ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ FAKULTA STAVEBNÍ Katedra speciální geodézie BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

Transkript

1 ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ FAKULTA STAVEBNÍ Katedra speciální geodézie BAKALÁŘSKÁ PRÁCE Zaměření skutečného stavu důlního díla Josef skenovacím systémem Leica HDS 3000 určení objemu vytěženého prostoru, výpočet odchylek od projektu a další analýzy digitálního modelu povrchu 2007 Daniel Chlevišťan

2 Prohlášení: Prohlašuji, že jsem tuto bakalářskou práci vypracoval samostatně pouze za odborného vedení vedoucího bakalářské práce Ing. Bronislava Kosky a Ing. Tomáše Křemena. V Praze 2007 Daniel Chlevišťan

3 Poděkování: Touto cestou bych rád poděkoval všem, kteří významnou měrou přispěli ke vzniku této bakalářské práce, byť jen malou radou. Hlavně bych chtěl vyjádřit svůj dík vedoucímu bakalářské práce Ing. Bronislavu Koskovi a Ing. Tomáši Křemenovi za cenné připomínky, rady, trpělivost a ochotu poskytované při vedení mé bakalářské práce

4 - 4 -

5 Zaměření skutečného stavu důlního díla Josef skenovacím systémem Leica HDS 3000 určení objemu vytěženého prostoru, výpočet odchylek od projektu a další analýzy digitálního modelu povrchu 2007 Daniel Chlevišťan Vedoucí bakalářské práce: Konzultant: Oponent: Zadávající katedra: Ing. Bronislav Koska Ing. Tomáš Křemen Doc. Ing. Jiří Pospíšil, CSc. Katedra speciální geodézie Klíčová slova: laserové skenování digitální model odchylek objem vytěženého prostoru identický bod Anotace: V předložené bakalářské práci je prezentováno posouzení možností využití laserového skenování pro zaměřování skutečného stavu v podzemních liniových stavbách. Praktické měření potřebné k tomuto účelu probíhalo ve štole Josef, která dostatečně simuluje tunel. Výsledkem práce bude model odchylek od projektu v rozvinuté ploše a řezových rovinách. Výsledky budou prezentovány jak ve formě textové, tak i grafické. Dále bude přiloženo CD, kde budou uložena veškerá digitální data

6 The sight real state working Joseph scanning system Leica HDS determination a volume of exploited material, calculation divergences from project and next analyses digital model surface 2007 Daniel Chlevišťan Tutor of bachelor thesis: Consultant: Opponent: Supervising department: Ing. Bronislav Koska Ing. Tomáš Křemen Doc.Ing. Jiří Pospíšil, CSc. Department of Special Geodesy Key words: Laser scanning digital model of divergences volume of exploited material control point Annotation: The aim of this bachelor thesis is assessing of the possibility of laser scanning technology using in the tunnel constructions. The measurement took place in the Josef Gallery. The situation in the Josef Gallery is sufficiently similar to real tunnel environment. The result of this work will be a model of divergences from the project in extended area and section planes. The results will be presented both in graphics and text form. A CD with all measured digital data will be also attached

7 Obsah 1 Úvod Co je laserové skenování? Určení objemu vytěženého prostoru, výpočet odchylek od projektu a další analýzy digitálního modelu povrchu Současný stav ve zkoumané problematice Použitelné technologie Využití fotogrammetrie Využití klasické geodézie Využití nových a speciálních metod Technologie laserového skenování Princip laserového skenování Rozdělení laserového skenování Letecké skenování Pozemní skenování Přesnost laserového skenování Měření a vyhodnocení Využití laserového skenování v praxi Přístroje a softwary Současný stav v oblasti tvorby odchylek od projektu Určení odchylek od projektu Co je to digitální model odchylek Metody určení a zobrazení Softwary pro zhotovení digitálního modelu odchylek Určování vytěženého prostoru Metody určení objemu vytěženého prostoru Softwary Použité přístroje a software Skenovací systém HDS Program Cyclone Program Atlas DMT Aplikace Tunely Měření

8 4.1 Historie štoly Josef Postup měření Rekognoskace terénu Měření na stanovisku Záznam dat Zpracování naměřených dat Očištění naměřených dat Registrace a další úpravy dat Vyhodnocení v programu Atlas DMT Příprava vstupních dat Návrh osového polygonu Návrh příčných profilů Rozvinutá plocha odchylek Výpočet odchylek Výpočet rozdílových ploch Příčné profily Určování objemu vytěženého prostoru Určování souřadnic z rozvinuté plochy a řezů Možnosti výstupu Výsledky Závěr Seznam literatury a podkladů Přílohy

9 1 Úvod 1.1 Co je laserové skenování? Laserové skenování je moderní metoda, která se díky zdokonalování techniky a zvláště informatiky stále zlepšuje a zviditelňuje. Ve zkratce můžeme metodu popsat jako neselektivní určení prostorových souřadnic bodů. Provádí se pomocí skeneru, jenž dosahuje velké rychlosti měření, a to až tisíce bodů za sekundu. Výsledkem měření, jenž je řízeno počítačem je tzv. mračno bodů, které může obsahovat až miliony bodů. Mračno bodů se dále vyhodnocuje a je možné z něj udělat 3D model. V některých případech nám však postačí pouze mračno bodů, které může být i zbarveno. Shrneme li to, tak výsledkem může být jak model, tak mračno bodů. Laserové skenování má široké spektrum uplatnění. Pomocí laserového skenovacího systému jsme schopni rychle zjistit 3D informace o objektech, které by tradičními metodami, jako jsou polární metoda, protínání či fotogrammetrie bylo velice obtížné. Laserové skenovací systémy jsou vyvíjeny tak, aby práce v terénu byla jednoduchá, rychlá a přesná. Vzhledem k tomu, že skenování probíhá velmi rychle a zabírá minimum času oproti starším metodám, je možno jej s úspěchem využít třeba na stavbě, v továrně, tam kde není možná odstávka provozu atd. Dále nám umožňuje pracovat tam, kde je rizikové prostředí, a kdy nemusíme přijít s měřeným objektem vůbec do styku. 1.2 Určení objemu vytěženého prostoru, výpočet odchylek od projektu a další analýzy digitálního modelu povrchu Výpočet odchylek od projektu a určení objemu vytěženého prostoru jsou úlohy, které mají pro stavební inženýry velký význam. Pomocí těchto údajů jsou schopni si vyhodnotit stav své práce popřípadě si práci přesně naplánovat. Odchylky slouží především k určení přesností, s jakou byl daný objekt proveden (v našem případě tunel) a zdali je možno považovat provedení za uspokojivé či nikoliv. Tak např. u tunelů se díky - 9 -

10 odchylkám zjišťuje, zda byla dobře provedena betonáž tunelové roury, kdy je nutno dodržet tloušťku betonové roury a zároveň dodržet průjezdný profil. Výpočet objemu vytěženého prostoru bývá např. využíván při kalkulaci cen odvozu vytěžené horniny, při skládce horniny, k určení množství betonu na vybetonování atd

11 2 Současný stav ve zkoumané problematice 2.1 Použitelné technologie Zaměřím se na použití klasických metod geodézie, fotogrammetrie a nových metod s ohledem na probíranou problematiku, kdy budou metody probrány tak, aby byl podán dokonalý přehled o jejich potenciálech a možnostech využití Využití fotogrammetrie Fotogrammetrie v poslední době zažívá boom a to především díky technickému pokroku. Stále více se začíná rozvíjet digitální fotogrammetrie, která pomalu začíná nahrazovat fotogrammetrii klasickou. Avšak je pravda, že snímky z klasického fotografování jsou stále kvalitnější než snímky z digitální kamery. Rozvoj digitální fotogrammetrie děkuje teď spíš jiným vlastnostem, možnost nafotit větší množství snímků, přímý přenos do počítače a další zpracování Pozemní fotogrammetrie využívá ke snímkování objektu metodu jednosnímkovou (fotoplán) a metodu průsekovou. Jednosnímková metoda je velice jednoduchá, avšak je si třeba uvědomit, že tato metoda je vhodná především pro objekty, které jsou málo členěné a pokud možno většina leží v jedné rovině, neboť dochází k radiálním posunům a tedy ke zkreslení. Proto je vhodná pro fasády budov, které nejsou moc členité. Spojování jednotlivých snímků se provádí pomocí identických bodů, kdy pro tvorbu modelu stačí 6 bodů. Ale pro zaměření tunelu není vhodná. Průseková metoda je metoda pracnější, avšak vhodnější pro více případů. Jedná se v podstatě o protínání z úhlů, které je řešeno pomocí měřických snímků. Při průsekové fotogrammetrii se pořizují snímky z dostatečně dlouhé základny, aby úhly protnutí byly příznivé. Zpravidla postačí délka základny b=1/3.y, kde y je průměrná vzdálenost stanoviska fotografování od objektu. Veškeré fotografické práce spočívají v pořízení vhodného počtu konvergentních snímků, které obepínají snímaný objekt. Snímky musí mít

12 dostatečný překryt s možností identifikace spojovacích bodů. Dále je nutné mít zaměřený dostatečný počet identických bodů. Stačily by 3, ale obvykle se měří více Stanoviska fotografické komory je možno, při dostatečném překrytu snímků, volit libovolně. Tato metoda je již pro zaměření skutečného stavu tunelu vhodnější a lze pomocí ní ze snímků získat 3D body. Díky nim dále můžeme utvořit 3D model tunelu. Ovšem vzhledem k tomu, že tunel je zpravidla hodně úzký nedává mnoho možností na rozmístění stanovisek. Také je třeba si dávat pozor na malý úhel protnutí. Pomocí jednosnímkové fotogrammetrii nejsme schopni získat 3D souřadnice a tak není vhodná pro zaměření tunelu. Pomocí průsekové fotogrammetrie jsme již schopni získat 3D souřadnice, ale je pracná. Nicméně v určitých případech je její využití možné Využití klasické geodézie Tady se jedná především o použití totální stanice a získávání dat metodou polární, kdy jsme schopni získat 3D souřadnice. Totální stanice využívá laseru a odrazného hranolu k měření šikmé délky, vodorovného úhlu a úhlu zenitového. Z těchto veličin jsme schopni vypočítat souřadnice x, y, z. V dnešní době jsou totální stanice schopny měřit pomocí tzv. pasivního odrazu, kde není zapotřebí odrazného odrazu. Tato schopnost je s úspěchem využívána při měření fasád a jiných míst, kde nelze použít odrazného hranolu, či je jeho umístění obtížné. Totální stanice je vhodná pro práce v tunelu, kdy je třeba vytyčit osu tunelu, zaměřit řezy tunelem, zajistit spádování, vytyčit osu kolejí, různé deformace či posuny a jiné. Ovšem pro případ, kdy chceme vytvořit 3D model tunelu či vyrubané štoly není zrovna vhodná, neboť by muselo být zaměřeno velké množství bodů. Z čehož plyne, že by to bylo hodně časově a tím i finančně náročné. Ještě by bylo možné o ní uvažovat v případě, že by tunel měl konstantní profil a nebyl moc členěný. V našem případě, kdy zaměřujeme současný stav vyrubané štoly, a ne tunelu, je použití také možné. Ale z důvodu velké časové náročnosti není možné zaměřovat každý detail. Tato metoda je vhodná tam, kde není požadovaná vysoká přesnost, a není nutné zaměřovat veškeré detaily

13 2.1.3 Využití nových a speciálních metod V posledních patnácti letech se rychlým tempem začala rozvíjet výpočetní technika. Geodézie samozřejmě nezůstala pozadu a také se zapojila do inovace přístrojů, a s tím souvisejí nové metody měření a sběru informací. Zejména se jedná o novou technologii přímého určování prostorových souřadnic pomocí tzv. 3D skenerů. Mezi ně patří laserové skenování letecké i pozemní a triangulační 3D skenery. Snahou je přímé určení 3D tvaru snímaného objektu. Laserové skenování se v posledních pěti letech stalo skutečným fenoménem. Díky svým vlastnostem, které byly již popsány v úvodu, vypadá metoda laserového skenování, jako vhodný kandidát, ne-li jediný pro náš projekt zaměření skutečného stavu. 2.2 Technologie laserového skenování Princip laserového skenování Neselektivní určování prostorových souřadnic objektu. Provádí se pomocí skeneru a jsme schopni v krátké době naskenovat až miliony bodů Rozdělení laserového skenování Letecké skenování Letecké skenování je hodně podobné letecké fotogrammetrii, avšak na rozdíl od fotogrammetrie určuje souřadnice bodů v reálném čase. Skener vytváří pouze profil. Další rozměr musí doplnit letecký prostředek. Nestálý a rychlý pohyb skeneru přidává nutnost kontinuálního určování polohy (stanoviska). Každý bod má své stanovisko. Ke skenování je zapotřebí skenovací přístroj, letadlo či vrtulník, inerciální navigační systém, GPS, popřípadě další zařízení. Pomocí leteckého skenování se provádí sběr dat, které následně slouží ke tvorbě digitálního modelu terénu (obr. 1), 3D modelu měst (obr. 2), mapování komunikací a elektrických vedení a jiné. Cena skeneru a letadla je vykompenzována rychlostí získávání dat. Metoda je vhodná především pro rozsáhlé práce

14 Obr.1 - DMT pomocí leteckého skenování Obr.2-3D model města vytvořený z dat z leteckého skenování Pozemní skenování Skenery se základnou Skenery využívající metody protínání z úhlů slouží především na skenování menších objektů a mají vysokou přesnost. Nejčastěji používanými jsou jednokamerový a dvoukamerový. Jednokamerový skener využívá laser + rotující zrcátko a CCD kameru (obr.3). Naproti tomu dvoukamerový je tvořen dvěma kamerami a projektorem sloužícím k označení bodů (obr.4). Některé skenery dokáží skenovat i s přesností 0,01mm. Tudíž se s úspěchem využívají pro skenování např. soch, archeologických předmětů, a menších předmětů. Velikost předmětů závisí na velikosti základny. Přístroje s větší základnou jsou schopné skenovat větší předměty

15 Obr. 3 - Jednokamerový základnový skener S10 Obr.4 - Dvoukamerový základnový skener Atos III Polární skenery Polární skenery pracují na principu měření tranzitního času nebo fázového rozdílu. Skener se skládá ze dvou částí, a to laserového dálkoměru a skenovacího mechanismu (obr.5). Princip spočívá v rozkmitání laserového paprsku pomocí rotujícího zrcátka nebo hranolu a následné přijmutí odraženého paprsku. Třetí rozměr dodává nejčastěji otáčení přístroje kolem vlastní osy. Polární skenery se používají již pro větší vzdálenosti, a to až do několika set metrů. Jsou vhodné pro skenování fasád, mostů, přehradních nádrží, interiéry budov atd. Obr.5 - Polární skener Cyrax

16 2.2.3 Přesnost laserového skenování Přesnost laserového skenování záleží na zvoleném přístroji a jeho dosahu měření vzdáleností. Dělí se dle dosahu a přesnosti [1]. Podle dosahu : - systémy s velmi krátkým dosahem D1 (0,1m až 2m) - systémy s krátkým dosahem D2 (2m až 10 m) - systémy se středním dosahem D3 (10 m až 100 m) - systémy s dlouhým dosahem D4 (100 m až stovky m) Podle přesnosti : - s vysokou přesností P1 (0,01 mm až 1 mm) - s přesností P2 (0,5 mm až 2 mm) - s přesností P3 (2 mm až 6 mm ) - s přesností P4 (10 mm až 100 mm) Při čemž obecně platí, že systémy s krátkým dosahem jsou přesnější a naopak. Do kategorie přesnosti P1 a P2 se řadí především skenery základnové a do kategorie P3 a P4 skenery polární Měření a vyhodnocení Měření spočívá v naskenování objektu obvykle z více stanovisek. Tím je získáno více tzv. mračen bodů, a ty je nutno dále pospojovat. K tomu nám slouží identické body. Obvykle jsou to terče rovnou od výrobce skeneru, jejichž povrch skener dokáže odlišit od jiných povrchů (obr.6). Tam, kde není možné použít terče, je možno použít přirozené identické body. Identické body se vhodně rozmísťují po objektu. Body je možno zaměřit a poté je využít k transformaci do jiných systémů. Mračna bodů se spojují pomocí identických bodů. Před spojením a po spojení se mračna bodů očistí. Potom už je na pracovníkovi a na softwaru, jak si poradí s vyhodnocením mračna bodů. Je možno body prokládat rovinami či jednoduchými geometrickými tělesy nebo použít tzv. meshování (vytvoření trojúhelníkové sítě). Přiřazením barev, ať už přirozených či nepřirozených, získá model na atraktivitě a přehledu. Výstup je možný buď v tiskové formě a nebo jako soubor

17 Obr.6 - Identický bod od firmy Leica Využití laserového skenování v praxi Prakticky lze laserové skenovací systémy využívat zejména při zaměřování složitých technologických celků a konstrukcí, reálného stavu budov nebo mostů (obr.7), podjezdů, přehradních hrází a dalších objektů či získání podkladů pro výstavbu, údržbu a rekonstrukci liniových staveb (silnic, dálnic a železničních tratí). Laserové skenovací systémy slouží také pro topografické mapování tunelů, kamenolomů, svahů a skalních stěn, mapování v dolech a jeskyních (obr.8), mapování skládek odpadů (obr.9) a pod.. Dále se uplatňují při zakládání staveb, při zpracování dokumentace interiérů (obr.10) a blízkých exteriérů stavebních objektů a přírodních útvarů. Speciální uplatnění nachází v oblasti architektury, dokumentace památek, ve filmovém průmyslu a v archeologii. Obr.7 - Dřevěný můstek po rekonstrukci Obr.8 - Sken jeskyně

18 Obr.9 - Skládka u Olbramovic Obr.10 - Jednací síň, Praha ukázka mračna bodů Přístroje a softwary Na světovém trhu je poměrně široká nabídka skenovacích systémů, s různými technologiemi a od různých výrobců. Uvedu přehled jen těch nejznámějších a nejpoužívanějších. - skenery základnové - S10 (SOISIC 10) - (Trimble Mensi) - S25 (SOISIC 25) - (Trimble Mensi) - Atos III (GOM GmbH - Gesellschaft für Optische Meßtechnik) - skenery polární - HDS (Leica Cyra Technologies, Inc.) - GS (Trimble Mensi) - LMS Z420 - (RIEGL Laser Measurements Systems GmbH) Softwarů je hodně a každý se hodí na něco jiného, neboť byl každý vyvinut pro jiný účel. Každý má také své pro a proti. Uvedu zase pouze ty nejznámější. - Cyclone - Geomagic

19 2.3 Současný stav v oblasti tvorby odchylek od projektu Zjišťování odchylek od projektu je v současné době součástí většiny zaměření a zhotovování určitého díla. Ať je to ve stavebnictví či geodézii nebo i v jiných oborech. Já se zaměřím na odchylky od projektu u stavby tunelů a jím podobným útvarům Určení odchylek od projektu Pod pojmem odchylky si můžeme přestavit rozdíl skutečné a projektované polohy bodu. Geometrická přesnost stavby je nejen technickou, ale jak je z praxe zřejmé, i právní a ekonomickou kategorií, a proto by měla být stanovena odborně, ve shodě projektanta a stavebníka (investora) a včas, ještě před uzavíráním smluv o dílo s jednotlivými zhotoviteli stavby. Aby bylo předem vyloučeno nebo minimalizováno riziko možných sporů o geometrickou kvalitu provedení stavby, musí být příslušná smluvní ustanovení o platných technických předpisech, normách a závazných odchylkách geometrických parametrů zcela určitá a srozumitelná (viz příslušná ustanovení občanského zákoníku o platnosti právního úkonu). Odchylky dostatečně a přehledně upozorňují na anomálie, ať už při tvorbě díla a nebo při porovnání stávajícího díla s projektem. Některé normy týkající se geometrické přesnosti staveb: ČSN ISO 7078 Pozemní stavby - Postupy měření a vytyčování ČSN Geometrická přesnost ve výstavbě. Základní ustanovení ČSN Geometrická přesnost ve výstavbě. Navrhování geometrické přesnosti. ČSN Výkresy ve stavebnictví. Označování charakteristik přesnosti. ČSN Přesnost vytyčování staveb ČSN Geometrická přesnost ve výstavbě. Podmínky provádění. ČSN Geometrická přesnost ve výstavbě. Kontrola přesnosti ČSN ISO 4463 Měřické metody ve výstavbě - Vytyčování a měření Co je to digitální model odchylek Digitální model odchylek je analogií digitálního modelu terénu. U digitálního modelu odchylek souřadnice "z" určuje hodnotu odchylky. Díky digitálnímu modelu

20 odchylek jsme schopni zjistit nepřesnosti od navrhovaného projektu. Jedná se v podstatě o grafické zobrazení zaměřené stavby v porovnání s projektem. Odchylky jsou barevně znázorněny, čímž je grafický dojem ještě umocněn. Obvykle bývají odchylky různě zbarveny, dle toho jestli se jedná o nadvýrub či podvýrub Metody určení a zobrazení Model se vyhotovuje buď ve formě rozvinuté plochy anebo ve formě řezů v zadaných staničeních. K tvorbě modelu je třeba mít naměřená data a také data projektovaná. Pak již stačí vhodný software, který umí zpracovat odchylky. Výstupem může být dxf soubor, který je kompatibilní s většinou jiných grafických softwarů. Další formáty výstupu záleží na softwaru, který je pro model odchylek používán. Dále je možno získat data i v textové formě, kde jsou uvedeny např. maximální, minimální nebo průměrná odchylka Softwary pro zhotovení digitálního modelu odchylek Pro tvorbu digitálního modelu odchylek je např. vhodný program Atlas DMT, který bude popsán níže. Dále to můžou být různé nástavby na grafické softwary, jako jsou Autocad či Microstation Určování vytěženého prostoru Tato úloha těsně souvisí s digitálním modelem odchylek. Je možno určovat celý objem vytěženého prostoru (např. štoly, tunelu), nebo pouze určit objem podvýrubu a nadvýrubu. Ale i zde je možné data využít k určení množství betonu a následně i výztuže Metody určení objemu vytěženého prostoru Metody záleží na zvoleném programu, v němž data zpracováváme. Ale výchozím bodem, stejně jak u modelu odchylek jsou naměřená a projektovaná data. Z dat je program schopen, vypočítat objemy vytěženého prostoru. Dále už je věcí zadavatele k čemu budou data sloužit. Výstup je možný v textové formě

21 Softwary Softwary v tomto případě budou ve většině případů stejné jako softwary uváděné u modelu odchylek

22 3 Použité přístroje a software 3.1 Skenovací systém HDS 3000 HDS 3000 (High-Definition Surveying) je laserový skenovací systém společnosti Leica Geosystems, který je přímým pokračováním typu Cyrax Systém HDS 3000 (obr.11) se skládá ze skeneru, ovládacího a zpracovatelského softwaru Cyclone a z příslušenství. Skener je panoramatického typu s maximální velikostí zorného pole 360 x 270 se schopností zaměřovat objekty až do vzdálenosti 300 m (při odrazivosti povrchu 90%) [11]. Měření je založeno na principu prostorové polární metody, délky jsou měřeny výkonným laserovým dálkoměrem. Rychlost skenování je asi 3000 bodů za sekundu. Směry na měřené body jsou odvozeny z polohy odrazných zrcadel navádějící laserový paprsek s otočením přístroje od nulového směru. Prvotním výsledkem měření je konečná množina bodů (tzv. mračno bodů ) definovaná kartézskými souřadnicemi v souřadném systému měřícího přístroje. Skenování probíhá s prostorovou přesností 6 mm pro jednotlivý bod ve vzdálenosti 1 až 50 m od pozice skeneru a přesnost pro vymodelovanou plochu je 2 mm. Ve skeneru je dále zabudována digitální kamera, která nám umožní pokrytí mračna bodů barvami. Kamera nemá velké rozlišení, a proto se spíše používá na upřesnění skenovacího okna. Pro obarvení mračna barvami je vhodnější použít fotky z digitálního fotoaparátu, který má v dnešní době už dostačující rozlišení (min 2Mpix). Na přístroji je umístěno tlačítko QuickScan, které nám umožní rychlejší výběr skenovacího okna. Výhodou HDS 3000 je možnost měnit baterii i za chodu přístroje. V dnešní době už má, ale HDS 3000 následovníka a to Leica ScanStation, který je stejný jak HDS 3000, ale má taky kompenzátory a tudíž s centrací a horizontací lze měřit polygonové pořady a v některých případech tak nahradit totální stanici

23 Obr.11 - Skenovací systém HDS Program Cyclone Program Cyclone se skládá s několika modulů. My jsme využili tři. A to Cyclone- SCAN, Cyclone-REGISTER, Cyclone-MODEL viz [10]. Cyclone-SCAN Cyclone-SCAN je softwarový interface pro řízení 3D laserového skeneru. Uživatelsky definovaný rozsah a hustota skenování, filtrování dat, dávkové skenování, automatické rozpoznání a doskenování plochých i sférických terčů - to vše přispívá snadnému a inteligentnímu pořízení mračna bodů. Cyclone-REGISTER Cyclone-REGISTER nabízí úplnou množinu nástrojů pro rychlou a přesnou orientaci mračen bodů pořízených z různých stanovisek. Cyclone-REGISTER podporuje použití terčů HDS k umístění naskenovaných dat do souřadnicového systému. Zároveň podporuje orientaci mračen pomocí jejich vzájemných překrytů i bez použití terčů. To vede k optimální orientaci (registraci) a k významnému ušetření času a nákladů, protože se omezuje potřeba rozmísťování velkého počtu terčů

24 Cyclone-MODEL Tento univerzální výkonný modul umožňuje odborníkům přímo využít mračna bodů ke zpracování do 3D objektů a jejich exportu do CAD a jiných aplikací. Stejně tak lze provést i import 3D entit z CAD a jiných aplikací. Já jsem využil software především ve spojitosti se skenerem, a to při sběru dat. Zejména při výběru skenované oblasti, volbu kroku skenování, záznamu dat, základní vizualizace. Nedílnou součástí skenování bylo také automatické vyhledávání a zaměření identických bodů, za použití speciálních terčů. 3.3 Program Atlas DMT Hlavním účelem programu Atlas DMT je tvorba, upravování digitálních modelů terénu (DMT) a vytváření grafických výstupů nad nimi. V programu pracujeme s grafickými dokumenty (výkresy) obsahujícími vektorovou i rastrovou kresbu. DMT je základem všech výpočtů, které Atlas provádí. DMT nemusí být při práci nijak zobrazen, je však nutné, aby byl vždy vypočítán a připojen. Hlavními zdroji dat pro vytváření DMT jsou textové soubory, které obsahují souřadnice zaměřených bodů. Lze také využít formát DXF, ale je nutné, aby alespoň část výkresu byla ve 3D musí mít zadánu souřadnici "z". Nejvyšší verze Atlasu DMT zpracovávají najednou až bodů Aplikace Tunely Jedná se o nadstavbu programu Atlas DMT 3.8. Program slouží pro vyhodnocení měření při stavbě podzemních liniových staveb [9]. Vstupními údaji jsou zejména : - bodové pole změřené na stěně tunelu, - údaje o ose tunelu, - údaje o projektových profilech, Program vytváří ze vstupních dat výstupy grafické a datové (textové). Grafické výstupy jsou třech základních typů:

25 - profily se zobrazením projektového a naměřeného stavu, - rozvinutá plocha stěny tunelu (používá se nejčastěji v hypsometrickém zobrazení odchylek), Informační výstupy jsou zejména: - objemy odchylek skutečného stavu od projektového stavu zjištěné z rozvinuté plochy stěny tunelu nebo profilovou metodou, - plochy odchylek v profilech, - skutečné souřadnice bodů a linií zadaných v rozvinuté ploše či na profilu

26 4 Měření Měření probíhalo v rekonstruované štole Josef, v bezprostřední blízkosti Slapské přehrady poblíž obce Čelina na Příbramsku. Tento projekt je spolufinancován Evropským fondem, státním rozpočtem České republiky a rozpočtem hlavního města Prahy a slouží zejména k výuce studentů ČVUT s možností využití i pro jiné vysoké školy. Bylo měřeno během měsíce května roku 2007 za příznivých klimatických podmínek. 4.1 Historie štoly Josef Štola Josef vznikla v souvislosti s relativně nedávným geologickým průzkumem revíru Psí hory. Její ražba začala r Jedná se o rozsáhlé podzemní dílo s celkovou délkou chodeb téměř 8 km, které bylo využíváno nejen při zjišťování geologických poměrů v oblasti a odběru vzorků, ale sloužilo též jako přístup do podzemní při poloprovozní těžbě zlata v letech Od poloviny devadesátých let, po ukončení všech průzkumných prací, štola i její okolí postupně chátraly. V r byl stav areálu již natolik neuspokojivý, že bylo z bezpečnostních důvodů přistoupeno k zabetonování obou přístupových portálů do štoly. O tři roky později vznikl na půdě ČVUT nápad využít opuštěné podzemní dílo Josef ke zřízení unikátního podzemního vzdělávacího a experimentálního pracoviště. V roce 2004 se ČVUT dohodlo se společností Metrostav a.s. o zprovoznění štoly (v dodatku rámcové smlouvy o spolupráci). V květnu 2005 byla podepsána smlouva mezi Stavební fakultou ČVUT a správcem průzkumného díla, kterým je Ministerstvo životního prostředí, o zapůjčení štoly pro vzdělávací a výzkumné účely. V srpnu 2005 byla proražena betonová zátka jednoho z portálů, čímž došlo znovu ke zpřístupnění štoly. Počátkem září 2005 zkontrolovala Báňská záchranná služba stav podzemních prostor a pak byl portál opět uzavřen. K definitivnímu otevření obou portálů došlo až v srpnu Ihned poté se začalo s rekonstrukcí podzemních prostor. V současnosti je zrekonstruováno a zpřístupněno prvních 600 m podzemí. Rekonstrukce a výstavba celého areálu však bude pokračovat i nadále [7]

27 Celková délka chodeb m Délka páteřní štoly m, profil m 2 Celková délka ostatních chodeb m, profil 9 m 2 Výška nadloží m Tab.1 - Technická data štoly Josef 4.2 Postup měření Rekognoskace terénu Před samotným měřením bylo důležité provést nezbytnou rekognoskaci terénu. Prošli jsme si celou štolu (obr.12) a prohlédli okolí vstupního portálu štoly (obr.13). Věci, které nebyly v zájmu našeho měření, jsme odstranili mimo prostor, jenž byl skenován. Promysleli jsme si, kde a kolik budeme potřebovat stanovisek k celému zaměření. Dále jsme usoudili, že bude lepší začínat venku s naskenováním portálu a pokračovat dále hlouběji do štoly. Při prohlídce štoly bylo zjištěno, že měřená část štoly má kolem 150 metrů. Vzhledem k profilu štoly jsme se shodli, že stanoviska uvnitř štoly budeme volit po 10 metrech, aby bylo zajištěno dostatečné překrytí mračna bodů a přesnost bodů. Pro naskenování portálu štoly, postačily pouze 3 stanoviska. Dále jsme rozmístili identické body pro něž nebylo zrovna nejjednodušší najít správné místo. Několik nasazovacích terčů bylo umístěno na předem zabetonované roxory ve stěnách štoly, které bude možno využívat i pro další měření v budoucnosti. Další magnetické terče byly umístěny na ocelovou konstrukci, která nesla rozvodné kabely. Jeden byl dokonce umístěn i na těžebním vozíku. Tyto terčíky sloužily jako dočasné. Terče byly jak originály od firmy Leica (obr. 6), tak kopie vytvořené v souladu s originálem. Identické body byly umístěny tak, aby vhodně pokrývaly celou štolu a bylo na ně vidět s co největšího počtu stanovisek. Venku byly identické body umístěné po obvodu portálu a dalších přilehlých objektech

28 Obr.12 Skenovaná část štoly Obr.13 Vstupní portál štoly Josef Měření na stanovisku Postup měření : Na stanovisku bylo třeba přístroj umístit na stativ, a připojit k němu baterii a notebook. Přístroj byl zhorizontován a následně byl zapnut. Zároveň byl spuštěn na notebooku program Cyclone SCAN, jenž slouží k ovládání skenování. V programu jsme si nastavili všechny potřebné parametry. Nejdůležitější bylo nastavení na jakou vzdálenost a s jakou hustotou budeme skenovat. Při skenování venkovního portálu bylo nastaveno 4 centimetry na 10 metrů. Při skenování vnitřku štoly bylo zvoleno hustší skenování, a to 3 centimetry na 10 metrů. Volbu je nutno pečlivě promyslet kvůli výsledné hustotě bodů, ale přitom mít stále na paměti, čím hustší je skenování tím je také delší. Takže je vždy vhodné volit kompromis. Nebo se řídit tím, co chce investor

29 Důležité je také zvolení skenovacího úhlu, tzn. jak velký prostor se bude skenovat. Pro toto nastavení lze použít dva postupy. U prvního se zadá úhel, který zhruba odpovídá prostoru, jenž má být naskenován. Prostor se vyfotí a dle fotek se nastaví úhel přesněji. U druhého postupu se využije tlačítko quickscan umístěné na přístroji. Tlačítko se zmáčkne a přístroj se natočí na levé rameno úhlu a poté doprava na druhé rameno úhlu, tím se určí skenovací úhel. I zde se volí úhel pokud možno rozumně, neboť opět platí pravidlo, čím větší úhel, tím větší doba skenování, a tím větší náklady. Úhel se nastavuje vodorovný i svislý. Na stanoviskách uvnitř štoly se nastavoval vždycky maximálně možný úhel, který dokázal přístroj naskenovat. V našem případě při použití přístroje HDS 3000 to činí 360 x 270. Tím byla naskenována téměř celá sféra, pouze malá plocha pod stativem a okolo stativu zůstala nenaskenována. V zásadě to nebyl žádný problém, neboť podlaha byla rovná. Po optimálním nastavení veškerých parametrů jsme započali se skenováním. Skenování venku trvalo přibližně 30 minut, uvnitř 45 minut. Přichystání skeneru ke skenování zhruba 15 minut. Při skenování bylo možné pozorovat na notebooku zvětšující se mračno bodů. Po dokončení skenování jsme zkontrolovali mračno bodů, zdali je tam vše co jsme potřebovali a popř. doskenovali, co chybělo. Dále bylo nutné najít v mračnu identické body, a ty znovu naskenovat, ovšem nyní s větším rozlišením. Skener byl schopen identické body vyhledat automaticky. U některých identických bodů se to nepovedlo a v takovém případě bylo zadání identických bodů provedeno ručně. Jakmile jsou identické body v počítači označeny, přejdeme k novému skenování identických bodů. Skener je nejprve naskenuje s větším rozlišením, a poté ještě jednou, a to s maximálním možným rozlišením. Program identické body čísluje automaticky podle toho, jak je skenuje, avšak na každém stanovisku začíná od jedničky. Je tedy vhodné si je přejmenovat, aby se nám při spojování mračna bodů nepletly. Ke spojení skenů stačí 3 identické body, ale my jsme pro kontrolu zaměřili vždy všechny. Zaměření identických bodů bylo poslední, co jsme vždy provedli a přesunuli jsme se na další stanovisko. Při měření bylo nutno sledovat stav baterie a v momentě, kdy jedna docházela, zapojit druhou. K tomu jsou i v přístroji 2 zdířky. Na obrázku 14 je ukázka skenování ve štole. Je zde možno spatřit i modré identické body

30 Obr.14 Ukázka skenování ve štole Záznam dat Záznam dat probíhal při měření na stanovisku přímo do řídícího notebooku. Záznam se prováděl pomocí softwaru Cyclone, a to do binárního souboru. Výsledkem bylo tzv. mračno bodů, které je nutno dále upravit

31 5 Zpracování naměřených dat Je známo, že poměr času sběru dat k času zpracování, je obvykle v rozmezí 1/10 až 1/100. Proto by při výběru skeneru měla být věnována velká pozornost také softwaru. 5.1 Očištění naměřených dat Při skenování nejsou vždy ideální podmínky tak, aby nám nikde nic nepřekáželo a bylo naměřeno pouze to, co chceme. V takovém případě je třeba naměřená data očistit, což v podstatě znamená vymazat body, které nepotřebujeme k vyhodnocení. Očištění dat proběhlo v softwaru Cyclone. 5.2 Registrace a další úpravy dat Po očištění dat bylo dalším důležitým krokem spojení všech mračen bodů do jediného souřadnicového systému. K tomu nám slouží identické body, kterých jsme naměřili nadbytečný počet, takže nebyl se spojením žádný problém. Poté jsme data překontrolovali a zjistili, zda nevykazují nějaké anomálie, a popř. provedli úpravu a nebo nové spojení. Po spojení mračen bodů je třeba data znovu očistit. Po úpravách bylo zjištěno, že výsledné mračno obsahuje kolem 7 milionu bodů. Pro moji potřebu jsem smazal body okolí portálu. Stále jich, ale bylo velice mnoho, a tak jsem pomocí jednoduché funkce zredukoval počet bodů zhruba na 1 milion. Tato redukce byla provedena z důvodů, aby výsledný textový soubor, který bude obsahovat souřadnice naskenovaných bodů, nebyl příliš velký, a bylo s ním možné lépe pracovat. Pro vyhodnocení odchylek tato redukce nemá prakticky žádný význam a milion bodů postačí. Dále jsem si odfiltroval body tak, aby mi zbyly charakteristické řezy pro vytvoření modelu. Program Cyclone umožňuje i jiné praktické věci jako je prokládání bodů různými geometrickými útvary, barvení mračna bodů, meshing a jiné. Ovšem to není náplní mé bakalářské práce, a proto se tím nebudu hlouběji zabývat. A také to není nutný požadavek pro mé vyhodnocení. K mému vyhodnocení, které bude pokračovat v programu Atlas DMT stačí textový soubor se souřadnicemi bodů

32 5.3 Vyhodnocení v programu Atlas DMT Příprava vstupních dat Jako u každého vyhodnocení jsou důležité vstupní data a jejich formát. Každý software má jiný formát vstupních dat. U programu Atlas DMT a při modelu odchylek jsou základní 4 vstupní soubory. A to osový polygon tunelu, projektový profil tunelu, a v případě, že se profil mění, tak ještě seznam projektových profilů a samozřejmě soubor se seznamem bodů. Program podporuje textové soubory s vnitřní definicí formátu. Seznam bodů s 3D souřadnicemi byl již připraven v programu Cyclone. Následně byla provedena již jen kontrola, zda odpovídá formátu vstupních souborů programu Atlas a na jejím základě, byly provedeny nezbytné úpravy. Vzhledem k tomu, že se nejedná o tunel, ale o vyrubanou štolu, tak neexistuje žádný projekt. Byl jsem tedy nucen navrhnout si osový polygon tunelu a příčný projektový profil sám. Postup nebyl vůbec jednoduchý a mnohdy jsem narazil na problémy, jak při konstrukci osy nebo profilu, tak i ve výsledku při modelu odchylek. Bylo nutno navrhnout takovou osu a profil, aby co nejvíc přimykaly k tvaru štoly, což ale samozřejmě v určitých úsecích nebylo možné Návrh osového polygonu Do programu microstation jsem nahrál mračno bodů 9-ti charakteristických řezů, které jsem si předem připravil v programu Cyclone. Řezy obsahovaly pouze stovky bodů, takže program Microstation neměl s jejich zpracováním problémy. Zavedl jsem souřadnicový systém, jenž měl počátek zhruba ve středu pátého řezu. Orientace os byla matematická. Odečetl jsem souřadnice středu každého řezu a pospojoval je úsečkou. Mezi 6 a 8 řezem jsem vložil oblouk. Souřadnici "z" jsem odečetl tak, že jsem si řezy přesunul do pohledu zepředu. Dále jsem si určil staničení každého řezu počínaje nulou v prvním řezu

33 Návrh příčných profilů Při návrhu příčného profilu jsem postupoval následovně. Nahrané řezy v Microstationu jsme si zobrazili v pohledu zepředu, dívajíc se do štoly. Mračno bodů jsem nahradil oblouky a úsečkami. U podlahy jsem zvolil úsečku v důsledku celkem dobré rovnosti podlahy. U stěn a stropu jsem zvolil aproximaci pomocí oblouků, jedním nebo více. Snažil jsem se oblouky tvořit tak, aby se co nejvíc blížily k naskenovanému řezu a zobrazeným bodům, ale také tak, aby to připomínalo tunelový tubus. Na obrázku 15 je schématický náčrt řezu se zaměřenými body (modré tečky) a do něj zakreslen příčný projektový profil a body, jenž sloužily pro definici příčného projektového profilu (černé křížky). Dále je zde zakreslen souřadný systém, v kterém byly odečítány souřadnice profilu. Nakonec jsem odečetl souřadnice koncových bodů oblouků a úseček, dle zadaného souřadnicového systému. Obr.15 Schématický náčrt řezu Jelikož profil štoly se v určitých částech výrazně měnil, zvolil jsem 9 charakteristických řezů, z čeho řezy 7 a 8 sloužily pouze pro určení osového polygonu, neboť se v těch místech štola evidentně zatáčela. Ovšem další řezy jsem použil pro změnu profilu, a to změnu skokovou. U řezů 1-5 se jednalo o změnu výraznou, neboť probíhala v podstatě v jednom místě. Do řezu 4 se jednalo víceméně o pravidelný profil, ale po řezu č. 5 se již o pravidelnosti mluvit nedálo. Vzhledem k tomu by bylo nutné profil měnit na několika místech. Já jsem se omezil pouze na 2 změny a to u řezu 6 a 9. Mezi řezy 5-6 a 6-9 jsem nejprve navrhl změnu

34 postupnou, ale při zhotovení digitálního modelu odchylek se vytvořily velmi velké odchylky. Proto jsem znovu zvolil skokovou změnu. Ve většině případů byly výsledky dobré. Bylo tedy navrhnuto 7 profilů tvaru tunelové roury a ty byly uspřádány do seznamu. Po těchto přípravách jsem byl schopen začít s tvorbou digitálního modelu odchylek. Ukázky vstupních souborů jsou uvedeny v příloze Rozvinutá plocha odchylek Digitální model odchylek je ve skutečnosti rozvinutá plocha odchylek a slouží pro výpočet odchylek bodů od projektu. Pro její tvorbu je v Atlasu jednoduchá funkce, kde se pouze zadají připravené textové soubory a program již sám vytvoří model. Digitální model odchylek lze využít nejen pro zobrazení rozvinuté mapy odchylek, ale i pro výpočet řezů. Proces má dvě fáze. Nejprve program zjišťuje polohu jednotlivých bodů na rozvinuté ploše a odchylku od projektové plochy. V druhé fázi se spustí generace trojúhelníkové sítě. Výsledkem je rozvinutá plocha odchylek. Po veškerých výpočtech se začne plocha zobrazovat. Model je možné editovat a nastavovat různé veličiny. Já jsem se zaměřil na změnu rozsahu velikosti odchylek. Zvolil jsem 10 intervalů a velikost kroku jsem zvolil od nuly po 5 centimetrech na každou stranu. Poslední interval jsem nechal otevřený. Také jsem se rozhodl pro změnu barev. Pro záporné odchylky jsem zvolil barevnou škálu červené a pro kladnou část škálu modré. S tím jsem u rozvinuté plochy skončil a přešel jsem na tvorbu řezů Výpočet odchylek Uvedený text je citací z [9], v tomto zdroji je pod pojmem "projektový polygon" rozuměno projektovaný příčný profil a pod pojmem "polygon (se zaměřenými body)" příčný řez. Program při výpočtu dočasně vytvoří pro každou sestavu řezu tunelem projektový polygon a polygon se zaměřenými body. Sestavou řezu tunelem se rozumí základní objekt pro skupinu bodů vztahující se k jedné řezové rovině. Pro každý zaměřený bod program nalezne nejbližší patu kolmice na projektový polygon a odchylku určí jako vzdálenost zaměřeného bodu od zjištěné paty. Odchylka bude kladná, pokud měřený bod je vně projektového polygonu. Program vytvoří textový

35 objekt s popisem odchylky a ten umístí vně tunelu ve směru kolmice k projektovému polygonu v zadané vzdálenosti, a to od paty, je-li měřený bod uvnitř projektového polygonu, nebo od měřeného bodu, je-li bod vně projektového polygonu viz [9] Výpočet rozdílových ploch Výsledný polygon ze zaměřených bodů vznikne z více polygonů. Polygony se spojují v závislosti na nejmenší vzdálenosti dvou sousedních polygonů a jejich koncových a počátečních bodů. Toto není důležité pro okótování odchylek, ale je to důležité pro výpočet rozdílových ploch. Proto musí být dílčí polygony stejně orientovány ve smyslu otáčení kolem středu tunelu. Pro určení rozdílové plochy kladné a záporné používá program tři metody, což umožňuje lépe posoudit hodnověrnost výsledků, která je pochopitelně ovlivněna hustotou a rozložením měřených bodů. Všechny tři metody určují nejprve dílčí kladné nebo záporné plochy, a poté součtem kladných vytvoří výslednou kladnou rozdílovou plochu a součtem záporných zápornou viz [9]. Uvádím zde popis všech tří metod jak je uveden v [9]. Z popisu metod je zřejmé že metoda č.3 je nejpřesnější. 1. metoda - výpočet z odchylek a rozdílů staničení: Tato metoda spočítá dílčí plochu pro každou dvojici sousedních odchylek tak, že průměrnou hodnotu dvou sousedních odchylek vynásobí délkou úseku na projektovém polygonu (rozdílem staničení). Pokud mají odchylky opačná znaménka, určí kladnou a zápornou plochu ze dvou pravoúhlých trojúhelníků nad úsekem projektového polygonu rozvinutého do přímky. Metoda dává velmi dobré výsledky v případě, že odchylky nedosahují velkých hodnot, a to i pokud měřené body nejsou příliš hustě a rovnoměrně rozloženy. 2. metoda - výpočet z lichoběžníků: Tato metoda spočítá dílčí plochu pro každou dvojici sousedních zaměřených bodů tak, že vypočte plochu čtyřúhelníka tvořeného dvěma sousedními zaměřenými body a dvěma odpovídajícími patami kolmic na projektový polygon. Pokud úsečka tvořená patami kolmic protíná úsečku tvořenou dvěma zaměřenými body, určí program průsečík a spočte kladnou a zápornou plochu ze dvou trojúhelníků se společným bodem v průsečíku

36 Přesnost metody je samozřejmě ovlivněna hustotou zaměřených bodů, nezávisí však na velikostech odchylek. 3. metoda - výpočet z lichoběžníků s obloukovou redukcí: Výpočet je stejný jako u 2. metody s tím, že každá dílčí plocha se ještě upraví koeficientem zjištěným z poměru skutečné délky úseku na polygonu mezi dvěma patami kolmic (nemusí být přímý) a přímé vzdálenosti těchto pat. Tím se částečně korigují nepřesnosti vzniklé příliš velkou délkou úseků Příčné profily Příčné profily byly určeny z rozvinuté plochy odchylek. Funkce pro výpočet řezů z rozvinuté plochy není složitá. Zadá se pouze staničení profilu, a když chceme více profilů najednou, zvolíme navíc krok staničení a počet staničení. Program zobrazí řez, který obsahuje jak projektovaný příčný profil, tak řez digitálním modelem štoly. S řezem je možné různě pracovat a měnit mu určité vlastnosti, jako jsou např. měřítko, srovnávací rovinu atd. Na řadu potom přichází okótování odchylek v řezu. Zde si můžeme zase zvolit, po jaké vzdálenosti se bude kótovat. Já jsem zvolil 7 intervalů a krok po 5 centimetrech, a to tak, že pro záporné odchylky bylo použito 4 intervalů, více intervalů by bylo již nepřehledných. K řezům bylo možno připojit tabulku s údaji, kde je uvedeno jméno projektu, datum měření, maximální a minimální odchylka a další. Také je zde zobrazena barevná hypsometrie. Příčné profily jsem dělal po 10 metrech. Bylo by samozřejmě možno je dělat i po menším kroku, ale pro názornou ukázku a pro představu povrchu štoly uvedený interval bohatě stačí Určování objemu vytěženého prostoru Atlas DMT počítá objem vytěženého prostoru z rozvinuté plochy odchylek. Lze zadat omezující staničení mezi kterýma, se bude počítat objem. Lze vypočítat objem celého prostoru a nebo třeba pouze objemy nadvýrubu a podvýrubu. Bohužel nebyla zakoupena práva na užívání modulu "OBJEM", který je k tomuto výpočtu potřebný. A tak byl objem vypočítán pomocí rozdílových ploch jednotlivých řezů a vzdálenosti mezi nimi. Byly vzaty rozdílové plochy dvou sousedních řezů, ty byly zprůměrovány a vynásobeny

37 vzájemnou vzdáleností řezů. Poté byly všechny dílčí objemy mezi jednotlivými řezy sečteny, tím byl získán celkový objem kladných a záporných odchylek. Výpočet objemů byl proveden ze 16, 32 a 80 řezů (tab.2). Dle principu metody je jasné, že výpočet z 80 řezů dá spolehlivější výsledky než výpočty z 16 nebo 32 řezů Určování souřadnic z rozvinuté plochy a řezů V programu Atlas DMT lze z rozvinuté plochy odchylek určit souřadnice každého bodu v soustavě modelové i v soustavě výkresové. Modelová soustava má počátek umístěn dle toho jak byl nadefinovaný osový polygon. Souřadnice z udává velikost odchylky. Také je možné vyhledat body s největšími kladnými či největšími zápornými odchylkami. Podle souřadnic je pak možné v terénu vytyčit místa, která je například nutné zabrousit popř. zabetonovat Možnosti výstupu Jak rozvinutou plochu tak profily je možné exportovat do různého formátu, a to např. bmp, wfm či nejpraktičtější dxf. V dnešní době je praktické exportování do formátu pdf. To program sám o sobě nepodporuje, ale je možné si koupit software Acrobat professional nebo na internetu si stáhnout nějaký freeware, který umí tvořit pdf. Já jsem použil výstupu bpm, dxf i pdf. A to z důvodů čistě praktických a dle možnosti prohlížení jednotlivých uživatelů. Avšak při výstupech jsem zjistil, že nejlepší a nejkvalitnější export dat byl do pdf. U dxf nastal problém, neboť zde při exportu zůstal tvar a rozměry stejné, ale změnily se barvy a písmena byla rozdělena na změt malých čárek. Proto bych jako ukázku výstupu uvolil pdf a pro projektanta bych zvolil dxf a také pdf

38 6 Výsledky Výsledky jsou prezentovány formou rozvinuté plochy odchylek a jednotlivými příčnými profily. Nesmí samozřejmě chybět ani textová část, která bude obsahovat hodnoty rozdílových ploch jednotlivých profilů. Vše je srozumitelně znázorněno v tabulkách a obrázcích, které budou umístěny na konci jako přílohy. Na cd budou uvedeny všechny vstupní soubory vzorových profilů. Dále zde budou uvedeny grafické výstupy ve formě pdf. Maximální záporná odchylka po celé rozvinuté ploše štoly činí -1,42 m. Maximální kladná odchylka po celé rozvinuté ploše štoly činí 2,45 m. Odchylky jednotlivých řezů jsou uvedeny v příloze 8.2 a 8.5. výpočet objem kladných odchylek [m³] objem záporných odchylek [m³] z 16 řezů 163,68-158,05 z 32 řezů 158,93-164,10 z 80 řezů 164,19-158,49 Tab.2 Porovnání výsledných objemů vypočtených profilovou metodou Podrobné výsledky výpočtu objemů jsou uvedeny v příloze

39 7 Závěr V předložené bakalářské práci je prezentováno posouzení možností využití laserového skenování pro zaměřování skutečného stavu v podzemních liniových stavbách. Praktické měření potřebné k tomuto účelu probíhalo ve štole Josef, která dostatečně simuluje tunel. V první části bakalářské práce je shrnut současný stav k této problematice. Nejprve jsou stručně uvedeny použitelné metody (využití fotogrammetrie, klasické geodézie a speciálních metod). Pak je věnován prostor laserovému skenování. Zde je stručně popsán princip metody a rozdělení na letecké a pozemní skenování. Uvedena přesnost laserového skenování, stručný popis měření a vyhodnocení. Dále je poukázáno na možnosti využití laserového skenování v praxi a dostupné přístroje a softwary. Poté se zabývám metodami výpočtu odchylek od projektu. Je definován pojem digitální model odchylek, metody určení a zobrazení digitálního modelu odchylek a softwary pro jeho tvorbu. V druhé kapitole za využití příslušné literatury jsou popsány přístroje a softwary, které byly použity k měření a vytvoření digitálního modelu odchylek. Je zde popsán přístroj HDS 3000, který byl použit při zaměření štoly, program Cyclone, který sloužil k záznamu dat a ke spojení mračen bodů, a na závěr program Atlas DMT a jeho aplikaci Tunely, které sloužily ke tvorbě digitálního modelu odchylek. Nejdůležitější částí bakalářské práce je měření a vlastní zpracování naměřených dat. V části s názvem měření, je stručně uvedena historie štoly Josef a dále uveden postup měření, který jsme prováděl. Je rozdělen na několik kroků. A to rekognoskace terénu, měření na stanovisku a záznam dat. Poslední část bakalářské práce je zaměřena na zpracování naměřených dat. Nejdříve je uvedena příprava dat. Jedná se o očištění a registraci dat. Dále je podrobně popsán postup zpracování v programu Atlas DMT. Navržení osového polygonu a příčných profilů. Dále je definován pojem rozvinutá plocha odchylek se současnou konstrukcí této plochy. Následně je popsán postup výpočtu odchylek rozdílových ploch a příčných profilů. Výsledky jsou prezentovány převážně grafickou formou a jsou uvedeny v přílohách. V předložené práci je na praktickém příkladu ověřena metoda srovnání skutečného stavu podzemní liniové stavby s projektem. K tomu účelu byl poprvé na fakultě použit specializovaný software Atlas DMT s aplikací Tunely. Předložená práce může sloužit jako stručný návod na práci s tímto softwarem

40 8 Seznam literatury a podkladů [1] Štroner M.: Laserové skenování, Katedra speciální geodézie ČVUT, Praha, Dostupné z WWW: [2] Pavelka K.: Fotogrammetrie 20, FSv ČVUT v Praze,2002 [3] Vojtová K.: Diplomová práce - Využití laserového skenování pro dokumentaci stavebních památek a tvorbu podkladů pro jejich rekonstrukci zaměření části Karlova mostu v Praze, Praha, 2005 [4] [5] [6] [7] [8] manuál programu Cyclone [9] manuál programu Atlas DMT v. 3.8 [10] [11]