ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ DIPLOMOVÁ PRÁCE 2005 BOHUMIL KUBA

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ DIPLOMOVÁ PRÁCE 2005 BOHUMIL KUBA

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební Katedra speciální geodézie DIPLOMOVÁ PRÁCE Určování svislých posunů na objektech čerpacích stanic v Ústí nad Labem Prosinec 2005 Bohumil Kuba

Prohlašuji, že jsem celou tuto diplomovou práci vypracoval samostatně s použitím literatury uvedené v seznamu. 16.12.2005 Bohumil Kuba

Děkuji Ing. Lence Línkové,Ph.D za užitečné rady a připomínky, které mi poskytovala během psaní této diplomové práce. Dále děkuji Ing. Jiřímu Kubešovi, CSc. a RNDr. Jaromíru Macháčkovi, Ph.D. za jejich odborné příspěvky k závěrečné interpretaci získaných hodnot posunů.

Bohumil Kuba - 1 - Obsah Anotace 4 1 Úvod 5 2. Popis sledovaných objektů a předmětů měření 6 2.1 Čerpací stanice Střekov 6 2.2 Čerpací stanice Trmice 6 3 Problematika měření svislých posunů 8 3.1 Potřeba a účel měření 8 3.2 Specifikace posunu a deformace 9 3.3 Vliv fyzikálních vlastností půdy na vznik posunů staveb 10 3.4 Měření svislých posunů pomocí geodetických metod 11 3.4.1 Měření absolutních posunů 11 3.4.2 Měření relativních posunů 12 3.4.3 Obecný postup měření 12 3.4.4 Osazování měřických znaků, rozdělení pevných bodů 13 4 Nejčastěji používané geodetické metody určování svislých posunů 14 4.1 Geometrická nivelace (optická) 14 4.1.1 Druhy geometrické (optické) nivelace 14 4.1.2 Rozdělení nivelace podle požadované přesnosti 17 4.1.3 Základní charakteristika přesnosti nivelačních prací a chyby nivelace 19 4.1.4 Druhy nivelačních přístrojů 24 4.2 Metoda hydrostatické nivelace 28 4.2.1 Princip hydrostatické nivelace 28 4.2.2 Aplikace hydrostatického měřícího systému na reaktorech JETE 30 4.3 Metoda trigonometrické nivelace 32 4.4 Fotogrammetrické metody 36 4.4.1 Možnosti fotogrammetrických metod 36

Bohumil Kuba - 2-4.4.2 Sledování prostorových posunů Ivančického viaduktu pomocí fotogrammetrických metod 36 5 Popis bodových polí, prováděných měřických prací a použitého vybavení 38 5.1 Čerpací stanice Střekov 38 5.1.1 Vztažná soustava 38 5.1.2 Sledované body 38 5.1.3 Postup měření 41 5.2 Čerpací stanice Trmice 41 5.2.1 Vztažná soustava 41 5.2.2 Sledované body 42 5.2.3 Postup měření 43 5.3 Použité vybavení 43 5.3.1 Parametry přístroje Zeiss Koni 007 44 5.3.2 Parametry přístroje Kern NK3 44 5.3.3 Ostatní použité vybavení 44 6 Chybový rozbor určení posunů 45 6.1 Obecná kritéria přesnosti měření posunů 45 6.2 Rozbor přesnosti naměřených hodnot 46 7. Zkoušky použitých nivelačních přístrojů 50 7.1 Obecná pravidla zkoušek a rektifikace nivelačních přístrojů 50 7.1.1 Obecná pravidla zkoušek a rektifikace libelových nivelačních přístrojů 50 7.1.1.1 Osové podmínky 50 7.1.1.2 Zkoušky osových podmínek a rektifikace 50 7.1.2 Obecná pravidla zkoušek a rektifikace nivelačních přístrojů s automatickým urovnáním 51 7.1.2.1 Osové podmínky 51 7.1.2.2 Zkoušky osových podmínek a rektifikace 52 7.2 Provedené zkoušky použitých nivelačních přístrojů 53

Bohumil Kuba - 3-8 Vypočtené hodnoty svislých posunů 57 8.1 Tabulky výsledných hodnot 57 8.2 Grafické zpracování získaných hodnot posunů 63 9 Zhodnocení výsledných posunů 67 9.1 Lokalita Trmice 67 9.2 Lokalita Střekov 67 10 Závěr 69 11 Seznam literatury 71 12 Seznam příloh 73

Bohumil Kuba - 4 - Anotace Obsahem této diplomové práce je zpracování a vyhodnocení etapových měření svislých posunů prováděných v letech 2001 až 2005 na objektech vodních čerpacích stanic ve čtvrtích Střekov a Trmice na okraji Ústí nad Labem. Závěrem této práce má být případné prokázání svislých posunů sledovaných bodů. Součástí práce je také stručný popis současných nejběžněji používaných geodetických metod měření svislých posunů. This thesis deals with processing and evaluation of periodical measurements of vertical displacements realized in years 2001-2005 in the buildings of water-pumping stations in the districts of Střekov and Trmice situated at periphery of the town of Ústí nad Labem. The aim of this diploma thesis is to prove possible vertical displacements of the observed points. A part of this thesis is also a short description of the contemporary most used geodetic methods of measuring of vertical displacements.

Bohumil Kuba - 5-1 Úvod Měření svislých posunů stavebních objektů pomocí geodetických metod představuje i v dnešní době nejekonomičtější způsob řešení tohoto problému. Obecná potřeba měření posunů vyplývá z faktu, že na každý stavební objekt neustále působí celá škála vlivů, jejichž následkem může být až ohrožení samotné jeho funkčnosti. Jedná se o vlivy přirozené, které jsou výsledkem nejrůznějších přírodních procesů, i o vlivy umělé, které jsou výsledkem působení člověka. Odborně provedené geodetické měření dokáže případný negativní dopad těchto vlivů včas odhalit a poskytnout dostatečně přesné údaje, na základě kterých se dá navrhnout efektivní řešení daného problému. Cílem této diplomové práce, která se zabývá zpracováním etapových měření svislých posunů, prováděných na objektech čerpacích stanic v Ústí nad Labem, je posouzení získaných hodnot a následné vyvození závěrů o tom, zda a na kterých sledovaných bodech byly posuny prokázány.

Bohumil Kuba - 6-2 Popis sledovaných objektů a předmětů měření 2.1 Čerpací stanice Střekov Objekt čerpací stanice se nachází na pravém břehu řeky Labe ve čtvrti Střekov na okraji Ústí nad Labem. Dlouhodobým předmětem řešení je stanovení příčin poruch budovy čerpací stanice, zhlaví studny a čerpacích jímek a stanovení příčin poruch jeřábové dráhy. Budovu čerpací stanice tvoří lehká montovaná konstrukce střechy s dřevěnými střešními vazníky a obvodové zdivo z plynosilikátových tvárnic se ztužujícím věncem v úrovni nosníků jeřábové dráhy. Ocelová konstrukce jeřábové dráhy je do věnců přikotvena, studny jsou založeny na kesonu. Čerpací jímky, násoskový kanál, propojovací kanály a studně jsou monolitické železobetonové. Katedra speciální geodézie se od srpna roku 2001 na celkovém řešení problému podílí měřením, zahrnujícím: a) kontrolu sedání studny a čerpacích jímek; b) kontrolu sedání nosné konstrukce budovy čerpací stanice; c) kontrolu sedání sloupů jeřábové dráhy. 2.2 Čerpací stanice Trmice Objekt čerpací stanice se nachází na levém břehu řeky Labe ve čtvrti Trmice na okraji Ústí nad Labem. Předmětem řešení byla kontrola sedání (naklánění) hlavní budovy čerpací stanice. Budova čerpací stanice je založena na železobetonovém kesonu; monolitická železobetonová jímka do úrovně ± 0,00 m; monolitický železobetonový skelet nad úrovní ± 0,00 m. Od srpna 2001 do října 2004, kdy bylo měření na popud investora ukončeno, zde katedra speciální geodézie fakulty stavební ČVUT prováděla dvakrát za rok měření svislých posunů a následné zpracování a vyhodnocení získaných dat ve formě roční zprávy.

Bohumil Kuba - 7 - Úkolem této diplomové práce je zpracování 6. až 9. etapy měření ve Střekově a 6. a 7. etapy již ukončeného měření v Trmicích. Použitá data ze zpracování předchozích etap měření byla převzata od Ing. Lenky Línkové, Ph.D. z katedry speciální geodézie fakulty stavební ČVUT.

Bohumil Kuba - 8-3 Problematika měření svislých posunů 3.1 Potřeba a účel měření Měření a zjišťování posunů patří mezi základní úlohy inženýrské geodézie, která se zabývá jak samotnou technologií získávání potřebných dat, tak jejich následným vyhodnocením, které poté slouží jako podklad pro další navazující profese. Obecně potřebu a účel měření posunů stanovuje norma ČSN 73 0405 [1]. Podle [1] slouží měření stavebních posunů pro: a) získávání podkladů pro posouzení, jak se zachová základová půda účinkem stavby a jak působí stavební objekt na blízké objekty; b) porovnání skutečných hodnot posunů s očekávanými hodnotami vypočtenými ve stavebním projektu; c) sledování stavu, funkce a bezpečnosti nových stavebních objektů; d) sledování stavu, funkce a bezpečnosti stávajících stavebních objektů ovlivněných stavební činností v jejich blízkém okolí. Posuny stavebních objektů se měří během její výstavby a po jejím dokončení: a) mohou-li mít posuny význam pro bezpečnost a použitelnost objektu nebo zařízení; b) při užití neobvyklých nebo nových konstrukcí či konstrukčních systémů, např. základů turbínové desky pro turbíny o výkonu 100 MW a výše (ČSN 73 1020), výškových objektů o výšce větší než 50 m (mosty, komíny, chladicí věže, televizní a rozhlasové věže, sila, výškové budovy, přehradní hráze); c) jsou-li tyto citlivé na účinky posunů nebo jsou založeny v nepříznivých geologických podmínkách; d) jestliže se v průběhu výstavby objeví známky jejich porušení;

Bohumil Kuba - 9 - e) jsou-li postaveny na poddolovaném území (viz. ČSN 73 0039) a toto měření odpovídá významu a důležitosti objektu. - Očekává-li se vliv stavební činnosti na stav, funkci a bezpečnost okolních stavebních objektů, měří se posuny i těchto objektů. - Objeví-li se poruchy užívaného stavebního objektu nebo lze li očekávat jejich posuny vlivem přitížení nebo odlehčení základové půdy v okolí, změnou hladiny podzemní vody, poddolováním apod., pak se jejich případné posuny měří na základě odborného statického posudku. Při měření výškových posunů, pokud to podmínky v terénu dovolují, se používá nejčastěji oboustranná (TAM a ZPĚT) geometrická nivelace ze středu, která je dlouhodobě uznávána po praktické i teoretické stránce jako ekonomická a dostupná metoda poskytující přesné výsledky. Měření se provádí obecně z potřeby posouzení stability stavby, na níž se vnější vlivy mohou projevit různými způsoby, ať už se jedná o zmíněný posun, popř. o deformaci. 3.2 Specifikace posunu a deformace Pojem posunu a deformace je třeba odlišit, protože prokázaný posun stavby nutně neznamená její deformaci, která je výsledkem nejrůznějších vlivů; záleží např. na tuhosti konstrukce apod. Podle [2] většinou platí, že u rozměrnějších staveb, které zejména z ekonomických důvodů nemohou mít dostatečně tuhé konstrukce, dochází kromě posunu také k deformaci. Rozdíl mezi deformací a posunem je také v tom, že posun vztahujeme k určitým známým a definovaným bodům, kdežto deformace vyjadřuje přetvoření tvaru objektu vcelku i v jeho částech, což lze klasifikovat jako změnu prostorovou, která je celkově obtížněji postihnutelná. Posun bodu lze exaktně detekovat geodetickými metodami, oproti deformaci, která může být částečně popsána například pomocí fotogrammetrie, popř. pomocí laserových skenovacích metod,

Bohumil Kuba - 10 - které tvoří v dnešní době jeden z nejdynamičtěji se rozvíjejících oborů geodézie. V případě, že tyto technické postupy nejsou k dispozici, lze deformaci vyvozovat nepřímo ze získaných hodnot posunů sledovaných bodů, popřípadě z typických projevů přímo na sledovaném objektu. Posuny se dále dělí do několika skupin. Posun ve směru tížnice se označuje podle [2] jako sednutí, popř. zvednutí. Dalším druhem je pootočení natočení vůči původní poloze, dále naklonění pootočení od svislice a průhyb přetvoření objektu nebo jeho části ve směru kolmém na převládající rozměr. 3.3 Vliv fyzikálních vlastností půdy na vznik posunů staveb U nových budov, kdy je s postupným narůstáním stavby základová půda zatěžována stále více, dochází nejprve k rovnoměrnému sedání stavby. Při větším zatížení se sedání zrychluje až do okamžiku, kdy zatížení překročí meze únosnosti dané základové půdy mezní zatížení, a dochází k zaboření stavby. Obecně každá základová půda je stlačitelná, s různým mezním zatížením, které je podmíněno různými fyzikálními vlastnostmi zemin (hornin). Neporušené půdní vrstvy a částice jsou v rovnováze, jsou-li tlaky, které na ně působí ze všech stran, vyrovnány. Nejdůležitější fyzikální vlastnosti půd, ovlivňující jejich únosnost, jsou obsah vody, zrnitost, velikost pórů, smršťování, stlačitelnost atd. Vlastnosti stavby, ovlivňující její případné sedání, jsou zejména její váha, velikost a tvar základu, jeho hloubka atd. Sedání má stálou a proměnnou složku, označovanou jako pružná deformace. U zvláště těžkých staveb, u kterých se počítá s významným zatěžováním během provozu, jako jsou např. sila, se provádí plné zatížení bezprostředně po jejich dokončení. Po jejich vyprázdnění se projeví trvalé sednutí i vypružení, o které po opětovném zatížení stavba opět sedne.

Bohumil Kuba - 11 - Sedáním, popř. zvedáním jsou postiženy i staré budovy a to zejména následkem změny hladiny spodních vod. Tato změna, ke které může dojít např. vlivem důlních prací, stavby přehrad, regulace vodních toků, výstavby drenáží, podzemních štol a tunelů, působí následně na základy stavby odlehčením nebo přitížením. Jeho velikost je závislá na změně nadlehčování spodní vodou, kterou lze vyjádřit pomocí Archimédova zákona. Naklonění známé věže v Pise, které dosahuje při výšce věže 54,58 m hodnoty 4,80 m, je podle [2] následkem právě změny hladiny podzemní vody. 3.4 Měření svislých posunů pomocí geodetických metod Dvě základní varianty měření posunů stabilizovaných bodů, které jsou určeny k zjišťování posunů, popř. přetvoření stavby, spočívají buď v měření absolutních posunů stabilizovaných bodů, nebo posunů relativních. Tyto stabilizované body se označují jako body pozorované. K určení posunů je třeba zvolit vztažnou soustavu, která může být představována geodetickou sítí, nebo geometrickým systémem. 3.4.1 Měření absolutních posunů Chceme-li měřit absolutní posuny, je podle [2] potřeba určit v dané síti nebo soustavě pevné body, jejichž výška nebude ovlivňována měřeným objektem a které jsou považovány za dostatečně stabilní a vyhovující požadované přesnosti měření. Tyto body jsou označovány jako body vztažné. Jelikož nelze zcela zamezit působení vnějších vlivů na stabilizovaný pevný (vztažný) bod, je potřeba pomocí statistických testů případný posun prokázat. Slouží k tomu tzv. nulová hypotéza, která závisí na vhodně voleném koeficientu spolehlivosti a na odhadu přesnosti výšky bodu, tj. směrodatné odchylce ve výšce. Stanovení těchto dvou veličin představuje také hlavní problém této metody. Neprokáže-li se během testování posun bodu, je tento nadále považován za pevný. Určují-li se posuny

Bohumil Kuba - 12 - jednoduchých objektů malého rozsahu, je třeba nejméně dvou nadbytečných kontrolních prvků. K určení výškového horizontu postačí dvě měřená převýšení, tj. převýšení mezi třemi pevnými body. 3.4.2 Měření relativních posunů Relativní posuny lze podle [2] zjišťovat ve vztažné soustavě vztažené k pozorovanému objektu, např. svislé relativní posuny se zjišťují z rozdílů převýšení mezi měřenými body v odpovídajících etapách měření, úhlem, popř. vodorovným posunem na jednotku délky se vyjadřuje naklonění vztažené ke svislici, naklonění vztažené k vodorovné rovině lze vyjádřit úhlem nebo relativním sedáním, popř. relativním sedáním na jednotku délky. 3.4.3 Obecný postup měření Základní nebo nultou etapou se označuje výchozí měření, od kterého se následně zjišťují posuny bodů v dalších etapách. Toto měření je obvykle prováděno s větší přesností, než následující měření etapová. Samotná požadovaná přesnost měření musí zohlednit požadavky investora, časový interval, který bude na určení případných posunů a vyvození dlouhodobějších závěrů k dispozici, zvláštní význam objektu apod. Vzhledem k tomu, že výška pozorovaných bodů stabilizovaných na měřeném objektu se určuje při metodě geometrické nivelace většinou záměrami stranou, je potřeba při každé etapě měření provést zkoušku měřícího přístroje, která určí chybu z nevodorovnosti záměrné přímky a popřípadě zavést opravu z nestejné délky záměry vpřed (vzad) a délky boční záměry. Jeli měřická síť menšího rozsahu, je vhodné, umožňují-li to podmínky v terénu, stabilizovat představové body a tím vyznačit postavení přístroje. Tento postup slouží k zachování stejných podmínek měření v jednotlivých etapách, čímž se vyloučí vliv konstantních systematických chyb (např. z délky laťového metru).

Bohumil Kuba - 13-3.4.4 Osazování měřických znaků, rozdělení pevných bodů Pevné body jsou obvykle voleny tak, aby nedošlo ke změně jejich polohy vlivem stavební činnosti, ani jiných případných vnějších vlivů. Body by měly být vhodně umístěny tak, aby při změně jejich polohy bylo možné určit druh a velikost posunu, popřípadě přetvoření (deformaci) sledovaného objektu nebo jeho části. Rozmístění bodů se obvykle konzultuje se statikem, projektantem, zpracovatelem průzkumu základové půdy atd., s přihlédnutím k potřebám měřického určení. Při tom je potřeba zohlednit faktory jako tvar půdorysu objektu, tuhost konstrukce, rozdělení zatížení a namáhání, způsob založení a také základní principy stavební mechaniky. Vždy je potřeba zvolit nadbytečný počet měřických bodů, neboť je nutné počítat s tím, že některé body mohou být vlivem provozu či stavební činnosti zničeny, nebo se mohou stát nepřístupnými. Je-li tato varianta přímo předem předpokládána, je nutné osadit nebo zabudovat náhradní body tak, aby mohla být nejméně v jedné etapě změřena poloha původních i náhradních bodů. Pevné body lze podle [2] obecně dělit na body: a) připojovací slouží k polohovému nebo výškovému připojení; b) ověřovací ověřují stálost polohy připojovacích bodů.

Bohumil Kuba - 14-4 Nejčastěji používané geodetické metody určování svislých posunů 4.1 Geometrická nivelace (optická) 4.1.1 Druhy geometrické (optické) nivelace Tato kapitola je zpracována podle [5]. Nivelace je měřická metoda, při které se určuje výškový rozdíl dvou bodů A a B pomocí úseků l A a l B, které představují svislou vzdálenost od realizované vodorovné roviny r (Obr.1). Výškový rozdíl je poté dán vztahem: H AB = H B H A = l A lb (4.1) Obr.1: Princip geometrické nivelace Velikost úseků l A a l B se určuje nejčastěji pomocí tzv. nivelační latě, která představuje vhodné délkové měřítko, výjimečně lze použít např. dvoumetr. Vodorovná rovina se nejčastěji realizuje pomocí nivelačního přístroje. Při použití geometrické nivelace se používá zpravidla přesné (PN) a velmi přesné (VPN) nivelace, pomocí nichž lze získat výškový rozdíl H AB dvou bodů dvěma základními způsoby:

Bohumil Kuba - 15-1) geometrickou nivelací kupředu, 2) geometrickou nivelací ze středu. ad1) Geometrická nivelace kupředu Nivelační přístroj se zcentruje nad bodem A, změří se výška přístroje v p a na lati, postavené na bodě B, se odečte laťový úsek l b (Obr.2). Pro určení převýšení poté platí vzorec: H AB = v p - l b (4.2) Obr.2: Nivelace kupředu V případě, že vzdálenost, popř. převýšení mezi body A a B překračuje možnosti přímého určení převýšení výše popsanou metodou, je nutno nivelovaný úsek A-B rozdělit na více částí. Výsledná hodnota převýšení H AB je poté získána součtem všech postupně měřených převýšení jednotlivých částí úseku. Tato metoda se v praxi téměř nepoužívá z důvodu nutnosti stabilizace všech přechodných bodů, nižší přesnosti způsobené narůstáním systematické chyby s množstvím přestav a neúměrné pracnosti oproti všeobecně užívané metodě geometrické nivelace ze středu. Lze ji však použít s dostatečnou přesností na určité specifické práce, například na měření profilů.

Bohumil Kuba - 16 - ad2) Geometrická nivelace ze středu Tato metoda je obecně nejpoužívanější, nejhospodárnější a zároveň nejpřesnější. Chceme-li získat převýšení H AB mezi body A a B, tj. z bodu A do bodu B, nivelační přístroj se postaví přibližně doprostřed jejich spojnice, na bodech A a B se postaví nivelační latě (najednou nebo postupně), na kterých se odečte čtení vzad l A a vpřed l B (Obr.3). Hodnota H AB se poté vypočte ze vzorce: H AB = vzad vpřed = l A -l B (4.3) Obr.3: Nivelace ze středu Používaná terminologie nivelace Postavení nivelačního přístroje a dvojice latí tvoří tzv. nivelační sestavu. Nivelační sestavy mají délku omezenou přesností, převýšením atd. Více nivelačních sestav dává dohromady tzv. nivelační oddíl. Krátké nivelační oddíly jsou v praxi také označovány jako nivelační pořad.

Bohumil Kuba - 17 - V praxi rozlišujeme tyto druhy pořadů: a) vložený začíná a končí na dvou výškově známých bodech; b) uzavřený začíná i končí na stejném známém bodě; c) volný začíná na známém bodě a končí na jednom z bodů určovaných; d) pořady tvořící plošnou nivelační síť a zahrnující alespoň dva známé nivelační body a řadu určovaných bodů. Dlouhé nivelační pořady během pořadové nivelace jsou rozděleny na jednotlivé nivelační oddíly (úseky mezi stabilizovanými měřickými značkami). U velmi dlouhých pořadů může tvořit několik oddílů tzv. nivelační úsek. Při větším převýšení, vzdálenosti, popř. vlivem terénu, se rozdělí určovaný nivelační oddíl (mezi body A a B) na více nivelačních sestav, během nichž může být lať přechodně stabilizována např. pomocí nivelační podložky, a popsaný měřický postup se opakuje. Výsledná hodnota převýšení [5]. H AB je opět součtem naměřených dílčích převýšení 4.1.2 Rozdělení nivelace podle požadované přesnosti Užitá technologie měření, použití technického vybavení s příslušnými parametry a dodržení vhodného postupu určují výsledný stupeň přesnosti získaného měření. Druhy geometrické nivelace ze středu podle požadované přesnosti: 1) technická nivelace (TN) 2) přesná nivelace (PN) 3) velmi přesná nivelace (VPN) 4) zvlášť přesná nivelace (ZPN) Měřená data použitá v této diplomové práci byla získána metodou přesné nivelace.

Bohumil Kuba - 18 - Specifikace přesné nivelace Technologii měření přesné nivelace stanovuje Nivelační instrukce pro práce v ČSJNS. Podle ní by mělo být zvětšení dalekohledu použitého nivelačního přístroje alespoň 24 násobné, citlivost nivelační libely by měla být alespoň 20,6 (41 v koincidenční úpravě), případně může být přístroj vybaven kompenzátorem odpovídající úrovně. Měly by se používat pevné stativy, těžké litinové nivelační podložky, popř. nivelační hřeby. Každý pořad PN se niveluje dvakrát TAM a ZPĚT, v různou denní dobu. Při použití páru dvou latí by měl být zachován sudý počet sestav a délka záměr by měla být rozměřena s decimetrovou přesností. Další požadavky jsou udávány v závislosti na požadované přesnosti. Požadovaná přesnost měření použitých v této diplomové práci je totožná s požadovanou přesností měření nivelačních pořadů III. řádu, které spadají do Základního výškového bodového pole. Dle instrukce mají být latě vybavené invarovou stupnicí, krabicovou libelou a opěrkami. Nivelační přístroj musí být vybaven optickým mikrometrem s rozsahem odpovídajícím dělení latě. Záměry nemají být delší než 40 m, výška záměry nad terénem nemá být menší než 80 cm (popř. ve svažitém terénu u záměr kratších než 20 m menší než 40 cm). Mezní rozdíl čtení dvou stupnic od konstanty by u jednotlivé záměry neměl přesáhnout 0,1 mm, v sestavě 0,2 mm. Připojovací a kontrolní měření by mělo být provedeno na dva nejbližší body. Základním kritériem dosažené přesnosti je mezní odchylka nivelačního oddílu mezi nivelovaným převýšením tam a zpět: max = 3 (4.4) 1 mm R km R délka nivelačního oddílu v km Pro nivelační úsek, složený z více oddílů, je její hodnota stanovená s větší přísností vzhledem k narůstání zbytkových systematických chyb:

Bohumil Kuba - 19-2 max = 3 R (4.5) mm 3 2 km R délka nivelačního úseku v km. Pro ověřovací měření mezi dvěma výškově známými body se k těmto hodnotám připočítávají 2 mm. 4.1.3 Základní charakteristika přesnosti nivelačních prací a chyby nivelace Základní charakteristiku přesnosti tvoří střední kilometrová chyba obousměrné nivelace m 0 (převýšení určeného tam a zpět na vzdálenost 1 km), která je charakteristická pro použitý druh nivelace (např. TN). Tato chyba se určuje jako aposteriorní hodnota z rozsáhlejších výsledků souborů měření při dodržení předepsané technologie, nebo je stanovena jako apriorní hodnota udávaná výrobcem, které by se mělo docílit při dodržení určitých technologických zásad. Jako každé měření je i nivelace zatížena výskytem chyb, které se dají rozdělit na: 1) hrubé chyby; 2) nevyhnutelné chyby. Tyto se dále dělí na chyby systematické a nahodilé. ad1) Hrubé chyby Jsou to chyby, kterých se dopustí většinou sám měřič vlivem např. únavy či monotónnosti měřického postupu a které výrazně porušují danou technologii měření. Jedná se např. o chybné odečtení latě, opomenutí urovnání nivelační libely, posun podložky atd. ad2) Nevyhnutelné chyby Tyto chyby jsou součástí měření prakticky vždy i při maximální pečlivosti a přesném dodržení technologického postupu. Podle obecné klasifikace měřických chyb se dělí na dvě skupiny:

Bohumil Kuba - 20 - a) systematické chyby c, jejichž střední hodnota E(c) = c 0 a které jsou stálého znaménka; b) nahodilé chyby η, jejichž střední hodnota E(η) = 0 a které mají různá znaménka. Přehled systematických chyb 1) Chyba ze zakřivení horizontu Vzniká po urovnání nivelačního přístroje při každém čtení, kdy dochází k vzniku diference mezi zdánlivým horizontem nivelačního přístroje, realizovaným záměrnou přímkou, a skutečným horizontem. Její velikost je nepatrná, projevuje se pouze při nivelaci kupředu a při nestejně dlouhých záměrách, jinak se její vliv vyloučí měřickou metodou geometrické nivelace ze středu. 2) Chyba ze sklonu záměrné přímky a) U libelových přístrojů je způsobena jejich nepřesnou rektifikací, dá se však dobře zjistit pomocí polní zkoušky přístroje. Vliv této chyby se uplatňuje při nivelaci kupředu a při nestejné délce záměr. Při geometrické nivelaci ze středu se stejně dlouhými záměrami se však téměř beze zbytku eliminuje měřickým postupem. b) U přístrojů s automatickým urovnáním záměrné přímky je způsobena zejména nedokonalou funkcí kompenzátoru či justáží a je také nazývána chybou z kompenzace a jejím následkem je šikmý horizont (nevodorovnost záměrné přímky). Tato chyba se nedá vyloučit stejnou délkou záměr, její vliv lze ale zmenšit vhodným měřickým postupem pomocí urovnávání krabicové libely v každé soustavě vždy na záměru vzad. U moderních přístrojů obvykle nedosahuje výraznější velikosti.

Bohumil Kuba - 21-3) Chyba ze svislé složky refrakce Tato chyba vzniká díky tomu, že záměra bližší terénu má větší teplotní gradient a tím i větší zakřivení záměrné přímky, což je následek refrakce, kdy dochází k zakřivení světelného paprsku při průchodu vrstvami vzduchu s různými vlastnostmi. Podle [3] platí, že zakřivení záměrného paprsku je úměrné změně (gradientu) hustoty vzduchu ve směru kolmém k záměře. Vliv zakřivení je výrazný zejména pro nízké záměry nad terénem a jeli při pořadové nivelaci opakovaně velký rozdíl mezi velikostí čtení vzad a vpřed, může být jeho následkem značná systematická chyba. Technologické postupy různých druhů nivelace se snaží eliminovat vliv této chyby stanovením minimální výšky záměry nad terénem a dodržováním vhodných observačních podmínek. 4) Chyba z nesprávné hodnoty délky laťového metru Působením vlivu vnějšího prostředí na nivelační lať, zejména na materiál, ze kterého je vyrobena stupnice, a změnou napínací síly invarového pásku, dochází ke změně délky laťového metru. Tato chyba má relativně malou velikost, může se však projevit při větší hodnotě nivelovaného převýšení a z toho vyplývajícího většího počtu sestav. Zjistit přesnou hodnotu laťového metru se dá laboratorním kalibračním měřením např. na laserovém interferometru, i polní komparací s adekvátně sníženou přesností. Zjištěná hodnota délky laťového metru se poté vynásobí hodnotou nivelačního převýšení. Problémem kalibrace je fakt, že podmínky, ve kterých bývá obvykle prováděna, se neshodují s podmínkami panujícími při samotném měření, což se opět projeví mírně odlišnou délkou určeného laťového metru oproti délce, která by byla určena přímo v terénu. Další příčinou vzniku téhle chyby může být neztotožnění nuly (počátku laťové stupnice) s vodorovnou rovinou procházející patkou latě. Tato chyba se nazývá indexová chyba latě. Neprojevuje se při nivelaci s jednou latí, při použití páru latí během přesné pořadové nivelace je eliminována měřickým postupem, tj. pravidelným střídáním latí, výměnou latí při měření zpět a rozměřením nivelačního úseku na sudý počet sestav.

Bohumil Kuba - 22-5) Chyba z nesvislé polohy latě Vybočení latě ze svislé polohy ve směru kolmém na záměru je lehce rozpoznatelné pomocí ryskového kříže a dá se na pokyn měřiče snadno opravit. V případě, že je lať vykloněná dopředu nebo dozadu ve směru záměry, je tato nesvislost prakticky nerozpoznatelná a ve čtení dochází ke vzniku systematické chyby, která má vždy kladné znaménko. V závislosti na požadované přesnosti měření je tedy třeba urovnávat lať s adekvátní pečlivostí, pravidelně kontrolovat správnou rektifikaci krabicové libely a dbát na to, aby tato byla při přesnějších nivelačních pracech pečlivě urovnána. Jestliže libela na lati chybí, dá se svislost kontrolovat např. pomocí olovnice, podle rohů budov a kýváním ve směru záměry, kdy měřič odečte nejmenší zjištěnou hodnotu. Přehled nahodilých chyb: 1) Chyba z nepřesného urovnání nivelační libely (zbytková náhodná složka chyby činnosti kompenzátoru) Nivelační libelu lze i s využitím koincidenčního způsobu urovnání urovnat maximálně s přesností 1/10 její citlivosti. Např. pro běžný nivelační přístroj vybavený libelou s citlivostí 40 představuje hodnota této chyby přibližně 1mm/50 m. U moderních přístrojů dosahuje zbytková kompenzační chyba daleko nižších hodnot. 2) Chyba ze změny výšky přístroje a latě Ke změně výšky přístroje a latě dochází díky zapadání, popř. vytlačování noh stativu a nivelační podložky v různě únosném terénu. Vliv této chyby se eliminuje zejména rovnoměrností a rychlejším tempem měření.

Bohumil Kuba - 23-3) Chyba ze čtení laťové stupnice Tato chyba závisí zejména na délce záměry, zvětšení dalekohledu, velikosti a tvaru laťového dílku, paralaxe ryskového kříže, chvění vzduchu, parametrech optického mikrometru atd. Jedná se v zásadě o chyby koincidence odečítací pomůcky. Velikost této chyby lze ovlivnit zejména vhodnou délkou záměry, technologií měření a zajištěním vhodných observačních podmínek. 4) Chyba z nestejnoměrného dělení laťové stupnice a nekolmosti (nerovinnosti patky latě) Tyto chyby jsou řádově menší než chyba ze čtení laťové stupnice. Jejich charakter je nahodilý a uvažují se spíše při pracech vysoké přesnosti, kdy je potřeba uvažovat zcela neeliminované systematické složky těchto chyb. 5) Chyby z přeostření dalekohledu (paralaxy ryskového kříže a vibrace) Charakter těchto chyb je nahodilý, projevují se zejména při nesprávném rozměření přestav a při záměrách nízko nad terénem v nevhodných observačních podmínkách. Vliv těchto chyb se projevuje nejvíce u špatně rozměřených krátkých záměr, které je obecně třeba rozměřovat s větší přesností než záměry delší. 4.1.4 Druhy nivelačních přístrojů Nivelační přístroje lze obecně rozdělit na: a) optické libelové; b) optické s automatickým urovnáním; d) laserové nivelační přístroje; c) digitální s automatickým urovnáním.

Bohumil Kuba - 24 - Libelové nivelační přístroje jsou obvykle vybaveny krabicovou libelou pro hrubé urovnání a přesnou nivelační trubicovou libelou pro přesné postavení dalekohledu do vodorovné polohy. Trubicová libela se u většiny přesnějších přístrojů tohoto typu urovnává tzv. koincidenčním způsobem, kdy obrazy obou konců libely jsou opticky převedeny tak, aby je bylo možno pozorovat od okuláru nebo přímo v zorném poli dalekohledu. Jedná se zpravidla o starší typy přístrojů, vyrobené většinou před rokem 1950, i když některé firmy pokračovaly ve výrobě i po tomto datu (např. Zeiss NI 021A). Z používaných přístrojů nalezla největší uplatnění konstrukce s pevným dalekohledem a pevnou nivelační libelou s elevačním spojením nosníku a dalekohledu. Všeobecně je výroba i použití tohoto typu nivelačních přístrojů na ústupu, v současnosti jsou využívány zejména pro měření v podmínkách, kdy nelze s dostatečnou přesností použít přístroje vybavené kompenzátorem, jako jsou např. práce ve vibračním prostředí. Optické nivelační přístroje s automatickým urovnáním, vybavené kompenzátorem, jsou v současné době široce rozšířené zejména v oblasti stavebnictví. Jelikož automaticky srovnávají záměrnou přímku do vodorovné roviny, mají velmi snadnou obsluhu, spočívající pouze v hrubé horizontaci přístroje podle krabicové libely. Jejich výhodou jsou také nízké pořizovací náklady. Úspěšné vyřešení konstrukce kompenzátoru počátkem 50. let bylo výsledkem snah o odstranění pracného nastavování záměrné přímky prostřednictvím ručního urovnávání nivelační libely. Pracuje na principu kyvadla, které se na základě působení zemské tíže samočinně uvede do rovnovážného stavu a pomocí různých přídavných systémů nastaví záměrnou přímku do správné polohy [5]. U laserových nivelačních přístrojů je světelný paprsek realizující záměrnou přímku nahrazen viditelným paprskem laserovým, jehož zdrojem je nejčastěji červená laserová dioda. Po rozložení tohoto paprsku do roviny lze realizovat také viditelnou záměrnou rovinu. Tyto přístroje se využívají především ve stavebnictví a inženýrské geodézii. Při delších

Bohumil Kuba - 25 - záměrách je součástí přístroje odečítací zařízení na lati (čidlo), které umožňuje určit střed paprsku (divergence je 20 30 mm/200 m) s přesností 0,5 2,5 mm podle délky záměry. Z konstrukčního hlediska se laserové nivelační přístroje rozlišují na: 1) kompaktní (laserový zdroj a dalekohled tvoří jedinný celek); 2) aditivní (do běžných typů nivelačního přístroje se přivádí světlovody laserové světlo); 3) rotující (po rozložení laserového paprsku do roviny lze sledovat viditelný paprsek na více latích případně vybavených detektory najednou). Přesnost je 0,8 3,0 mm/100 m podle délky záměry, efektivní je zejména jejich využití při stavebních pracech, například při provádění terénních úprav atd. Digitální nivelační přístroje obsahují tytéž součásti jako optické kompenzátorové přístroje, mají však navíc vestavěnou počítačovou jednotku a CCD kameru, takže vidí totéž, co obsluha v dalekohledu. Automaticky srovnávají záměrnou přímku do vodorovné roviny, jsou schopné provádět automatické čtení nivelační latě, která je pro tento typ přístrojů místo klasické numerické stupnice vybavena stupnicí s čárkovým kódem a případně si naměřená data uložit do interní paměti pro přenos do počítače a pro jejich další zpracování. Mají také schopnost měřit délky záměr. Tyto přístroje jsou využívány zejména pro geodetické aplikace. Výhody a nevýhody digitálních nivelačních přístrojů ve srovnání s konvenčními optickými: Výhody digitálních nivelačních přístrojů: - vyloučení chybných čtení na lati; - rychlé a snadné ovládání, u přesné nivelace není potřeba optický mikrometr; - možnost digitálního měření délek při rozměřování záměr; - měření na částečně zakrytou lať (nemusí být viditelná oblast kolem viditelné nitě);

Bohumil Kuba - 26 - - měření na pootočenou lať; - automatická registrace dat; - automatický výpočet nivelačního zápisníku. Nevýhody digitálních nivelační přístrojů: - problémy při měření v temných, nebo přesvětlených místech (nutnost nasvětlení, nebo stínění latě); - nutnost viditelnosti latě asi ve 2/3 zorného pole přístroje; - minimální délka měření 2 m (v případě kratší záměry je možné měřit opticky). Kromě nivelace umožňují digitální přístroje v závislosti na programovém vybavení rovněž provádět výškové vytyčovací práce, mají možnost měřit délky záměr a množství dalších speciálních funkcí, jako jsou např. měření na inverzní lať (v případě značky stabilizované například do stropu štoly), elektronická korekce vibrací atd. Součástí příslušenství bývají také programové balíky pro přenos, konverzi a zpracování naměřených dat v počítači. Tyto programy upraví přenesená data z formátů nivelačního přístroje do tvaru zápisníků technické nebo přesné nivelace, které odpovídají českým zvyklostem. Zápisníky technické nivelace mohou být dále vyrovnány rozložením odchylky na záměry vzad a vpřed a výpočtem výšky všech bodů měřených bočně. V případě přesné nivelace je možné provést např. vyrovnání nivelačních oddílů metodou nejmenších čtverců. Výsledkem vyrovnání je protokol s charakteristikami přesnosti měření a s vyrovnanými výškami určovaných bodů. Toto vyrovnání je možné provádět opakovaně dávkou, což je výhodné například při opakovaném měření posunů [11]. U laserových nivelačních přístrojů je světelný paprsek realizující záměrnou přímku nahrazen viditelným paprskem laserovým, jehož zdrojem je nejčastěji červená laserová dioda. Po rozložení tohoto paprsku do roviny lze realizovat také viditelnou záměrnou rovinu. Tyto přístroje se využívají

Bohumil Kuba - 27 - především ve stavebnictví a inženýrské geodézii. Při delších záměrách je součástí přístroje odečítací zařízení na lati (čidlo), které umožňuje určit střed paprsku (divergence je 20 30 mm/200 m) s přesností 0,5 2,5 mm podle délky záměry. Z konstrukčního hlediska se laserové nivelační přístroje rozlišují na: 1) kompaktní (laserový zdroj a dalekohled tvoří jedinný celek); 2) aditivní (do běžných typů nivelačního přístroje se přivádí světlovody laserové světlo); 3) rotující (po rozložení laserového paprsku do roviny lze sledovat viditelný paprsek na více latích případně vybavených detektory najednou). Přesnost je 0,8 3,0 mm/100 m podle délky záměry, efektivní je zejména jejich využití při stavebních pracech, například při provádění terénních úprav atd.

Bohumil Kuba - 28-4.2 Metoda hydrostatické nivelace 4.2.1 Princip hydrostatické nivelace Princip metody vychází z fyzikálního zákona o spojených nádobách, naplněných kapalinou. Nejužívanější je řešení, kdy se nádoby, tvořící ve spojení s hadicí tzv. hydrostatickou soustavu (Obr.4), umístí přímo na body, jejichž převýšení chceme určit. Pro kapalinu v klidovém stavu platí Bernoulliho rovnice rovnováhy: p 1 + 1 g h1 = p2 + ρ 2 g h2 ρ, (4.6) kde: p, 1 p 2 - atmosférický tlak v nádobách ρ 1, ρ 2 - hustota kapaliny h, 1 h 2 - relativní výška kapalin v nádobách g tíhové zrychlení Nejjednodušším přístrojem tohoto typu je hadicová vodováha, která se běžně používá ve stavebnictví pro přenášení výšek a měření malých výškových rozdílů (cca 30 cm). Obr.4: Hydrostatická nivelace Pro výškový rozdíl platí (obr. 4):

Bohumil Kuba - 29 - = a b (4.7) H AB Pro přesnější práce, jako je např. usazování velkých obráběcích strojů, válcovacích tratí, jeřábových drah či měření deformací velkých staveb, se používá hadicových výškoměrů, což jsou přístroje dokonalejší konstrukce pracující na stejném principu. U těchto aparatur lze dosáhnout vysoké relativní přesnosti odečtení (až 0,01 mm) za předpokladu, že byla početně stanovena konstanta soupravy, popř. byla přímo vyloučena měřickou metodou (výměnou nádob). Za předpokladu automatické registrace naměřených dat a automatizace měření lze u této metody snímat posuny kontinuálně, což umožňuje přehlednější vyhodnocení získaných hodnot. Narozdíl od hadicové vodováhy se u těchto přístrojů neodečítají relativní výšky kapalin v nádobách, ale hloubky hladin od přesně určených závěsných bodů nádob. K tomu se používá indikační jehla, která se v okamžiku odečtení dotkne hladiny. Dotek lze realizovat opticky, mikrometricky (ručně nebo automaticky), popř. elektronicky elektrický motorek realizuje jemný posun jehly, která dotykem s hladinou uzavře elektrický obvod a dojde k jejímu zastavení. Ačkoliv je uváděná relativní přesnost odečtení až 0,01 mm, vnější přesnost metody je závislá na vzdálenosti, na kterou se výška přenáší a na teplotě a homogennosti kapaliny v průběhu celé spojovací trubice. Směrodatná odchylka jednoho převýšení bývá tedy uváděna s hodnotou 0,1 až 0,2 mm [6].

Bohumil Kuba - 30-4.2.2 Aplikace hydrostatického měřícího systému na reaktorech JETE Na základě přesnostních požadavků na stálost (ve výškovém smyslu) technologického zařízení a stavební části strojoven s turbogenerátorem o výkonu 500 MW a 1000 MW a dále základové desky Jaderné elektrárny Temelín, byl vyvinut Výzkumným ústavem geodetickým, topografickým a kartografickým ve Zdibech systém hydrostatické nivelace s názvem HYNI. Tento systém byl poprvé uveden do provozu v roce 1980 a až do současnosti prošel celou řadou změn souvisejících s jeho vývojem. Jeho základem jsou hydrostatická čidla HYNI (obr. 5), která jsou propojena hadicemi s kapalinou a kabely pro přenos dat a napájení. Současná verze systému vychází z principu elektronické vodováhy, kde horní a spodní základovou deskou turbogenerátoru, uloženého ve strojovně, je proveden rozvod měřícího média, vyúsťující v kontrolovaných místech, tedy v jímkách s měřícími čidly. Případný vertikální pohyb horní nebo spodní základové desky je elektronicky zaznamenán díky změně hladiny kapaliny v jednotlivých čidlech, respektive změně hydrostatického tlaku kapaliny v těchto čidlech. Do systému je dále začleněn podsystém pod označením INVA, který sleduje vertikální pohyb turbogenerátoru vzhledem k horní základové desce a dále horní základové desky vzhledem ke spodní. Ve vybraných jímkách systému HYNI jsou umístěny snímače INVA, které zaznamenávají případné deformace invarového pásku, který spojuje dělicí rovinu turbogenerátoru (těsně u osy rotace) s čidlem INVA. Do měřícího systému HYNI jsou také zaznamenávána data ze systému měření stlačení pružinových izolátorů GERB, které jsou umístěny pod horní základovou deskou turbogenerátoru na železobetonových rámech. Speciální geodetická měření systému základ turbogenerátor

Bohumil Kuba - 31 - Obr.5: Čidla HYNI jsou prováděná podle řídící dokumentace ČEZ, a. s. Přesnost měření čidel HYNI a INVA lze charakterizovat směrodatnou odchylkou měření převýšení 0,02 mm v rámci celého měřicího systému (do vzdálenosti 100m). Měřící rozsah čidel činí 10 90 mm. Vyhodnocení jednotlivých posunů se děje automatizovaně na základě stanovení vztažných bodů a dále se na základě analýzy měřených dat posuzuje výšková stálost i vlastního vztažného bodu. Důležitou vlastností měřícího systému je kontinuální měření bez zásahu obsluhy. Sběr dat probíhá v předem zadaných časových intervalech a naměřené hodnoty je možné kdykoliv prohlížet za automatického běhu měřícího programu. Nejvýznamnějšími kritérii pro hodnocení deformací základů jsou: 1) podélný průhyb osy spodní a horní základové desky; 2) podélný náklon osy spodní a horní základové desky; 3) příčný náklon spodní a horní základové desky. Získané soubory výsledků měření jsou následně vstupem pro plánovitou údržbu a zajišťují podklady ke zvýšení bezpečnosti a

Bohumil Kuba - 32 - spolehlivosti provozu turbosoustrojí a prodloužení jeho životnosti [8,9,10]. 4.3 Metoda trigonometrické nivelace Tato kapitola byla zpracována podle [6]. Trigonometrické určování výšek a následné určování výškových posunů je vhodná metoda např. při sledování nepřístupných konstrukcí, kdy není možné provádět klasickou nivelaci. Za předpokladu použití totální stanice vybavené laserovým dálkoměrem lze sledovaný objekt osadit např. nalepovacími odraznými štítky. Při vhodné konfiguraci se dá celé měření realizovat v relativně krátké době, často k zaměření všech cílů stačí jedno dobře zvolené stanovisko. Vzhledem k její efektivnosti a ekonomičnosti je to v současné době hojně využívaná metoda pro případy, kdy lze měřit s menší přesností než u klasických nivelačních metod. Pro trigonometrické určení výšky bodu (Obr.6) se vychází z rovnice: H = H + v + h v q, (4.8) B A p c + kde H, H - výšky bodu A,B, A B v p, v c - výška přístroje a výška cílové značky, q - vliv zakřivení a refrakce, h - značkou. převýšení mezi točnou osou dalekohledu a cílovou Platí: h = d cos z, (4.9) kde: d - měřená šikmá vzdálenost,

Bohumil Kuba - 33 - z - zenitový úhel. 2 0 R q = d (1 k) /(2 ), (4.10) kde: d 0 - vodorovná vzdálenost mezi body A 0, B 0, R - poloměr náhradní koule (pro danou zeměpisnou šířku a zvolený elipsoid), k - refrakční koeficient. Oprava ze zakřivení Země může být zavedena tím, že se zenitový úhel opraví o hodnotu o z (v mgon): o z d 0 / 200, (4.11) kde d 0 je vodorovná vzdálenost v metrech. Obr.6: Princip trigonometrické nivelace Pro odvození směrodatné odchylky výšky bodu určeného trigonometricky σ H následně platí:

Bohumil Kuba - 34-2 2 2 2 2 2 2 σ = [ σ + σ cos z + ( d sin z σ / ρ) + σ + σ + σ ], HB (4.12) HA d z vp vc q kde σ d - směrodatná odchylka měřené šikmé délky, σ z - směrodatná odchylka měřeného zenitového úhlu, σ vp - směrodatná odchylka měřené výšky přístroje, σ vc - směrodatná odchylka určení výšky cílové značky, σ q - směrodatná odchylka určení vlivu refrakce, d - šikmá vzdálenost, z - zenitový úhel. Konkrétní příklad: Délka záměry d = 100 m, převýšení h = 10 m, z = 93,65 gon. Směrodatná odchylka - délky: σ d = 3 mm -zenitového úhlu: -výšky přístroje: σ z = 0,30 mgon σ vp = 0,2 mm -výšky cílové značky: σ vc = 0,2 mm -vlivu refrakce: σ q = 1,0 mm Nutno dodat, že uvedené hodnoty směrodatných odchylek určení výšky přístroje a určení výšky cílové značky odpovídají spíše laboratorním podmínkám. Reálná přesnost změření těchto hodnot v terénu je podstatně nižší. Platí: 2 σ H = 2 2 2 2 0,30 + 0,47 + 0,20 + 0,20 + 1,0 2 σ = 1,18 mm H Směrodatná odchylka určení posunu (za předpokladu stejných měřických podmínek při obou etapách):

Bohumil Kuba - 35 - σ = 2 σ 2 = 1,7 mm (4.13) H H Jak vyplývá z výše uvedeného příkladu, na trigonometrické určení výšky bodu a následné určení posunu má největší vliv složka refrakce. Hodnota refrakčního koeficientu k je proměnlivá a velmi obtížně určitelná. Průměrná hodnota refrakčního koeficientu k = 0,13 určená Gaussem v letech 1823-1826 z vyrovnání výškové sítě v Alpách, platí velmi přibližně pro velké vzdálenosti a záměry vysoko nad terénem. Tato hodnota bývá občas používána i dnes, a to často nesprávně v případech, kdy je měření prováděno za zcela jiných podmínek, než za kterých byla určena. Vliv refrakce je možné snížit zavedením oprav vypočtených z teplotního gradientu měřeného podél záměry, získání těchto údajů je však náročné a ve většině případů téměř vyloučené, takže se v praxi tento postup nepoužívá. V případě etapového měření posunů bodu trigonometrickou metodou lze snížit vliv refrakce tím, že se všechny etapy zaměřují z jednoho stanoviska a pokud možno za dodržení vhodných observačních podmínek. Dalším problémem je určení výšky přístroje a výšky cílové značky (v případě měření na odrazné štítky tato složka odpadá) s dostatečnou přesností. Přesné určení výšky přístroje bývá řešeno v závislosti na výrobci různě, přístroj Kern E2 je např. vybaven stativem s centrační tyčí a pomocným milimetrovým měřítkem se směrodatnou odchylkou 0,2 mm.

Bohumil Kuba - 36-4.4 Fotogrammetrické metody 4.4.1 Možnosti fotogrammetrických metod Fotogrammetrie má při určování posunů oproti geodetickým metodám výhodu v tom, že dokáže skutečně vystihnout přetvoření (deformaci) sledované části konstrukce. Její použití je však většinou omezeno na relativně specializované případy. Jednou z možných metod fotogrammetrického určování posunů je stereofotogrammetrická metoda časové základny. Fotografuje se objekt, který podléhá určité změně, např. deformaci. Fotografuje se z jednoho stanoviska v časovém odstupu, během kterého dojde ke změně. Deformované části na snímcích dvojice pak jeví tzv. deformační paralaxu. Tato metoda je určena pro zjišťování deformací (průhybů) mostů, přehrad, potrubí atd. Její výhodou je skutečnost, že fotografování proběhne v krátkém okamžiku a vyhodnocení probíhá v laboratoři, tj. je vhodná pro rychlé děje, které nelze zaměřit klasicky geodeticky nebo pro situaci, kdy se preferuje minimální doba měření (za provozu). Klasickým příkladem jsou zatěžovací zkoušky mostů [7]. 4.4.2 Sledování prostorových posunů Ivančického viaduktu pomocí fotogrammetrických metod Zajímavé použití průsekové fotogrammetrie v kombinaci s geodetickým měřením při sledování prostorových posunů pilířů části železničního mostu "Ivančického viaduktu" u Ivančic na Moravě uvádí [12]. U mostu v minulosti docházelo k porušení stability opěry v důsledku sesuvu tělesa náspu a dalších změn v jeho sprašovém podloží. Pravděpodobnou příčinou mohlo být, že podpěra mostu a piloty nebyly založeny dostatečně hluboko a nedosáhly na skálu. V důsledku toho docházelo k posunům, které ohrožovaly provoz železnice a hledala se vhodná geotechnická řešení ke stabilizaci území okolí mostu. Úkolem měření bylo určit, zda stále dochází k posunům, nebo je již objekt stabilizován. Na základě odsouhlaseného projektu byla provedena stabilizace speciálních měřických značek vlastní

Bohumil Kuba - 37 - konstrukce do pilířů podpěr mostu, které umožnily geodetické a fotogrammetrické měření identických bodů. Od prosince 1995 do srpna 2001 bylo provedeno 10 etap sledování. Sledované body byly určovány vždy v kombinaci geodetických a fotogrammetrických měření. Geodetická měření prováděla firma Gecom. Fotogrammetrické vyhodnocení a následnou analýzu prováděla firma EuroGV. Sledované území bylo snímkováno měřickými komorami Rollei 6006metric v kombinaci s Rollei 3003metric z volných stanovisek s využitím plošin, ze vzdáleností cca 10-25 m metodou průsekové fotogrammetrie. Zpracování se provádělo v prostředí software CDW. Snímkové souřadnice byly určeny s vysokou přesností (ne hůře jak 0,007 mm). Společné výsledky geodetických a fotogrammetrických měření byly vyrovnány v prostředí Prompt. Měření a vyhodnocení výsledků bylo organizováno tak, aby se výsledná přesnost určení souřadnic podrobných bodů pohybovala okolo hodnoty směrodatné odchylky m x = m y = m z = 3 mm.

Bohumil Kuba - 38-5 Popis bodových polí, prováděných měřických prací a použitého vybavení 5.1 Čerpací stanice Střekov 5.1.1 Vztažná soustava Vztažnou soustavu v lokalitě Střekov tvoří 3 body. Nastřelovací hřeb v místě vstupu do objektu čerpací stanice s označením N2, bod M stabilizovaný čepovou značkou v pilíři mostu na nábřeží řeky Labe poblíž objektu čerpací stanice s označením a nivelační bod ČSNS III.řádu č. 89 nivelačního pořadu Ca 18 Litoměřice - Střekov. Bod je stabilizován čepovou značkou na domě č.p. 786 ve výšce 0,7 m nad zemí. Nadmořská výška bodu je 141,3876 m v systému Bpv. 5.1.2 Sledované body Na objektu budovy čerpací stanice Střekov (Obr.7) se nachází celkem 20 sledovaných bodů, body č. 13, 14 a 15 byly před měřením 9. etapy z důvodu rekonstrukce studny č. 1 (Obr.8) odstraněny, ale počítá se s jejich novým osazením. Body č. 1-4 jsou stabilizovány ocelovými čepovými značkami (Obr.9) na venkovní straně obvodové zdi objektu (příloha č. 1). Body č. 5 12 (bod č.9 chybí) jsou signalizovány milimetrovými stupnicemi nalepenými na nosnících jeřábové dráhy (Obr.10). Body č. 13-21 se nalézají pod vnitřními okraji studní č. 1 3 a jsou stabilizovány ocelovými čepovými značkami (Obr.11).