Bc. Petr Grygarčík: Analýza přesnosti výškopisu SM 5 v severozápadní části k.ú. Velká Polom OBSAH

Transkript

1 OBSAH 1. Úvod Státní mapa 1 : Historie Státní mapy 1: Současná Státní mapa 1 : Lokalita Metody měření výškopisu Plošná nivelace Tachymetrie Podklady potřebné k zaměření a vyhodnocení výškopisu Kancelářská příprava před měřením Přístroje Zaměření sítě stanovisek Zaměření podrobných bodů terénu Výpočet sítě stanovisek Výpočet podrobných bodů Digitální model terénu Příprava dat pro DMT Generace DMT Porovnání DMT Závěr Použitá literatura Seznam obrázků Přílohy i

2 Seznam zkratek Bpv ČÚZK DGN DMT DXF GIS PPBP S-JTSK Balt po vyrovnání Český úřad zeměměřický a katastrální MicroStation Design Digitální model terénu AutoCad Drawing exchange Format Geografické informační systémy Podrobné polohové bodové pole Systém jednotné trigonometrické sítě katastrální SM 5 Státní mapa 1 : TB WMS ZABAGED ZHB Trigonometrický bod Web Map Service Základní báze geografických dat Zhušťovací bod ZM 10 Základní mapa 1 : ZÚ Zeměměřický úřad 2011 ii

3 1. Úvod Státní mapa 1 : představuje mapu největšího měřítka, zobrazujícího výškopis. Je snahou, aby se tato mapa stala vhodným podkladem pro nejrůznější aplikace GIS a projekční a plánovací činnosti. To vyžaduje, aby mapa zobrazovala aktuální stav polohopisu a výškopisu s dostatečnou přesností. Cílem této práce je analýza přesnosti výškopisu Státní mapy 1 : ve vybrané lokalitě. Polohopisným podkladem těchto map byly často aktualizované katastrální mapy sáhových měřítek. Výškopis býval přebírán z vojenských a topografických map středních měřítek. Aktualizace těchto neprobíhala dostatečně rychle, a proto se jejich obsah stává zastaralým. Na začátku této práce (kapitola 2) je uvedena stručná historie Státní mapy 1 : 5 000, popisující její vznik, změny v postupu zpracování a vývoj až do současnosti. V následující kapitole jsou blíže popsány zásady měření a zobrazování výškopisu a jsou zde podrobněji rozebrány nejčastěji používané metody měření výškopisu. V další části je popisován postup při zaměření zájmové lokality, připojení do souřadnicového systému S-JTSK, výškového systému Bpv a zpracování výsledků měření. Kapitola 12 se věnuje přípravě dat pro vyhotovení DMT a zásadám při jeho vytváření. Závěrečná kapitola diplomové práce pak popisuje možné způsoby porovnání DMT a vyhodnocení zjištěných skutečností

4 2. Státní mapa 1 : Státní mapa 1 : (SM 5) je základním státním mapovým dílem velkého měřítka. Státní mapové dílo tvoří mapové listy souvisle zobrazující území České republiky, zpracované podle jednotných zásad a vydávané orgánem státní správy ve veřejném zájmu. Státní mapová díla závazná na území České republiky jsou stanovena nařízením vlády č. 430/2006 Sb. Dělí se na základní státní mapová díla se základním, všeobecně využitelným obsahem a na státní mapová díla tematická, která zpravidla na podkladě základního státního mapového díla zobrazují další tematické skutečnosti [1]. Mezi základní státní mapová díla patří katastrální mapa, Státní mapa v měřítku 1 : 5 000, Základní mapa České republiky v měřítkách 1 : , 1 : , 1 : , 1 : a 1 : , Mapa České republiky v měřítkách 1 : a 1 : SM 5 zobrazuje celé území České republiky v souvislém kladu mapových listů. Území České republiky je zobrazeno na mapových listech znázorňujících území 2 2,5 km. Rozměry a označení mapových listů jsou odvozeny z mapového listu Státní mapy 1 : , který bývá označován názvem významného sídla. Jeho rozdělením na 10 sloupců a 10 vrstev (viz. Obr. 1) vznikne mapový list Státní mapy 1 : Označení mapového listu 1 : vyznačeného na Obr. 1 pak bude OPAVA 3-8. Obr. 1 Rozdělení mapového listu Státní mapy 1 :

5 Z mapového listu 1 : jsou pak odvozeny rozměry a označení mapových listů měřítek 1 : 2 000, 1 : a 1 : 500 podle Obr. 2. Příklady značení mapových listů: 1 : OPAVA 3-8/2 1 : OPAVA 3-8/24 1 : 500 OPAVA 3-8/243 Obr. 2 Klad mapových listů 2.1. Historie Státní mapy 1: Od roku 1946 vznikalo nové státní mapové dílo Státní mapa 1 : hospodářská (SMH-5). SMH-5 byla vyhotovována jako mapa původní s použitím stolové tachymetrie nebo fotogrammetrických metod s připojením na polohové bodové pole v S-JTSK. Výškopisná složka vznikala přímým měřením s připojením na jednotnou nivelační síť [5], [6]. Z důvodu pomalého postupu nového mapování byla v roce 1955 Státní mapa 1 : hospodářská nahrazena Státní mapou 1 : odvozenou (SMO-5), která vznikala výhradně přepracováním dostupných podkladů a souvisle pokryla celé území tehdejší ČSR, později ČSSR [6]. Původním podkladem pro vyhotovení mapy byl polohopis katastrální mapy v měřítku 1 : 2 880, který byl generalizován a fotomechanickou transformací byl převeden do sekcí mapových listů Státní mapy 1 : odvozené. Generalizace polohopisu byla prováděna vypuštěním stavebních parcel s šířkou menší než 1 mm v měřítku 1 : a drobných parcel, jejichž plocha by v měřítku 1 : byla menší než 1 mm 2. Dále byly vypuštěny například schodiště, drobné přístavky a veškerá parcelní čísla

6 Výškopis byl odvozen ze speciální vojenské mapy 1 : a topografické vojenské mapy 1 : SM 5 byla před rokem 2001 zpracována jako analogová mapa, tzv. Státní mapa 1 : 5000 odvozená (SMO-5) pro celé území České republiky. V letech 2001 až 2007 byla asi pro 30 % území České republiky vyhotovena vektorová forma SM 5 a doplněna rastrovými soubory pořízenými skenováním tiskových podkladů původní SMO-5 pro zbytek území České republiky. V letech 2008 až 2009 byla připravena nová podoba SM 5 včetně změny technologie zpracování s cílem dokončit vektorovou formu SM 5 v rozsahu území České republiky v návaznosti na postup digitalizace katastrálních map (viz. Obr. 3). Tvorbu a aktualizaci SM 5 převzal v roce 2008 do své působnosti Zeměměřický úřad [1]. Obr. 3 Stav digitalizace katastrálních map k [8]

7 2.2. Současná Státní mapa 1 : SM 5 obsahuje polohopis, výškopis a popis. Je státním mapovým dílem největšího měřítka, které zobrazuje výškopis. Základním polohopisným podkladem je digitální katastrální mapa (DKM) nebo katastrální mapa digitalizovaná (KM-D), výškopisným podkladem je Základní mapa České republiky 1 : nebo ZABAGED. Zdrojem popisu je jednak katastrální mapa a jednak databáze geografických jmen České republiky Geonames [1]. Výškopisná část ZABAGED byla pořízena v letech digitalizací vrstevnic Základní mapy České republiky 1 : (ZM 10). Tyto vrstevnice pocházejí z velké části z původního topografického mapování území České republiky realizovaného v letech 1957 až 1965 a pozdější aktualizace nedokázali zabránit snižování homogenity. V letech 2005 až 2009 proběhla celoplošná kontrola a aktualizace těchto dat fotogrammetrickými metodami [1]. Přesnost výšky vrstevnic je závislá na sklonu a členitosti terénu a dosahuje 0,7 m až 1,5 m v odkrytém terénu, 1 až 2 m v sídlech a 2 až 5 m v zalesněném terénu [1]. V současné době je SM 5 za úplatu poskytována Zeměměřickým úřadem v rastrové i vektorové podobě, a to ve formě tištěné nebo digitální

8 Obr. 4 SM 5 rastr [1] Obr. 5 SM 5 vektor [1]

9 3. Lokalita Obr. 6 Zájmová lokalita Obec Velká Polom se nachází v Moravskoslezském kraji, asi 15 km západně od centra Ostravy. Leží na silnici I/11, spojující Ostravu a Opavu. Obec se rozkládá na katastrálním území Velká Polom (778591), jehož výměra činí asi ha, z toho 612 ha představuje ornou půdu. Velkou část katastrálního území zobrazuje mapový list OPAVA 3-8 Státní mapy 1 : Přesnost výškopisu právě tohoto mapového listu bude analyzována. Pro analýzu byla vybrána část jižního svahu vrchu Šibenice s nadmořskou výškou 370 m. Tento vrch se nachází v severozápadní části katastrálního území

10 4. Metody měření výškopisu Měření výškopisu představuje výškové zaměření bodů a linií, charakterizujících přirozený i uměle upravený terén [2]. Mezi takovéto body a linie patří zejména vrcholky kup, nejnižší místo sedla, hřbetnice, údolnice, hrany a tvarové čáry. Výškové poměry v mapách velkých měřítek se zobrazují vrstevnicemi. Některé specifické útvary jako strže, rokle, násypy a výkopy jsou zobrazovány technickými šrafami nebo jen kótami [2]. Interval vrstevnic se volí 1 m, 2 m nebo 5 m v závislosti na měřítku mapy a hustotě vrstevnic. Dále se mohou vrstevnice dělit na základní, hlavní, pomocné a doplňkové. Hlavní vrstevnice jsou zobrazeny silnější čarou a slouží k lepší orientaci ve znázorněném terénu. Existuje několik metod měření výškopisu, závislých na členitosti terénu, jeho sklonu a rozloze mapovaného území. Nejčastěji se používají plošná nivelace a tachymetrie, případně letecká fotogrammetrie 4.1. Plošná nivelace Tato metoda je vhodná pro rovinaté území. Je nutné, aby poloha měřených bodů byla předem určena. Výšky podrobných bodů výškopisu se určují technickou nivelací jako záměry stranou. Délky nivelačních pořadů se volí 3 km až 6 km. Délky bočních záměr do 120 m. Mezní odchylka v uzávěru nivelačního pořadu má velikost max L, (1) mm 40 kde L délka nivelačního pořadu v kilometrech. Obr. 7 Schéma plošné nivelace

11 4.2. Tachymetrie Tachymetrie je metoda kombinující polární metodu a trigonometrické měření výškových rozdílů. Lze ji použít v členitém území. Polohové a výškové zaměření probíhá současně. Umožňuje měřit na větší vzdálenosti. Tato metoda byla použita pro zaměření zájmové lokality. Princip trigonometrického měření výškových rozdílů (převýšení) je zřejmý z obrázku Obr. 8. Obr. 8 Schéma trigonometrického měření výškových rozdílů V Obr. 8 níže uvedené symboly znamenají: h měřené převýšení, s ' šikmá vzdálenost, s vodorovná vzdálenost, z zenitová vzdálenost, v výška stroje, s v c výška cíle, v převýšení mezi body AB. Převýšení mezi dvěma body se pak vypočte podle vztahu v vs h v c, (2) h s'cos z scot g z. (3)

12 Při dlouhých záměrách je potřeba provést opravy měřených převýšení. Zavádí se oprava q z výškového rozdílu mezi zdánlivým a skutečným horizontem a oprava u z vlivu terestrické refrakce. Terestrická refrakce způsobuje ohyb záměrné přímky při průchodu různě hustými vzduchovými vrstvami. Ohyb lze považovat přibližně za kruhový o poloměru r [2]. Obr. 9 Vliv zakřivení Země a terestrické refrakce na převýšení V Obr. 9 znázorňuje: R poloměr Země, r poloměr zakřivení záměrné přímky, s vodorovná vzdálenost, svislý úhel, refrakční úhel, q výškový rozdíl mezi skutečným a zdánlivým horizontem, u oprava výškového rozdílu z terestrické refrakce

13 Oprava q z výškového rozdílu mezi zdánlivým a skutečným horizontem a oprava u z vlivu terestrické refrakce se vypočítají podle vztahů: q 2 s 2R, (4) kde u 2 ks 2R, R k je refrakční koeficient, který má podle [3] pro střední Evropu velikost 0,13 ± 0,05. r Obě tyto opravy se slučují do výrazu: (5) 1 2 s k 2 R. (6) Po zavedení oprav platí: v v s h q u v c v s s cot g z 1 k 2 s 2R v c. (7) V Tab. 1 jsou uvedeny opravy ve výškách z vlivu zakřivení Země a terestrické refrakce pro vybrané vzdálenosti. Tab. 1 Opravy ve výškách pro vybrané vzdálenosti [3] s (m) q (mm) u (mm) q - u (mm)

14 5. Podklady potřebné k zaměření a vyhodnocení výškopisu Před samotným měřením je třeba vyhledat informace o bodech v okolí měřené lokality. Pro polohové připojení jsou vhodné trigonometrické body (TB), zhušťovací body (ZHB) a body podrobného polohového bodového pole (PPBP). Pro výškové připojení jsou to zase nivelační značky. Potřebné podklady pro měření byly vyhledány v databázi bodových polí DATAZ. Geodetické a nivelační údaje vyhledaných bodů jsou v přílohách 6 a 7. Pro vyhodnocení měření je pak potřeba mapový list SM 5. Podle zadání diplomové práce měl být vytvořen rastr z tištěné mapy, který měl být dále transformován na identické body a následně vektorizován. Tento postup předpokládal, že vhodné podklady SM 5, zobrazující také výškopis, budou dostupné pouze v tištěné podobě. Avšak v zájmové lokalitě je již SM 5 dostupná v digitální vektorové podobě. Na internetovém portálu byl vyhledán mapový list OPAVA 3-8, který zobrazuje měřenou lokalitu. Po uzavření dohody o poskytnutí digitálního produktu se Zeměměřickým úřadem a po uhrazení smluvené částky byl zpřístupněn odkaz pro stažení příslušných dat ze serveru. Obdržená data byla rozdělena do tří souborů ve formátu DGN, které obsahovaly samostatně polohopis (viz. Obr. 10), výškopis (viz. Obr. 11) a rám mapového listu s mimorámovými údaji (viz. Obr. 12). Výškopisná složka mapového listu Opava 3-8 byla převzata ze ZABAGED a zobrazuje stav k roku

15 Obr. 10 SM 5 polohopis Obr. 11 SM 5 - výškopis

16 Obr. 12 Rám mapového listu SM 5 Obr. 13 Soutisk mapového listu SM

17 6. Kancelářská příprava před měřením Přestože vybraná lokalita dosahuje značného převýšení, není příliš členitá. Terén se mění pozvolna a charakteristické prvky terénní kostry jsou obtížně identifikovatelné. Proto bylo zvoleno zaměření ve čtvercové síti. Ve formátu DXF byl vytvořen výkres čtvercové sítě. Rozměry čtvercové sítě byly 400 m 400 m s roztečí bodů 20 m. V programu Kokeš 8.53 bylo z WMS serveru načteno v systému S-JTSK ortofoto zájmové lokality, do kterého pak byla čtvercová síť posunuta a vhodně pootočena pomocí shodnostní transformace (viz. Obr. 14). Využití výkresu čtvercové sítě bude popsáno později. V programu Kokeš 8.53 byl vytvořen nový seznam souřadnic, obsahující trigonometrické body, zhušťovací body a body podrobného polohového bodového pole v okolí zájmové lokality. Do totální stanice Sokkia SET3 030R3 a do polního elektronického zápisníku byl nahrán seznam souřadnic. Do polního elektronického zápisníku byl nahrán také výkres čtvercové sítě. Obr. 14 Čtvercová síť

18 7. Přístroje Na následujících obrázcích jsou zobrazeny použité přístroje: Totální stanice Sokkia SET3 030R3 (viz. Obr. 15) Totální stanice Sokkia SRX3 (viz. Obr. 17) Polní elektronický zápisník Allegro CX (viz. Obr. 16) Jednotka dálkového ovládání CR-PR3 (viz. Obr. 18) Obr. 15 Sokkia SET3 030R3 Obr. 17 Sokkia SRX3 Obr. 16 Allegro CX Obr. 18 RC-PR

19 8. Zaměření sítě stanovisek K zaměření sítě stanovisek byla použita totální stanici Sokkia SET3 030R3. Z trigonometrického bodu byla provedena orientace na ZHB Následně byla zaměřena stanoviska 5001, 5002, 5003 a 5004, ze kterých bylo provedeno také zpětné měření podle schématu na Obr. 19. Všechna měření proběhla ve dvou polohách dalekohledu. Ze stanovisek 5003 a 5004 bylo pro kontrolu zaměřeno několik rohů domů, které je možno porovnat s katastrální složkou SM 5. Obr. 19 Schéma zaměření stanovisek Výškové připojení bylo provedeno na nivelační značky Gc a Gc5-29 trigonometrickou nivelací. Výška zjištěná na TB se oproti výšce uvedené v geodetických údajích lišila o 20 cm. Bylo provedeno kontrolní měření s jiným postavením přístroje. Kontrolní měření potvrdilo správnost prvního měření. Na TB byla určena výška 370,64 m. Nesoulad s geodetickými údaji byl nahlášen správci bodu, tj. Zeměměřickému úřadu

20 9. Zaměření podrobných bodů terénu K zaměření podrobných bodů výškopisu byla použita motorizovaná totální stanice Sokkia SRX3 spolu s jednotkou dálkového ovládání RC-PR3 a polním elektronickým zápisníkem Allegro CX. V této sestavě probíhá měření pomocí programu SurvCE, který je nainstalován v elektronickém zápisníku. Program SurvCE umožňuje během měření zobrazit výkres ve formátu DXF, již změřené (uložené) body, polohu totální stanice a polohu odrazného hranolu (viz. Obr. 21). Měření pak probíhá následovně. Totální stanice neustále sleduje odrazný hranol, měří šikmou délku a horizontální a vertikální úhel. Měřená data jsou odesílána pomocí bezdrátového rozhraní Bluetooth do elektronického zápisníku, kde je z nich programem SurvCE vyhodnocena aktuální poloha odrazného hranolu. Ta je následně promítnuta do výkresu, který je zobrazen na displeji elektronického zápisníku. Celý systém pak funguje jako navigace. Měřič tak nemusí krokovat vzdálenosti mezi jednotlivými body čtvercové sítě. Stačí, když bude na displeji elektronického zápisníku sledovat, zda se již dostatečně přiblížil průsečíku čtvercové sítě. Díky tomu lze relativně přesně dodržovat předem navrženou čtvercovou síť. Rozloha zaměřeného území činí 12 ha. Obr. 20 Měření totální stanicí Sokkia SRX3 s jednotkou dálkového ovládání

21 Obr. 21 Měření v programu SurvCE 10. Výpočet sítě stanovisek V programu Kokeš 8.53 byl založen nový seznam souřadnic s TB , ZHB a PPBP 503. Výstup měřených dat z totální stanice ve formátu SDR byl načten pomocí funkce Zpracování měřených dat. V zápisníku byla obsažena měření ve dvou polohách dalekohledu, která bylo nutné orientovat. V programu Kokeš se provádí zpracování zápisníku pomocí funkce Orientace (viz. Obr. 22). Obr. 22 Zpracování měření ve dvou polohách

22 Po zpracování měření ve dvou polohách byly označeny orientace a tzv. body sítě (viz. Obr. 23). Orientace představují známé body, jejichž souřadnice se nemění. Body sítě jsou body neznámé a jejich souřadnice se můžou měnit. Při výpočtu bodů sítě programem Kokeš jsou porovnány délky a převýšení u oboustranných měření a je z nich vypočten průměr. Z vyrovnaných délek a převýšení je pak vypočítána poloha a výška bodů sítě ze všech možných kombinací. Při dvojím výpočtu bodů lze ponechat původní bod, uložit nový nebo uložit průměr. Výpočetní protokol bodů sítě je v příloze 1. Souřadnice vypočtených bodů jsou uvedeny v tabulce 2. Polohová odchylka p nepřekročila hodnotu 6 mm a výšková odchylka h hodnotu 15 mm, což je pro účel měření zcela dostačující. Obr. 23 Výpočet bodů sítě Tab. 2 Vypočtené souřadnice bodů sítě Bod Y X Z , , , , , , , , , , , ,

23 11. Výpočet podrobných bodů Podrobné body byly také vypočteny v programu Kokeš pomocí funkce Zpracování měřených dat. Celkem bylo vypočteno 346 podrobných bodů. Výpočetní protokol je uveden v příloze Digitální model terénu Digitální model terénu (DMT) je prostorová plocha, která více nebo méně zdařile kopíruje skutečný (zaměřený) nebo projektovaný terén. Vzniká na základě prostorových bodů. Zadanými body plocha prochází, mimo ně se dopočítává podle matematických vzorců tak, aby se blížila skutečnosti. Výpočet není založen na lineární interpolaci, ale modeluje hladký oblý terén. Tam, kde je to vhodné, lze doplnit terénní hrany. DMT prochází lomovými body lomené čáry nebo koncovými body úsečky [4] Příprava dat pro DMT Pro vytvoření digitálního modelu terénu v programu Atlas DMT 5 je potřeba připravit soubory, obsahující seznam souřadnic a výpis povinných hran. Z přímého měření byl použit seznam souřadnic s vypočtenými podrobnými body terénu. Jako povinné hrany byly zvoleny hranice zaměřené lokality. Příprava dat z podkladů SM 5 probíhala následovně. Ze souboru ve formátu DGN, zobrazujícího výškopis, byl v programu Kokeš vytvořen seznam souřadnic. Vektorovou kresbu vrstevnic tvoří pouze přímé linie. Výkres obsahuje informace ve 2,5D. Souřadnici Z představuje popis vrstevnic a výškové kóty. Nový seznam souřadnic vznikl zapsáním souřadnic lomových a koncových bodů přímých linií do seznamu souřadnic (viz. Obr. 24 a Obr. 25). U všech zapsaných bodů pak musely být ručně doplněny výšky (viz. Obr. 26). Celkem bylo zapsáno 583 bodů. Jako povinné hrany byly opět zvoleny hranice lokality a navíc také vrstevnice

24 Obr. 24 Tvorba seznamu souřadnic z výkresu v programu Kokeš Obr. 25 Body převedené do seznamu souřadnic

25 Obr. 26 Body seznamu souřadnic s doplněnými výškami Generace DMT Po přípravě potřebných dat byly v Atlasu vygenerovány oba digitální modely terénu. Při generaci dochází nejdříve k převodu bodového pole a následně k vytvoření trojúhelníkové sítě. Trojúhelníková síť zohledňuje povinné hrany a je optimalizována pro aplikace DMT [4]. Obr. 27 Zadání vstupních dat pro generaci DMT

26 Vizualizace vygenerovaných digitálních modelů terénu s průběhem vrstevnic jsou zobrazeny na Obr. 29 a Obr. 30. Model z podkladů SM 5 je o něco větší než model z přímého měření, aby bylo zajištěno jejich překrytí (viz. Obr. 28). Obr. 28 Vzájemné překrytí digitálních modelů terénu a průběh podélných profilů

27 Obr. 29 DMT z přímého měření Obr. 30 DMT z podkladů SM

28 Pro lepší představu o průběhu vytvořených DMT byly v grafickém programu Cinema 4D vyrendrovány pohledové vizualizace (viz. Obr. 31, Obr. 32) Obr. 31 Pohledová vizualizace DMT z přímého měření Obr. 32 Pohledová vizualizace DMT z podkladů SM

29 13. Porovnání DMT Povrch DMT vytvořeného z přímého měření (viz. Obr. 31) je oproti DMT vytvořeném z podkladů SM 5 (viz. Obr. 32) hladší. Přechody mezi vrstevnicemi jsou plynulejší a přirozenější. Oba modely terénu lze porovnat pomocí několika podélných profilů (viz příloha 11), ale názornější je zobrazení rozdílu obou modelů terénu pomocí hypsometrie (viz. Obr. 33 a příloha 9). V obou případech byl od digitálního modelu terénu z podkladů SM 5 odečten digitální model terénu z přímého měření. Obr. 33 Hypsometrie výškových odchylek

30 Četnost Rozdíly výšek h mezi DMT z podkladů SM 5 a DMT z přímého měření v bodech čtvercové sítě jsou uvedeny v tabulce v příloze 3. Výškové odchylky se pohybují v rozmezí od +3,2 m do -2,0 m a narůstají v místech s větším sklonem terénu, kde SM 5 plně nevystihuje skutečný terén. Pro určení přesnosti výškopisu lze vypočítat střední chybu ve výšce podle vzorce (8). 2 h h m H n 1 (8) Nejprve byly do výpočtu střední chyby ve výšce zahrnuty pouze výškové odchylky v bodech čtvercové sítě. Střední chyba ve výšce mh má hodnotu. m 0,79m. H Četnost výskytu výškových odchylek v daných intervalech je zanesena v grafu (viz. Graf 1). Z grafu je patrné, že četnost výskytu kladných a záporných odchylek je přibližně stejná a malé odchylky se vyskytují častěji než odchylky velké. Graf 1 Četnost výškových odchylek v souboru vybraných bodů DMT 140 ČETNOST VÝŠKOVÝCH ODCHYLEK v souboru vybraných bodů DMT ,25-1,5-0,7 0 0,7 1,5 2,25 3 Intervaly výškových odchylek

31 Četnost Dále byl proveden výpočet střední chyby ve výšce, zahrnující kromě výškových odchylek v bodech čtvercové sítě, také výškové odchylky ve všech bodech, které byly dopočítány programem Atlas při generaci DMT. V tomto případě má střední chyba ve výšce mh velikost. m 0,73 m. H Četnost výskytu výškových odchylek v daných intervalech je opět zanesena v grafu (viz. Graf 2). Průběh grafu je podobný jako v grafu Graf 1, ale došlo ke zpřesnění střední chyby ve výšce. Graf 2 Četnost výškových odchylek v souboru všech bodů DMT ČETNOST VÝŠKOVÝCH ODCHYLEK v souboru všech bodů DMT ,25-1,5-0,7 0 0,7 1,5 2,25 3 Intervaly výškových odchylek Ke zpřesnění výsledku došlo proto, že v případě druhého výpočtu měly malé odchylky do 0,7 m, v souboru všech bodů DMT, větší procentuální zastoupení než v prvním případě

32 14. Závěr Úkolem této diplomové práce bylo provést analýzu přesnosti výškopisu Státní mapy 1 : ve vybrané lokalitě. Zpracovatel diplomové práce se rozhodl, že vyhodnocení přesnosti výškopisu provede na základě porovnání digitálního modelu terénu z podkladů SM 5 a digitálního modelu terénu z přímého měření. To vyžadovalo zajištění vhodných podkladů pro vytvoření digitálních modelů terénu. Protože ve vybrané lokalitě je již SM 5 dostupná v digitální vektorové podobě, nebylo nutné vytvářet rastr z tištěné mapy, provést jeho transformaci na identické body a následně jej vektorizovat, jak je uvedeno v zadání diplomové práce. To usnadnilo přípravu vstupních dat pro vytvoření DMT a vyloučilo vznik možných chyb při transformaci a vektorizaci. Ve vybrané lokalitě byla zaměřena síť stanovisek, jejichž polohová odchylka p nepřekročila hodnotu 6 mm a výšková odchylka h nepřekročila hodnotu 15 mm. Tato přesnost je pro zaměření výškopisu na nezpevněných plochách dostačující. Ze sítě stanovisek byly zaměřeny podrobné body výškopisu ve čtvercové síti tachymetrickou metodou. Rozestup bodů čtvercové sítě byl 20 m. Ze zajištěných podkladů byly vytvořeny digitální modely terénu, které byly následně porovnány dvěma způsoby. 1. Soustava podélných profilů 2. Rozdíl digitálních modelů terénu Soustavu podélných profilů (příloha 11) tvoří deset profilů, procházejících krajními body čtvercové sítě. Jsou v nich zobrazeny průřezy digitálními modely terénu a jejich rozdíly ve staničeních po 20 m. Z rozdílu digitálních modelů terénu byl vyhotoven výkres hypsometrie výškových odchylek (příloha 9) a výkres výškových odchylek v bodech čtvercové sítě (příloha 10). Od DMT z podkladů SM 5 byl odečten DMT z přímého měření. Maximální zjištěná

33 odchylka ve výšce hmax má hodnotu + 3,2 m a minimální odchylka h min hodnotu -2,0 m. Výškové odchylky narůstají v místech s větším sklonem terénu, kde SM 5 plně nevystihuje skutečný terén. Dále byla vypočtena střední chyba ve výšce m H. Nejprve ze souboru vybraných bodů digitálního modelu terénu (body čtvercové sítě), následně ze všech bodů digitálního modelu terénu. V prvním případě má m velikost 0, 79 m, v případě druhém 0, 73 m. H Četnost výskytu výškových odchylek v předem zvolených intervalech byla vynesena v grafech, ze kterých je patrné, že četnost výskytu kladných a záporných odchylek je přibližně stejná a malé odchylky se vyskytují častěji než odchylky velké. Ke zpřesnění střední chyby ve výšce v případě druhého výpočtu došlo proto, že malé odchylky měly v souboru bodů větší procentuální zastoupení než v prvním případě. Hodnota vypočtené střední odchylky ve výšce se pohybuje při spodní hranici intervalu přesnosti udávaného ČÚZK, který je v odkrytém terénu 0,7 m až 1,5 m. Zjištěná přesnost výškopisu SM 5 může být dostačující pro některé aplikace GIS, pro podklady urbanistické studie nebo územně plánovací dokumentace. Pro projekční činnost je však vhodné provést zaměření klasickými geodetickými metodami

34 Použitá literatura [1] [online] Státní mapa 1 : 5 000, Dostupné na WWW: < 22&mode=TextMeta&side=mapy5&text=dsady_mapy5&> [cit ] Mapy úvod, Dostupné na WWW: < TextMeta&side=mapy&text=dSady_mapy&menu=22> [cit ] Základní mapa České republiky 1 : , Dostupné na WWW: < 23&mode=TextMeta&side=mapy10&text=dsady_mapy10&> [cit ]. [2] Schenk, J.: Geodézie, 1. vyd. VŠB TU Ostrava 2005, 138 s. ISBN [3] Hauf, M. a kol., Technický průvodce, svazek 42 Geodézie, SNTL Praha 1982, 544 s. [4] Atlas DMT, Příručka uživatele, [online] Dostupné na WWW: < [cit ]. [5] Čada, V.: Využití map DKM pro tvorbu SMO digitální, Referát na konferenci GIS Ostrava 2001, ledna 2001, [online] Dostupné na WWW: < [cit ] ISSN X. [6] Stručná historie mapy SMO-5 [online] Dostupné na WWW: < [cit ]. [7] Nařízení vlády č.430/2006 Sb., kterým se stanoví geodetické referenční systémy, státní mapová díla závazná na celém území státu a zásady jejich používání

35 [8] Štencel, K.: Postup plnění úkolu digitalizace katastrálních map po , Přednáška na téma Digitalizace katastrálních map na semináři sdružení Nemoforum, , [online] Dostupné na WWW: < [cit ]

36 Seznam obrázků Obr. 1 Rozdělení mapového listu Státní mapy 1 : Obr. 2 Klad mapových listů... 3 Obr. 3 Stav digitalizace katastrálních map k [8]... 4 Obr. 4 SM 5 rastr [1]... 6 Obr. 5 SM 5 vektor [1]... 6 Obr. 6 Zájmová lokalita... 7 Obr. 7 Schéma plošné nivelace... 8 Obr. 8 Schéma trigonometrického měření výškových rozdílů... 9 Obr. 9 Vliv zakřivení Země a terestrické refrakce na převýšení Obr. 10 SM 5 polohopis Obr. 11 SM 5 - výškopis Obr. 12 Rám mapového listu SM Obr. 13 Soutisk mapového listu SM Obr. 14 Čtvercová síť Obr. 15 Sokkia SET3 030R Obr. 16 Allegro CX Obr. 17 Sokkia SRX Obr. 18 RC-PR Obr. 19 Schéma zaměření stanovisek Obr. 20 Měření totální stanicí Sokkia SRX3 s jednotkou dálkového ovládání Obr. 21 Měření v programu SurvCE Obr. 22 Zpracování měření ve dvou polohách Obr. 23 Výpočet bodů sítě Obr. 24 Tvorba seznamu souřadnic z výkresu v programu Kokeš Obr. 25 Body převedené do seznamu souřadnic Obr. 26 Body seznamu souřadnic s doplněnými výškami Obr. 27 Zadání vstupních dat pro generaci DMT Obr. 28 Vzájemné překrytí digitálních modelů terénu a průběh podélných profilů Obr. 29 DMT z přímého měření Obr. 30 DMT z podkladů SM

37 Obr. 31 Pohledová vizualizace DMT z přímého měření Obr. 32 Pohledová vizualizace DMT z podkladů SM Obr. 33 Hypsometrie výškových odchylek Seznam tabulek Tab. 1 Opravy ve výškách pro vybrané vzdálenosti Tab. 2 Vypočtené souřadnice bodů sítě Seznam grafů Graf 1 Četnost výškových odchylek v souboru vybraných bodů DMT Graf 2 Četnost výškových odchylek v souboru všech bodů DMT

38 Přílohy 1 Výpočetní protokol bodů sítě, 6 stran 2 Výpočetní protokol podrobných bodů, 3 strany 3 Tabulka výškových odchylek v bodech čtvercové sítě, 3 strany 4 Kalibrační protokol totální stanice Sokkia SET3 030R3, 4 strany 5 Kalibrační protokol totální stanice Sokkia SRX3, 4 strany 6 Technické parametry totálních stanic, 1 strana 7 Geodetické údaje, 3 strany 8 Nivelační údaje, 2 strany 9 Hypsometrie výškových odchylek, výkres A3 10 Výškové odchylky v bodech čtvercové sítě, výkres A3 11 Podélné profily, 10 výkresů 297 mm 500 mm 12 Situační výkres, výkres A

39 Příloha 1: Výpočetní protokol bodů sítě Strana 1/6 polární metoda Korekce měřených směrů indexová chyba: není nastavena kolimační chyba: není nastavena Korekce měřených délek lineární člen: není nastaven absolutní člen: není nastaven vliv refrakce na délky: ano, koeficient refrakce=0.130 vliv nadmořské výšky na délky: ano vliv zobrazení na délky: ano Korekce výšek a převýšení vliv refrakce na výšky: ano stanovisko , výška stroje=1.342 Y= X= Z= orientace td m.délka měř.směr vert.úhel Y X Z [gra] --- [gra] výpočet pevného stanoviska: bod směrník délka XY Z vyp. or.pos. ds dz [gra] [gra] výsledný orientační posun= gra; orientace bez kontroly výpočet bodu sítě: 5003 stan cíl délka v.str v.cíle zenitka dz výsledná vodorovná délka: výsledné převýšení: výpočet bodu sítě: 5004 stan cíl délka v.str v.cíle zenitka dz výsledná vodorovná délka: výsledné převýšení: výpočet bodu sítě: 5001 stan cíl délka v.str v.cíle zenitka dz výsledná vodorovná délka: výsledné převýšení:

40 Příloha 1: Výpočetní protokol bodů sítě Strana 2/6 výpočet bodu sítě: 5002 stan cíl délka v.str v.cíle zenitka dz výsledná vodorovná délka: výsledné převýšení: podrobných bodů spočteno: 4 stanovisko 5001, výška stroje=1.530 Y= X= Z= orientace td m.délka měř.směr vert.úhel Y X Z [gra] --- [gra] výpočet pevného stanoviska: bod směrník délka XY Z vyp. or.pos. ds dz [gra] [gra] výsledný orientační posun = gra; střední chyba or. pos. = gra výpočet podrobných bodů výpočet bodu sítě: 5002 stan cíl délka v.str v.cíle zenitka dz výsledná vodorovná délka: výsledné převýšení: druhý výpočet bodu: původní bod vypočtený bod vzdálenost bodů=0.008; střední polohová odchylka=0.006; výšková odchylka=0.006 výsledný bod - průměr z obou bodů

41 Příloha 1: Výpočetní protokol bodů sítě Strana 3/6 výpočet bodu sítě: 5004 stan cíl délka v.str v.cíle zenitka dz výsledná vodorovná délka: výsledné převýšení: druhý výpočet bodu: původní bod vypočtený bod vzdálenost bodů=0.066; střední polohová odchylka=0.047; výšková odchylka=0.016 výsledný bod - průměr z obou bodů výpočet bodu sítě: 5003 stan cíl délka v.str v.cíle zenitka dz výsledná vodorovná délka: výsledné převýšení: druhý výpočet bodu: původní bod vypočtený bod vzdálenost bodů=0.064; střední polohová odchylka=0.045; výšková odchylka=0.007 výsledný bod - průměr z obou bodů podrobných bodů spočteno: 3 stanovisko 5002, výška stroje=1.525 Y= X= Z= orientace td m.délka měř.směr vert.úhel Y X Z [gra] --- [gra] výpočet pevného stanoviska: bod směrník délka XY Z vyp. or.pos. ds dz [gra] [gra] výsledný orientační posun = gra; střední chyba or. pos. = gra

42 Příloha 1: Výpočetní protokol bodů sítě Strana 4/6 výpočet bodu sítě: 5004 stan cíl délka v.str v.cíle zenitka dz výsledná vodorovná délka: výsledné převýšení: druhý výpočet bodu: původní bod vypočtený bod vzdálenost bodů=0.012; střední polohová odchylka=0.008; výšková odchylka= výsledný bod - průměr z obou bodů výpočet bodu sítě: 5003 stan cíl délka v.str v.cíle zenitka dz výsledná vodorovná délka: výsledné převýšení: druhý výpočet bodu: původní bod vypočtený bod vzdálenost bodů=0.005; střední polohová odchylka=0.003; výšková odchylka= výsledný bod - průměr z obou bodů výpočet bodu sítě: 5001 stan cíl délka v.str v.cíle zenitka dz výsledná vodorovná délka: výsledné převýšení: druhý výpočet bodu: původní bod vypočtený bod vzdálenost bodů=0.011; střední polohová odchylka=0.008; výšková odchylka= výsledný bod - průměr z obou bodů podrobných bodů spočteno:

43 Příloha 1: Výpočetní protokol bodů sítě Strana 5/6 stanovisko 5004, výška stroje=1.258 Y= X= Z= orientace td m.délka měř.směr vert.úhel Y X Z [gra] --- [gra] výpočet pevného stanoviska: bod směrník délka XY Z vyp. or.pos. ds dz [gra] [gra] výsledný orientační posun = gra; střední chyba or. pos. = gra výpočet podrobných bodů výpočet bodu sítě: 5002 stan cíl délka v.str v.cíle zenitka dz výsledná vodorovná délka: výsledné převýšení: druhý výpočet bodu: původní bod vypočtený bod vzdálenost bodů=0.006; střední polohová odchylka=0.004; výšková odchylka= výsledný bod - průměr z obou bodů výpočet bodu sítě: 5001 stan cíl délka v.str v.cíle zenitka dz výsledná vodorovná délka: výsledné převýšení: druhý výpočet bodu: původní bod vypočtený bod vzdálenost bodů=0.005; střední polohová odchylka=0.003; výšková odchylka= výsledný bod - průměr z obou bodů podrobných bodů spočteno:

44 Příloha 1: Výpočetní protokol bodů sítě Strana 6/6 stanovisko 5003, výška stroje=1.364 Y= X= Z= orientace td m.délka měř.směr vert.úhel Y X Z [gra] --- [gra] výpočet pevného stanoviska: bod směrník délka XY Z vyp. or.pos. ds dz [gra] [gra] výsledný orientační posun= gra; orientace bez kontroly výpočet podrobných bodů výpočet bodu sítě: 5001 stan cíl délka v.str v.cíle zenitka dz výsledná vodorovná délka: výsledné převýšení: druhý výpočet bodu: původní bod vypočtený bod vzdálenost bodů=0.013; střední polohová odchylka=0.009; výšková odchylka= výsledný bod - průměr z obou bodů výpočet bodu sítě: 5002 stan cíl délka v.str v.cíle zenitka dz výsledná vodorovná délka: výsledné převýšení: druhý výpočet bodu: původní bod vypočtený bod vzdálenost bodů=0.011; střední polohová odchylka=0.008; výšková odchylka= výsledný bod - průměr z obou bodů podrobných bodů spočteno: 2 =============================================================================== celkem podrobných bodů:

45 Příloha 2: Výpočetní protokol podrobných bodů Strana 1/3 polární metoda Korekce měřených směrů indexová chyba: není nastavena kolimační chyba: není nastavena Korekce měřených délek lineární člen: není nastaven absolutní člen: není nastaven vliv refrakce na délky: ano, koeficient refrakce=0.130 vliv nadmořské výšky na délky: ano vliv zobrazení na délky: ano Korekce výšek a převýšení vliv refrakce na výšky: ano stanovisko , výška stroje=1.342 Y= X= Z= orientace td m.délka měř.směr vert.úhel Y X Z [gra] --- [gra] výpočet pevného stanoviska: bod směrník délka XY Z vyp. or.pos. ds dz [gra] [gra] výsledný orientační posun = gra; střední chyba or. pos. = gra výpočet podrobných bodů podrobných bodů spočteno: 59 stanovisko 5001, výška stroje=1.530 Y= X= Z= orientace td m.délka měř.směr vert.úhel Y X Z [gra] --- [gra]

46 Příloha 2: Výpočetní protokol podrobných bodů Strana 2/3 výpočet pevného stanoviska: bod směrník délka XY Z vyp. or.pos. ds dz [gra] [gra] výsledný orientační posun = gra; střední chyba or. pos. = gra výpočet podrobných bodů podrobných bodů spočteno: 217 stanovisko 5002, výška stroje=1.525 Y= X= Z= orientace td m.délka měř.směr vert.úhel Y X Z [gra] --- [gra] výpočet pevného stanoviska: bod směrník délka XY Z vyp. or.pos. ds dz [gra] [gra] výsledný orientační posun = gra; střední chyba or. pos. = gra výpočet podrobných bodů podrobných bodů spočteno:

47 Příloha 2: Výpočetní protokol podrobných bodů Strana 3/3 stanovisko 5004, výška stroje=1.258 Y= X= Z= orientace td m.délka měř.směr vert.úhel Y X Z [gra] --- [gra] výpočet pevného stanoviska: bod směrník délka XY Z vyp. or.pos. ds dz [gra] [gra] výsledný orientační posun = gra; střední chyba or. pos. = gra výpočet podrobných bodů podrobných bodů spočteno: 0 stanovisko 5003, výška stroje=1.364 Y= X= Z= orientace td m.délka měř.směr vert.úhel Y X Z [gra] --- [gra] výpočet pevného stanoviska: bod směrník délka XY Z vyp. or.pos. ds dz [gra] [gra] výsledný orientační posun = gra; střední chyba or. pos. = gra výpočet podrobných bodů podrobných bodů spočteno: 0 =============================================================================== celkem podrobných bodů:

48 Příloha 3: Tabulka výškových odchylek v bodech čtvercové sítě Strana 1/3 bod Z ( h) h h bod Z ( h) h h bod Z ( h) h h 17 0,000 0, ,732 0, ,062 1, ,870 0, ,762 0, ,001 1, ,893 0, ,000 0, ,057 1, ,943 0, ,241 0, ,884 0, ,028 1, ,611 0, ,598 0, ,879 0, ,877 0, ,116 0, ,207 0, ,888 0, ,182 0, ,468 0, ,445 0, ,026 0, ,010 0, ,396 0, ,011 0, ,397 0, ,212 0, ,191 0, ,464 0, ,032 0, ,975 0, ,312 0, ,047 0, ,627 0, ,210 0, ,053 0, ,218 0, ,073 0, ,224 0, ,796 0, ,212 0, ,189 0, ,169 1, ,278 0, ,324 0, ,033 1, ,443 0, ,291 0, ,819 0, ,636 0, ,123 0, ,592 0, ,394 0, ,437 0, ,153 0, ,000 0, ,636 0, ,323 0, ,000 0, ,034 0, ,405 0, ,000 0, ,030 0, ,560 0, ,000 0, ,694 0, ,962 0, ,496 0, ,334 0, ,968 0, ,902 0, ,292 0, ,783 0, ,756 0, ,052 0, ,399 0, ,431 0, ,200 0, ,793 0, ,243 0, ,088 0, ,655 2, ,026 0, ,636 0, ,837 0, ,315 0, ,813 0, ,066 0, ,754 0, ,801 0, ,062 0, ,934 0, ,336 0, ,088 0, ,679 0, ,295 0, ,120 0, ,278 0, ,463 0, ,552 0, ,318 0, ,800 0, ,705 0, ,465 0, ,993 0, ,467 0, ,034 1, ,140 1, ,135 0, ,005 1, ,609 0, ,049 0, ,951 0, ,394 0, ,059 0,

49 Příloha 3: Tabulka výškových odchylek v bodech čtvercové sítě Strana 2/3 bod Z ( h) h h bod Z ( h) h h bod Z ( h) h h 136-0,059 0, ,497 0, ,471 0, ,428 2, ,640 0, ,140 0, ,706 2, ,310 0, ,352 0, ,767 0, ,092 0, ,684 0, ,284 0, ,362 0, ,606 0, ,477 0, ,474 0, ,554 0, ,683 0, ,806 0, ,966 0, ,846 0, ,072 1, ,164 1, ,358 0, ,248 1, ,102 1, ,199 0, ,461 2, ,838 0, ,553 0, ,752 3, ,572 0, ,626 0, ,960 3, ,544 0, ,138 0, ,893 3, ,464 0, ,094 0, ,559 2, ,128 0, ,945 0, ,035 1, ,215 0, ,687 0, ,779 0, ,403 0, ,363 0, ,379 0, ,398 0, ,104 0, ,107 0, ,557 0, ,668 0, ,074 0, ,549 0, ,725 2, ,248 0, ,395 0, ,662 2, ,223 0, ,282 0, ,282 0, ,537 0, ,050 0, ,060 0, ,656 0, ,140 0, ,528 0, ,454 0, ,129 0, ,308 1, ,114 0, ,086 0, ,030 1, ,698 0, ,022 0, ,713 0, ,226 1, ,198 0, ,742 3, ,630 2, ,501 0, ,485 2, ,762 3, ,589 0, ,167 0, ,060 1, ,474 0, ,483 0, ,827 0, ,623 0, ,310 1, ,475 0, ,753 0, ,784 3, ,056 0, ,814 0, ,936 0, ,467 0, ,920 0, ,353 0, ,692 0, ,961 0, ,627 0, ,659 0, ,730 2, ,925 0, ,334 0, ,138 1, ,803 0, ,610 0, ,735 0, ,162 0, ,664 0, ,576 0,

50 Příloha 3: Tabulka výškových odchylek v bodech čtvercové sítě Strana 3/3 bod Z ( h) h h bod Z ( h) h h bod Z ( h) h h 253-0,522 0, ,023 1, ,967 0, ,004 0, ,104 1, ,426 0, ,351 0, ,507 2, ,256 0, ,408 0, ,654 0, ,986 0, ,377 0, ,282 1, ,738 0, ,661 0, ,843 0, ,172 0, ,056 1, ,541 0, ,244 0, ,112 1, ,321 0, ,361 0, ,942 0, ,132 0, ,484 0, ,692 0, ,189 1, ,006 0, ,631 0, ,254 1, ,276 0, ,300 0, ,279 1, ,305 0, ,438 0, ,110 1, ,315 0, ,020 1, ,249 1, ,629 0, ,193 0, ,220 1, ,017 0, ,538 0, ,339 0, ,256 0, ,028 1, ,082 1, ,419 0, ,920 0, ,167 1, ,095 0, ,755 0, ,635 2, ,271 0, ,893 0, ,692 2, ,264 0, ,862 0, ,633 0, ,503 0, ,658 0, ,763 0, ,226 0, ,365 0, ,147 0, ,129 0, ,336 0, ,229 0, ,066 0, ,114 0, ,198 0, ,580 0, ,199 0, ,532 0, ,487 0, ,127 0, ,189 0, ,188 0, ,163 0, ,198 0, ,391 0, ,750 0, ,489 0, ,520 0, ,681 2, ,359 1, ,949 0, ,204 1, ,979 3, ,642 0, ,151 0, ,021 9, ,412 0, ,838 0, ,088 4, ,465 0, ,341 0, ,963 0, ,795 0, ,808 0, ,057 1, ,654 0, ,977 0, ,703 2, ,136 0, ,691 7, ,653 0, ,046 4, h h = 217, ,681 0, ,935 0,