na bodě č Dalším výstupem z programu je kovarianční matice, která se využije pro následný výpočet přesnosti podrobných bodů. Tab. 5.1: Souřadnice bodů podzemního bodového pole a jejich směrodatné odchylky č.b. Y [m] X [m] Z [m] σ X σ Y σ Z σp [mm] [mm] [mm] [mm] , ,833 11,958 11,0 8,1 1, 13, , ,140 11,069 1,1 7,4 1,6 14, , ,676 09,98 10,0 7,7 1,9 1, , ,654 08,34 10,6 8,9, 13, , ,486 06,940 10,0 9,8,4 14, , ,916 05,791 1,4 8,7,8 15, Zhodnocení přesnosti dle vyhlášky č. 435/199 Sb. Pro zhodnocení přesnosti výsledků měření byla použita vyhláška Českého báňského úřadu č. 435/199 Sb., o důlně měřické dokumentaci při hornické činnosti a některých činnostech prováděných hornickým způsobem [5]. Tato vyhláška je závazná dle zákona č. 61/1988 Sb., o hornické činnosti, výbušninách a o státní báňské správě [6], jelikož se jedná o podzemní objekty (sklepy), které byly budovány hornickým způsobem (byť ne horníky) a vzhledem k podmínkám, předchozím pracím firmy Geodet, spol. s.r.o a technologii našeho měření je vhodné ji použít. Pro hodnocení přesnosti polohového a výškového měření při činnostech v podzemí se měření zařadila mezi technická měření, jelikož na volný polygonový pořad navazuje podrobné měření s očekávanou přesností až ±0,05 m pro tesané sklepy. Dle vyhlášky [5] se měření vrcholových úhlů v důlním polygonovém pořadu provádí nejméně v jedné skupině s uzávěrem. Povolená odchylka uzávěru skupiny pro technická měření je: U = ± 30 = ± 9,3 mgon. (5.1) T 33

35 5. ZHODNOCENÍ PŘESNOSTI Vzhledem k tomu, že byla měřená data registrována do paměti přístroje, nebylo možno uzávěr kontrolovat přímo v terénu. Proto bylo měření provedeno ve dvou skupinách (vyhláška [5] při měření v podzemí vyžaduje alespoň 1 skupinu s uzávěrem). Při výpočtu byly nalezeny dvě hrubé chyby v měření (snad předčasná registrace), tudíž se na stanoviskách č a 5004 z dalších výpočtů vyloučila první skupina (první měření polygonového pořadu). Následně nebyla povolená (mezní) odchylka uzávěru překročena. Hodnota nejvyššího uzávěru -4,4 mgon způsobí na průměrnou délku polygonové strany 5 m odchylku jen 0,3 mm a na celý pořad odhaduji cca mm, což je jistě zanedbatelné. Je zřejmé, že v našich podmínkách nelze dosáhnout takové přesnosti centrace a cílení (špatné osvětlení, stabilizace bodů). Průměrný úhlový uzávěr byl 0,9 mgon. Tab. 5.: Úhlové uzávěry úhlový uzávěr [mgon] stanovisko I. měření polyg. pořadu II. měření polyg. pořadu I. skupina II. skupina I. skupina II. skupina A6-0,1 0,5-0,1 0, ,1-0,7-0,9-1, ,6 0,7-0,1 0, ,4-0,1 1, ,4 -,4 0, ,3-4,4-0,3-0, průměr 1,1 0,7 Povolená odchylka ve směru poslední měřené strany důlního polygonového pořadu pro technická měření je: U T = ± 40 n = ± 1, 3 n mgon, (5.) kde n... upravený počet měřených vrcholových úhlů polygonového pořadu, který závisí na délce a sklonu záměr. Při sklonu obou záměr do gon se úhel uvažuje hodnotou 1, alespoň jedné ze záměr v rozmezí (, 56) gon se úhel uvažuje hodnotou, alespoň jedné ze záměr 56 gon a větším se úhel uvažuje hodnotou 3 (ve smyslu výkladu Katedry speciální geodézie po projednání s ČBÚ). 34

36 5. ZHODNOCENÍ PŘESNOSTI Při délce obou záměr > 10 m se úhel uvažuje hodnou 1, alespoň jedné ze záměr 10 m se úhel uvažuje hodnou 1,5. Hodnoty hledisek se sčítají (max. hodnota úhlu je 4,5). Tab. 5.3: Upravený počet vrcholových úhlů polygonového pořadu vrchol A sklon záměr 1 1 délka 1 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 součet,5 3,5 3,5 3,5 3,5 n 18,5 Povolená odchylka ve směru poslední měřené strany důlního polygonového pořadu byla porovnána s rozdílem směrníků dvou etap měření. Dosažená hodnota překročila povolenou odchylku jen o,7 mgon. Velikost této odchylky 55,6 mgon činí na poslední stranu (délka 4,3 m) polygonového pořadu odchylku 3,7 mm v poloze koncového bodu pořadu, proto se z překročení této předepsané odchylky nebudou vyvozovat žádné důsledky. Délky větší než 10 m se v měření téměř nevyskytovaly (pouze na stanovisku A5) viz tab. 5.3, takže se předpoklady vyhlášky [5] nenaplnily. Tab. 5.4: Odchylka ve směru poslední strany polygonového pořadu měření směrník [gon] I. 14,0874 II. 14,1430 rozdíl [mgon] U T [mgon] vyhovuje 55,6 5,9 NE Povolená odchylka v poloze koncového bodu volného (otevřeného) polygonového pořadu, vypočtená z rozdílu souřadnic koncového bodu při dvou nezávislých měřeních je: x, y ± DI DII D = + [m], (5.3) kde kde D I je povolená odchylka prvního měření důlního polygonového pořadu, D II je povolená odchylka druhého měření důlního polygonového pořadu, 3 D I = ± 10 k1li + k ri [m], (5.4) 3 D = ± k L + k r [m], (5.5) II 10 1 II II 35

37 5. ZHODNOCENÍ PŘESNOSTI L I, L II součet délek měřených stran otevřeného důlního polygonového pořadu, r I, r II průvodič (vzdálenost jednotlivých bodů pořadu od koncového bodu), k 1, k koeficienty, pro technické měření k 1 = 3, k =0,040. Tab. 5.5: Průvodiče bodů polygonového pořadu bod A délka pořadu [m] průvodič [m] 6,56 8,01 7,98 4,67 5,5 4,5 8,14 Polohová odchylka koncového bodu polygonového pořadu byla vypočtena pomocí souřadnicových rozdílů X, Y : p X Y = +. (5.6) Tab. 5.6: Odchylka v poloze koncového bodu polygonového pořadu D I [mm] D II [mm] D x,y [mm] p [mm] vyhovuje 9,7 9,7 13,7 13,0 ANO Povolená odchylka pro trigonometrickou nivelaci tam a zpět pro technické měření je: kde 3 D = ± n [m], (5.7) n počet vrcholů výškového pořadu. Tab. 5.7: Odchylka pro trigonometrickou nivelaci n D [mm] D h [mm] vyhovuje 6 98,0 6,0 ANO Z tabulek 5. až 5.7 je patrné, že polygonový pořad splňuje většinu kritérií přesnosti. Překročení povolené odchylky ve směru poslední měřené strany otevřeného důlního polygonového pořadu je pravděpodobně způsobeno příliš krátkými stranami. Je také nutné dodat, že vzorce 5. až 5.7 jsou navrženy pro důlní polygonové pořady, které jsou dlouhé až stovky metrů oproti našemu atypickému případu. Dalším důvodem mohly být nevhodné stabilizace měřických bodů. Jelikož se jedná o soukromý majetek, nebylo možno všechny body stabilizovat měřickými hřeby, některé body byly tedy stabilizovány pouze křížkem v barvě (méně přesná centrace). Z překročení této předepsané odchylky se nebudou vyvozovat žádné důsledky, jelikož povolená odchylka v poloze koncového bodu otevřeného polygonového pořadu dle vzorce 5.3 a povolená odchylka pro trigonometrickou nivelaci tam a zpět dle vzorce 5.7 byla dodržena. 36

38 5. ZHODNOCENÍ PŘESNOSTI 5. Podrobné mapování 5..1 Přesnost v poloze Určení přesnosti podrobných bodů bylo provedeno pomocí obecného zákona hromadění směrodatných odchylek dle [0]. Výchozími vztahy jsou vzorce pro výpočet polární metody: kde x = x S y = y x, y souřadnice určovaného bodu, x S, y S souřadnice stanoviska, S + d cos( σ + d sin( σ SO SO + ω), + ω), d vodorovná délka mezi stanoviskem a určovaným bodem, σ SO směrník ze stanoviska na orientaci, ω vodorovný úhel vypočtený z měřených směrů. (5.8) Směrník ze stanoviska na orientaci se zjistí ze souřadnic orientace a stanoviska: kde x y O, O souřadnice orientace, y = arctan y + o O S σ SO K xo x, (5.9) S o K oprava ze zařazení do správného kvadrantu. Obecný chybový model souřadnic bodu určeného polární metodou lze zapsat: kde σ x Cov x, y M x, y = = M M + M C + M Cov x, y σ y M M kovarianční matice popisující vliv měření, M C kovarianční matice popisující vliv centrace přístroje a cíle, SO, (5.10) M SO kovarianční matice popisující vliv přesnosti souřadnic stanoviska a orientace. 37