České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební Katedra mapování a kartografie

Transkript

1 České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební Katedra mapování a kartografie Doktorská disertační práce Analýza a zpracování nivelačních měření 20. února 2008 Petr Souček

2 České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební Katedra mapování a kartografie Ing. Petr Souček Analýza a zpracování nivelačních měření Analysis and Processing of Levelling Data Disertační práce k získání akademického titulu Ph.D. Doktorský studijní program: Geodézie a kartografie Studijní obor: Geodézie a kartografie Školitel: Prof. Ing. Aleš Čepek, CSc. Praha, 20. února 2008

3 PODĚKOVÁNÍ Poděkování Touto cestou bych rád poděkoval panu prof. Ing. Alešovi Čepkovi, CSc. za úžasná léta, která jsem prožil jako jeho doktorand. Dále bych rád poděkoval svým kolegům, kteří mi byli inspirací a vždy přispěli radou či připomínkou. Nesmím zapomenout na svojí rodinu - na rodiče, kteří mi umožnili studovat, na manželku, která musela trpět mé ponocování, a na syna Vojtu, kterému jsem musel odpírat jeho oblíbené obrázky vlaků a místo toho jsem psal tuto práci. Úplně na závěr děkuji pracovníkům Zeměměřického úřadu, kteří mi předali množství připomínek a nápadů na vylepšení programů pro zpracování nivelačních měření. Zvláštní dík patří Ing. Františkovi Benešovi, CSc., který mě k nivelaci přitáhl a vlastně mi umožnil pracovat s nivelačními daty. Vojtovi a všem, kteří milují vlaky, vláčky a koleje, věnuji následující obrázek 1. Obrázek 1: Motorový vůz řady 810, který zachytil objektiv fotoaparátu 25. ledna 2007 v Česticích (zdroj Text této práce byl vysázen systémem L A TEX. Děkuji všem, kteří se podílejí na jeho vývoji a umožňují tím kvalitní sazbu dokumentů. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření i

4 UPOZORNĚNÍ Upozornění Veškerá data, která byla použita v této disertační práci, jsou majetkem Zeměměřického úřadu Praha. Jejich správu má na starosti Odbor geodetických základů (dříve Odbor nivelace a gravimetrie). Veškerá data mi byla zapůjčena pro studijní účely a pro účely zpracování této disertační práce. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření ii

5 PŘEDMLUVA Předmluva Proč dnes pár slov o nivelaci? Na problém nivelačních značek jsem narazil ve chvíli, kdy se naši hasiči rozhodli požádat obec o pozemek mezi hřištěm SK a cestou k lávce. Na tom úzkém pruhu země chtějí cvičit a proti tomu nelze nic namítat. Mne spíše zajímá, jak se, v případě, že jim pozemek bude pronajat, zachovají k nivelační značce, která se na pozemku nachází. Značka se podle mého laického názoru nenalézá v dobrém stavu a to, že se někteří občané nechovají uctivě k předmětům, které slouží jiným lidem při jejich práci, dokumentuje... Jaroslav Marsa Tímto úryvkem z obecního zpravodaje jedné obce rovinatého Podřipska chci ilustrovat skutečnost, že nivelační značky, potažmo nivelační body, nezajímají jen odborníky, ale i laickou veřejnost. Již od nepaměti chceme vědět v jaké nadmořské výšce se to či ono nachází. K tomu nám slouží nivelace. Ta nivelace, která by bez určených nivelačních bodů, byla jen pouhou relativní metodou. Nivelační body by zase jeden bez druhého byly příliš osamoceny, a tak poznáváme nivelační oddíly, nivelační pořady a celé nivelační sítě. Nevím, jestli svojí disertační prací přispěji k tomu, aby se lidé chovali lépe k nivelačním značkám, ale rád bych pomohl k tomu, aby nadmořské výšky jednotlivých nivelačních bodů byly určeny snadněji a lépe. Petr Souček Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření iii

6 OBSAH Obsah 1 Úvod 1 2 Výškové základy v ČR Vývoj výškových základů Výšková síť na území bývalého Rakousko-Uherska Období po vzniku Československa v roce Situace po roce Rok 1960 a dokončení ČSJNS Období po sametové revoluci Systém značení nivelačních pořadů a bodů Stabilizace a signalizace nivelačních bodů Historie Součanost Katalogy, soubory nivelačních údajů a databáze Katalogy nivelačních bodů (KNB) Soubory nivelačních údajů Databáze nivelačních (výškových) bodů Proces zpracování nivelačních dat Zpracování nivelačních měření Prohlížení používaných souborů Přípravné práce Výpočetní práce Výpočet normálního převýšení Výpočet Bouguerových anomálií Výpočet kladů mapových listů Výpočet souřadnic rohů mapových listů Křovákovo zobrazení převod souřadnic Gaussovo zobrazení převod souřadnic Zobrazení výškového profilu Sumarizace pořadů Výpočet nivelačního pořadu pořadové vyrovnání Sestavení nivelačního pořadu Digitalizace souřadnic S-JTSK z map Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření iv

7 OBSAH 3.4 Čtení z Wild GIF Export bodů z DBF do TXT Převod databáze s kontrolou kladů map Kontrola identity souborů TAB a LIF Databáze nivelačních bodů Migrace dat do relační databáze Kontroly dat v databázi nivelačních bodů Zajímavosti z databáze nivelačních bodů Zobrazení dat v Google Earth Vylepšení datového modelu Dokumentace měřických dat Báze dat formát XLS Formát XML/levelling Převod dat ve formátu XLS do XML Převod dat do relační databáze Import dat Datový model Výhody uložení dat v relační databázi Závěr Další vývoj A Obsah přiloženého DVD 101 B Použité vývojové nástroje a komponenty 103 B.1 C++ Builder B.2 SortKit B.3 TAdvStringGrid B.4 TComPort B.5 Expat B.6 C++ Matrix/Vector templates (gmatvec ) B.7 TMemoEx v B.8 Tdejbug B.9 PCRE B.10 TPrintPreview v4.01 & TPaperPreview v B.11 Inno Setup & ISTool C Postup při sestavení programového vybavení 106 D Definice XML formátů 110 E Výstupy ze vzorového sestavení nivelačního pořadu Bh F Výstupy ze vzorového vyrovnání nivelačního pořadu Ge2 129 Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření v

8 OBSAH G SQL skript pro kontrolu nivelačních dat v databázi BODY.DBF 149 H Ukázky importních SQL skriptů pro naplnění nivelačních dat do databáze154 Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření vi

9 SEZNAM OBRÁZKŮ Seznam obrázků 1 Motorový vůz řady 810, který zachytil objektiv fotoaparátu 25. ledna 2007 v Česticích (zdroj i 2.1 Základní nivelační bod I. Lišov Síť I. řádu ČSJNS Základní geodynamická síť v ČR GEODYN (v roce 2005) Označení nivelačních oblastí I. řádu v České republice Schéma ČSJNS II. a III. řádu Schéma ČSJNS III. a IV. řádu Schéma místní nivelační sítě Nákres hřebové nivelační značky Nákres hřebové nivelační značky pro hloubkové stabilizace Nákres hřebové nivelační značky pro tyčové stabilizace Nákres čepové nivelační značky Zákres nivelačních bodů Nivelační údaje k bodu Ja Schéma zpracování nivelačních dat v ČSNS pomocí nástrojů z balíku Zpracování nivelačních dat Průvodce instalací celého balíku Zpracování nivelačních měření Dialog z programu nivelace Ukázka z programu nivelace výpočet normálního převýšení Ukázka z programu nivelace výpočet Bouguerových anomálií Ukázka z programu nivelace výpočet označení mapových listů Ukázka z programu nivelace zobrazení mapových listů v přehledové mapě ČR Ukázka z programu nivelace výpočet rohů mapových listů Ukázka z programu nivelace převod souřadnic v Křovákově zobrazení Ukázka z programu nivelace převod souřadnic v Gaussově zobrazení Ukázka z programu nivelace zobrazení výškového profilu přímo z elektronického zápisníku Ukázka z programu nivelace statistika značek a stabilizací Ukázka z programu nivelace statistika nivelačních pořadů Ukázka dialogu s nastavením programu nivelace Ukázka z programu nivelace zobrazení výškového profilu nivelačního pořadu. 40 Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření vii

10 SEZNAM OBRÁZKŮ 3.16 Ukázka z programu nivelace graf rozdílů nových a původních nadmořských výšek Ukázka z programu nivelace graf rozdílů nových a původních nadmořských výšek (varianta s mřížkou, určeno k tisku) Ukázka z programu nivelace polohové zobrazení nivelačního pořadu v S-JTSK Zápisník ve formátu HTML (.html,.xhtml) Dialogové okno programu sestava, informující o kontrole převýšení Ukázka dialogu s nastavením kritérií v programu sestava Ukázka z programu sestava Ukázka z programu digismo Ukázka z programu g10read Ukázka z programu Export DBF2TXT Ukázka z programu DBFtoDBF Ukázka z programu TabLif compare Struktura databáze BODY v relační databázi Postup migrace dat z databáze BODY do relační databáze Počet určených výšek nivelačních bodů v jednotlivých letech Počet stabilizovaných nivelačních bodů v jednotlivých letech Ukázka samostatného nivelačního pořadu v Google Earth (část pořadu BC Praha Teplice) Ukázka nivelační sítě v Google Earth Nově navržený datový model databáze nivelačních bodů Schema datového modelu pro uložení nivelačních měřických dat Proces generování nivelačních údajů A.1 Obsah přiloženého DVD F.1 Výstup č.1: graf rozdílu nových a původních nadmořských výšek u nivelačního pořadu Ge F.2 Výstup č.2: výškový profil nivelačního pořadu Ge F.3 Výstup č.3: zobrazení polohopisu nivelačního pořadu Ge2 v S-JTSK F.4 Výstup č.4: výstup ve formátu Microsoft Excel pro nivelační pořad Ge2, Ge2.xls strana č F.5 Výstup č.4: výstup ve formátu Microsoft Excel pro nivelační pořad Ge2, Ge2.xls strana č F.6 Výstup č.4: výstup ve formátu Microsoft Excel pro nivelační pořad Ge2, Ge2.xls strana č Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření viii

11 SEZNAM TABULEK Seznam tabulek 4.1 Seznam nivelačních bodů, u kterých je v databázi chybně uveden druh stabilizace (případně není vyplněn vůbec) Seznam nivelačních bodů, u kterých je v databázi chybně uvedeno datum stabilizace Seznam nivelačních bodů, u kterých je v databázi chybně uveden druh značky (případně není vyplněn vůbec) Seznam nivelačních bodů, u kterých je v databázi chybně uvedena zeměpisná šířka Seznam nivelačních bodů, u kterých je v databázi chybně uvedena nadmořská výška Seznam nivelačních bodů, které jsou v databázi zadány duplicitně Seznam nivelačních bodů, u kterých je v databázi chybně uvedena zeměpisná délka Seznam nivelačních bodů, u kterých je v databázi chybně uveden rok určení nadmořské výšky (případně zcela chybí) Seznam nivelačních bodů, u kterých je v databázi chybně uvedena normální tíže Seznam nivelačních bodů, u kterých je v databázi chybně uvedena skutečná tíže Seznam nivelačních bodů, u kterých nejsou v databázi vyplněny souřadnice X a Y v systému JTSK Seznam nivelačních bodů, u kterých není v databázi zadán předchozí bod Seznam nivelačních bodů, u kterých je rok určení výšky starší než datum stabilizace Seznam nivelačních bodů, u kterých je v databázi chybně uveden stupeň stability (případně není vyplněn vůbec) Seznam nivelačních bodů, u kterých není v databázi zadána územní jednotka Počet bodů v databázi BODY, ze které jsou generovány nivelační údaje (stav k 22. květnu 2007) Kdo stabilizoval nejvíce nivelačních bodů? Druhy stabilizace nivelačních bodů Druhy značek nivelačních bodů Stupeň stability nivelačních bodů Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření ix

12 SEZNAM TABULEK 4.21 Vysvětlivky k jednotlivým značkám pro umístění zájmového místa v jazyce KML Vysvětlivky k jednotlivým značkám pro zobrazení nivelační sítě v jazyce KML. 87 Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření x

13 SEZNAM UKÁZEK Seznam ukázek 3.1 Ukázka vstupního souboru TAB (jednotlivé hodnoty jsou oddělené tabulátorem) Ukázka vstupního souboru LIF (soubor ve formátu XML) Ukázka protokolu o výpočtu Ukázka výstupu v XML formátu (soubor.lof) Ukázka výstupu v textovém formátu (soubor.t01) Ukázka informací o vyrovnání MNČ Elektronický zápisník ve formátu GRE (soubor s příponou.gre) Soubor se seznamem čísel bodů (soubor s příponou.bod) Nivelační zápisník v textovém formátu (.zap) Zápisník měřených převýšení (.arc) Zápisník měřených převýšení čísla bodů (.da1) Zápisník měřených převýšení měření (.da2) Zápisník ve formátu DNP/XML (.xml) Ukázka protokolu Základní výstupní soubor o sestavení (.ses) Podrobnější výstupní soubor o sestavení (.se2) Ukázka výstupního souboru (přípona.sou) Ukázka výstupního souboru (přípona.gre) Ukázka vstupního textového souboru (list mapy ZM-50) Ukázka vstupního textového souboru (souřadnicový výřez) Ukázka vstupního textového souboru (číslo územní jednotky) Ukázka vstupního textového souboru (název nivelačního pořadu) Ukázka výstupního souboru (formát Kokeš) Ukázka výstupního souboru (formát ZABAGED) Ukázka výstupního souboru (formát ISKN) Ukázka základního PHP skriptu nivelacni-body.php pro zobrazení nivelačních dat v Google Earth Ukázka dynamického KML C.1 Varování při instalaci balíčku TMemoEx v C.2 Chybová hlášení při kompilaci projektu Zpracování nivelačních měření C.3 Chybová hlášení při kompilaci projektu Zpracování nivelačních měření C.4 Chybová hlášení při kompilaci projektu Zpracování nivelačních měření C.5 Chybová hlášení při kompilaci projektu Zpracování nivelačních měření C.6 Konečná varování při sestavení projektu Zpracování nivelačních měření Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření xi

14 SEZNAM UKÁZEK SEZNAM UKÁZEK D.1 DTD leveling.dtd pro formáty LIF a LOF z programového balíku Zpracování nivelačních měření D.2 DTD dnp.dtd pro formát DNP z programového balíku Zpracování nivelačních měření E.1 Vstup č.1: vstupní soubor s daty z digitálního nivelačního přístroje Bh14.gre 118 E.2 Vstup č.2: vstupní soubor se seznamem nivelačních bodů Bh14.bod E.3 Výstup č.1: soubor se sestavením Bh14.ses E.4 Výstup č.2: podrobnější soubor se sestavením Bh14.se E.5 Výstup č.3: nivelační zápisník v textovém formátu Bh14.zap E.6 Výstup č.4: zápisník měřených převýšení Bh14.arc E.7 Výstup č.5: zápisník měřených převýšení s čísly bodů Bh14.da E.8 Výstup č.6: zápisník měřených převýšení s měřením Bh14.da E.9 Výstup č.7: nivelační zápisník ve formátu DNP/XML Bh14.xml F.1 Vstup č.1: vstupní soubor v textovém formátu (text oddělený tabulátory) Ge2.tab F.2 Vstup č.2: vstupní soubor ve formátu LIF (XML) Ge2.lif F.3 Výstup č.5: výstup v textovém formátu (hodnoty oddělené tabulátorem) Ge2.t F.4 Výstup č.6: výstup ve formátu LOF (XML) Ge2.lof F.5 Výstup č.7: protokol o výpočtu Ge2.prt F.6 Výstup č.8: protokol o vyrovnání nivelačního pořadu Ge2.vyr G.1 SQL skript pro kontrolu nivelačních dat v databázi BODY.DBF kontrolynivelace.sql G.2 Soubor ve formátu L A TEX s chybnými nebo neúplnými nivelačními daty v databázi BODY.DBF kontroly-nivelace.tex H.1 Importní SQL skript ve verzi pro databázi MySQL BODY mysql.sql H.2 Importní SQL skript ve verzi pro databázi Oracle BODY oracle Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření xii

15 Kapitola 1. Úvod Kapitola 1 Úvod O náplni svého doktorského studia jsem měl jasno již před svým nástupem na Katedru mapování a kartografie ke svému školiteli prof. Ing. Aleši Čepkovi, CSc. Vzhledem k tomu, že jsem se ve své diplomové práci, kterou jsem pod vedením prof. Čepka obhájil v lednu 2001, věnoval nivelaci konkrétně formátům digitálních nivelačních přístrojů, chtěl jsem se nivelační problematice věnovat i v rámci svého doktorského studia. Měl jsem štěstí, že moje diplomová práce oslovila vedoucího Odboru nivelace a gravimetrie Zeměměřického úřadu pana Ing. Františka Beneše, CSc., který mi umožnil na mém projektu spolupracovat s jeho odborem. Domluvili jsme se, že bude pro obě strany přínosem vytvořit kompletní softwarové řešení pro zpracování naměřených nivelačních dat. Od samého počátku je vývoj technologické linky na zpracování dat v ČSNS konzultován se zaměstnanci Odboru nivelace a gravimetrie. Na stejném odboru je vytvářený software Zpracování nivelačních měření testován v reálných podmínkách a v dnešní době již plně využíván jako hlavní nástroj ke zpracování nivelačních měření. Po celou dobu (od roku 2002) je software vyvíjen a postupně doplňován o nové funkce. Některé funkce byly dodány na základě připomínek zaměstnanců ZÚ, kteří se softwarem přímo pracují. Disertační práce se věnuje zpracování nivelačních dat. V úvodní kapitole 2 se zaměříme na výškové základy v České republice. Popíšeme si jejich historický vývoj od doby bývalého Rakouska-Uherska přes období Československa až k jejich současnému stavu v České republice v 21. století. Popíšeme si systém značení nivelačních pořadů a bodů v České státní nivelační síti (ČSNS). Na několika přehledných obrázcích si vysvětlíme označení nivelačních oblastí a jejich dělení na jednotlivé řády. Na to zcela logicky navážeme vysvětlením značení nivelačních pořadů a bodů. V další části úvodní kapitoly si popíšeme možné způsoby stabilizace a signalizace nivelačních bodů. Zaměříme se zejména na současnost, ale nezapomeneme se podívat také do historie. V závěrečné části úvodní kapitoly se budeme zabývat katalogy, soubory a databází nivelačních údajů. V kapitole 3 se podrobně seznámíme s procesem zpracování nivelačních dat. Na sché- Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 1

16 Kapitola 1. Úvod matu zpracování nivelačních dat si vysvětlíme celý pracovní postup přípravy a zpracování nivelačních dat od získání naměřených dat v terénu až po uložení dat do databáze BODY (databáze nivelačních bodů), ze které se generují nivelační údaje. Podstatnou část této kapitoly tvoří popis programového vybavení Zpracování nivelačních měření, které bylo navrženo a naprogramováno v rámci této disertační práce a jehož součástí je několik samostatných programů (modulů). Nejdříve si představíme základní modul Zpracování nivelačních měření, který tvoří jádro celého systému. Tento modul nám umožňuje prohlížení používaných souborů. V rámci části, která se věnuje přípravným pracím, nám umožňuje vytvořit vstupní soubor (z množství různých zdrojů), který se následně stane vstupem pro pořadové vyrovnání nivelačního pořadu. Ovšem jeho nejdůležitější činností jsou výpočetní práce (výpočet normálního převýšení, Bouguerových anomálií, kladů mapových listů map SMO-5 a ZM 1:50 000, zeměpisných souřadnic, atd.). Mezi ty patří právě vyrovnání nivelačního pořadu skládající se z množství dílčích výpočetních úkolů, které si také podrobně představíme. Zmíníme se také o možnosti vytvoření výškového profilu nivelačního pořadu a to jednak z vypočtených nadmořských výšek jednotlivých bodů, ale také přímo z naměřených hodnot, kde můžeme vidět až jednotlivé sestavy. Součástí Zpracování nivelačních měření je také tvorba statistik a sumarizací nivelačních pořadů. A to jednak z hlediska použitých značek a stabilizací bodů, tak i z hlediska délky pořadů, počtu bodů a sestav. Další z modulů Sestavení nivelačního pořadu se používá k pořadovému sestavení. Jde o proces, ve kterém se z digitálně naměřených dat (v interním formátu výrobce) a na základě znalosti konfigurace nivelačních bodů vytváří protokol o sestavení, který slouží jako jeden ze zdrojů pro vstup do pořadového vyrovnání. Ve své podstatě jde o sestavení jednotlivých naměřených bloků nivelačního pořadu do jednoho souboru ve správném pořadí. Ve velké většině případů se totiž nivelační pořad měří po částech a nevejde se na jednu paměťovou kartu. Modul Digitalizace souřadnic S-JTSK z map se používá k digitalizaci souřadnic nivelačních bodů z map SMO-5. V současné době se již modul používá zcela výjimečně, ale v minulosti, kdy docházelo k hromadnému doplňování souřadnic v S-JTSK, měl velké využití. Dále si představíme program Čtení z Wild GIF10, který slouží k nahrání dat z digitálního záznamníku, kam se ukládají data přímo v terénu, do počítače. K tomuto účelu bylo možné použít firemní software, který přenos také řeší, ale na základě specifických požadavků byla zvolena cesta vlastního programu. Na závěr této kapitoly se zmíníme ještě o dalších třech součástech softwarového balíku. Jedná se o programy Export bodů z DBF do TXT, Převod databáze s kontrolou kladů map a Kontrola identity souborů TAB a LIF. Prvně jmenovaný je používán pro získání hromadných dat z databáze nivelačních bodů ve speciálních formátech a pro specifické účely. Umožňuje generovat výstupy pro import do ZABAGED 1, do databáze katastru nemovitostí 1 Více na Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 2

17 Kapitola 1. Úvod ISKN 2 3 a do programu Kokeš 4. Druhý program Převod databáze s kontrolou kladů map umožňuje zkontrolovat v databázi nivelačních bodů správnost vypočtených kladů mapových listů a navrhne jejich opravu. O výsledku svého snažení podá na závěr informaci ve formě protokolu. Posledním programem je modul Kontrola identity souborů TAB a LIF. Program nám umožní zkontrolovat vzájemnou identitu vstupních souborů ve formátech TAB (hodnoty oddělené tabulátorem) a LIF (XML soubor) a to zejména v případě, kdy do souborů zasahujeme nástroji mimo balík Zpracování nivelačních měření. V kapitole 4 se budeme věnovat databázi nivelačních bodů. Popíšeme si stávající stav databáze, která je vedena v systému FoxPro. Navrhneme nový model databáze, který v závěru kapitoly ještě vylepšíme o další možnosti. Popíšeme si program na migraci dat ze stávajícího modelu do nového modelu databáze. V další části kapitoly si popíšeme navržené kontroly dat v databázi nivelačních bodů a jejich možné dopady na provoz databáze. K jednotlivým kontrolám dat připojíme nalezené chybné záznamy v databázi, které byly předány pracovníkům Zeměměřického úřadu k posouzení a následné opravě. Při kontrole dat jsem se detailně seznámil s nivelačními daty uloženými v databázi, a proto jsem se rozhodl v další části nabídnout čtenáři zajímavosti z databáze nivelačních bodů. Pokud chcete vědět, kde leží nejvýše nebo naopak nejníže položený bod uložený v databázi, pak si určitě přečtěte následující úsek této kapitoly. Poté si představíme jednu z možností prezentace a vizualizace dat uložených v databázi nivelačních bodů a to prostřednictvím programu Google Earth. Vysvětlíme si možnosti jazyka KML, jehož prostřednictvím nivelační data v aplikaci Google Earth zobrazíme. Popíšeme si jádro systému, který je napsán v jazyce PHP a má na starosti vlastní výběr dat z databáze a jejich přenos do aplikace Google Earth. Hned na úvod se sluší dodat, že tato služba (zobrazení nivelačních bodů a pořadů v Google Earth) není veřejně dostupná. Slouží jako demonstrace využití jazyka KML k vizualizaci dat. Zatím se nepodařilo se Zeměměřickým úřadem domluvit podmínky pro zveřejnění této služby. V závěrečné části této kapitoly si popíšeme možnosti dalšího vylepšení datového modelu databáze nivelačních bodů. Představíme si schéma databáze a popíšeme si jednotlivé její tabulky. Opět se jedná pouze o návrh, jehož využití bude možné v době, kdy Zeměměřický úřad přistoupí k migraci databáze nivelačních bodů do jiného databázového systému. V kapitole 5 se podíváme na dokumentaci měřických dat. Představíme si tzv. Bázi dat, která je ve formátu XLS a jíž součástí jsou všechna měření v nivelačních pořadech od roku Dále se budeme zabývat převodem dat ve stávajícím formátu XLS do formátu XML. Ukážeme si konverzní programy a jejich možnosti využití. V další části si popíšeme možný převod dat ve formátu XLS do relační databáze, ukážeme si schéma datového modelu a popíšeme jednotlivé jeho části. Krátce se zmíníme o programu xls2sql, který byl napro- 2 Více na 10-INFORMACNI_SYSTEM. 3 Nivelační body doposud nebyly do ISKN zavedeny. 4 Více na Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 3

18 Kapitola 1. Úvod gramován přímo pro převod těchto dat do relační databáze. Již zde je nutné zmínit, že převod celé Báze dat do relační databáze nebyl ještě dokončen a to zejména kvůli manuální kontrole dat. Data ve formátu XLS nemají zcela jednotnou strukturu a tudíž je prakticky nemožné všechny varianty postihnout programově a musí se některé soubory upravovat ručně. V poslední kapitole 6 si shrneme celou disertační práci s důrazem na její praktický přínos. Zmíníme se také o možném dalším vývoji a plánech do budoucna. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 4

19 Kapitola 2. Výškové základy v ČR Kapitola 2 Výškové základy v ČR Výškové základy tvoří v České republice nivelační síť s velkým počtem nivelačních bodů. Byla zaměřena metodou velmi přesné a přesné nivelace. Základem výškové (nivelační) sítě je 12 základních nivelačních bodů (ZNB). Na ně navazuje Česká státní nivelační síť (ČSNS), zahrnující body I. IV. řádu. Její zhuštění se provádí podle potřeby a účelu plošnými nivelačními sítěmi. Hustota má být taková, aby v zastavěné části obce připadl 1 bod na území 6 8 ha, v části určené k zastavění 1 bod na 25 ha. (Dřívější Československá jednotná nivelační síť měla v dokumentaci závaznou zkratku ČSJNS.) Obrázek 2.1: Základní nivelační bod I. Lišov Základní výškové bodové pole (ZVBP) je tvořeno sítí základních nivelačních bodů a body ČSNS I. III. řádu. Referenčním bodem je ZNB Lišov (viz obrázek 2.1). Pod číslem 2919 byl zřízen roku 1877, zaměřen 1878, pomník postaven 1890 s datem Chráněné území geodetického bodu bylo vyhlášeno roku 1972 v okruhu o poloměru 150 m. Podrobné výškové bodové pole (PVBP) je tvořeno body IV. řádu ČSNS, body plošných Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 5

20 Kapitola 2. Výškové základy v ČR 2.1. Vývoj výškových základů nivelací a stabilizovanými body technických nivelací nebo body polohových a tíhových polí, výškově určených technickou nivelací. Nivelační body se volí na vhodných místech podél pozemních a drážních komunikací a vodních toků. Body mají v nivelačních pořadech v nezastavěném území průměrnou vzdálenost 1 km, v zastavěném území 0,3 km. V obci jsou osazeny vždy alespoň 3 výškové (nivelační) značky. 2.1 Vývoj výškových základů Vznik a vývoj výškových základů včetně stabilizace bodů na území České republiky je popsán v publikaci [10] (případně také v knize [3]). Budování výškových základů se v ní dělí do pěti etap. První etapa je do vzniku Československa v roce 1918, druhá etapa do začátku 2. světové války (tj. do roku 1939), třetí do roku 1960 (dokončení ČSJNS), čtvrtá monitoruje dobu do roku 1989 a poslední pátá popisuje stav po tzv. sametové revoluci, tj. po roce Výšková síť na území bývalého Rakousko-Uherska Výškovou síť na území býv. Rakousko-Uherska budoval Rakousko-Uherský vojenský zeměpisný ústav (RUVZU) ve Vídni. Síť vycházela ze základního bodu na Molu Sartorio v Terstu, jehož výška byla dána hodnotou 3,352 m nad střední úrovní moře, zjištěné z dlouhodobého pozorování mareografem 1. Síť byla zaměřena podle zásad velmi přesné nivelace v letech 1873 až Byla rozdělena na tři části (západní, severovýchodní a jihovýchodní) obsahovala 7 základních výškových bodů. Užívalo se dřevěných latí, u nichž se od roku 1876 zjišťovala délka laťového metru. Odchylky z nerovnoběžnosti hladinových ploch byly eliminovány korekcemi vypočtenými podle teorie normálních výšek. Do západní části sítě spadalo i území České republiky. Měření měla přes některé hrubé chyby relativně vysokou kvalitu a stala se podkladem pro další budování základní výškové sítě v bývalém Československu. V rozboru části sítě na území ČR byla odhadnuta střední kilometrová chyba z vyrovnání sítě 4,1 mm. Vojenský zeměpisný ústav ve Vídni vybudoval nivelační pořady s malou hustotou bodů. V období let byly také vybudovány nivelační pořady podél větších řek, jejichž výšky se vztahují k samostatným výškovým systémům. Např. Labe a Vltava byly vztaženy k základnímu výškovému bodu v Cuxhafenu [3]. 1 Mareograf je přístroj, který na pobřeží zaznamenává výšku mořské hladiny. Přístroj pomocí systému kladek reaguje na změny vodní hladiny a ty pak zaznamenává. Pro správnou funkčnost mareografu je nutné mít v jeho blízkosti nivelační body o známé nadmořské výšce. Mareograf nachází praktické využití při sledování vln tsunami. Více viz Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 6

21 Kapitola 2. Výškové základy v ČR 2.1. Vývoj výškových základů Období po vzniku Československa v roce 1918 Po roce 1918 byly k dispozici na území Československa tři základní nivelační body: Lišov, Strečno a Trebušany. Budování výškové sítě navazovalo na rakousko-uherskou síť v systému jadranském. Nivelační práce organizovala od r Ústřední nivelační služba, zřízená u tehdejšího Ministerstva veřejných prací. V navazování nivelačních pořadů na body rakousko-uherské sítě vznikaly určité nedostatky, protože v důsledku nízkých finančních prostředků nebyly tyto body ověřovány. Na území Čech a Moravy navazovaly výpočty nivelačních pořadů na základní bod Lišov a na Slovensku, kde vedl nivelační práce Vojenský zeměpisný ústav (VZÚ) v Praze, na základní bod Strečno. Protože nebylo zkontrolováno převýšení obou základních bodů, docházelo v důsledku chyb v rakousko-uherské síti při propojení nivelačních sítí v hraničních oblastech mezi Moravou a Slovenskem k rozdílům ve výškách identických bodů v rozmezí 23 až 83 mm. Při kontrole bylo zjištěno, že základní bod Strečno u Ži1iny byl poškozen. Na území ČR byly vybudovány další čtyři základní nivelační body: Mrač, Vrbatův Kostelec, Vlaské a Želešice. Celá československá síť byla spojena se sítěmi v Polsku, Maďarsku a Rakousku. O dobré kvalitě měření nivelačních pořadů svědčí relativně nízká střední kilometrová chyba 1,70 mm. Síť nebyla dobudována a nivelační pořady zestárly, což se projevovalo jak ztrátami stabilizací mnoha bodů, tak změnami výšek některých bodů. Proto byl v roce 1938 zpracován projekt na vybudování nové celostátní nivelační sítě, vyhovující vysokým požadavkům na kvalitu a jednotnost sítě na celém území státu Situace po roce 1939 Vzhledem k rozpadu Československa v r. 1938, zabrání pohraničních území Čech a Moravy, obsazení zbytku území německou armádou a vzniku druhé světové války v r. 1939, realizovala se nivelační měření do roku 1945 jen v menší míře na omezeném území tehdejšího Protektorátu Čechy a Morava. Teprve po válce se tempo prací zrychlilo. Nová síť byla nazvána Československou jednotnou nivelační sítí (ČSJNS) a jejím výchozím bodem se stal základní nivelační bod Lišov u Českých Budějovic. Síť byla opět vztažena ke střední hladině Jaderského moře. Skládala se z Československé státní nivelační sítě I. až III. řádu a z Československé podrobné nivelační sítě, kterou tvořila síť IV. řádu a plošné nivelační sítě. Pořady I. řádu byly doměřeny v r a pořady II. a III. řádu v r V r bylo na území ČR stabilizováno a postaveno dalších šest základních nivelačních bodů: Svárov, Žirovice, Teplice, Železná Ruda, Bojkovice a Krnov. Jejich umístění bylo vybráno ve spolupráci s tehdejším Ústředním ústavem geologickým. Celkem se tak na území ČR nacházelo 11 základních nivelačních bodů. Síť I. řádu (obrázek 2.2) sestává z nivelačních pořadů tvořících uzavřené oblast I. řádu s průměrnou délkou obvodu 330 km. Síť má na území býv. Československa 27 uzavřených oblastí a 35 neuzavřených oblastí pohraničních, které byly propojeny s nivelačními sítěmi některých sousedních států. Nivelační pořady I. a II. řádu byly měřeny metodou velmi přesné nivelace a byly vedeny po důležitějších silnicích. Nivelační pořady III. řádu byly zaměřovány Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 7

22 Kapitola 2. Výškové základy v ČR 2.1. Vývoj výškových základů Obrázek 2.2: Síť I. řádu ČSJNS metodou přesné nivelace. Přesto i síť III. řádu vyhovuje mezinárodním kritériím kvality stanoveným pro velmi přesnou nivelaci (VPN). ČSJNS byla budována podle zásad přijatých pro přesnou nivelaci Mezinárodní unií geodetickou a geofyzikální (IUGG). Body byly stabilizovány čepovými a hřebovými značkami z litiny. Ze starých nivelací byly převzaty jen ty, které vyhovovaly svou kvalitou. K měření byly použity přístroje nejvyšší přesnosti od fy. Zeiss a Wild. Nivelační latě byly vybaveny dvoustupnicovými invarovými páskami. K proměřování stupnic byly používány etalonové metry. Při měření byly dodržovány platné směrnice, vyžadující dvojí měření pořadů (v opačných směrech) v různých denních dobách Rok 1960 a dokončení ČSJNS V roce 1960 byla ČSJNS dokončena, včetně vyrovnání metodou nejmenších čtverců, již v novém výškovém systému. Před vyrovnáním byly k naměřeným výškovým rozdílům systematicky připočteny normální ortometrické korekce podle teorie Moloděnského. Nivelační pořady IV. řádu byly zaměřeny metodou přesné nivelace (PN). Podrobné nivelační sítě (PNS) se původně dělily na sítě oblastní (ONS), zahrnující území několika obcí a na sítě místní (MNS), budované na území jedné obce. Po připojení Československa po roce 1948 k sovětskému bloku a později k Varšavské smlouvě bylo v padesátých letech z vojenských důvodů rozhodnuto přejít k výškovému systému baltskému, používanému v Sovětském svazu. K přípravě válečných operací vojenské a civilní organizace urychleně přikročily k celostátnímu mapování základních měřítek to- Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 8

23 Kapitola 2. Výškové základy v ČR 2.1. Vývoj výškových základů pografických map 1: a 1: s vrstevnicemi v baltském výškovém systému. Protože kvalitní spojení nivelačních sítí států Varšavské smlouvy bylo časově náročné a vyžadovalo několika roků, rozhodla se nejprve Vojenská topografická služba zavést v r prozatímní výškový systém označený B-68. Výšky všech bodů se získaly odečtením hodnoty 0,68 m od výšek v jadranském systému. Jen o dva roky později, v roce 1955, zavedla býv. Ústřední správa geodézie a kartografie pro civilní potřeby výškový systém B-46, v němž se výšky nivelačních bodů vypočetly odečtením hodnoty 0,46 m od jadranských výšek. Současně, na základě mezinárodních jednání, probíhala příprava vybudování jednotné výškové sítě na území všech států Varšavské smlouvy. K hlavním výsledkům mezinárodní dohody patřilo propojení nivelačních síti na vybraných místech, předání výsledků měření v národních sítích I. řádu včetně hraničních spojení do společného centra v Moskvě, volba střední hladiny Baltského moře u Kronštatu (stanovené mareografem) za společnou základní hladinovou plochu a vytvoření systému normálních ortometrických výšek podle teorie Moloděnského. U normálních Moloděnského výšek se k výpočtu korekcí bere zřetel na skutečné hodnoty tíže, zjištěné na zemském povrchu podél nivelačních pořadů. K mezinárodnímu vyrovnání nivelačních sítí I. řádu došlo v letech 1957 a Při vyrovnání se objevily určité nedostatky některých národních sítí, související s jejich nestejnorodostí. Sítě byly měřeny s různou kvalitou a s různou hustotou nivelačních pořadů a bodů. Některé národní sítě také nebyly zcela homogenní. O správnosti zavedení normálních výšek svědčí doporučení komise EUREF v r zavést tento druh výšek pro celou Evropu. Po zavedení jednotného baltského výškového systému ve státech Varšavské smlouvy byly v roce 1961 dohodnuty hlavní zásady opakovaných nivelací, které umožnily koordinovat na mezinárodní bázi zkušební měření a zejména zajistit nebo obnovit potřebnou kvalitu nivelačních prací v pořadech vyšších řádů. V Československu byly zahájeny nivelační práce hned v r a postupně byla uskutečněna opakovaná měření na vybraných pořadech vyšších řádů a ve Zvláštních nivelačních sítích (ZNS). K zajištění náročných technologických požadavků byly pořady a nivelační body vybrány ve spolupráci s geology, byl kladen důraz na kvalitní stabi1izaci bodů (byly zavedeny hloubkové, tyčové a podzemní stabilizace), byla ustanovena příznivější kritéria pro observaci (např. zkrácení záměr a jejich vyšší minimální výška nad terénem), byla zavedena metoda zvlášť přesné nivelace (ZPN) a hlubší analýza výsledků měření. Od roku 1970 byla dokumentace nivelačních bodů převáděna do Souboru nivelačních údajů, uspořádaných podle nivelačních pořadů. V sedmdesátých letech se přistoupilo k zaměření mezinárodní sítě opakovaných nivelací, která je na území Československa z 90 % totožná se sítí I. řádu. Po spojení sítí opakovaných nivelací všech zainteresovaných států Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 9

24 Kapitola 2. Výškové základy v ČR 2.1. Vývoj výškových základů vznikla homogenní mezinárodní nivelační síť na velké části evropského kontinentu, která dovolila relativně s vyšší spolehlivostí určit současný výškový vztah mezi třemi moři (Baltským, Černým a Jaderským) a také výškové relace všech geologických celků. Většina měřických prací se uskutečnila v letech 1973 až Z rozboru nivelací bylo zjištěno, že střední kilometrová chyba se trochu snížila, ale zvýšily se asi o 50 % absolutní hodnoty odchylek v uzavřených nivelačních polygonech [10]. Za příčinu zvýšení velikosti uzávěrů se považuje zejména větší hustota nivelačních bodů a podstatně zhoršené pracovní podmínky na všech druzích komunikací, po nichž, nebo v jejichž těsné blízkosti, jsou pořady vedeny. Výsledky opakovaných nivelací ze všech zúčastněných států byly vyrovnány v r v Moskvě. Vyrovnané výšky prokázaly na území České republiky, že jejich hodnota systematicky narůstá, vzhledem k předcházejícímu vyrovnání, od základního bodu Lišov směrem k severním hranicím státu, kde dosahuje hodnot větších až o 60 mm. V roce 1969 byly zřízen na Geodetické observatoři Pecný základní nivelační bod, který se stal dvanáctým základním bodem v ČR. Od roku 1951 byly zakládány Zvláštní nivelační sítě (ZNS), které umožnily registrovat závažné výškové změny zpravidla v oblastech spojených s intenzivní důlní činností. Nejznámější je ZNS Ostrava, která byla založena v r. 1951, rozšířena a spojena v r s obdobnou sítí v Polsku, aby mohly být komplexně sledovány změny v celé hornoslezské uhelné pánvi. Síť se pravidelně přeměřuje v několikaletých intervalech. V rozmezí let 1951 až 1995 byla síť zaměřena dvanáctkrát. Další ZNS byly založeny a jsou v několikaletých intervalech přeměřovány v Kladně (od r. 1961), v Mostě (od r. 1965), v Sokolovu (od r. 1967), v Žacléři (od r. 1980), v P1zni (od r. 1982) a v Rosících (od r. 1982) Období po sametové revoluci Po roce 1989 bylo možno po změně politických podmínek přikročit k dokončení spojení ČSNS i se západními sousedy. V letech 1991 a 1992 došlo ke styčným měřením s Rakouskem a v roce 1992 byly zaměřeny spojovací pořady se SRN (s Bavorskem a se Saskem). V roce 1990 byla dokončena i měřická obnova nivelační sítě II. řádu a následně provedena i obnova sítě III. řádu. Po roce 1989 začala příprava k zapojení ČSNS do celoevropské jednotné nivelační sítě UELN (United European Levelling Network), která je vedena v geopotenciá1ních rozdílech. Na geopotenciá1ní rozdíly byly převedeny všechny pořady I. řádu včetně spojovacích pohraničních měření. K převodu byly použity opakované nivelace převážně z let 1973 až V roce 1995 byly geopotenciální rozdíly předány mezinárodnímu výpočetnímu centru v Lipsku. Část geopotenciální sítě na území ČR se ve velké míře shoduje s nivelační sítí I. řádu (obrázek 2.2). V roce 1999 byla do výpočetního centra UELN předána data ze sítí I. a II. řádu ČSNS, jak v geopotenciálních kótách, tak v měřených převýšeních (včetně všech korekcí) pro původní a opakovanou nivelaci. Velké úsilí bylo věnováno přípravě a zaměření geodynamické sítě v ČR. Síť se skládá z 35 bodů, z toho 5 bodů je současně body ZPBP (obrázek 2.3). Síť je také propojena se sítí gravimetrickou (S Gr 95). Body byly vybrány tak, aby se na nich mohlo dobře měřit Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 10

25 Kapitola 2. Výškové základy v ČR 2.2. Systém značení nivelačních pořadů a bodů i s přijímacími přístroji GPS. V letech 1994 a 1995 proběhly čtyři měřické etapy zaměření celé sítě. V roce 1999 byla síť doplněna o 36. bod na Pomezních Boudách. Seznam všech geodynamických bodů najdete na Obrázek 2.3: Základní geodynamická síť v ČR GEODYN (v roce 2005) V posledních letech byla v ZÚ vytvořena datová báze výškových bodů všech pořadů ČSNS (databáze nivelačních bodů), která postupně nahrazuje původní Soubory nivelačních údajů. V současné době (r dochází k doplnění báze výškových bodů o body IV. řádů). Databázi nivelačních bodů se budeme podrobně věnovat v kapitole Systém značení nivelačních pořadů a bodů Označování oblastí a pořadů zůstává u ČSNS stejné jako u bývalé ČSJNS [10], [3]. Pořady I. řádu tvoří uzavřené oblasti, které se označují velkými písmeny. V Čechách a na Moravě je to 16 oblastí A, B až P (obrázek 2.4). V pohraničí jsou nivelační oblasti na území ČR neuzavřené. Byly postupně napojovány na nivelační sítě sousedních států. Na území ČR se tyto oblasti označují symboly Z 0, Z 1, Z 2 až Z 19 (poslední dva symboly Z 18 a Z 19 značí uzavřené oblasti SA, SB v bývalém Československu, nyní v pohraniční oblasti se Slovenskem) (obrázek 2.4). Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 11

26 Kapitola 2. Výškové základy v ČR 2.2. Systém značení nivelačních pořadů a bodů Nivelační síť I. řádu se zhušťovala nivelačními pořady II. řádu. Ty vytvářely v každé oblasti I. řádu několik oblastí II. řádu. Označují se malými písmeny a, b, c,... postupně podle abecedy. Označení oblasti I. řádu a II. řádu je důležité pro označování nivelačních pořadů III. a IV. řádu [3]. Nivelační pořady I. řádu se označují velkými písmeny těch oblastí I. řádu, které pořady od sebe oddělují, a názvy obcí, mezi kterými pořady leží (např. JN Jihlava-Tábor). Označení nivelačních pořadů II. řádu začíná třemi písmeny. První je velké písmeno oblasti I. řádu, v niž se pořád nachází, a další dvě písmena udávají, mezi kterými dvěma oblastmi II. řádu pořad leží. (obrázek 2.5). Pak následují místa počátku a konce pořadu, např. Bgh Žebrák-Rakovník. Obrázek 2.4: Označení nivelačních oblastí I. řádu v České republice Každý nivelační pořad III. řádu má v označení dvě písmena oblastí I. a II., řádu, ve které je umístěn. Pak následuje arabské pořadové číslo, které udává o kolikátý pořad III. řádu se v dané oblasti II. řádu jedná (obrázek 2.6). Příklad: Bh1 Ruzyně-Malé Přítočno. Nivelační pořad IV. řádu se označuje podobně jako pořady III. řádu. Pouze v průběžném číslování pořadů v oblasti II. řádu se předsazuje číslo 0. Příklad: Z 1 a02 Cheb-Karlovy Vary. Také v označení pořadů III. a IV. řádu se uvádějí obce, v nichž pořady začínají a končí. Oblastní a místní (plošné) nivelační sítě se označují obcí, kde byly vybudovány, nebo obcí a technickým dílem, pro které ONS (oblastní nivelační síť) byla zaměřena(obrázek 2.7), např. PNS Plzeň nebo PNS Ostravsko-Žermanice. Číslování nivelačních bodů každého pořadu je průběžné a začíná číslem 1. Čísla bodů nivelačních pořadů mohou mít některé zvláštnosti. Pokud se za číslem bodu nachází některé malé písmeno, např. JN-96a, jde o bod zaměřený odbočným pořadem. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 12

27 Kapitola 2. Výškové základy v ČR 2.2. Systém značení nivelačních pořadů a bodů Obrázek 2.5: Schéma ČSJNS II. a III. řádu Obrázek 2.6: Schéma ČSJNS III. a IV. řádu Obrázek 2.7: Schéma místní nivelační sítě Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 13

28 Kapitola 2. Výškové základy v ČR 2.3. Stabilizace a signalizace nivelačních bodů Příklady označení: Oblasti I. řádu: A, B, C (české kraje), Z 0, Z 1, Z 18 (pohraniční neuzavřené oblasti). Oblasti II. řádu: Aa, Ab, Ac, Z 1 a, Z 1 b, Z 1 c,... Nivelační pořady a body prvního řádu: JN Tábor-Jihlava, JN-l, JN-2, JN-3 ; Z 15 Z 16 Hranice-Znojmo, Z 15 Z 16-1 Nivelační pořady a body II. řádu: Nbc Pelhřimov-Telč, Nbc-l, Nbc-2, Nbc-3 ; Z 15 ab Jemnice-Znojmo, Z 15 ab-1, Z 15 ab-2,... Nivelační pořady a body III. řádu: Oh4 Lachovice-Božice, Oh4-1, Oh4-2, Oh4-3 ; Z 16 a3 Hrádek-Jaroslavice, Z 16 a3-1, Z 16 a3-2, Z 16 a3-3,... Nivelační pořady a body IV. řádu: Mf04 Záboří-Křemže, Mf04-1, Mf04-2, Mf04-3 ; Z 14 c01 Majdalena-Staňkov, Z 14 c01-1, Z 14 c01-2,... Všechna označení oblastí, pořadů a bodů začínají písmenem příslušejícím oblasti I. řádu. K němu se u každé oblasti II. řádu připojuje písmeno této oblasti, u pořadů III. řádu ještě čísla pořadů a u pořadů IV. řádu jejich čísla s předřaděním 0. Každý pořad se kromě toho označuje názvy obcí, v nichž začíná a končí. Číslo ztraceného bodu se nesmí používat. Pokud byl bod obnoven, dostává nové číslo. Skládá se z původního čísla a dodatečného znaku.1. Např. místo čísla ztraceného bodu JN- 25 je číslo nového bodu JN Při eventuální další obnově bude mít označení JN Dodatečně zaměřený (vložený) bod dostává číslo předcházejícího bodu daného nivelačního pořadu, opět s připojením dodatku.1. Např. mezi body JN-100 a JN 101 byl vložen další bod, takže dostává označení JN Pokud by byly vloženy mezi oba dané body dva nové body, dostaly by označení JN a JN Bude-li v dalším období ještě zřízen další bod mezi bodem JN a JN-101.2, dostane označení JN Pak část řady nivelačních bodů má sled JN-100, JN-100.1, JN , JN-100.2, JN-101. Počet desetinných míst čísla uživatele informuje, v kolika etapách byl nivelační pořad zhušťován. 2.3 Stabilizace a signalizace nivelačních bodů Historie Od počátku budování nivelační sítě na území ČR se používala řada nivelačních značek různých tvarů a z různých materiálů. Byly to značky přirozené, např. na základních nivelačních bodech ploška o velikosti 0,15 x 0,15 m vyhlazená v kompaktní skále a zakrytá pomníkem, značky otvorové, značky ze zvláštních hmot (z Monelova kovu, ze skla), značky litinové (ze šedé litiny) a značky zasazené do nivelačních kamenů. Značky ze zvláštních hmot Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 14

29 Kapitola 2. Výškové základy v ČR 2.3. Stabilizace a signalizace nivelačních bodů měly zpravidla hruškovitý nebo krychlový tvar. Značky ze šedé litiny se dělily na čepové (s polokulovým výstupkem na horní straně nebo s kulatou hlavou) a hřebové (se zploštělou nebo kulovou hlavou). V lokalitách, kde nebylo možné zabudovat kovové značky do zdi ani do zvětralé skály, se používaly nivelační kameny. Na horní části kamenného hranolu, byla osazena buď čepová značka z boční strany (rozměr hranolu 0,25 x 0,25 x 1,10 m) nebo hřebová značka shora ve středu horní plochy. Tyto značky schválené býv. ÚSGK (Ústřední správou geodézie a kartografie) se používaly až po druhé světové válce. Bližší údaje o nivelačních značkách nebo o značkách používaných za Rakouska-Uherska, a po vzniku Československa Ministerstvem veřejných prací, a Československým vojenským zeměpisným ústavem a jinými organizacemi jsou popsány a schématicky zobrazeny v publikaci [3] Součanost V současné době je dovoleno v ČSNS používat značek v souladu s vyhláškou č. 31/1995 Sb. Provedení zákona o zeměměřictví. V ní se dělí nivelační značky na šest druhů: a) skalní značka (vytesaná vodorovná ploška nebo vodorovná ploška s polokulovým vrchlíkem uprostřed), b) hřebová značka (obrázek 2.8b)), která se osazuje shora do vodorovné plochy skal, balvanů, staveb a nivelačních kamenů, c) hřebová značka (obrázek 2.8c)), která se osazuje shora nebo ze strany do svislé polohy skal a vybraných staveb, d) hřebová značka (obrázek 2.9b)) pro hloubkové stabilizace (obrázek 2.9a) nebo 2.9c)), e) hřebová značka (obrázek 2.10b)) pro tyčové stabilizace (obrázek 2.10a) nebo 2.10c)), f) čepová značka (obrázek 2.11a)) s označením Státní nivelace pro body základního výškového pole (ZVBP), která se osazuje do stěn vybraných staveb, ze strany nivelačního kamene (obrázek 2.11b)) nebo do svislých ploch skalních stěn. U všech nivelačních značek se vztahuje výška (normální Moloděnského) k vodorovné tečné rovině přiložené ze shora ke kulovým vrchlíkům (výčnělkům) na hlavě značky nebo k zaoblené kulové popřípadě čočkové hlavě značky. Při nivelačních měřeních je tato vodorovná rovina totožná se spodní plochou kovové patky nivelační latě. Skalní značka (vyhlazená vodorovná ploška 0,15 x 0,15 m) je volena pro základní nivelační body a je chráněna pomníkem. Je také zabezpečena dvěma až čtyřmi zajišťovacími značkami, které jsou obezděny a zakryty. Čepové a hřebové značky mají antikorozní nátěr. Mají být zapuštěny do objektů a do skal nejpozději dva týdny před měřením. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 15

30 Kapitola 2. Výškové základy v ČR 2.3. Stabilizace a signalizace nivelačních bodů Obrázek 2.8: Nákres hřebové nivelační značky Obrázek 2.9: Nákres hřebové nivelační značky pro hloubkové stabilizace Obrázek 2.10: Nákres hřebové nivelační značky pro tyčové stabilizace Obrázek 2.11: Nákres čepové nivelační značky Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 16

31 Kapitola 2. Výškové základy v ČR 2.4. Katalogy, soubory nivelačních údajů a databáze Nivelační kameny jsou zpravidla stabilizovány povrchově a zakládají se v místech, kde nejsou jiné vhodné objekty (stavby, skály) k zabudování nivelační značky. Nivelační čepová mačka se umisťuje do kamene ze strany 0,15 m od horní plochy kamene. Některé nivelační kameny mají zapuštěny hřebovou značku ve středu horní plochy kamene. Někdy se také používá nivelačního kamene s hřebovou značkou osazenou ze shora jako značky podzemní, pokud je základová půda únosná v hloubce 1 až 2 m. Nivelační kameny se osazují obvykle jeden rok před měřickými pracemi. Hloubkové stabilizace se zakládají pomocí vrtné soupravy v místech, kde pevný podklad je až v hloubce několika metrů. Jsou hluboké průměrně 10 m. Stabilizace je tvořena železobetonovou válcovou konstrukcí s hřebovou značkou umístěnou shora uprostřed válce a je chráněna bytem. Podobně u tyčových stabilizací se tyče zarážejí do hloubky několika metrů, průměrně 5 6 m. Hřebová značka je opět umístěna shora a je chráněna krytem a sypaným materiálem v betonové skruži. Hloubkové a tyčové stabilizace jsou zřizovány alespoň tři měsíce před měřením. Hloubkové a podzemní nivelační kameny se polohově zaměřují v rovinných souřadnicích S-JTSK s přesností kolem 0,2 m. K ochraně a vyhledání nivelační značky nebo kamene slouží řada opatření. Vedle už uvedených pomníků pro základní nivelační body, a zakrytí jejich zajišťovacích značek, se často umisťuje nad nivelační značkou na stěnách staveb a skal ochranný štítek s nápisem Státní nivelace-poškození se trestá. Také značky osazované shora na skály se zakrývají poklopem s obezděním. K jejich snadnějšímu nalezení se na vhodném místě poblíž značky umisťuje vyhledávací tyč, popřípadě křížek vytesaný do skály. K povrchovému nivelačnímu kameni se osazuje ochranná tyč se štítkem. Ochranná tyč je červenobílá a výstražná tabulka má nápis STÁTNÍ NIVELACE. POŠKOZENÍ SE TRESTÁ. K ochraně podzemních značek (hloubkových a tyčových stabilizaci a podzemních nivelačních kamenů) často slouží betonové skruže o průměru 0,8 m nebo 1,0 m. Značky jsou chráněny nejen ochrannými poklopy, ale i sypaným materiálem uvnitř skruže. Na okružích bývá nápis Státní nivelace. 2.4 Katalogy, soubory nivelačních údajů a databáze Nivelační síť je vybudována tak, aby vzdálenost nivelačních bodů v nivelačních pořadech v nezastavěném území byla menší než 1,0 km a v zastavěném území byla v průměru 0,3 km. Důležitou součástí ČSNS je její dokumentace. Při vzniku ČSJNS se nivelační pořady přehledně zakreslovaly do evidenční pořadové mapy v měřítku 1: Poloha pořadů i s nivelačními body se vykreslovala do mapy většího měřítka 1: Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 17

32 Kapitola 2. Výškové základy v ČR 2.4. Katalogy, soubory nivelačních údajů a databáze Katalogy nivelačních bodů (KNB) Po převodu ČSJNS do baltského výškového systému byla vytvořena ucelená celostátní dokumentace v podobě Katalogů nivelačních bodů (KNB), které obsahovaly potřebné údaje o každém výškovém (nivelačním) bodě včetně místopisu (topografie). První díl obsahuje údaje pro body I. až III. řádu s pracemi již ukončenými, druhý díl pro body IV. řádu a k nim připojené místní nivelační sítě. Práce v tomto oddílu sítě nejsou a nikdy nebudou ukončeny, takže druhý díl katalogu se bude stále rozšiřovat. Katalog základních nivelačních bodů s jejich body zajišťovacími se vyhotovuje pro celé státní území. Též katalogy sítí velkých měst a katalogy nivelačních bodů v poddolovaném území se vedou samostatně. Katalogy byly sestaveny pro jednotlivé mapové listy v měřítku 1: Každá mapa se dělila na čtyři mapy 1: a v nich byly zakresleny všechny pořady a nivelační body I. až IV. řádu, podrobné a zvláštní nivelační sítě. Přitom se dodržovalo odlišení pořadů různými barvami. Pořady I. řádu jsou vyznačeny rumělkou, II. řádu kobaltovou modří, III. řádu svinibrodskou zelení a IV. řádu fialově. Pořady podrobných nivelačních sítí jsou nakresleny šedě. Uvedené barvy jsou použity i pro přehlednou mapu nivelační sítě I. až III. řádu v měřítku 1: Do evidenčních otisků mapových listů 1: s potlačenou kresbou se fialově tisknou různými druhy čar pořady, jejich označení a poloha bodů na nich. Obrázek 2.12: Zákres nivelačních bodů Poloha bodů se vyznačuje vzhledem k nejbližší komunikaci kolmicemi k čáře pořadu a číslem bodu v prodloužení kolmice, vždy na stranu komunikace, při níž leží bod. Ke kolmicím Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 18

33 Kapitola 2. Výškové základy v ČR 2.4. Katalogy, soubory nivelačních údajů a databáze se psala čísla nivelačních bodů, která jsou pořadová od čísla 1 (obrázek 2.12). Obvody místních nivelačních sítí se vyznačují fialově čárkovaně, obvody samostatných nivelačních sítí v okruhu poddolovaného území tečkovaně. V seznamech se uvádí číslo bodů, zkratka stabi1izace (Z, M, Č, H, O, S), stručný slovní místopis, vzdálenosti značek od počátku pořadu, nivelované převýšení, opravy z tíže a vyrovnání, nadmořská výška v m na desetiny mm u bodů I. až III. řádu a na mm u bodů IV. řádu. Nivelační údaje pro každý nivelační bod na samostatném listu formátu A4 obsahovaly všechny důležité informace a údaje potřebné pro další geodetické práce. Byly to zejména: název nivelačního pořadu, místopisný náčrt a místopisné údaje, číslo nivelačního bodu a bodu předcházejícího, délka oddílu, délka od počátku pořadu, měřené převýšení, opravy z tíže a vyrovnání, vyrovnaná výška H v metrech na 4 desetinná místa u pořadů I. až III. řádu, výškový rozdíly v jadranském systému, druh značky a stabilizace, rok zaměření a záznam o změnách Soubory nivelačních údajů Od r se v dokumentaci výškové sítě postupně přecházelo od Katalogů nivelačních údajů k Souborům nivelačních údajů, které jsou sestaveny podle nivelačních pořadů. Zákres pořadů zůstával stejný. Zkvalitnily se však nivelační údaje pro každý bod. Každý soubor obsahuje titulní údaje, přehled prací a počtu nivelačních údajů, statistické údaje o hlavním pořadu a odbočných pořadech, záznam o sdělení nivelačních údajů a nivelační údaje Databáze nivelačních (výškových) bodů V posledních letech byla v Zeměměřickém úřadu (ZÚ) vytvořena ze Souboru nivelačních údajů databáze nivelačních (výškových) bodů. Informační soubor je po propojení počítačové sítě k dispozici ve všech Katastrálních úřadech a podle potřeby si uživatelé mohou z databáze vybírat údaje o nivelačních bodech a nivelačních pořadech. Databáze je vedena od r Ukázka nivelačních údajů o Základním nivelačním bodě Lišov je na obrázku Listy Nivelačních údajů se poněkud změnily a obsahují hlavně označení a název pořadu, číslo bodu, číslo předcházejícího bodu, délku oddílu a pořadu od počátečného bodu, nadmořskou výšku H (u bodů ZVBP a PVBP na milimetry), rok určení výšky, Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 19

34 Kapitola 2. Výškové základy v ČR 2.4. Katalogy, soubory nivelačních údajů a databáze Obrázek 2.13: Nivelační údaje k bodu Ja Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 20

35 Kapitola 2. Výškové základy v ČR 2.4. Katalogy, soubory nivelačních údajů a databáze místopis včetně popisu objektu a umístěni značky, polohu značky v rámci správního rozdělení, vlastníka pozemku, číslo základní mapy 1:50 000, číslo a název státní mapy odvozené 1:5 000, druh značky, rovinné souřadnice značky v S-JTSK na metry a u podzemních stabilizací na decimetry, zeměpisné souřadnice a tíhové údaje v miligalech. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 21

36 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat Kapitola 3 Proces zpracování nivelačních dat Celé zpracování dat v ČSNS je prováděno vytvořeným balíkem aplikací. Celý balík aplikací jsem navrhl a vytvořil v rámci mé disertační práce. O velikosti projektu vypovídá např. celková velikost zdrojových textů v C++ (soubory s příponou.cpp a hlavičkové soubory s příponou.h), která přesahuje 1,2MB. Proces celého zpracování naměřených nivelačních dat nejlépe dokumentuje obrázek 3.1. Obrázek 3.1: Schéma zpracování nivelačních dat v ČSNS pomocí nástrojů z balíku Zpracování nivelačních dat Software, který jsem navrhnul a v programovacím jazyce C++ napsal, je testován na Zeměměřickém úřadu Praha, Odborem geodetických základů (dříve Odbor nivelace a gravimetrie) v reálných podmínkách pro zpracování měření v ČSNS. Od roku 2002 je průběžně doplňován o nové funkce a vylepšení, na která jsem byl upozorňován pracovníky Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 22

37 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat ZÚ. Data naměřená přímo v terénu, která se ukládají do elektronického zápisníku na elektronický modul, se z tohoto modulu stáhnou do PC pomocí prvního z programů GIF10read, následně se provede sestavení naměřených převýšení. V tomto okamžiku můžeme přistoupit k přípravě hlavního vstupního souboru, do kterého přidáme informace z dalších zdrojů (digitalizované souřadnice pomocí programu DigiSMO5, další údaje uložené v databázi BODY,... ). Obrázek 3.2: Průvodce instalací celého balíku Zpracování nivelačních měření Nyní už máme dostatek informací, abychom provedli pořadové vyrovnání. Výstupy z tohoto vyrovnání se generují do mnoha výstupních formátů, ale zejména se exportují do databáze BODY, ze které se následně generují nivelační údaje. Do databáze BODY se exportují pouze základní informace o nivelačních bodech, respektive ty, které jsou nutné k vygenerování nivelačních údajů. Ostatní data (původní naměřená data s informacemi o vyrovnání atd.) tvoří dokumentaci měřických dat. Vlastní proces zpracování naměřených dat je prováděn programovými nástroji pro zpracování dat, které jsem vytvořil. Balík aplikací Zpracování nivelačních měření obsahuje tyto programy/moduly: Zpracování nivelačních měření (nivelace.exe), aktuální verze , Sestavení nivelačního pořadu (sestava.exe), aktuální verze , Digitalizace souřadnic S-JTSK z map S-JTSK (digismo5.exe), aktuální verze , Čtení ze záznamníku Wild GIF10 (gif10read.exe), aktuální verze , Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 23

38 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.1. Zpracování nivelačních měření Export DBF2TXT - Export bodů z BODY.DBF do TXT (export dbf2txt.exe), aktuální verze , DBFtoDBF - převod databáze BODY s kontrolou kladů map SMO-5 a ZM50 (DBFtoDBF smo5.exe), aktuální verze , TabLif compare - Zkontroluje identitu souborů TAB a LIF (tablif compare.exe), aktuální verze Všechny programy/moduly výše uvedeného balíku pracují na operačních systémech Microsoft Windows (Windows 98 Windows XP). Instalace softwaru je díky instalačnímu balíku jednoduchá. Při instalaci můžete zvolit tradiční parametry: cílový adresář, atd., viz obrázek 3.2. Společně s balíkem aplikací se nainstalují i příklady se vstupními soubory pro snazší pochopení celé problematiky. V dalším textu si popíšeme jednotlivé programy, které tvoří ucelený programový balík pro zpracování nivelačních dat. Detailně se podíváme na jednotlivé funkce, seznámíme se se všemi částmi programů. Začněme u programu Zpracování nivelačních měření, který tvoří jádro celého systému. 3.1 Zpracování nivelačních měření Hlavní funkcí programu Zpracování nivelačních měření je pořadové vyrovnání jednotlivých nivelačních pořadů. Než se podíváme na pořadové vyrovnání, řekneme si něco o dalších funkcích, kterých je v programu velké množství. Tyto funkce můžeme rozdělit do několika skupin prohlížení používaných souborů, přípravné práce a výpočetní práce Prohlížení používaných souborů Tato část programu umožňuje prohlížení používaných souborů: databázové soubory DBF (.dbf), textové soubory se souřadnicemi bodů (.np1,.np2 a.np3), textové soubory se vstupními hodnotami oddělenými tabulátory (.tab), textové soubory s digitalizovanými souřadnicemi (.sou), textové soubory se sestavením nivelačního pořadu (.ses), textové soubory s podrobným sestavením (.se2). Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 24

39 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.1. Zpracování nivelačních měření Přípravné práce Mezi přípravnými pracemi je nejzajímavější a také nejdůležitější vytvoření vstupního souboru pro vlastní pořadové vyrovnání. Tato funkce nám umožňuje vytvořit vstupní soubor (ať už ve formátu TAB běžný textový formát, nebo LIF formát na bázi XML) z několika zdrojů. Vstupní soubor pro pořadové vyrovnání obsahuje množství údajů, které se nacházejí na různých místech (v souborech několika typů a v databázi). Funkce Příprava vstupního souboru nám umožňuje právě z tohoto množství různých souborů vyhledat a sestavit tento soubor. Základem pro přípravu LIF (TAB) souboru je soubor se sestavením nivelačního pořadu po jednotlivých oddílech. K němu je nutné přidat souřadnice X a Y nivelačních bodů, které mohou být uloženy v databázi, nebo v souboru získaným programem DigiSMO5, a stávající nadmořské výšky nivelačních bodů (najdeme opět v databázi). Další údaje (místopisný popis, druh a stupeň stability) se musí do souboru vyplnit ručně na základě údajů získaných v terénu. Takto sestavený soubor LIF (viz ukázka 3.2) je vstupním souborem pro pořadové vyrovnání. Soubor je ve formátu XML a jsou v něm uloženy následující informace - jméno pořadu, číslo nivelačního bodu, souřadnice Y a X, původní nadmořská výška a její rok určení, převýšení tam a zpět, délka oddílu, počet sestav, místopisný popis, značka, druh stabilizace a stupeň stability, střední převýšení oddílu z elektronického zápisníku (tento údaj se počítá z převýšení mezi jednotlivými přestavovými body a je využíván pro výpočet Bouguerových anomálií). Ukázka 3.1: Ukázka vstupního souboru TAB (jednotlivé hodnoty jsou oddělené tabulátorem) # jméno pořadu, č í s l o n i v e l a č n í h o bodu, s o u ř a d n i c e Y, s o u ř a d n i c e X, původní nadmořská výška, rok u r č e n í t é t o výšky, p ř e v ý š e n í tam a zpět, délka oddílu, počet s e s t a v, m í s t o p i sný popis, značka, druh a stupeň s t a b i l i z a c e, s t ř e d n í p ř e v ý š e n í o d d í l u GZ Dolní Benešov, dům čp Č VIa N 2 Gc Dolní Benešov, k o s t e l sv. Martina Č VI N 2 Gc Dolní Benešov, dům čp. 96 Č V N 2 Gc Dolní Benešov, transformovna Č V N 4 Gc Dolní Benešov, hloubková s t a b i l i z a c e HB IV HS 1 Gc Dolní Benešov, dům čp. 65, OÚ Č VI N 2 Ukázka 3.2: Ukázka vstupního souboru LIF (soubor ve formátu XML) <l e v e l i n g xml version= 1. 0 > <head l i n e l e v e l i n g> <l e v e l i n g p o i n t> <input> <id p o i n t>8 9. 2</ id p o i n t> <id l i n e>gz9</ id l i n e> <f i x e d p o i n t>t r u e</ f i x e d p o i n t> <x u n i t= m > </x> <y u n i t= m > </y> <dh f o r e /> <dh back /> <h e i g h t u n i t= m > </ h e i g h t> <s p e c i f i c a t i o n year of h e i g h t>1984</ s p e c i f i c a t i o n year of h e i g h t> Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 25

40 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.1. Zpracování nivelačních měření <R d i s t l e v e l i n g s e c t i o n /> <s count s e c t i o n of l e v e l i n g /> <d e s c r i p t i o n sketch l o c a t i o n>dolní Benešov, dům čp </ d e s c r i p t i o n sketch l o c a t i o n> <mark>č VIa</mark> <s o r t of c o n t r o l s t a t i o n s>n</ s o r t of c o n t r o l s t a t i o n s> <marking of c o n t r o l s t a t i o n s>2</ marking of c o n t r o l s t a t i o n s> <dh center gre /> </ input> </ l e v e l i n g p o i n t> Vlastní ovládání programu, kterým vytváříme vstupní soubor, je jednoduché. Hlavní okno aplikace je rozděleno do několika částí nejdůležitější je ukázka výsledného souboru. Prvním vstupem pro přípravu souboru je buď samotný vstupní soubor ve formátu TAB nebo LIF, případně soubor se sestavením (.ses nebo.se2). Dále se k těmto hodnotám přihrají soubory se souřadnicemi bodů a další informace z databáze BODY. V okně jste informováni o počtu získaných souřadnic z různých zdrojů. V případě, že jsou souřadnice ve vstupním souboru již vyplněny a ty jsou znovu nalezeny v dalším ze zdrojů, jste o této skutečnosti informování a máte možnost se rozhodnout, zda-li použijete souřadnice stávající nebo je nahradíte novými. Obrázek 3.3: Dialog z programu nivelace. V tabulce s výsledným vstupním souborem jste informováni, které hodnoty je ještě nutné doplnit. Buňky v tabulce, které jsou označeny hnědě, je nutné vyplnit všechny. Ze zelených buněk musíte vyplnit alespoň jednu a u žlutých buněk je vyplnění vhodné. Hodnoty v tabulce se vstupními hodnotami můžete kromě automatického doplnění z různých zdrojů doplnit také ručně zadáním textů pomocí klávesnice. Výsledný soubor, který je vstupem pro další práci, je nutné uložit ať už se rozhodnete pro obyčejný textový formát TAB nebo XML formát LIF. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 26

41 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.1. Zpracování nivelačních měření Výpočetní práce Výpočetní práce obsahují samostatné funkce pro výpočet: normálního převýšení (ze zadaných souřadnic YX a nadmořské výšky 2 bodů, případně střední výšky), Bouguerových anomálií ze zadaných souřadnic YX, případně zeměpisných souřadnic (tento výpočet můžeme provádět jednotlivě nebo dávkou, kdy souřadnice čteme ze vstupního textového souboru), kladů mapových listů map ZM a ZMVM (případně SMO-5), výpočet souřadnic rohů mapových listů map ZM a ZMVM (případně SMO-5), zeměpisných souřadnic na Besselově elipsoidu ze souřadnic XY v S-JTSK (Křovákovo zobrazení), souřadnic XY v S-JTSK ze zeměpisných souřadnic na Besselově elipsoidu (Křovákovo zobrazení), zeměpisných souřadnic na Krasovského elipsoidu ze souřadnic XY v S-42 (Gaussovo zobrazení), souřadnic XY v S-42 ze zeměpisných souřadnic na Krasovského elipsoidu (Gaussovo zobrazení), převodu úhlových jednotek (stupně, grady, radiány,...), výškového profilu z elektronického nivelačního zápisníku (.gre), sumarizace pořadů, nivelačního pořadu pořadové vyrovnání. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 27

42 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.1. Zpracování nivelačních měření Výpočet normálního převýšení Ze zadaných hodnot (zeměpisná šířka, Bouguerova anomálie a nadmořská výška na obou bodech, naměřené převýšení) je pomocí této funkce vypočítáno: normální převýšení, tíhové zrychlení a normální tíhové zrychlení na obou bodech, normální a ortometrická redukce, rozdíl geopotencionálních kót a převodní člen ze systému ortometrických do systému normálních výšek. Ve druhé variantě zadání místo Bouguerových anomálií zadáváme zeměpisnou délku obou bodů. Větší představu o formuláři si můžete udělat po zhlédnutí obrázku 3.4. Obrázek 3.4: Ukázka z programu nivelace výpočet normálního převýšení. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 28

43 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.1. Zpracování nivelačních měření Výpočet Bouguerových anomálií Tato funkce umožňuje ze zadaných souřadnic (souřadnice XY v S-JTSK nebo souřadnice ϕ a λ na Besselově elipsoidu) bodu vypočítat na tomto bodě Bouguerovu anomálii. Formulář pro výpočet Bouguerových anomálií si můžete prohlédnout na obrázku 3.5. Obrázek 3.5: Ukázka z programu nivelace výpočet Bouguerových anomálií. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 29

44 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.1. Zpracování nivelačních měření Výpočet kladů mapových listů Tato funkce umožňuje ze zadaných souřadnic XY v systému JTSK vypočítat označení mapových listů map ZM měřítek 1: : a ZMVM 1:500 1:5 000 (SMO-5 1:5 000), viz obrázek 3.6. Obrázek 3.6: Ukázka z programu nivelace výpočet označení mapových listů. Zároveň je možné si nechat polohu bodu (ze zadaných souřadnic) a vypočtených mapových listů zobrazit v přehledové mapě ČR, viz obrázek 3.7. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 30

45 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.1. Zpracování nivelačních měření Obrázek 3.7: Ukázka z programu nivelace zobrazení mapových listů v přehledové mapě ČR. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 31

46 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.1. Zpracování nivelačních měření Výpočet souřadnic rohů mapových listů Pomocí této funkce je možné ze zadaného názvu mapového listu map ZM měřítek 1: : nebo ZMVM 1:500 1:5 000 získat souřadnice rohů těchto mapových listů, viz obrázek 3.8. Obrázek 3.8: Ukázka z programu nivelace výpočet rohů mapových listů Křovákovo zobrazení převod souřadnic Pomocí této funkce můžeme vzájemně převádět souřadnice XY a zeměpisné souřadnice ϕ a λ v Křovákově zobrazení, viz obrázek Gaussovo zobrazení převod souřadnic Pomocí této funkce můžeme vzájemně převádět souřadnice XY a zeměpisné souřadnice ϕ a λ v Gaussově zobrazení, viz obrázek Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 32

47 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.1. Zpracování nivelačních měření Obrázek 3.9: Ukázka z programu nivelace převod souřadnic v Křovákově zobrazení. Obrázek 3.10: Ukázka z programu nivelace převod souřadnic v Gaussově zobrazení. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 33

48 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.1. Zpracování nivelačních měření Zobrazení výškového profilu Tato funkce umožňuje graficky zobrazit výškový profil nivelačního pořadu přímo z elektronického zápisníku. Na obrázku 3.11 máte možnost vidět přímo jednotlivá postavení stroje a latě. Výslednému profilu je samozřejmě možné měnit měřítko, tzn. zvětšovat nebo zmenšovat grafický výstup. Dále je možné vypínat / zapínat jednotlivé grafické vrstvy (čísla bodů, postavení stroje, lať,...). Je zajímavé se podívat a v grafické podobě si zobrazit jednotlivé přestavy. Obrázek 3.11: Ukázka z programu nivelace zobrazení výškového profilu přímo z elektronického zápisníku Sumarizace pořadů Sumarizace pořadů umožňuje vytvořit dvojici statistik: statistika použitých nivelačních značek a stabilizace bodů, statistika délek pořadů, počtu bodů a sestav. První ze statistik, která sumarizuje použité nivelační značky a stabilizaci bodů, ze zadaného seznamu nivelačních pořadů (jako vstup se berou textové soubory ve formátu LOF) vypočítá, kolik kterých nivelačních značek (čepová bronzová, hřebová bronzová, hřebová ocelová, hřebová tyčová, čepová litinová, hřebová litinová, otvorová a ostatní) bylo použito ke stabilizaci nivelačních bodů (skála, hloubková stabilizace, tyčová stabilizace, podzemní nivelační kámen, nivelační kámen, nástěnná, jiná a ostatní). Sumarizace se provádí Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 34

49 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.1. Zpracování nivelačních měření po jednotlivých pořadech. Ukázku provedené statistiky si můžete prohlédnout na obrázku Druhá statistika sumarizuje délky pořadů, počty bodů a sestav. Ze zadaného seznamu nivelačních pořadů se vypočítají následující hodnoty: počet bodů v hlavním a vedlejších pořadech, délka hlavního a vedlejších pořadů, počet sestav, průměrný počet bodů na 1km, průměrná délka záměr, průměrný počet sestav na 1km, střední kilometrová chyba m 0 m 0 1 2c 1 n R a součet rozdílů mezi měřením tam a zpět v oddílech λ ρi ρ i R i (3.1) λ ρi (3.2) Sumarizace se provádí po jednotlivých pořadech. Výsledek statistiky ukazuje obrázek Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 35

50 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.1. Zpracování nivelačních měření Obrázek 3.12: Ukázka z programu nivelace statistika značek a stabilizací. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 36

51 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.1. Zpracování nivelačních měření Obrázek 3.13: Ukázka z programu nivelace statistika nivelačních pořadů. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 37

52 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.1. Zpracování nivelačních měření Výpočet nivelačního pořadu pořadové vyrovnání Nejdůležitější funkcí je samozřejmě pořadové vyrovnání. Na základě vstupního souboru (LIF nebo TAB) je provedeno pořadové vyrovnání tohoto nivelačního pořadu. Nejdříve je nutné stanovit kritéria přesnosti, tzn. zvolit typ měření (I. IV. řád + PNS, technická nivelace,... ). Podle zvoleného typu měření se nastaví příslušná kritéria přesnosti (max. střední km chyba, max. odchylka pro rozdíl měření T+Z v oddíle a pro nivelační úsek), jejichž dodržení se bude v rámci výpočtu kontrolovat. Dále můžeme volit volbu vah jako převrácenou hodnotu délky oddílu a nebo jako převrácenou hodnotu počtu sestav. Další volbou můžeme ovlivnit, zda-li se při otevření vstupního souboru budou automaticky zvýrazňovat pevné body (vždy první a poslední v hlavním pořadu a dále vždy první v každém odbočném pořadu). Toto vše je možné nastavit v dialogu s nastavením - viz obrázek Obrázek 3.14: Ukázka dialogu s nastavením programu nivelace. Před vlastním výpočtem (vyrovnáním) je nutné označit některé nivelační body za pevné, aby bylo možné nivelační pořad vyrovnat. Je možné označit jen jeden pevný bod pořad se bude počítat jako volný bez vyrovnání a nebo více pevných bodů pořad se bude vyrovnávat pomocí metody MNČ. Po provedení tohoto základního nastavení můžeme stisknout tlačítko pro výpočet. Během výpočtu se provádí následující. Pro každý nivelační bod se vypočte označení mapového listu SMO-5 a ZM50, na kterém bod leží, zeměpisné souřadnice ϕ a λ na Besselově elipsoidu, Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 38

53 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.1. Zpracování nivelačních měření Bouguerova anomálie, skutečná tíže g g BA 0,196 7 H γ 14,0 0,2 0,5 (3.3) a normální tíhové zrychlení γ. γ ,0 1,0 0, sin 2 ϕ 0, sin 2ϕ (3.4) Pro každé nivelační převýšení se vypočte rozdíl převýšení tam a zpět, průměrné převýšení, normální převýšení, rozdíl geopotenciálních kót, normální redukce C q, C q C 0 P (3.5) ortometrická redukce C 0 a převodní člen P C 0 0, pϕ 2 ϕ 1 q cc H S (3.6) P 0, pba S 0,112 H S q dh (3.7) ze systému ortometrických do systému normálních výšek. Poté se přistoupí k vyrovnání nivelačního pořadu výpočet vyrovnaných převýšení a výšek, střední chyby jednotlivých převýšení. Během výpočtu se generuje protokol o výpočtu (viz ukázka 3.3), do kterého se zapisují informace o vyrovnání, kritéria přesnosti a případně zpráva o jejich překročení. Ukázka 3.3: Ukázka protokolu o výpočtu Výpočet n i v e l a č n í h o pořadu : K výpočtu byl p o u ž i t program: N i v e l a c e. exe v e r z e Výpočet byl spuštěn dne: : 5 9 : 5 3 Výpočet byl spuštěn na OS: Win32 on Windows NT S e r v i c e Pack 2 Výpočet byl spuštěn u ž i v a t e l e m : soucekp@n Vstupní soubor : C: \Program F i l e s \ N i v e l a c e \ example \Aa1. tab Výpočet hlavního n i v e l a č n í h o pořadu : V o d d í l u mezi body Aa1 35 : Aa j e v z d á l e n o s t p o č á t e č n í h o a koncového bodu ze s o u ř a d n i c v ě t š í než délka o d d í l u [ Rxy = 293 m, R = 290 m, dr = 3m]. S t ř e d n í chyby : počet o d d í l ů nr = 44 s t ř e d n í kilometrový r o z d í l ró0 [ odmocnina (1/nR suma ( r ó i r ó i /Ri ) ) ] = mm s t ř e d n í k i l o m e t r o v á chyba n a h o d i l á m0r [ ró0 / 2 ] = mm s t ř e d n í chyba pro úsek ml [m0 odmocnina (L) ] = mm r o z d í l měření T+Z pro úsek dhl = mm Max. dopustná odchylka pro s t ř. km chybu ( IV. řád + PNS) mdhmaxi [ / ( odmocnina ( nr) ) ] = mm Max. r o z d í l měření T+Z pro úsek do 50km ( IV. řád + PNS) dhlmax [ ( t r e t i odmocnina (L L) ) ] = mm Délka pořadu L = km Po výpočtu máme k dispozici další funkce grafického charakteru: Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 39

54 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.1. Zpracování nivelačních měření Polohové zobrazení nivelačního pořadu v systému S-JTSK: tato funkce nám zobrazí nivelační pořad s případnými odbočnými pořady v systému S-JTSK, u každého oddílu je uvedena jeho délka. Ukázka je na obrázku Výškový profil nivelačního pořadu: funkce zobrazí výškový profil nivelačního pořadu s případnými odbočnými pořady. U každého nivelačního bodu je uvedeno jeho číslo a nadmořská výška. Výškový profil nivelačního pořadu Aa1 můžete vidět na obrázku Graf rozdílu nových a původních výšek: funkce zobrazí graf rozdílu původních a nově určených výšek. U každého bodu je uvedeno jeho číslo a rozdíl výšek v mm. Na výsledném obrázku 3.16 můžeme přehledně vidět, jak se změnily nadmořské výšky jednotlivých bodů. Pro tisk výsledného grafu použijeme jinou verzi výstupu (viz obrázek 3.17), ve které je zobrazena mřížka, která usnadní orientaci ve výsledném grafickém výstupu. Ve všech grafických výstupech máte možnost zapínat a vypínat jednotlivé vrstvy (popisy, spojnice bodů,... ), měnit měřítko, tisknout sestavy a další běžné funkce známé z CAD systémů. Obrázek 3.15: Ukázka z programu nivelace zobrazení výškového profilu nivelačního pořadu. Výstupů z pořadového vyrovnání je několik: Nejdůležitějším je soubor LOF ve formátu XML (.lof). V něm jsou uložena všechna vypočtená data (viz výše) společně se vstupními daty. Vstupní data do výstupního souboru ukládám záměrně, neboť tato dvojice dat (vstupní a výstupní hodnoty) jsou pohromadě a je jasné, z jakých vstupních hodnot byly ty výstupní hodnoty vypočteny, viz ukázka 3.4. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 40

55 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.1. Zpracování nivelačních měření Obrázek 3.16: Ukázka z programu nivelace graf rozdílů nových a původních nadmořských výšek. Obrázek 3.17: Ukázka z programu nivelace graf rozdílů nových a původních nadmořských výšek (varianta s mřížkou, určeno k tisku). Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 41

56 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.1. Zpracování nivelačních měření Obrázek 3.18: Ukázka z programu nivelace polohové zobrazení nivelačního pořadu v S- JTSK. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 42

57 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.1. Zpracování nivelačních měření Ukázka 3.4: Ukázka výstupu v XML formátu (soubor.lof) <?xml version= 1. 0 encoding= windows 1250?> <!DOCTYPE l e v e l i n g xml SYSTEM E: /Dokumenty/Cvut/ Doktor /zu/ n i v e l a c e / exe / l e v e l i n g. dtd > <! > <! > <! g e n e r a t e d by program N i v e l a c e. exe > <! : 2 1 : 1 0 > <! Petr Souček /soucek@gama. f s v. c v u t. cz / > <! > <! l e v e l i n g. dtd v e r z e 1.0 > <! > <! > <l e v e l i n g xml version= 1. 0 > <head l i n e l e v e l i n g> <l e v e l i n g p o i n t> <input> <id p o i n t>35</ id p o i n t> <id l i n e>aab</ id l i n e> <f i x e d p o i n t>t r u e</ f i x e d p o i n t> <x u n i t= m > </x> <y u n i t= m > </y> <dh f o r e /> <dh back /> <R d i s t l e v e l i n g s e c t i o n /> <L d i s t l e v e l i n g s e c t i o n /> <s count s e c t i o n of l e v e l i n g /> <d e s c r i p t i o n sketch l o c a t i o n /> <mark /> <s o r t of c o n t r o l s t a t i o n s /> <marking of c o n t r o l s t a t i o n s /> <dh center gre /> </ input> <output> <l a t i t u d e u n i t= degree decimal > </ l a t i t u d e> <l o n g i t u d e u n i t= degree decimal > </ l o n g i t u d e> <l a t i t u d e d egree u n i t= degree > </ l a t i t u d e d egree> <l o n g i t u d e d egree u n i t= degree > </ l o n g i t u d e d egree> <dh average /> <dh normal /> <ro d e v i a t i o n /> <ro max a l l o w a b l e d e v i a t i o n /> <Bouguer anomalies u n i t= mgal > 49.5</ Bouguer anomalies> <GS g r a v i t y u n i t= mgal > </GS g r a v i t y> <GN normal g r a v i t y u n i t= mgal > </GN normal g r a v i t y> <dcmn g r a v i t y p o t e n t i a l d i f f e r e n c e /> <Cq normal r e d u c t i o n /> <C0 orthometric r e d u c t i o n /> <P conversion term /> <height begi nning u n i t= m > </ height begi nning> <height new u n i t= m > </ height new> <s p e c i f i c a t i o n year of h e i g h t>1948</ s p e c i f i c a t i o n year of h e i g h t> <change of h e i g h t u n i t= mm >0. 0 0</ change of h e i g h t> <m0 standard d e v i a t i o n u n i t= mm > </m0 standard d e v i a t i o n> <layout map smo 5>Sokolov 1 9</ layout map smo 5> <layout map zm50>11 23</ layout map zm50> <Rxy d i s t a n c e of c o o r d i n a t e s /> <dr d e v i a t i o n of d i s t a n c e /> </ output> </ l e v e l i n g p o i n t> </head l i n e l e v e l i n g> </ l e v e l i n g xml> Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 43

58 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.1. Zpracování nivelačních měření Stejná vypočtená data jsou uložena také v klasickém textovém souboru, kde jsou jednotlivé hodnoty oddělené tabulátorem (.t01), viz ukázka 3.5. Ukázka 3.5: Ukázka výstupu v textovém formátu (soubor.t01) č pořad čb Místopisný p o p i s Značka Druh s t a b i l i z a c e Stupeň s t a b i l i z a c e H původní [m] Rok u r č e n í původní výšky H prozatimní [m] ( n a č í t a n á od 1. bodu z měř. prům. p ř e v ý š e n í ) H v ý p o č e tní [m] Y [ m] X [m] h tam [m] h zpět [m] R [m] délka o d d í l u počet s e s t a v f i [ ] zeměpisná č í ř k a f i [ ] zeměpisná č í ř k a lambda [ ] zeměpisná délka od Greenwitche lambda [ ] zeměpisná délka od Greenwitche h průměrné [m] hq [m] normální p ř e v ý š e n í ró [mm] T+Z r o z d í l p ř e v ý š e n í tam a zpět ró max [mm] T+Z povolená odchylka mezi měřením T a Z BA [ mgal ] Bouguerova anomálie GS [ mgal ] skutečná t í ž e GN [ mgal] normální t í h o v é z r y c h l e n í dcmn [ ugp ] r o z d í l g e o p o t e n c i á l n í c h kót L [ km] délka od začátku pořadu Cq [mm] normální redukce C0 [mm] o r t o m e t r i c k á redukce ( oprava ) P [mm] převodní č l e n ze systému o r t o m e t r i c k ý c h do systému normálních výšek H nová [m] Rok u r č e n í výšky dh [mm] r o z d í l nové a původní výšky m s t ř e d n í chyba nadmořské výšky Mapový l i s t SMO 5 1 : Mapový l i s t ZM50 1 : Rxy v z d á l e n o s t PK ze s o u ř a d n i c dr r o z d í l v z d á l e n o s t i PK a délky o d d í l u h s t ř e d n í z GRE H n i v e l a č n í [m] ( n a č í t a n á od 1. bodu s tíhovými opravami ) S t ř e d n í chyba p ř e v ý š e n í v o d d í l e mdhi [mm] T+Z od začátku [mm] H prozatimní + Cq [mm] Geopotenc. r o z d í l [ ugp ] 1. Aab Sokolov Aa Sokolov Aa Sokolov Vypočtená data ve formátu BIFF XLS Microsoft Excel (.xls). Již dříve zmíněný protokol o výpočtu (.prt), viz ukázka 3.3. Podrobné informace o vyrovnání MNČ (.vyr), viz ukázka 3.6. Ukázka 3.6: Ukázka informací o vyrovnání MNČ č pořad+čb H [m] h normální q = 1/p v = oprava [mm] h vyrovnané H vyrovnaná m s t ř e d n í chyba výšky [ q ] suma q 1 k 1. Aab Aa Aa Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 44

59 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.1. Zpracování nivelačních měření 4. Aa Aa Aa Aa Aa Aa Aa Vybraná vypočtená data ve formátu DBF (pro vstup do databáze, ze které se generují nivelační údaje pro širokou geodetickou veřejnost). Více na cz. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 45

60 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.2. Sestavení nivelačního pořadu 3.2 Sestavení nivelačního pořadu Program Sestavení nivelačního pořadu provádí tzv. pořadové sestavení. V této fázi zpracování nám jde o rozdělení naměřených dat na jednotlivé nivelační pořady, z jednotlivých elektronických zápisníků GRE vytvořit sadu jednotlivých zápisníků pro nivelační pořady (soubor měření tam a zpět). Z takto vytvořených zápisníků samostatných pořadů se vytváří souborový podklad pro pořadové vyrovnání. Pomocí tohoto programu se ze zápisníků GRE generuje obecný zápisník DNP ve formátu XML. Ze zápisníku DNP se vytvářejí pro uživatele čitelnější a přívětivější zápisníky nivelačního měření ve formátu XHTML, v jednodušším textovém formátu (soubor ZAP a ARC). Po přidání informace o nivelačním pořadu (teplotní koeficienty pro určení opravy z teplotní roztažnosti nivelační latě a seznam čísel bodů, ze kterých se nivelační pořad skládá) se vytvoří soubor výsledného sestavení (soubor SES, respektive SES2). Tento výsledný soubor obsahuje seznam měření nivelačního pořadu po jednotlivých oddílech (číslo bodu, měření tam a zpět, počet sestav, délku oddílu a laťovou opravu). To úvodem a nyní konkrétněji k funkcím tohoto programu. Jak už jsem předeslal výše, tak program slouží k pořadovému sestavení. Vstupními parametry jsou elektronické zápisníky ve formátu GRE (soubor s příponou.gre) a soubor se seznamem čísel bodů, ze kterých se jednotlivé pořady skládají, společně s koeficienty laťové opravy. Ukázky vstupních souborů: Ukázka 3.7: Elektronický zápisník ve formátu GRE (soubor s příponou.gre) ? Ukázka 3.8: Soubor se seznamem čísel bodů (soubor s příponou.bod) #k o e f i c i e n t y alba a beta pro výpočet l a ť o v é opravy #prázdný řádek #j e d n o t l i v é body n i v e l a č n í h o pořadu Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 46

61 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.2. Sestavení nivelačního pořadu V případě, že elektronický zápisník obsahuje údaje o více nivelačních pořadech nebo naopak informace o jednom nivelačním pořadu jsou ve více zápisnících, je nutné nejdříve poskládat jednotlivé části pořadu do jednoho souboru. K tomu slouží tlačítko GRE. Výsledný soubor (.gre), který již obsahuje informace pouze o jednom nivelačním pořadu, je možné si prohlédnout pomocí tlačítka gre. Pokud při stisku tohoto tlačítka podržíte klávesu SHIFT, zobrazí se Vám zápisník (.gre) ve zformátované podobě v tabulce, kde budou jednotlivé záznamy odděleny a podle významu obarveny. Z takto získaného elektronického zápisníku (.gre) jsou nejdříve vygenerovány (pomocí tlačítka ZAP ) pomocné soubory pro další výpočet (sloužily zejména pro porovnání tohoto sestavení s původním řešením) a čitelnější zápisníky měření v různých formátech. Postupně je vygenerováno 6 souborů: Nivelační zápisník v textovém formátu (.zap): jsou zde uvedeny jednotlivá naměřená převýšení tam a zpět s délkou sestav (délka sestavy při měření tam v metrech, převýšení tam v metrech, délka sestavy při měření zpět v metrech, převýšení zpět) a souhrnné informace o jednotlivých oddílech (číslo bodu, čas měření, teplota ve C, kód počasí, převýšení v metrech, délka oddílu v km, počet sestav, datum měření), viz ukázka 3.9. Ukázka 3.9: Nivelační zápisník v textovém formátu (.zap) Z á p i s n í k měřených p ř e v ý š e n í N i v e l a č n í pořad Bh2 Strana č. 1 # č í s l o bodu, čas měření, t e p l o t a ve C, kód počasí, p ř e v ý š e n í v metrech, délka o d d í l u v km, počet s e s t a v, datum měření # délka s e s t a v y v metrech, p ř e v ý š e n í tam v metrech, délka sestavy, p ř e v ý š e n í zpět Zápisník měřených převýšení (.arc): jsou zde uvedena jednotlivá naměřená převýšení mezi nivelačními body s informacemi o podmínkách měření (viz výše), viz ukázka Ukázka 3.10: Zápisník měřených převýšení (.arc) Z á p i s n í k měřených p ř e v ý š e n í N i v e l a č n í pořad Bh2 Bod cas T kod h R p r e s. datum # č í s l o bodu, čas začátku měření, t e p l o t a ve C, kód počasí, p ř e v ý š e n í v metrech, délka o d d í l u v km, počet s e s t a v, datum měření Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 47

62 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.2. Sestavení nivelačního pořadu Zápisník měřených převýšení čísla bodů (.da1): je zde uveden seznam naměřených převýšení mezi nivelačními body. Na každé řádce jsou vždy uvedena dvě čísla bodů počáteční a koncový bod oddílu, viz ukázka Ukázka 3.11: Zápisník měřených převýšení čísla bodů (.da1) Z á p i s n í k měřených p ř e v ý š e n í č í s l a bodů # p o č á t e č n í č í s l o bodu, koncové č í s l o bodu Zápisník měřených převýšení měření (.da2): obsahuje informace o naměřených převýšeních mezi nivelačními body. Konkrétně jsou zde uvedeny sumáře oddílů: převýšení v metrech, délka oddílu v km, počet sestav, teplota ve C, průměrné převýšení (z jednotlivých převýšení sestav), průměrné převýšení (z převýšení oddílu), čas ve formátu TDateTime (počet dnů od ), viz ukázka Ukázka 3.12: Zápisník měřených převýšení měření (.da2) Z á p i s n í k měřených p ř e v ý š e n í měření # p ř e v ý š e n í v metrech, délka o d d í l u v km, počet s e s t a v, t e p l o t a ve C, průměrné převýšení, průměrné převýšení, čas ve formátu TDateTime ( počet dnů od ) Zápisník ve formátu DNP/XML (.xml): obsahuje veškeré informace z elektronického zápisníku převedené do formátu XML, viz ukázka Ukázka 3.13: Zápisník ve formátu DNP/XML (.xml) <?xml version= 1. 0 encoding= windows 1250?> <!DOCTYPE dnp xml SYSTEM dnp. dtd > <?xml s t y l e s h e e t h r e f= dnp. x s l type= t e x t / x s l?> <dnp xml> <measuring> <measuring data> <l i n e l e v e l l i n g typ= 0 > <f i x e d p o i n t> <id p o i n t>18</ id p o i n t> <h unit d i s t = m >0</h> </ f i x e d p o i n t> <i time>00 : 0 2</ i time> <i time>07 : 3 0</ i time> Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 48

63 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.2. Sestavení nivelačního pořadu <i temperature>5 C</ i temperature> <i code i d= 1110 >Jasno, A s f a l t, Suchá, b e z v ě t ř í</ i code> <i date> </ i date> <stand p o i n t> <back s i g h t> <id p o i n t>18</ id p o i n t> <s t a f f r e a d i n g unit d i s t = m > </ s t a f f r e a d i n g> <d i s t a n c e unit d i s t = m > </ d i s t a n c e> </back s i g h t> Zápisník ve formátu HTML (.html,.xhtml): nivelační zápisník ve formátu HTML, který obsahuje již dekódované informace o podmínkách při měření, kompletní informace o měření, zvýraznění jednotlivých položek atd, viz obrázek Obrázek 3.19: Zápisník ve formátu HTML (.html,.xhtml) Nyní přistoupíme k vlastnímu pořadovému vyrovnání. Do zpracování přidáme vstupní soubor s čísly nivelačních bodů (.bod) a pomocí tlačítka SES spustíme vlastní sestavení. Proces sestavení spočívá v nalezení jednotlivých naměřených převýšení mezi nivelačními body a jejich sdružení do dvojic tam a zpět. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 49

64 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.2. Sestavení nivelačního pořadu V rámci sestavení se kontroluje překročení odchylek mezi měřením tam a zpět. O této kontrole jste informováni dialogovým oknem (viz obrázek 3.20) a zároveň se tato informace zaznamená do protokolu o výpočtu (soubor.prt), viz ukázka Ukázka 3.14: Ukázka protokolu Prokol o s e s t a v e n í n i v e l a č n í c h pořadů z e l e k t r o n i c k ý c h z á p i s n í k ů Vygenerováno: : 3 5 : 4 9 Nastavené k r i t é r i u m : 1. 5 s q r t (R) N i v e l a č n í p ořad: Bh2 U p ř e v ý š e n í [8 9] byla překročena povolená odchylka!! ( > ) Obrázek 3.20: Dialogové okno programu sestava, informující o kontrole převýšení Při sestavení se generují dva výstupní soubory základní soubor (.ses) a soubor s podrobnějšími informacemi (.se2): Základní výstupní soubor o sestavení (.ses): jsou zde uvedená převýšení tam a zpět, již opravená o laťovou opravu z teploty o r0,01 mms, o r0,01 mms h rms α β T r Cs 10 (3.8) laťová oprava v setinách mm pro převýšení tam i zpět, délka oddílu a počet sestav (průměr z měření tam a zpět) Ukázka 3.15: Základní výstupní soubor o sestavení (.ses) # č í s l o řádku, č í s l o bodu, délka o d d í l u v km ( průměr z tam a zpět ), p ř e v ý š e n í tam v m ( opravené o l a ť o v o u opravu ), l a ť o v á oprava v s e t i n á c h mm p ř e v ý š e n í tam, p ř e v ý š e n í zpět v m ( opravené o l a ť o v o u opravu ), l a ť o v á oprava v s e t i n á c h mm p ř e v ý š e n í zpět, počet s e s t a v ( průměr z tam a zpět ) PŘEVÝŠENÍ NEZAMĚŘENA PŘEVÝŠENÍ NEZAMĚŘENA NEZAMĚŘENO 6 Podrobnější výstupní soubor o sestavení (.se2): jsou zde kromě hodnot uvedených v základním výstupu následující údaje: údaje o teplotě při měření tam a zpět, údaje Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 50

65 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.2. Sestavení nivelačního pořadu o času měření tam a zpět a zejména hodnoty střední výšky, respektive středního převýšení oddílu. Tyto hodnoty jsou zde uvedeny dvě. Jedna je počítána z elektronického zápisníku jako průměr jednotlivých převýšení sestav. Naopak druhá je vypočítána pouze z celkového převýšení oddílu h S. h S pdh S-tam dh S-zpet q 2 (3.9) Ukázka 3.16: Podrobnější výstupní soubor o sestavení (.se2) # č í s l o řádku, č í s l o bodu, délka o d d í l u v km ( průměr z tam a zpět ), p ř e v ý š e n í tam v m ( opravené o l a ť o v o u opravu ), l a ť o v á oprava v s e t i n á c h mm p ř e v ý š e n í tam, t e p l o t a ve C p ř i měření tam, datum a čas měření tam, p ř e v ý š e n í zpět v m ( opravené o l a ť o v o u opravu ), l a ť o v á oprava v s e t i n á c h mm p ř e v ý š e n í zpět, t e p l o t a ve C p ř i měření zpět, datum a čas měření zpět, počet s e s t a v ( průměr z tam a zpět ), s t ř e d n í výška p o č í t a n é z e l. z á p i s n í k u, s t ř e d n í výška p o č í t a n á z p ř e v ý š e n í tam a zpět : : : : : : PŘEVÝŠENÍ NEZAMĚŘENA PŘEVÝŠENÍ NEZAMĚŘENA : 4 0 NEZAMĚŘENO 6 Zobrazení výstupních souborů provedete stiskem tlačítka ses pro základní výstup, respektive se stisknutou klávesou SHIFT pro podrobnější výstup soubor se2. Program dále umožňuje volit kritéria pro sledování odchylek mezi měřením tam a zpět. Kritéria měníme v dialogu s nastavením (viz 3.21). Obrázek 3.21: Ukázka dialogu s nastavením kritérií v programu sestava. Ještě máme možnost využít funkce Kontrola rozdělení modulů, pomocí které zjistíme, zda-li veškeré bloky z jednotlivých modulů byly použity pro výpočet některého z nivelačních pořadů. Ukázku z programu najdete na obrázku Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 51

66 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.2. Sestavení nivelačního pořadu Obrázek 3.22: Ukázka z programu sestava. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 52

67 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.3. Digitalizace souřadnic S-JTSK z map 3.3 Digitalizace souřadnic S-JTSK z map Tento program slouží k digitalizaci souřadnic pomocí digitizéru WACOM UD-1218-RE (případně jiného typu, který podporuje přenosový protokol Wacom II ASCII mode) nivelačních bodů z mapového podkladu, kterým je v tomto případě mapa SMO-5. Program na základě odsunutých souřadnic rohů mapy vypočítá transformační klíč, míru ztotožnění, plošnou srážku mapy a následně všechny odsunuté souřadnice bodů na mapě transformuje do systému JTSK. Před zahájením vlastní digitalizace je nutné zadat označení mapového listu SMO-5, např. Libochovice 5-1. Z tohoto označení se vypočítají souřadnice rohů mapového listu v systému JTSK (identické body). Jednotlivé body můžeme snímat jednou nebo vícekrát (v tomto případě se z několika souřadnic udělá průměr a vypočítá se střední chyba jednoho odsunutí). Výstupem tohoto programu jsou souřadnice YX nivelačních bodů společně s textovým protokolem, kde jsou uvedeny všechny údaje o procesu digitalizace, tzn. transformační klíč, atd. Ukázka 3.17: Ukázka výstupního souboru (přípona.sou) #název pořadu, č í s l o bodu, s o u ř a d n i c e X, s o u ř a d n i c e Y gc gc gc1 33 f gc1 33g Určování polohy nivelačních bodů tímto způsobem se provádí v případě, že body nejsou polohově zaměřeny přímo v terénu. Ukázku z programu najdete na obrázku Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 53

68 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.3. Digitalizace souřadnic S-JTSK z map Obrázek 3.23: Ukázka z programu digismo5. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 54

69 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.4. Čtení z Wild GIF Čtení z Wild GIF10 Program slouží k přenosu digitálně naměřených dat z nivelačního přístroje do počítače. Vzhledem k tomu, že na ZÚ Praha používají nivelační přístroje Na3003 od firmy Leica Geosystems ( program ve stávající verzi umožňuje přenos dat pouze z tohoto typu přístroje. Obrázek 3.24: Ukázka z programu g10read. Ke čtení je využívána čtečka datových modulů (REC modul) Wild GIF 10. Čtečka je k počítači připojena přes standardní sériové rozhraní RS232. Výstupem tohoto programu je elektronický zápisník ve formátu GRE. Funkci tohoto programu běžně nahrazuje program Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 55

70 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.4. Čtení z Wild GIF10 dodávaný výrobcem. Vzhledem k jeho rozsáhlosti a chybějícím některým funkcím jsme zvolili vlastní řešení. Ovládání programu je jednoduché. Stačí zvolit sériový port, ke kterému je čtečka připojena, a jeho parametry (rychlost,...). Dále je nutné vybrat bloky, které chceme z modulu načíst. Rozsah bloků můžeme zadat buď intervalem od do nebo zvolit, že chceme načíst bloky všechny. Nyní už zbývá zvolit číslo souboru, se kterým budeme na modulu pracovat, a stisknout tlačítko Čtení dat. Data se nám načtou do pracovní oblasti (editační pole v hlavní části programu), ze které je můžeme uložit do výstupního souboru. Ukázka 3.18: Ukázka výstupního souboru (přípona.gre) K dispozici máme ještě několik dalších nastavení. Kromě detailního nastavení parametrů sériového portu to je ještě barevná kombinace pracovní oblasti (barva písma a pozadí). K dispozici je také základní nápověda, kde se dozvíte přesný postup prací při načítání dat z modulu do PC. Ukázku z programu najdete na obrázku Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 56

71 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.5. Export bodů z DBF do TXT 3.5 Export bodů z DBF do TXT Program pro vytváření textových exportů z databáze BODY.DBF. Vstupem je textový soubor, ve kterém je definováno kritérium, které nivelační body se mají z databáze vybrat. Ve vstupním souboru může být uvedeno více kritérií na samostatných řádcích (potom bude vygenerováno více výstupních souborů, pro každé kritérium jeden soubor). Obrázek 3.25: Ukázka z programu Export DBF2TXT. Jako kritérium je možné zvolit: List mapy ZM-50 Ukázka 3.19: Ukázka vstupního textového souboru (list mapy ZM-50) #l i s t mapy ZM za znakem # do konce řádky j e komentář # Praha # Havlíčkův Brod Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 57

72 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.5. Export bodů z DBF do TXT Souřadnicový výřez Ukázka 3.20: Ukázka vstupního textového souboru (souřadnicový výřez) #název výřezu, s o u ř a d n i c e LH rohu, v e l i k o s t výřezu vyrez vyrez vyrez Číslo územní jednotky Ukázka 3.21: Ukázka vstupního textového souboru (číslo územní jednotky) #č í s l o územní jednotky # Nějaký p o p i s Název nivelačního pořadu Ukázka 3.22: Ukázka vstupního textového souboru (název nivelačního pořadu) #název pořadu Bf5 Kk1 # Pořad Kk1 Bh32 # Nějaký p o p i s Z10Z19 Vstupní soubor má textový formát (jednotlivé hodnoty jsou od sebe odděleny alespoň jedním bílým znakem, tzn. mezerou nebo tabulátorem). Výstupem z programu jsou vybrané nivelační body z databáze body. Výstup je k dispozici v těchto formátech, respektive pro tyto programy: Kokeš jednotlivé hodnoty oddělené tabulátorem Ukázka 3.23: Ukázka výstupního souboru (formát Kokeš) #č í s l o bodu, s o u ř a d n i c e Y, s o u ř a d n i c e X, nadm. výška, p o p i s bodu AZ K l á š t e r e c nad Ohří, n i v e l a č n í kámen AZ K l á š t e r e c nad Ohří, n i v e l a č n í kámen AZ K l á š t e r e c nad Ohří, n i v e l a č n í kámen AZ K l á š t e r e c nad Ohří, dům čp ZABAGED jednotlivé hodnoty jsou na samostatných řádcích Ukázka 3.24: Ukázka výstupního souboru (formát ZABAGED) #č í s l o bodu, nadmořská výška, k v a l i t a bodu, s o u ř a d n i c e Y a X AZ AZ Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 58

73 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.5. Export bodů z DBF do TXT AZ AZ ISKN jednotlivé hodnoty oddělené středníkem Ukázka 3.25: Ukázka výstupního souboru (formát ISKN) #č í s l o bodu, název pořadu, kód k a t a s t r á l n í h o území, v e r z e bodu, s t a v bodu, p l a t n o s t od, p l a t n o s t do, s o u ř a d n i c e Y, s o u ř a d n i c e X, nadmořská výška, kód druhu n i v e l a č n í značky, hodnota pro převod do Jadranu, m í s t o p i s n ý popis, s t a b i l i z a c e, způsob určení, poznámka B58. 1 ; AZ2 ; ; ; 1 ; 0 ; ; ; ; ; ; 4 ; ; K l á š t e r e c nad Ohří, n i v e l a č n í kámen ; 3 ; ; ; ; B58. 2 ; AZ2 ; ; ; 1 ; 0 ; ; ; ; ; ; 9 ; ; K l á š t e r e c nad Ohří, n i v e l a č n í kámen ; 3 ; ; ; ; B59. 1 ; AZ2 ; ; ; 1 ; 0 ; ; ; ; ; ; 9 ; ; K l á š t e r e c nad Ohří, n i v e l a č n í kámen ; 2 ; ; ; ; B60 ; AZ2 ; ; ; 1 ; 0 ; ; ; ; ; ; 4 ; ; K l á š t e r e c nad Ohří, dům čp ; 3 ; ; ; ; Výstupní soubory jsou pojmenovány podle druhu vstupu: názvem mapového listu ZM- 50, názvem výřezu, číslem územní jednotky, názvem nivelačního pořadu. Exportované hodnoty jsou také různé podle druhu výstupu jejich výčet je uveden výše přímo u ukázky výstupního souboru. Ukázku z programu najdete na obrázku Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 59

74 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.6. Převod databáze s kontrolou kladů map 3.6 Převod databáze s kontrolou kladů map Program DBFtoDBF slouží ke kontrole databáze nivelačních bodů (z této databáze se generují nivelační údaje). Kontrují se uložené názvy listů map SMO-5 a ZM50 s nově určenými z uložených souřadnic XY. Obrázek 3.26: Ukázka z programu DBFtoDBF. Tímto způsobem se z databáze odstraňují možné chyby, které se do databáze dostaly před používáním programového balíku Zpracování nivelačních měření. V dnešní době by už k zanesení chyb nemělo dojít. Vstupním parametrem programu je soubor DBF s databází BODY. Výstupem z programu je nový soubor DBF s nově určenými názvy listů map SMO-5 a ZM50, které se počítají na základě uložených souřadnic XY ve vstupní databázi. Společně s novou DBF databází je generován textový výstup, ve kterém jsou uvedeny všechny zjištěné chyby (rozdíly oproti původní databázi). Na konci textového souboru je uvedena malá statistika jsou zde uvedeny následující údaje: druh a počet zjištěných chyb (klad neodpovídá zadaným souřadnicím, název města neexistuje v seznamu měst,...), seznam nalezených kladů SMO-5 v databázi DBF s uvedeným počtem výskytů, Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 60

75 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.6. Převod databáze s kontrolou kladů map seznam nalezených jmen měst u SMO-5 v databázi DBF s uvedeným počtem výskytů. Vlastní proces kontroly se spouští pomocí tlačítka Převod databáze BODY.DBF. Ukázku z programu najdete na obrázku Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 61

76 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.7. Kontrola identity souborů TAB a LIF 3.7 Kontrola identity souborů TAB a LIF Nástroj TabLif compare sloužící ke kontrole identity vstupních souborů TAB a LIF. Používá se zejména v případě, kdy potřebujeme zjistit rozdíly mezi oběma verzemi vstupních souborů, např. pokud jsme jeden z nich upravovali v klasickém textovém editoru mimo produkty tohoto programového balíku. Obrázek 3.27: Ukázka z programu TabLif compare. Ovládání programu je jednoduché. Ve vstupním poli zvolíme adresář, ve kterém chceme provést kontrolu identity zmíněných souborů. Po stisku tlačítka Zkontrolovat identitu souborů TAB a LIF se vygeneruje výstup, ve kterém jsou uvedeny zjištěné rozdíly mezi Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 62

77 Kapitola 3. Proces zpracování nivelačních dat 3.7. Kontrola identity souborů TAB a LIF nalezenými soubory. Tento výstup je možné uložit do souboru pomocí tlačítka Uložit výstupy do LOG souboru. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 63

78 Kapitola 4. Databáze nivelačních bodů Kapitola 4 Databáze nivelačních bodů V současné době je celá databáze nivelačních bodů ČSNS uložena v databázovém systému FoxPro (soubor BODY.dbf). Jedná se o tzv. souborovou databázi, kdy jsou jednotlivé tabulky uloženy v souborech operačního systému ve formátu DBF. V dalším textu naznačím možnost převedení těchto údajů do relační databáze. A je v této chvíli nepodstatné, zda-li to bude např. do prostředí Oracle nebo MySQL. 4.1 Migrace dat do relační databáze Pro snadnější práci s databází nivelačních bodů jsem se rozhodl pro její převod z původního systému FoxPro do relační databáze MySQL. Postup migrace dat ukazuje obrázek 4.2. Nejdříve jsem si vytvořil strukturu databáze, která se skládá ze 4 tabulek z hlavní tabulky nivelacni dbf body a třech číselníků (ciselnik druh znac, ciselnik druh stab, ciselnik stab organ), které definují druhy značek, druhy stabilizací a orgány, které stabilizovaly nivelační body. Při návrhu struktury databáze je nutné brát v úvahu např. skutečnost, že není možné použít standardní datový typ YEAR pro uložení roku, neboť musíme ukládat i záznamy, u kterých je rok např atd. Z toho důvodu musíme použít obecný typ INT(4). K převodu jsem použil vlastní program dbf2sql.exe, jehož úkolem bylo načíst původní databázi (standardní dbf soubor) a vytvořit z něj importní SQL dávku do databáze MySQL. V rámci převodu se ke všem nivelačním bodům vypočtou souřadnice FI a LAMBDA v systému GRS80, které budeme používat právě pro zobrazení těchto bodů v Google Earth. Program dále umožňuje vytvořit importní dávku do databáze ORACLE. Importní skripty se liší v použitých datových typech ve výsledné tabulce Vlastní proces vytvoření SQL skriptu a následného importu je jednoduchý. Pro vytvoření SQL dávky spustíme následující program s těmito parametry: dbf2sql D:\Dokumenty\BODY.DBF D:\Dokumenty\BODY Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 64

79 Kapitola 4. Databáze nivelačních bodů 4.1. Migrace dat do relační databáze Obrázek 4.1: Struktura databáze BODY v relační databázi. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 65

80 Kapitola 4. Databáze nivelačních bodů 4.1. Migrace dat do relační databáze Obrázek 4.2: Postup migrace dat z databáze BODY do relační databáze. Následný import do databáze MySQL zařídíme spuštěním programu: mysql -uuser database -ppasswd < D:\Dokumenty\BODY mysql.sql > import dbf body.log 2>&1 Pokud se rozhodneme importovat do databáze ORACLE, potom použijeme tento příkaz: PLUS80W.EXE oracle.sql Po úspěšném importu dat do databáze MySQL jsem provedl množství kontrol nad celou databází. Vycházel jsem z předpokladu, že veškeré anomality jsou možným zdrojem chyb. To byla první vlna kontrol, kdy jsem u nivelačních bodů kontroloval extrémní hodnoty jednotlivých parametrů. Po opravě množství chyb jsem pokračoval v dalších kontrolách, které vycházejí ze znalosti dat. Jako příklad uvedu kontrolu, kdy jsem hledal nivelační body, které mají výšku určenou dříve, než-li byl bod stabilizován. Více o kontrolách se dozvíte v další části 4.2, která se kontrolám dat věnuje detailněji. Po všech kontrolách jsem nad tabulkami vytvořil příslušné indexy pro rychlejší výběr dat, které budeme potřebovat pro zobrazení nivelačních bodů v Google Earth. ALTER TABLE nivelacni dbf body ADD INDEX I BOD CISLO ( BOD CISLO ); ALTER TABLE nivelacni dbf body ADD INDEX I PRED BOD ( PRED BOD ); ALTER TABLE nivelacni dbf body ADD INDEX I GRS ( GRS80 FI, GRS80 LA ); Na závěr této části se sluší doplnit, že byly otestovány obě verze importních skriptů, tj. jak naplnění dat do databáze MySQL, tak i do databáze ORACLE. Data v prostředí MySQL jsem otestoval pomocí jejich zobrazení v aplikaci Google Earth. Nivelační data v databázi ORACLE jsem zase úspěšně použil pro kontrolu dat, které se budeme věnovat v další části. Ukázky importních SQL skriptů najdete v příloze H. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 66

81 Kapitola 4. Databáze nivelačních bodů 4.2. Kontroly dat v databázi nivelačních bodů 4.2 Kontroly dat v databázi nivelačních bodů Kontrola dat a jejich vzájemná integrita je jednou z nejdůležitějších částí celého systému. Proto jsem se této problematice věnoval důkladně a po kontrolách, které jsem prováděl již v minulém období, jsem se zaměřil na detailní studii jednotlivých údajů, které jsou v databázi uloženy. V předchozím období jsem provedl kontrolu uložených kladů map SMO-5 a ZM50 u jednotlivých nivelačních bodů. V databázi jsem nalezl mnoho nepřesností a nesrovnalostí. Ať už se jednalo o pouhý překlep v názvu města u mapy SMO-5 (místo Humpolec např. Hunpolec), o překlep v jiné části označení mapového listu (např. Brno 1-3 místo Brno 1-6) nebo o zcela chybné určení mapového listu (Moravská Třebová 0-9 místo Zábřeh 9-9). Kontroly se provádí programem DBFtoDBF, viz 3.6. Chyby tohoto druhu by se již nově do databáze nivelačních bodů neměly dostat, neboť v rámci pořadového vyrovnání nivelačních pořadů je výpočet kladů mapových listů prováděn zcela automaticky. Nyní jsem se soustředil na ostatní údaje, které jsou v databázi uloženy. Vycházel jsem z předpokladu, že veškeré anomální jevy jsou zpravidla podezřelé. To byla první část kontrol, kdy jsem si pomocí jazyka SQL vypsal z databáze takové nivelační body, které splňují následující podmínky: Nivelační bod s minimální hodnotou sledovaného jevu (např. s nejnižší nadmořskou výškou). Nivelační bod s maximální hodnotou sledovaného jevu (např. s nejvyšší nadmořskou výškou). Nivelační body, u kterých se vyskytuje sledovaný jev s nejnižší četností výskytu v databázi (např. body, u kterých je uveden takový druh stabilizace, který se v databázi vyskytuje pouze jednou, respektive v nejmenším počtu výskytů). Takto jsem postupoval pro všechny údaje, které jsou v databázi BODY.DBF uloženy. Na základě těchto výstupů jsem sestavil vlastní kontrolní skript kontroly-nivelace.sql (viz příloha G). Další kontroly vycházely ze znalosti nivelačních dat a jejich vzájemné vazby. Není např. možné, aby byl nivelační bod nejdříve zaměřen a potom teprve stabilizován. Z tohoto jednoduchého předpokladu vychází kontrola, která porovnává rok určení výšky s datumem stabilizace, kdy samozřejmě stabilizace musí nutně předcházet zaměření (určení) nadmořské výšky nivelačního bodu. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 67

82 Kapitola 4. Databáze nivelačních bodů 4.2. Kontroly dat v databázi nivelačních bodů V první tabulce 4.1 vidíte seznam nivelačních bodů, u kterých je v databázi chybně uveden druh stabilizace (případně není vyplněn vůbec). Těchto případů není mnoho, ale určitě bude vhodné je v databázi opravit. číslo bodu název pořadu druh stabilizace Kj6-8a Kj6: Holubice-Křtiny - 1. odbočný pořad Č V Z12bc-26.2 Z12bc: Kdyně-Všeruby HT Lc2-0.1 Lc2: Prostějov-Polkovice N c Bg014-6 Bg014: Bezděkov-Chrást u Plzně Bg Bg014: Bezděkov-Chrást u Plzně Bg02-25 Bg02: Rokycany-Chrást Hc02-10 Hc02: Řenče-Skašov Hd04-18 Hd04: Staňkov-Koloveč Ic03-2 Ic03: Strašice-Dobřív Ic03-9 Ic03: Strašice-Dobřív If01-76 If01: Koterov-Babín Tabulka 4.1: Seznam nivelačních bodů, u kterých je v databázi chybně uveden druh stabilizace (případně není vyplněn vůbec). V další tabulce 4.2 vidíte seznam nivelačních bodů, u kterých je v databázi chybně uveden datum stabilizace. Jsou zde vypsány všechny záznamy, ve kterých je u nivelačního bodu vyplněno datum stabilizace menší než rok Ve většině případů se bude jednat o překlep při pořizování vstupních údajů k vytvoření databáze BODY.DBF. číslo bodu název pořadu datum stabilizace Ae01-25 Ae01: Svojšín-Bor u Tachova 157 AB-125 AB: Plzeň-Kadaň 194 Z12a Z12a01: Domažlice-Planá u Mariánských Lázní 195 AB-70.4 AB: Plzeň-Kadaň 196 Hb Hb05: Tlučná-Vochov 198 Lcd-53 Lcd: Vyškov-Kroměříž 941 Z2b3-177 Z2b3: Jirkov-Litvínov 946 Tabulka 4.2: Seznam nivelačních bodů, u kterých je v databázi chybně uvedeno datum stabilizace. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 68

83 Kapitola 4. Databáze nivelačních bodů 4.2. Kontroly dat v databázi nivelačních bodů V další tabulce 4.3 vidíte seznam nivelačních bodů, u kterých je v databázi chybně uveden druh značky. Ve všech případech je druh značky vyplněn jako nulový. Tato chyba je o to závažnější, že uvedení nulového druhu značky u nivelačního údaje zabrání vygenerování nivelačních údajů k tomuto bodu v aplikaci Vyhledávání v databázi ČSNS 1. číslo bodu název pořadu druh značky Z5ab-9.2 Z5ab: Trutnov-Královec 0 Df Df4: Doubravice-Sovětice 0 Ff2-4 Ff2: Zábřeh-Horní Libina 0 Ff2-26 Ff2: Zábřeh-Horní Libina 0 Ff2-29 Ff2: Zábřeh-Horní Libina 0 Kf4-11 Kf4: Uhřínov-Ostrov 0 Z8a2-17 Z8a2: Žulová-Stará Červená Voda 0 Af01-83 Af01: Milíkov-Křimice 0 Af01-59a Af01: Milíkov-Křimice - 5.odbočný pořad 0 Bg02-25 Bg02: Rokycany-Chrást 0 Hb02-3 Hb02: Chlumčany-Dnešice 0 Ic03-10 Ic03: Strašice-Dobřív 0 If01-38 if01: Koterov-Babín 0 Tabulka 4.3: Seznam nivelačních bodů, u kterých je v databázi chybně uveden druh značky (případně není vyplněn vůbec). V další tabulce 4.4 vidíte seznam nivelačních bodů, u kterých je v databázi chybně uvedena zeměpisná šířka. Vypisuji ty nivelační body, které mají zeměpisnou šířku mimo rozmezí 47 až 52 (jedná se většinou o případy, kdy je zeměpisná šířka zaměněna se zeměpisnou délkou), případně ty, u kterých jsou stupňové minuty a vteřiny větší než 60, respektive 60. číslo bodu název pořadu zem. šířka FI LZ18-87 LZ18: Kunovice-Bylnice Z13ab-20 Z13ab: Rejštejn-Březník ,2 Nab-10.1 Nab: Pelhřimov-Jindřichův Hradec ,7 DJ DJ: Nymburk-Pardubice ,5 Tabulka 4.4: Seznam nivelačních bodů, u kterých je v databázi chybně uvedena zeměpisná šířka. 1 Aplikaci najdete na stránkách Zeměměřického úřadu Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 69

84 Kapitola 4. Databáze nivelačních bodů 4.2. Kontroly dat v databázi nivelačních bodů V další tabulce 4.5 vidíte seznam nivelačních bodů, u kterých je v databázi chybně uvedena nadmořská výška. Jedná se o takové případy, kdy není nadmořská výška vyplněna vůbec a kdy je hodnota nadmořské výšky menší než 120 m (předpokládám, že na nižším místě nebude nivelační bod stabilizován). číslo bodu název pořadu nadmořská výška If If01: Koterov-Babín 0 m Af01-76 Af01: Milíkov-Křimice 35,598 m Tabulka 4.5: Seznam nivelačních bodů, u kterých je v databázi chybně uvedena nadmořská výška. V další tabulce 4.6 vidíte seznam nivelačních bodů, které jsou v databázi zadány duplicitně. Jedná se o velice závažnou chybu, a to zejména v těch případech, kdy je u duplicitních bodů uvedena různá nadmořská výška. Tyto body naštěstí nejde vyhledat pomocí aplikace na stránkách Zeměměřického úřadu. Přesto se jedná o jednu z nejzávažnějších chyb. K nemožnosti zanesení této chyby do databáze by postačilo, kdyby se k tabulce přidalo integritní omezení unikátnosti příslušného sloupce (ALTER TABLE NIVELACNI DBF BODY add CONSTRAINT cislobodu unique UNIQUE (BOD CISLO);), případně by se sloupec (číslo nivelačního bodu) označil přímo unikátním indexem (CREATE UNIQUE INDEX icislobodu ON NIVELACNI DBF BODY(BOD CISLO)). Tím by se odstranil možný vznik chyby již na úrovni databáze. číslo bodu název pořadu nadm. výška Ae01-3 Ae01: Svojšín-Bor u Tachova 425,832 m Ae01-3 Ae01: Svojšín-Bor u Tachova 425,832 m Bg03-33 Bg03: Radnice-Brodeslavy 334,447 m Bg03-33 Bg03: Radnice-Brodeslavy 334,447 m Hb Hb010: Sulislav-Lochousice 429,952 m Hb Hb010: Sulislav-Lochousice 429,952 m Hd01-2 Hd01: Staňkov-Poběžovice 370,532 m Hd01-2 Hd01: Staňkov-Poběžovice 371,083 m If01-8 If01: Koterov-Babín 355,019 m If01-8 If01: Koterov-Babín 355,019 m Z12a Z12a01: Domažlice-Planá u Mariánských Lázní 480,011 m Z12a Z12a01: Domažlice-Planá u Mariánských Lázní 480,011 m Z18c1-36a Z18c1: Veselí-Javorník - 1.odbočný pořad 262,819 m Z18c1-36a Z18c1: Veselí-Javorník - 1.odbočný pořad 262,819 m Tabulka 4.6: Seznam nivelačních bodů, které jsou v databázi zadány duplicitně. V další tabulce 4.7 vidíte seznam nivelačních bodů, u kterých je v databázi chybně uvedena zeměpisná délka. Vypisuji ty nivelační body, které mají zeměpisnou délku mimo Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 70

85 Kapitola 4. Databáze nivelačních bodů 4.2. Kontroly dat v databázi nivelačních bodů rozmezí 12 až 18 (jedná se většinou o případy, kdy je zeměpisná délka zaměněna se zeměpisnou šířkou), případně ty, u kterých jsou stupňové minuty a vteřiny větší než 60, respektive 60. číslo bodu název pořadu zem. délka LAMBDA HZ HZ12: Bor- Železná Ruda Kaf-53 Kaf: Jihlava-Žďár Ja Ja7: Český Brod-Mukařov ,3 Z13ab-20 Z13ab: Rejštejn-Březník ,7 DJ DJ: Nymburk-Pardubice Tabulka 4.7: Seznam nivelačních bodů, u kterých je v databázi chybně uvedena zeměpisná délka. V další tabulce 4.8 vidíte seznam nivelačních bodů, u kterých je v databázi chybně uveden rok určení nadmořské výšky. Jsou zde vypsány všechny záznamy, ve kterých je u nivelačního bodu vyplněn rok určení výšky menší než rok 1870, případně tento údaj zcela chybí. Ve většině případů se bude jednat o překlep při pořizování vstupních údajů k vytvoření databáze BODY.DBF. číslo bodu název pořadu rok určení výšky DZ DZ4: Liberec-Paseky 197 Z1Z2-6.5 Z1Z2: Dolní Žďár-Boží Dar 1067 Hd011-6 Hd011: Domažlice-Horšovský Týn 1196 Tabulka 4.8: Seznam nivelačních bodů, u kterých je v databázi chybně uveden rok určení nadmořské výšky (případně zcela chybí). V další tabulce 4.9 vidíte seznam nivelačních bodů, u kterých je v databázi chybně uvedena normální tíže. Jedná se o nivelační body, u kterých je normální tíže menší než mgal. číslo bodu název pořadu normální tíže AZ AZ11: Bor-Potočiště mgal Bg6-27 Bg6: Drahoňův Újezd-Zvíkovec mgal Tabulka 4.9: Seznam nivelačních bodů, u kterých je v databázi chybně uvedena normální tíže. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 71

86 Kapitola 4. Databáze nivelačních bodů 4.2. Kontroly dat v databázi nivelačních bodů V další tabulce 4.10 vidíte seznam nivelačních bodů, u kterých je v databázi chybně uvedena skutečná tíže. Jedná se o nivelační body, u kterých je skutečná tíže menší než mgal. číslo bodu název pořadu skutečná tíže Bg6-27 Bg6: Drahoňův Újezd-Zvíkovec mgal Z18c1-36a Z18c1: Veselí-Javorník - 1.odbočný pořad mgal Tabulka 4.10: Seznam nivelačních bodů, u kterých je v databázi chybně uvedena skutečná tíže. V další tabulce 4.11 vidíte seznam nivelačních bodů, u kterých nejsou v databázi vyplněny souřadnice X a Y v systému JTSK. Tento druh chyby je také dost závažný, neboť kromě toho, že neumožní zobrazení tohoto bodu v aplikaci Google Earth, tak jej není možné vyhledat pomocí grafického vyhledávání nivelačních bodů na stránkách Zeměměřického úřadu 2. číslo bodu název pořadu souř. X souř. Y AB AB: Plzeň-Kadaň AZ AZ2: Dolní Žďár-Kadaň BI BI: Plzeň-Praha Z12Z13-9a Z12Z13: Železná Ruda-státní hranice-1.odb. poř. Bde-11.3 Bde: Slaný-Louny Kcd Kcd: Svitavy-Sebranice Obc-2 Obc: Velká Bíteš-Hrotovice - 1.odbočný pořad Ia21-25 Ia21: Jíloviště-Dobřichovice Ih2-292 Ih2: Milín-Hrazany - 4.odbočný pořad Ih2-293 Ih2: Milín-Hrazany - 4.odbočný pořad Jc4-29 Jc4: Struhařov-Nechyba Je1-36 Je1: Malín-Malešov Jj5-3.1 Jj5: Česká Bělá-Chotěboř Jj5-5.1 Jj5: Česká Bělá-Chotěboř Jj5-6.1 Jj5: Česká Bělá-Chotěboř Jj5-7.1 Jj5: Česká Bělá-Chotěboř Z14c3-13 Z14c3: Nová Bystřice-státní hranice Z15a1-71 Z15a1: Slavonice-Vranov If01-8 If01: Koterov-Babín Tabulka 4.11: Seznam nivelačních bodů, u kterých nejsou v databázi vyplněny souřadnice X a Y v systému JTSK. V další tabulce 4.12 vidíte seznam nivelačních bodů, u kterých není v databázi zadán 2 Aplikaci najdete na adrese Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 72

87 Kapitola 4. Databáze nivelačních bodů 4.2. Kontroly dat v databázi nivelačních bodů předchozí bod, tzn. že není možné z databáze přímo určit pomocí jakého nivelačního pořadu byl tento bod určen. Podle mého názoru k této chybě došlo v případě, kdy byl některý bod z databáze násilně vymazán a tím pádem byla přerušena vazba mezi předchozím a následujícím bodem. číslo bodu název pořadu předchozí bod BZ2-22 BZ2: Teplice-Kadaň BZ2-26 BZ2: Teplice-Kadaň BZ2-64 BZ2: Teplice-Kadaň BZ2-110 BZ2: Teplice-Kadaň CD-0.1 CD: Nymburk-Liberec CJ-1 CJ: Praha-Nymburk HI-0.1 HI: Kotouň-Plzeň KP-101 KP: Brno-Slavkov MN-135 MN: České Budějovice-Tábor PZ PZ18: Břeclav-Kunovice Z1Z Z1Z11: Cheb-Potočiště Ebf-1 Ebf: České Libchavy-Vysoké Mýto Af10-1 Af10: Pernarec-Úněšov Af8-0.1 Af8: Všeruby-Úněšov Bb3-101 Bb3: Most-Havraň Bg1-9 Bg1: Chrást-Nadryby Bi4-1.2 Bi4: Kralupy-Knovíz Cd4-7.1 Cd4: Radouň-Tuhaň Hg2-1 Hg2: Nemilkov-Kolinec Ia15-1 Ia15: Řevnice-Radotín Ij5-9.1 Ij5: Oslov-Květov Md6-1 Md6: Volenice-Strašín Z14b4-0.1 Z14b4: Petrovice-Jílovice Z2b3-132 Z2b3: Jirkov-Litvínov Af08-1 Af08: Všeruby-Nekmíř Hc02-1 Hc02: Řenče-Skašov Z11b01-11a Z11b01: Kateřina-Tachov - 13odbočný pořad Tabulka 4.12: Seznam nivelačních bodů, u kterých není v databázi zadán předchozí bod. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 73

88 Kapitola 4. Databáze nivelačních bodů 4.2. Kontroly dat v databázi nivelačních bodů V další tabulce 4.13 vidíte seznam nivelačních bodů, u kterých je rok určení výšky starší než datum stabilizace. O této kontrole jsem mluvil již v úvodu, tak se o ní nebudu dále rozepisovat. Jen zopakuji, že zde jsou uvedeny všechny nivelační body, u kterých by měl být nivelační bod zaměřen (určena jeho výška) dříve než došlo k jeho stabilizaci. Což je zcela jistě nemožné. číslo bodu název pořadu rok určení výšky datum stabilizace Bh1-107 Bh1: Ruzyně-Řevničov Ij5-16 Ij5: Oslov-Květov Hd011-6 Hd011: Domažlice-Horšovský Týn Odg-36 Odg: Polánka-Branišovice Z12a03-1 Z12a03: Horšovský Týn-Meclov Z12a01- Z12a01: Domažlice-Planá u Mariánských b Lázní - 1. Z2b4-11 Z2b4: Jirkov-Brandov Z1Z2-6.5 Z1Z2: Dolní Žďár-Boží Dar Ha01-3 Ha01: Hradec-Holýšov Z1Z Z1Z2: Dolní Žďár-Boží Dar Lfh-16.1 Lfh: Vsetín-Zádveřice Ja2-18c Ja2: Krč-Uhříněves - 1.odbočný pořad CD-195b CD: Nymburk-Liberec - 3.odbočný pořad DZ DZ4: Liberec-Paseky Fef-49 Fef: Mohelnice-Šumperk De9-24 De9: Ostroměř-Nová Paka Ld Ld3: Popůvky-Morkovice Nbc-58.1 Nbc: Pelhřimov-Telč Z14c3-13 Z14c3: Nová Bystřice-státní hranice Z13c3-18 Z13c3: Černá-Dolní Vltavice Z13d1-16 Z13d1: Přední Výtoň-Spáleniště Kj6-35 Kj6: Holubice-Křtiny Df2-12 Df2: Havlovice-Chvalkovice Gg Gg4: Vítkov-Odry Tabulka 4.13: Seznam nivelačních bodů, u kterých je rok určení výšky starší než datum stabilizace. V další tabulce 4.14 vidíte seznam nivelačních bodů, u kterých je v databázi chybně uveden stupeň stability. Ve všech případech je stupeň stability vyplněn jako nulový. Stupeň stability by měl nabývat pouze hodnot 1 až 5. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 74

89 Kapitola 4. Databáze nivelačních bodů 4.2. Kontroly dat v databázi nivelačních bodů číslo bodu název pořadu stupeň stability CZ3-110 CZ3: Teplice-Bílý Kostel 0 CZ CZ3: Teplice-Bílý Kostel 0 CZ CZ3: Teplice-Bílý Kostel 0 DZ DZ5: Paseky-Česká Skalice 0 HM-22 HM: Kotouň-Dlouhá Ves 0 IJ-57.3 IJ: Tábor-Praha 0 IJ IJ: Tábor-Praha 0 LP LP: Slavkov-Kunovice 0 LZ LZ19: Bylnice-Valašské Meziříčí 0 Bg19-66 Bg19: Roztoky-Mlečice 0 Bh6-13a Bh6: Slaný-Tuchlovice- 1. odbočný pořad 0 Bi Bi4: Kralupy-Knovíz 0 Gc Gc5: Poruba-Hrabyně 0 Ge Ge13: Hrabová-Nová Ves 0 Ge Ge13: Hrabová-Nová Ves 0 Ge Ge13: Hrabová-Nová Ves - 1.odbočný pořad 0 Nf1-21 Nf1: Dačice-Heřmaneč 0 Ae01-4 Ae01: Svojšín-Bor u Tachova 0 Af01-62 Af01: Milíkov-Křimice 0 Af01-80 Af01: Milíkov-Křimice 0 Af04-7 Af04: Trpisty-Pernarec 0 Bg Bg014: Bezděkov-Chrást u Plzně 0 Bg02-25 Bg02: Rokycany-Chrást 0 Hd017-1 Hd017: Lazce-Blížejov 0 Hf01-11 Hf01: Úborsko-Janovice nad Úhlavou 0 If01-5 If01: Koterov-Babín 0 If If01: Koterov-Babín 0 If If01: Koterov-Babín 0 Z11b01-25 Z11b01: Kateřina-Tachov 0 Z12a01-3 Z12a01: Domažlice-Planá u Mariánských Lázní 0 Z12a01-94 Z12a01: Domažlice-Planá u Mariánských Lázní 0 Z12a Z12a01: Domažlice-Planá u Mariánských Lázní 0 Z12b02-10 Z12b02: Domažlice-Maxov 0 Tabulka 4.14: Seznam nivelačních bodů, u kterých je v databázi chybně uveden stupeň stability (případně není vyplněn vůbec). Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 75

90 Kapitola 4. Databáze nivelačních bodů 4.2. Kontroly dat v databázi nivelačních bodů V další tabulce 4.15 vidíte seznam nivelačních bodů, u kterých není v databázi zadána územní jednotka. Územní jednotka je zadána devítimístným kódem katastrálního území 3. číslo bodu název pořadu územní jednotka Af05-5 Af05: Město Touškov-Křimice Af08-6 Af08: Všeruby-Nekmíř Bg02-25e Bg02: Rokycany-Chrást - 3.odbočný pořad Tabulka 4.15: Seznam nivelačních bodů, u kterých není v databázi zadána územní jednotka. Všechny tabulky s chybnými údaji v databázi BODY.DBF uvedené v této kapitole byly předány zaměstnancům Zeměměřického úřadu k prověření a případné opravě. Osobně to považuji za jeden z přínosů mé práce, neboť kvalitní databáze nivelačních bodů je pro správu a vedení ČSNS určitě jedním z nejdůležitějších aspektů. A hlavně další měření, která jsou navázána na body ČSNS, jsou bez kvalitních, tzn. bezchybných, výškových základů prakticky nemožná. 3 Identifikátor katastrálního území v rámci ČR. Struktura devítimístného kódu: 1. 4.pozice=okres, 5. 7.=obec, 8. 9.=katastrální území) Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 76

91 Kapitola 4. Databáze nivelačních bodů 4.3. Zajímavosti z databáze nivelačních bodů 4.3 Zajímavosti z databáze nivelačních bodů Tato kapitola vznikla na základě kontrol prováděných v rámci migrace databáze BODY do relační databáze. Byla by škoda, kdyby tyto zajímavé údaje zůstaly čtenáři utajeny. Ale dost úvodních řečí. V databázi nivelačních bodů je uloženo k 22. květnu 2007 cca. 85 tisíc záznamů. Přesný počet bodů jednotlivých řádů ukazuje tabulka Když se na databázi nivelačních bodů podíváme detailněji pomocí jazyka SQL, tak se můžeme dozvědět mnoho zajímavého. Řád Počet bodů Celkem Tabulka 4.16: Počet bodů v databázi BODY, ze které jsou generovány nivelační údaje (stav k 22. květnu 2007). Průměrná výška nivelačních bodů v ČR je 407,4 metrů. Nejníže položený bod Z3b5-3.1 (nivelační pořad Hřensko-Chřibská) má v databázi uloženu nadmořskou výšku 123,278 m a asi nikoho nepřekvapí, že se nachází v Hřensku. Naopak největší výšku 1 243,438 m má u sebe zaznamenán nivelační bod Z2a1-110 (nivelační pořad Boží Dar-Křimov) a jedná se o čepovou značku, která je umístěna na rozhledně v Jáchymově. Nejvíce nadmořských výšek bylo určeno v letech 1989 (u bodů), 1983 (2 929) a 1976 (2 679). Nadmořské výšky jsou průměrně z roku Nejstarší výška je u bodu Jd4-77 (Zruč nad Sázavou) a to z roku Průměrná délka oddílu se rovná 298 metrům. Některé oddíly jsou dlouhé pouze několik metrů (4 m), což se nedá srovnat s rekordmanem v této oblasti oddílem mezi body Bg16-4 a Bg018-13, který měří přes 6 km (6,318 km). Jen u 66 bodů se dozvíte, na které parcele nivelační bod leží. I z pohledu stabilizace se v databázi najdou zajímavé informace. Nejvíce nivelačních bodů stabilizoval p. Kožený, který v letech stihl zastabilizovat přes 6 tisíc bodů. Více rekordmanů si můžete prohlédnout v tabulce Bohužel u bodů není tento údaj vyplněn. Nejčastějším druhem stabilizace je stabilizace nástěnná, která je použita u více než 45 tisíc bodů. U 11 nivelačních bodů není informace o druhu stabilizace vyplněna. Více informací najdete v tabulce Průměrný rok stabilizace bodů v nivelační síti je Nejvíce bodů (3 321) se stabilizovalo v roce 1958, dále v roce 1957 (3 114) a 1959 (2 934). Nejstarší rok 1875 najdeme Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 77

92 Kapitola 4. Databáze nivelačních bodů 4.3. Zajímavosti z databáze nivelačních bodů Pořadí Jméno stabilizátora Počet bodů V letech (od-do) 1. Kožený Bartůněk Šimon Hrobník Řehoř Pudil Tabulka 4.17: Kdo stabilizoval nejvíce nivelačních bodů? Obrázek 4.3: Počet určených výšek nivelačních bodů v jednotlivých letech. v databázi u stabilizace nivelačního bodu Pce-3b z Hodonína. Následuje základní nivelační bod I.ZNB Lišov z roku 1877 a bod Z13d3-22a v Horním Dvořišti z roku Cca bodů nemá rok stabilizace vyplněn. Nejvíce se používá značka čepová litinová (60 tisíc bodů) a hřebová litinová značka (21 tisíc bodů). Ostatní značky se již používají v daleko menší míře, jako např. otvorová značka u 142 bodů. 59 bodů nemá druh značky správně vyplněn. Více informací najdete v tabulce Rozdělení nivelačních bodů dle stupně stability ukazuje tabulka U 33 nivelačních bodů není stupeň stability vyplněn. Mezi nejdelší pořady patří nivelační pořad MZ13 Dlouhá Ves-Dolní Dvořiště, u kterého je definováno 686 bodů a jeho délka je přes 152 km. Další v řadě jsou pořady DZ5 Paseky-Česká Skalice (524 bodů), IJ Tábor-Praha (518 bodů) nebo CZ3 Teplice-Bílý Kostel (463 bodů). Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 78

93 Kapitola 4. Databáze nivelačních bodů 4.3. Zajímavosti z databáze nivelačních bodů Obrázek 4.4: Počet stabilizovaných nivelačních bodů v jednotlivých letech. Nejhustější pokrytí nivelačními body vykazuje mapový list ZM 1: (Praha), na kterém je evidováno bodů. Pokud jde o mapové listy SMO-5, tak nejvíce bodů nalezneme na listě CHOMUTOV 0-1 (74 bodů), 73 jich najdeme na mapě PRAHA 7-2 a 62 nivelačních bodů je na SMO-5 Kralupy nad Vltavou nivelačních bodů nemá vyplněné souřadnice X a Y v systému JTSK. Cca bodů nemá vyplněné zeměpisné souřadnice. U 3 nivelačních bodů není vyplněna územní jednotka. Bouguerova anomálie se u nivelačních bodů pohybuje v rozmezí 57 až 32 mgal a její průměrná hodnota je 5 mgal. Normální tíže nabývá hodnot až mgal. Skutečná tíže je u nivelačních bodů v rozmezí až mgal. Normální a skutečná tíže není uvedena u cca bodů. Pořadí Druh stabilizace Kód Počet bodů 1. Nástěnná N Nivelační kámen NK Jiná J Skála S Hloubková stabilizace HS Tyčová stabilizace TS Podzemní nivelační kámen PNK 315 Tabulka 4.18: Druhy stabilizace nivelačních bodů Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 79

94 Kapitola 4. Databáze nivelačních bodů 4.3. Zajímavosti z databáze nivelačních bodů Druh značky Kód Počet bodů Čepová litinová Č Čepová litinová Č I Čepová litinová Č II 550 Čepová litinová Č V Čepová litinová Č VI Čepová litinová Č VIa Čepová litinová: celkem Čepová bronzová ČB 107 Čepová bronzová: celkem 107 Hřebová litinová H 613 Hřebová litinová H III Hřebová litinová H IV Hřebová litinová: celkem Hřebová bronzová HB 64 Hřebová bronzová HB III 393 Hřebová bronzová HB IV 538 Hřebová bronzová: celkem 995 Hřebová tyčová HT Hřebová tyčová: celkem Hřebová ocelová HO 892 Hřebová ocelová: celkem 892 Otvorová O 142 Otvorová: celkem 142 Tabulka 4.19: Druhy značek nivelačních bodů Stupeň stability Počet bodů Tabulka 4.20: Stupeň stability nivelačních bodů Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 80

95 Kapitola 4. Databáze nivelačních bodů 4.4. Zobrazení dat v Google Earth 4.4 Zobrazení dat v Google Earth Aplikace Google Earth umožňuje prohlížení geografických dat. Jeho hlavní výhodou je, že v sobě integruje zobrazení družicových snímků, map a terénu s možností zobrazovat si vlastní vrstvy a objekty. V Google Earth můžete zobrazit geografická data z nejrůznějších oblastí. Od zobrazení aktuálních zemětřesení 4 [16] až po zobrazení výskytu různých druhů mravenců v lokalitách po celém světě 5. Aplikace Google Earth si získala velkou popularitu na celém světě. Jednou z příčin jejího prosazení bude určitě skutečnost, že to je jeden z produktů společnosti Google, které v současné době zažívají neuvěřitelný boom. Ale rozhodně k tomu přispěla i možnost zobrazení vlastních (uživatelských) vrstev, které standardní aplikaci doplňují právě o další možnosti. Toto rozšíření umožňují soubory ve formátu KML. Jazyk KML (Keyhole Markup Language) je založen na jazyce XML. Pro účely vizualizace nivelačních dat byla využita pouze část jazyka zaměřená na definování tzv. bodů zájmu (Placemark). Jednotlivé body zájmu je možné podle potřeby sdružovat do adresářů (Folder), což se pak projevuje v navigačním okně aplikace Google Earth. Následující tabulka 4.21 vysvětluje jednotlivé značky pro umístění zájmového místa. Vlastní zobrazení nivelačních pořadů v Google Earth můžeme rozdělit do dvou částí. V té první vytváříme statické KML. Tento KML soubor (standardní XML), který je následně zobrazen v aplikaci Google Earth, generujeme přímo z programu na výpočet nivelačních měření. Do pořadového vyrovnání přibyla další funkce, která generuje další výstupní soubor, tentokrát ve formátu KML, který je vhodný pro zobrazení v prostředí Google Earth. Vytvoření KML souboru se děje přímo v aplikaci a tudíž je napsáno v jazyce C++. Ukázku zobrazení jednoho nivelačního pořadu si můžete prohlédnout na obrázku viz 5 viz Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 81

96 Kapitola 4. Databáze nivelačních bodů 4.4. Zobrazení dat v Google Earth Název značky Vysvětlení Příklad Folder Značka pro adresář zájmových Obsahuje vnořené značky míst name Název adresáře Hlavní pořad BC open Rozbalení obsahu adresáře 1 ANO, 0 - NE Placemark Značka pro umístění definice Obsahuje vnořené značky zájmového místa styleurl Obsahuje jméno definice stylu #ls leveling line značky ExtendedData Značka pro umístění dalších informací Obsahuje vnořené značky Data Vlastní data Obsahuje vnořené značky atribut name Název dopňkové informace Délka oddílu value Hodnota doplňkové informace 100metrů Point Značka pro definici souřadnic Obsahuje vnořené značky zájmového místa coordinates Souřadnice umístění bodu , , 0 LineString Značka pro definici souřadnic Obsahuje vnořené značky linie extrude Specifikuje, zda-li značka nebo 1 ANO, 0 - NE linie bude spojena s povrchem tessellate Určuje, zda-li linie bude 1 ANO, 0 - NE kopírovat průběh terénu. Volba je zvlášť důležitá pro extrémně dlouhé linie. coordinates Souřadnice umístění linie , , 0, , , 0 Tabulka 4.21: Vysvětlivky k jednotlivým značkám pro umístění zájmového místa v jazyce KML. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 82

97 Kapitola 4. Databáze nivelačních bodů 4.4. Zobrazení dat v Google Earth Obrázek 4.5: Ukázka samostatného nivelačního pořadu v Google Earth (část pořadu BC Praha Teplice). Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 83

98 Kapitola 4. Databáze nivelačních bodů 4.4. Zobrazení dat v Google Earth Pokud provádíte vyrovnání hlavního nivelačního pořadu i s pořady odbočnými, tak se vám samozřejmě zobrazí i pořady odbočné. Máte navíc možnost vypnout celý hlavní pořad nebo celý odbočný pořad najednou, protože jednotlivé body jsou sdruženy do logických celků (adresářů, v terminologii KML do značky <Folder> ). Ve druhé části se jedná o generování dynamického KML, které vytváříme z převedené databáze nivelačních bodů. Dynamické KML generujeme pomocí jazyka PHP s přímým napojením do databáze MySQL. KML soubor se vytvoří na základě požadavku aplikace Google Earth. Aplikace Google Earth si pomocí parametru BBOX řekne, ze kterého území chce naše data zobrazit. Na základě takto definovaného zobrazovacího okna se pomocí funkcí v PHP vygeneruje výsledné KML, které se pošle zpět aplikaci Google Earth a ta jej zobrazí. Aplikace napsaná v PHP používá třídu kml, která je součástí knihovny kmlgenerator 6, jíž autorem je Pablo Kogan. Třída kml zpříjemňuje práci při generování KML souboru, neboť programátorovi zapouzdřuje vlastní XML značky a programátor se omezuje pouze na využití následujících funkcí: function addpoint($lon, $lat, $alt, $tit, $des, $slayer = ); function addline($puntos, $tit, $des, $slayer = ); Základní PHP skript nivelacni-body.php si můžete prohlédnout na ukázce 4.1. Ukázka 4.1: Ukázka základního PHP skriptu nivelacni-body.php pro zobrazení nivelačních dat v Google Earth <?php $BOX = $ GET [ BBOX ] ; //$ REQUEST[ BBOX ] ; i f ($BOX!= ) { $coords = p r e g s p l i t ( /, \ s /, $BOX) ; $west = $coords [ 0 ] ; $south = $coords [ 1 ] ; $ e a s t = $coords [ 2 ] ; $north = $coords [ 3 ] ; } else { $west = ; $south = ; $ e a s t = ; $north = ; } r e q u i r e o n c e ( c l a s s. kml. php ) ; $kml= new kml ( N i v e l a č n í body ČR ) ; $query = ; i f ( ( ( $ e a s t $west ) < 0. 5 ) && ( ( $north $south ) < 0. 5 ) ) { r e q u i r e o n c e ( connect. php ) ; $query = s e l e c t BOD. BOD CISLO as A CISLO, BOD.RAD as A RAD, BOD. GRS80 FI as A FI, BOD. GRS80 LA as A LA, BOD.VYSKA as A VYSKA, PRED BOD. BOD CISLO as B CISLO, PRED BOD.RAD as B RAD, PRED BOD. GRS80 FI as B FI, PRED BOD. GRS80 LA as B LA from NIVELACNI DBF BODY BOD LEFT JOIN NIVELACNI DBF BODY PRED BOD ON (BOD.PRED BOD = PRED BOD. BOD CISLO) 6 Projekt najdete na adrese Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 84

99 Kapitola 4. Databáze nivelačních bodů 4.4. Zobrazení dat v Google Earth } where. (BOD. GRS80 FI between. $south. and. $north. ) and (BOD. GRS80 LA between. $west. and. $ e a s t. ). ; ; $ r e s = mysql query ( $query, GetMyConnection ( ) ) ; while ( $row = m y s q l f e t c h a r r a y ( $res, MYSQL ASSOC / MYSQL NUM / ) ) { $kml >addpoint ( $row [ A LA ], $row [ A FI ], 0, $row [ A CISLO ], <h2>. $row [ A CISLO ]. </h2><h3>. $row [ A RAD ].. řád</h3><p>nadmořská výška :. $row [ A VYSKA ]. m</p>, i s l p. $row [ A RAD ]. rad ) ; i f ( ( $row [ B LA ]!= 0) ( $row [ B FI ]!= 0) ) { $kml >addline ( array ( array ( lon =>$row [ A LA ], l a t =>$row [ A FI ], a l t =>0), array ( lon =>$row [ B LA ], l a t =>$row [ B FI ], a l t =>0) ), $row [ A CISLO ].. $row [ B CISLO ], Oddíl :. $row [ A CISLO ].. $row [ B CISLO ], l s l l. $row [ A RAD ]. rad ) ; } } $kml >export ( ) ;?> Nyní si prohlédneme ukázku dynamického KML s nastavením pro zobrazení nivelační sítě 4.2. Jednotlivé XML značky si popíšeme v tabulce Ukázka 4.2: Ukázka dynamického KML <?xml v e r s i o n= 1. 0 encoding= UTF 8?> <kml xmlns= http : // e a r t h. g o o g l e. com/kml/ 2. 2 > <Folder> <name>databáze n i v e l a č n í c h bodů ČR</name> < v i s i b i l i t y>0</ v i s i b i l i t y> <open>0</ open> <d e s c r i p t i o n>zobrazuje d a t a b á z i n i v e l a č n í c h bodů 1. až 4. řádu.</ d e s c r i p t i o n> <NetworkLink> <LookAt> <l o n g i t u d e>15</ l o n g i t u d e> <l a t i t u d e>50</ l a t i t u d e> <a l t i t u d e>0</ a l t i t u d e> <range>7500</ range> < t i l t>0</ t i l t> <heading>0</ heading> </LookAt> <name>n i v e l a č n í body ČR</name> < v i s i b i l i t y>0</ v i s i b i l i t y> <open>0</ open> <d e s c r i p t i o n>zobrazuje d a t a b á z i n i v e l a č n í c h bodů 1. až 4. řádu.</ d e s c r i p t i o n> < r e f r e s h V i s i b i l i t y>0</ r e f r e s h V i s i b i l i t y> <flytoview>0</ flytoview> <Link> <h r e f>http : // l o c a l h o s t /kml/ n i c e l a c n i body. php</ h r e f> <r e f r e s h I n t e r v a l>2</ r e f r e s h I n t e r v a l> <viewrefreshmode>onstop</ viewrefreshmode> <viewrefreshtime>1</ viewrefreshtime> </ Link> </ NetworkLink> </ Folder> </kml> Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 85

100 Kapitola 4. Databáze nivelačních bodů 4.4. Zobrazení dat v Google Earth Takto vytvořený KML dokument je možno připojit do aplikace Google Earth pomocí funkce Přidat síťové propojení. Data poskytovaná touto službou se budou v uživatelem daných intervalech aktualizovat. Výsledek si můžete prohlédnout na obrázku 4.6, kde vidíte část Brna s nivelačními pořady a body. Barvou jsou rozlišeny jednotlivé řády nivelační sítě. Po stisknutí tlačítka myši na některém nivelačním bodě získáte jeho další podrobné údaje. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 86

101 Kapitola 4. Databáze nivelačních bodů 4.4. Zobrazení dat v Google Earth Název značky Vysvětlení Příklad Folder Značka pro adresář zájmových Obsahuje vnořené značky míst name Název adresáře Databáze nivelačních bodů ČR visibility Viditelnost dat v aplikace 1 ANO, 0 - NE open Rozbalení obsahu adresáře 1 ANO, 0 - NE description Popis adresáře Zobrazuje databázi nivelačních bodů 1. až 4. řádu. NetworkLink Značka pro umístění definice Obsahuje vnořené značky služby LookAt Obsahuje definici umístění Obsahuje vnořené značky místa, na které se díváme, a kamery. longitude Zeměpisná délka místa, na které 15 se díváme latitude Zeměpisná šířka místa, na které 50 se díváme altitude Nadmořská výška místa, na 0 které se díváme range Vzdálenost kamery od místa, na 7500 které se díváme tilt Úhel, pod kterým se na místo 0 díváme heading Směr kompasu 0 name Název adresáře Nivelační body ČR visibility Viditelnost dat v aplikaci 1 ANO, 0 - NE open Rozbalení obsahu síťové služby 1 ANO, 0 - NE description Popis síťové služby Zobrazuje databázi nivelačních bodů 1. až 4. řádu. refreshvisibility Určuje, zda-li se po zviditelnění 1 ANO, 0 - NE dat mají data obnovit Link Definice umístění zdroje Obsahuje vnořené značky href URL zdroje, který generuje KML soubory nivelacni-body.php refreshinterval Frekvence obnovování dat 2 v sekundách viewrefresh- Určuje, kdy dojde k obnovení onstop Mode dat v závislosti na pohybu kamery viewrefresh- Určuje čas v sekundách, kdy dojde 1 Time k obnovení dat po zastavení kamery Tabulka 4.22: Vysvětlivky k jednotlivým značkám pro zobrazení nivelační sítě v jazyce KML. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 87

102 Kapitola 4. Databáze nivelačních bodů 4.4. Zobrazení dat v Google Earth Obrázek 4.6: Ukázka nivelační sítě v Google Earth. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 88

103 Kapitola 4. Databáze nivelačních bodů 4.5. Vylepšení datového modelu 4.5 Vylepšení datového modelu V předchozí části byl popsán a realizován model databáze nivelačních bodů, který z velké části kopíroval původní datový model ze systému FoxPro. Pokud bychom se rozhodli pro migraci do relační databáze, bylo by vhodnější, abychom navržený model (viz schéma na obrázku 4.1) ještě dále upravili. A to s ohledem na normalizaci navržené databáze. V databázi bychom vytvořili další číselníky: NIVELACNI PORADY - číselník nivelačních pořadů, UZEMNI JEDNOTKY - číselník územních jednotek (v našem případě katastrálních území), MAPOVE LISTY SMO 5 - číselník mapových listů SMO-5, MAPOVE LISTY ZM 50 - číselník mapových listů ZM50, TECHNICI - číselník techniků (zaměstnanců, kteří stabilizují nivelační body). Zároveň jsme vytvořili tabulku POZNAMKY, do které budeme zapisovat poznámky o jednotlivých nivelačních bodech. Poznámek pro jeden nivelační bod může být více, použijeme proto vazbu 1:n. V tabulce se budou objevovat informace např. tohoto typu 1.Odbočný pořad k bodu Hg3-19 atd. V novém modelu upravíme datové typy. Použijeme standardní typ DATE pro uložení informace o datu stabilizace a určení výšky. Změníme uložení zeměpisné šířky a délky na typ FLOAT místo původního ukládaní ve třech částech (stupně, minuty a vteřiny). Formátování zeměpisných souřadnic ponecháme na výstupních funkcích při zobrazení souřadnic na klientovi. Místo původního uložení místopisů (obrázků ve formátu JPG), kdy se obrázky ukládaly mimo databázi jako soubory operačního systému a v databázi byla pouze informace o cestě, kde se soubor na disku nacházel, zvolíme modernější způsob uložení binárních dat přímo do databáze s využitím datového typu BLOB. U údaje o technikovi, který nivelační bod stabilizoval, navrhuji stávající model rozšířit o podrobnější informace o technikovi. Místo dosavadního příjmení budeme uchovávat informaci o jméně, příjmení a číslu zaměstnance. Číslo zaměstnance z toho důvodu, abychom případně dokázali rozlišit techniky stejného jména a příjmení, což nebývá nic neobvyklého, zvlášť v zeměměřické profesi, kde se povolání dědí z generace na generaci. Samozřejmě lepší řešení by bylo využít nějakého unikátního identifikátoru typu rodného čísla, ale to by zbytečně naráželo na problém s ochranou osobních dat. Nově navržený datový model databáze nivelačních bodů si můžete prohlédnout na obrázku 4.7. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 89

104 Kapitola 4. Databáze nivelačních bodů 4.5. Vylepšení datového modelu Obrázek 4.7: Nově navržený datový model databáze nivelačních bodů. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 90

105 Kapitola 4. Databáze nivelačních bodů 4.5. Vylepšení datového modelu Datový model je možné dále rozšířit o možnost historizace a to vytvořením tabulky NIVELACNI PORADY MIN, do které by se při aktualizaci databáze ukládaly nahrazované záznamy z tabulky NIVELACNI PORADY. Tabulka NIVELACNI PORADY MIN bude obsahovat sloupce jako tabulka NIVELACNI PORADY a navíc sloupce určující platnost těchto záznamů (např. PLATNOST OD a PLATNOST DO typu DATE). Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 91

106 Kapitola 5. Dokumentace měřických dat Kapitola 5 Dokumentace měřických dat Tato dokumentace se v dnešní době skládá ze dvou částí: z původních dat (data naměřená od roku 1939) ve formátu XLS, tj. formátu programu Microsoft Excel, tzv. Báze dat, z nových dat (data naměřená od roku 2002 a zpracovaná softwarovým balíkem Zpracování nivelačních dat ve formátu LOF/XML (snadná konverze do níže popsaného formátu XML/levelling 1 ) a ve formátu XLS. 5.1 Báze dat formát XLS Báze dat je soubor dat v digitální podobě, který obsahuje původní naměřená nivelační data (opsaná z původních papírových dokumentů) ve formátu XLS (Microsoft Excel). Soubory obsahují údaje v tabulkách o číslu bodu, místopisu, druhu bodu, značce, druhu stabilizace, původu, délce oddílu, délce pořadu od počátku, počtu sestav, rozdílech tam a zpět od počátku, převýšení, nivelační výšce, roku a nadmořské výšce. Někdy ještě obsahují údaje o tíhovém poli a souřadnice (zeměpisné i S JTSK). To vše v listech po létech měření. Prvním listem je vždy původní měření na všech bodech (v názvu listu je posledním znakem p). Druhým listem jsou ta samá data, ale jen na bodech, které se dochovaly až do roku cca Značení listu odpovídá označení pořadu a roku měření. Například v souboru AB dat.xls jsou tyto listy: AB p, AB , AB 49, AB 50, AB 52,..., AB levelling od anglického překladu slova nivelace. V britské angličtině se používá levelling. Naproti tomu v americké angličtině se používá leveling (tj. pouze s jedním l). Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 92

107 Kapitola 5. Dokumentace měřických dat 5.2. Formát XML/levelling 5.2 Formát XML/levelling Z formálního hlediska je dokument členěn na hlavičku info (informace) a jednotlivé pořady line (porad). Hlavička je povinná a obsahuje informace o tvůrci souboru a datumu vytvoření, případně o tom, kdo dokument naposledy upravil a kdy. Element line obsahuje pouze elementy tab (tabulka). Ty reprezentují jednotlivé tabulky v původních souborech. V každé tabulce je jeden nivelační pořad, jeho část nebo odbočné pořady. Element line musí obsahovat atribut id (identifikátor), který reprezentuje označení pořadu. V našem případě je to název excelovského listu (označení pořadu a rok měření). Elementy tab obsahují pouze prázdné elementy lp (levelling point nivelační bod). Všechny informace o bodu jsou uloženy v atributech. Tři atributy byly označeny jako povinné. Je to id (číslo bodu), year (rok) a H (nadmořská výška). Ostatní atributy jsou doporučené. Jedná se o topography (místopis), type (druh bodu), mark (značka, např. C pro čepovou, H pro hřebovou, atd.), monumentation (stabilizace, např. N pro nástěnnou, HS pro hloubkovou, J pro jinou, atd.), origin (původ), section (délka oddílu), d 0 (délka od počátku), sec 0 (sestav od počátku), FB 0 (rozdíl tam a zpět od počátku), dh (převýšení) a h (nivelační výška). 5.3 Převod dat ve formátu XLS do XML Autorem konverzního programu LXJ je Ing. Jan Bílek, který ho vytvořil v rámci své diplomové práce [1]. Celý program pro převod stávajícího formátu XLS do nového formátu levelling, který v rámci své diplomové práce (obhájené v lednu 2004) napsal Ing. Jan Bílek, je zapracován do knihovny JXL (Java Excel Library) od Andy Khana. Knihovna je napsaná v jazyce Java a umožňuje číst, zapisovat a měnit excelovské dokumenty. Program LXJ (zdrojové kódy se nachází v adresáři src/jxl/main) převádí soubor ve formátu XLS do formátu levelling. Prochází postupně všechny listy v souboru XLS a získané informace (uspořádané v tabulkách) zapisuje do formátu levelling (XML). Během převodu nás program informuje o jednotlivých listech, jejich jménech, počtu tabulek a začátku a konci těchto tabulek. Nakonec zobrazí čas převodu v milisekundách. Program LXJ je vyroben pod licencí GPL a jeho archiv najdete na adrese cvut.cz/~bilek/dp/cd/archiv/. Pro úspěšné spuštění programu je třeba mít nainstalovanou Javu. Úplně stačí JRE (Java Runtime Enviroment) 1.4 a vyšší. Pokud budete chtít program překládat ze zdrojových kódů, pak budete potřebovat JDK (Java Development Kit) 1.4 nebo vyšší sun.com. Jako vývojové prostředí je nejlépe použít nástroj NetBeans IDE netbeans.org/. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 93

108 Kapitola 5. Dokumentace měřických dat 5.4. Převod dat do relační databáze 5.4 Převod dat do relační databáze Import dat Vzhledem k tomu, že při výše uvedeném převodu z formátu XLS do XML nebyly využity veškeré údaje (např. chyběla informace o měřiči, který nivelační pořad zaměřil, atd.), použil jsem pro převod opět původní formát XLS. Konverzní program xls2sql jsem napsal v jazyce Java. Programem se vytvoří SQL dotazy, které slouží k importu do databázových tabulek. Při testování jsem používal relační databázi MySQL nt ale stejně tak bychom mohli využít i ostatní relační databáze PostgreSQL postgresql.org/, Oracle atd Datový model Datový model tvoří 9 tabulek (Nivelacni porad, Odbocny porad, Meric, Prevyseni v poradu, Prevyseni, Nivelacni body, Znacka bodu, Druh bodu, Stabilizace bodu). Jejich vzájemné vazby ukazuje schéma na obrázku 5.1. Základem celého modelu je tabulka Nivelacni porad, kde jsou uvedeny základní informace o měřeném pořadu. Informace o měřených převýšeních v pořadu jsou uvedeny ve vazební tabulce Prevyseni v poradu, která spojuje jednotlivá převýšení s nivelačním pořadem. V tabulce převýšení jsou vazby do tabulky Nivelacni body (na počáteční a koncový bod převýšení). Ostatní tabulky slouží jako číselníky (Znacka bodu, Druh bodu, Stabilizace bodu) a seznamy měřičů (Meric), kteří jednotlivé pořady zaměřovali. Poslední tabulkou je tabulka Odbocny porad, ve které jsou uloženy informace o odbočných pořadech, respektive je zde uvedena pouze vazba na hlavní pořad a záznam v tabulce Nivelacni porad, kde jsou data uložena společně s hlavními pořady. Z hlediska struktury není rozdíl mezi hlavním a odbočným pořadem Výhody uložení dat v relační databázi Mezi hlavní výhody uložení dat v relační databázi je jejich jednoduchá správa a možnost automatizovaného zpracování za využití jazyka SQL. Nyní bude daleko jednodušší hromadně zpracovat data např. z celé České republiky toto je také hlavním cílem celého převodu původní dokumentace do nového formátu. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 94

109 Kapitola 5. Dokumentace měřických dat 5.4. Převod dat do relační databáze Obrázek 5.1: Schema datového modelu pro uložení nivelačních měřických dat. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 95

110 Kapitola 6. Závěr Kapitola 6 Závěr Disertační práce se zabývá zpracováním nivelačních měření. I přes nástup moderních technologií v čele s GPS (a možná právě proto) je v dnešní době nivelace a s ní spojené výškové základy stále populární. Souvisí s tím zejména vazba nivelačních měření na geodynamická měření, bez kterých se při určování tvaru a rozměru geoidu neobejdeme. V úvodní kapitole 2 jsme si popsali historii výškových základů v České republice s vazbou na jejich historický vývoj od dob Rakouska-Uherska. Popsali jsme si systém značení nivelačních oblastí a z nich vycházející číslování nivelačních pořadů a bodů. Krátce jsme se zmínili také o stabilizaci a signalizaci nivelačních bodů. Podívali jsme se na její historii, ale zejména současnost tj. na povolené možnosti stabilizace, které nám nabízí vyhláška 31/1995 Sb. 1 ve znění pozdějších předpisů 212/1995 Sb. a 365/2001 Sb.. V závěru úvodní kapitoly jsme se věnovali katalogům a souborům nivelačních údajů a to zejména z hlediska historického. Po tomto úvodu do problematiky výškových základů se v další kapitole 3 zaměříme na proces zpracování nivelačních dat. V rámci disertační práce jsem navrhl a naprogramoval za využití programovacího jazyka C++ a vývojového prostředí C++ Builder ucelený balík aplikací Zpracování nivelačních měření, který postihuje celou výrobní linku na zpracování nivelačních měření. Při programování aplikace bylo použito množství doplňků, jejichž kompletní seznam podává příloha B a postup jejich zavedení do prostředí C++ Builder vysvětluje příloha C. Celá sada programů je již 7 let úspěšně využívána ke zpracování měření v České státní nivelační síti na Zeměměřickém úřadě v Praze. Za celou dobu používání umožnil software zpracovat stovky nivelačních pořadů a určit nadmořské výšky tisíce výškových bodů. Za jeden z přínosů své práce pokládám již navržení a sestavení tohoto nástroje na ucelené zpracování nivelačních dat a dále skutečnost, že navržený software je již řadu let nasazen v ostrém provozu při správě ČSNS, kterou provádí Odbor geodetických základů (dříve Odbor nivelace a gravimetrie). Programový balík Zpracování nivelačních měření obsahuje následující programy, o jejichž funkcích a využití jsme se dozvěděli v kapitole 3: 1 Vyhláška Českého úřadu zeměměřického a katastrálního ze dne 1. února 1995, kterou se provádí zákon č. 200/1994 Sb., o zeměměřictví a o změně a doplnění některých zákonů souvisejících s jeho zavedením. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 96

111 Kapitola 6. Závěr Zpracování nivelačních měření (nivelace.exe), Sestavení nivelačního pořadu (sestava.exe), Digitalizace souřadnic S-JTSK z map S-JTSK (digismo5.exe), Čtení ze záznamníku Wild GIF10 (gif10read.exe), Export DBF2TXT - Export bodů z BODY.DBF do TXT (export dbf2txt.exe), DBFtoDBF - převod databáze BODY s kontrolou kladů map SMO-5 a ZM50 (DBFtoDBF smo5.exe), TabLif compare - Zkontroluje identitu souborů TAB a LIF (tablif compare.exe). Součástí kapitoly je podrobný popis jednotlivých modulů. Největší prostor je věnován jádru celého systému, který tvoří program Zpracování nivelačních měření (nivelace.exe). Součástí tohoto modulu jsou funkce na prohlížení používaných souborů, přípravné a výpočetní práce. V rámci přípravných prací dochází k vytvoření vstupního souboru ve formátu LIF, který je popsán pomocí XML. Jako alternativu můžeme použít formát TAB, který je v klasickém textovém formátu, kde jsou jednotlivé hodnoty odděleny tabulátorem. Za hlavní a preferovaný je brán formát LIF, jehož specifikaci pomocí DTD najdete v příloze D. Vytvoření tohoto jednotného formátu LIF jako vstupu do pořadového vyrovnání považuji za další přínost své práce, neboť formát je jasně popsán pomocí specifikace DTD a umožňuje snadné opakované zpracování (i v jiných aplikacích). Vstupní soubor LIF (případně TAB) je v rámci přípravných prací vytvářen (skládán) z několika různých zdrojů. Další částí programu jsou výpočetní funkce. Mezi nejdůležitější patří vlastní výpočet nivelačního pořadu tj. pořadové vyrovnání nivelačního pořadu, které do sebe integruje ostatní základní výpočetní funkce jako výpočet normálního převýšení, Bouguerových anomálií, kladů mapových listů map SMO-5 a ZM 1:50 000, zeměpisných souřadnic, atd. V rámci pořadového vyrovnání se vytváří sada výstupů. Mezi nejdůležitější patří výstup ve formátu LOF, který odpovídá normě XML. Specifikaci formátu pomocí DTD najdete opět v příloze D. Za zajímavé a přínosné považuji, že součástí výstupního souboru LOF je současně celá vstupní konfigurace (hodnoty, které vstupují do vyrovnání s aktuálním nastavením). Považuji to za přínosné zejména ve chvíli, kdy ihned z výstupního souboru vidíte z jakých dat a při jakém nastavení byl pořízen. Prakticky to znamená, že součástí souboru LOF jsou vstupní hodnoty ve formátu LIF. Z toho důvodu je pro oba formáty vytvořena jedna specifikace pomocí DTD, protože formát LIF je jistou podmnožinou formátu LOF. Další přínos vidím v tom, že výstupy z pořadového vyrovnání jsou právě ve formátu XML, který je jasně popsán a nebude případně problém soubory dále programově opakovaně zpracovávat. Mezi další výstupy z pořadového vyrovnání patří textové a grafické výstupy. Textové výstupy ve formátu Microsoft Excel, které slouží k běžné práci s výstupy na Zeměměřickém úřadě. Mezi grafické výstupy patří graf rozdílu původních a nově určených výšek, zobrazení polohopisu nivelačního pořadu v S-JTSK a výškový profil nivelačního pořadu. Veškeré Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 97

112 Kapitola 6. Závěr textové i grafické výstupy ze vzorového vyrovnání jednoho nivelačního pořadu jsou k dispozici v příloze F. Další důležitou součástí hlavního programu Zpracování nivelačních měření je tvorba statistik a sumarizací. Generování statistik použitých značek a stabilizací bodů stejně tak sumarizace dle délky pořadů, počtu bodů a sestav je aktuální vždy na konci sezóny, kdy se analyzuje a bilancuje uplynulý rok a připravují se plány na rok příští. Další moduly doplňují hlavní program do ucelené výrobní linky. Na jejím úplném počátku je program Čtení z Wild GIF10, který slouží k nahrání dat z digitálního záznamníku s daty naměřenými přímo v terénu do počítače. Dále pokračujeme digitalizací souřadnic nivelačních bodů z map SMO-5 pomocí programu Digitalizace souřadnic S- JTSK z map. Ale to jen v případě, že jeho souřadnice neznáme z jiných zdrojů (přímé měření nově určeného bodu, souřadnice v databázi nivelačních bodů, atd.). Poté přistoupíme k pořadovému sestavení, k čemuž použijeme program Sestavení nivelačního pořadu. Tento program má za úkol usnadnit nalezení a sloučení dat z jednotlivých digitálních záznamníků (data z jednoho nivelačního pořadu mohou být uložena na více paměťových kartách a navíc mezi měřením se mohou vyskytovat měření z dalších pořadů) na základě znalosti průběhu nivelačního pořadu. Ukázky ze vzorového sestavení nivelačního pořadu najdete v příloze E. Poslední tři programy Export bodů z DBF do TXT, Převod databáze s kontrolou kladů map a Kontrola identity souborů TAB a LIF nám umožňují vytvořit export bodů z databáze do speciálních formátů (je k dispozici varianta pro ZABAGED, databázi katastru nemovitostí ISKN a program Kokeš), provést kontrolu správnosti uložených kladů mapových listů map SMO-5 a ZM 1: v databázi nivelačních bodů a v poslední řadě zkontrolovat vzájemnou identitu vstupních souborů TAB a LIF (pro případ, že bychom se soubory pracovali mimo softwarové prostředí Zpracování nivelačních měření ). V další kapitole 4 jsme se věnovali databázi nivelačních bodů a jejímu možnému převodu do relační databáze. Popsali jsme si stávající datový model databáze, která je vedena v systému FoxPro, a nutné kroky k převodu do nového modelu databáze, jehož schéma 4.1 jsme si detailně popsali. Vzhledem k tomu, že nově navržený model databáze ještě stále kopíroval původní model, v závěru kapitoly jsme jej ještě podstatně vylepšili (viz schéma 4.7). U tohoto návrhu jsme použili metody normalizace a vytvořili několik číselníků. Vzhledem k tomu, že se ve stávající podobě jedná pouze o návrh nové struktury, popsali jsme si detailně jen migraci do jednoduššího modelu. K vytvoření importního skriptu byl v rámci disertační práce sestaven program dbf2sql.exe. Program pracuje ve dvou variantách a to pro systémy Oracle a MySQL. Podle vstupního parametru určujeme, která verze SQL skriptu se použije (ukázky najdete v příloze H). V rámci převodu do nového datového modelu bylo provedeno množství kontrol dat uložených v databázi. Pomocí kontrolního SQL skriptu (viz příloha G) vyhledané podezřelé záznamy, které byly předány pracovníkům Zeměměřického úřadu k posouzení a případné opravě, považuji za další přínos mé práce, neboť jen kvalitní a čistá data tvoří kvalitní a ucelenou databázi nivelačních bodů. Při kontrolách dat jsem v databázi objevil mnoho zajímavých údajů, které jsme si detailně prohlédli v další části kapitoly. Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 98

113 Kapitola 6. Závěr 6.1. Další vývoj V závěru kapitoly jsme se věnovali vizualizaci nivelačních dat (pořadů i jednotlivých bodů). Jako cílové prostředí pro zobrazení nivelačních dat byla zvolena aplikace Google Earth. Zároveň jsme tím ukázali možné využití jazyka KML k prezentaci geodetických dat. Za přínos této části považuji skutečnost, že relativně jednoduchou formou je možné vizualizovat nivelační data a představit je široké veřejnosti. Z mého pohledu je to jistě zajímavý způsob, kterým by se mohla nivelační data dostat relativně snadno mezi geodetickou veřejnost. Jak už jsem předeslal v úvodu, tak se jedná pouze o ukázku, aplikace se zobrazením nivelačních dat v Google Earth není zatím zveřejněna. Jistě by to byl dobrý doplněk stávajího poskytování nivelačních dat přes portál Poslední kapitola 5 obsahuje informace o dokumentaci měřických dat tzv. Báze dat. V současné době je dokumentace vedena ve formátu Microsoft Excel, což dle mého názoru prakticky znemožňuje jejich hromadné zpracování. V rámci kapitoly jsem navrhl převod dat do relační databáze. Ukázali jsme si schéma datového modelu (5.1). Součástí disertační práce bylo také sestavení programu xls2sql, který byl napsán v jazyce Java a který slouží k převodu Báze dat z formátu XLS do nového datového modelu v relační databázi. Vzhledem k velkému množství ruční práce na převodu souborů ve formátu Microsoft Excel nebyl celý převod dokumentace proveden. Formát souborů ve formátu Excel totiž není jednotný a je prakticky nemožné vytvořit jednotný konverzní program, který by reagoval na veškeré varianty souborů. Přesto si myslím, že dosavadní práce na vytvoření datového modelu a na převodu Báze dat do nového formátu jsou dalším z přínosů mé disertační práce. Veškeré zdrojové kódy k vytvořeným aplikacím společně se všemi daty použitými v rámci této disertační práce jsou k dispozici na přiloženém DVD, jehož obsah najdete v příloze A. 6.1 Další vývoj Ve druhé části závěru se ještě stručně podíváme na možný další vývoj problematiky, kterou se zabývala tato disertační práce. Samozřejmostí jsou možné další úpravy a doplnění programového balíku Zpracování nivelačních měření, které vyplynou z jeho dalšího používání. Některé nové funkce přinesou nové nivelační přístroje, které s sebou přinesou nové formáty naměřených nivelačních dat, nové technologie nebo vynucená komunikace s dalšími programy. V případě, že se Zeměměřický úřad rozhodne pro převod databáze nivelačních bodů do relační databáze, tak nás čeká úprava programu na migraci dat do nového datového modelu. Tiše předpokládám, že by se realizoval vylepšený datový model. Jak už jsem zmínil v předchozím textu, bude se pokračovat na přípravě pro převod dokumentace měřických dat do relační databáze. Zde je před námi ještě pěkný kus práce. Při sestavování SQL skriptů pro kontrolu dat v databázi nivelačních bodů, které jsem realizoval tak, že jejich výstupem je zdrojový kód pro program L A TEX, ze kterého se přímo Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 99

114 Kapitola 6. Závěr 6.1. Další vývoj pomocí programu pdfcslatex.exe generuje výstup ve formátu PDF, mě napadlo, že stejný postup by se mohl použít pro generování nivelačních údajů. Přineslo by to výhodu v tom, že výsledný PDF dokument by byl po typografické stránce kvalitnější než dosavadní výstup ve formátu HTML. V neposlední řadě by mohl být PDF dokument obsahující nivelační údaje opatřen elektronickou značkou 2, a tak by se mohl stát oficiálním dokumentem vydávaným prostřednictvím internetové sítě široké odborné veřejnosti. Proces generování PDF souboru s nivelačními údaji ukazuje obrázek 6.1. Pokud bychom přesto trvali na formátu HTML (případně jiném), tak není problém ze zdrojového souboru ve formátu L A TEX vygenerovat příslušný další formát. Obrázek 6.1: Proces generování nivelačních údajů Další zajímavou možností, jak poskytovat nivelační data, je prostřednictvím webových služeb. Pomocí webových služeb by se mohla nivelační data dostat do množství klientů a uživatelé by si je na základě svých specifických potřeb zobrazovali. Pod klientem si můžeme představit některý z geodetických softwarů, případně bychom mohli nivelační data zobrazit i na display mobilního telefonu. Můžeme pokračovat v dalších kontrolách nivelačních dat. Mezi možné okruhy zájmu patří kontrola vzájemné integrity souřadnic X, Y a zeměpisných souřadnic ϕ a λ, kontrola vzájemné integrity normální γ a skutečné tíže g, atd. 2 Jde o obdobu zaručeného elektronického podpisu s tím rozdílem, že elektronický podpis označuje osobu soukromého práva - tedy osobu fyzickou či právnickou obecně, zatímco elektronická značka je identifikátorem veřejné instituce (správního úřadu zejména, případně i fyzických či právnických osob s určitou působností v oblasti veřejného práva). Petr Souček: Analýza a zpracování nivelačních měření 100