ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební Katedra speciální geodézie Testování automatického cílení totálních stanic na odrazné folie Testing of the automatic targeting of total stations on reflective foils Bakalářská práce Studijní program: Geodézie a kartografie Studijní obor: Geodézie, kartografie a geoinformatika Vedoucí práce: Ing. Jaroslav Braun Patricie Vévodová Praha 2015
Prohlášení Prohlašuji, že jsem zadanou bakalářskou práci vypracovala samostatně. Veškerou použitou literaturu a zdroje uvádím v seznamu zdrojů. V Praze dne... Patricie Vévodová
Poděkování Touto cestou bych chtěla převážně poděkovat vedoucímu mé bakalářské práce panu Ing. Jaroslavu Braunovi, za cenné rady, připomínky a pomoc při zpracování mé bakalářské práce. Dále bych ráda poděkovala mé rodině a přátelům, za podporu a rady, nejen při tvorbě mé bakalářské práce, ale i po celou dobu studia.
Abstrakt Tato bakalářská práce se zabývá testováním přesnosti automatického cílení totální stanice Trimble S8 na čtyři druhy odrazných folií a jeden odrazný hranol. Testy probíhaly na geodetické laboratorní pilířové základně na Fakultě stavební ČVUT v Praze. Totální stanicí bylo cíleno na každý terč pomocí automatického a manuálního cílení. Terče byly umístěny ve třech různých vzdálenostech a byly natáčeny vůči totální stanici kolmo s krokem doleva a doprava. Cílem experimentu je určení přesnosti měření vodorovných směrů a zenitových úhlů pomocí automatického cílení při různém terče a vzdálenosti od totální stanice a jejich odchylek od středu odrazného terče. Výsledkem jsou tabulky odchylek měřených hodnot pomocí automatického cílení od hodnot z manuálního cílení a grafy zobrazující místo automatického cílení na terči. Klíčová slova Totální stanice, geodézie, automatické cílení, odrazná folie, úhel. Abstract This bachelor thesis focuses on testing the accuracy and precision of Trimble S8 Total Station s automatic targeting on four types of reflective foils and one surveying prism. Tests took place in geodetic laboratory piling unit of Faculty of Civil Engineering ČVUT in Prague. The total station was targeted on each target by using automatic and manual targeting. The targets were placed at three different distances and they were turned perpendicular to the total station with a step of to the left and right. The aim of this experiment is to determine the accuracy and precision of measurement of horizontal directions and zenith angles as well as their deviations from the centre of the reflective targets by using automatic targeting when targets are variously turned and distanced from the total station. The results in form of graphs and tables show measured values done by automatic targeting and their deviations from measured values done by manual targeting; the graphs show the placement of automatic targeting in the target. Keywords Total station, geodesy, automatic targeting, reflective foil, angle of rotation
Obsah Úvod... 8 1 Totální stanice Trimble S8 a pomůcky... 9 1.1 Technologie Trimble S8... 10 1.2 Parametry Trimble S8... 11 1.2.1 Měření úhlů... 11 1.2.2 Měření délek... 11 1.2.3 Obecné vlastnosti... 12 1.2.4 Robotické měření... 13 1.2.5 FineLock... 13 1.3 Trimble CU... 13 1.3.1 Parametry CU... 14 1.4 Odrazné folie... 14 1.4.1 Leica... 15 1.4.2 Noname... 15 1.4.3 Sokkia... 15 1.4.4 Trimble... 16 1.5 Odrazný hranol... 16 2 Automatické cílení... 17 2.1 Princip automatického cílení... 17 3 Postup měření a zpracování... 19 3.1 Měření... 19 3.2 Zpracování... 22... 26 4.1 Odrazná folie Leica... 26 4.1.1 Pilíř 1... 26
4.1.2 Pilíř 2... 29 4.1.3 Pilíř 3... 32 4.1.4 Kontrolní měření... 35 4.1.5 Testování funkce FineLock... 42 4.1.6 Zhodnocení folie Leica... 44 1.2 Odrazná folie Noname... 45 4.2.1 Pilíř 1... 45 4.2.2 Pilíř 2... 48 4.2.3 Pilíř 3... 51 4.2.4 Zhodnocení folie Noname... 54 4.3 Odrazná folie Sokkia... 55 4.3.1 Pilíř 1... 55 4.3.2 Pilíř 2... 59 4.3.3 Pilíř 3... 63 4.3.4 Zhodnocení folie Sokkia... 67 4.4 Odrazná folie Trimble... 68 4.4.1 Pilíř 1... 68 4.4.2 Pilíř 2... 68 4.4.3 Pilíř 3... 74 4.4.4 Zhodnocení folie Trimble... 78 4.5 Odrazný hranol Leica GMP101... 79 4.5.1 Pilíř 1... 79 4.5.2 Pilíř 2... 82 4.5.3 Pilíř 3... 85 4.5.4 Zhodnocení odrazného hranolu Leica... 87 4.6 Výsledné cílení při 0 na všechny terče... 88 Závěr... 89
Seznam tabulek... 91 Seznam obrázků... 94 Seznam zdrojů... 97 Seznam příloh... 98 A Přílohy... 99
ČVUT v Praze Úvod Úvod V moderní inženýrské geodézii jsou pro určování prostorových souřadnic využívány zejména totální stanice, které měří vodorovné směry, zenitové úhly a šikmé délky. V závislosti na požadovaném typu měření je k dispozici mnoho druhů totálních stanic od různých firem. Pro tuto bakalářskou práci byla využita totální stanice Trimble S8, která je určena zejména pro geodetický monitoring a velmi přesné práce ve stavebnictví a průmyslu. Při těchto aplikacích je běžně využíváno technologií automatického cílení a je používána velká řada různých terčů, zejména odrazných folií a hranolů. Cílem této bakalářské práce je zjistit, zda při různém odrazné folie nebo hranolu bude totální stanice vždy automaticky cílit na stejné místo, tudíž zda vždy změří tentýž vodorovný směr a zenitový úhel a zda při různých délkách záměr bude cílit do stejných míst. Dále jsou porovnávány rozdíly mezi automatickým a manuálním cílením a zjištění, zda se mezi polohami dalekohledu objevuje systematický rozdíl. Experimenty jsou prováděny za účelem určení možnosti použití automatického cílení při monitoringu (sledování deformací objektu) s využitím odrazných folií. Testování probíhalo na laboratorní pilířové základně při konstantní teplotě a tlaku vzduchu, kdy byla totální stanice postavena na jednom pilíři a cíle na třech různě vzdálených pilířích. Testovány byly čtyři druhy odrazných folií folie firmy Leica, Trimble, Sokkia a folie bez názvu (Noname) a jeden odrazný hranol Leica. Cíle byly vždy natočeny kolmo vůči záměrné přímce a o určité úhly doprava a doleva a byly na ně měřeny šikmé délky, vodorovné směry a zenitové úhly. 8
ČVUT v Praze 1 Totální stanice Trimble S8 a pomůcky 1 Totální stanice Trimble S8 a pomůcky Totální stanice Trimble S8 je nejpokročilejší model firmy Trimble, který na český trh vstoupil v roce 2007. Je to robotická automatizovaná totální stanice, která pracuje se softwarem Trimble Survey Controller a Trimble 4D Control. Výrobce udává směrodatnou odchylku měření úhlu 1 (0,3 mgon) a směrodatnou odchylku měření délek 1 mm + 1 ppm [1]. Tato totální stanice je vhodná jak pro standardní měření (vytyčování, tachymetrie), tak pro měření speciální, jako je např. sledování deformací, měření v tunelech a měření ve strojírenství [10]. Obrázek 1.1: Totální stanice Trimble S8 9
ČVUT v Praze 1 Totální stanice Trimble S8 a pomůcky V současné době jsou na trhu 4 modely totální stanice Trimble S8 [2]. 1. Trimble S8 1 DR HP totální stanice určená pro geodetické aplikace 2. Trimble S8 1 DR HP, FineLock totální stanice určená pro monitoring deformací, automatické cílení FineLock do 700 m 3. Trimble S8 1 DR HP, Long Range FineLock totální stanice určená pro monitoring deformací, automatické cílení FineLock do 2500 m 4. Trimble S8 1 DR HP,3R LaserPointer totální stanice učená pro aplikace v tunelu, automatické cílení FineLock do 700 m, vysoce výkonný laser 3R pro viditelné označení bodů na velkou vzdálenost Pro testování byl použit model Trimble S8 1 DR HP, FineLock (v. č. 98111877). 1.1 Technologie Trimble S8 Trimble MagDrive servo Tato technologie umožňuje až o 40 % rychlejší zaměření a sledování cíle než u běžných motorizovaných stanic. Díky hladkému tření se totální stanice pohybuje kolem své osy velice tiše a také se výrazně snižuje její opotřebení, což vede k menší údržbě. Trimble FineLock Technologie FineLock je tvořena sledovacím snímačem s úzkým zorným polem pro rozpoznání cíle bez rušení okolními hranoly. Tato vlastnost umožňuje získat vyšší přesnost a spolehlivost v rozpoznání cíle. Trimble MultiTrack Technologie MultiTrack vybírá mezi pasivním a aktivním sledováním, které zajišťuje rychlé nalezení a uzamčení správného cíle. 10
ČVUT v Praze 1 Totální stanice Trimble S8 a pomůcky 1.2 Parametry Trimble S8 V této části jsou uvedeny základní parametry testované totální stanice Trimble S8. Tyto údaje byly převzaty z [1]. 1.2.1 Měření úhlů Přesnost (základní směrodatná dle DIN 18723) 1 (0,3 mgon) Čtení úhlu (nejmenší zobrazovaný dílek) Standard. 1 (0,1 mgon) Tracking.. 2 (0,5 mgon) Průměrovaná observace..0,1 (0,01 mgon) Automatický kompenzátor Typ. dvouosý Přesnost 0,5 (0,15 mgon) Rozsah. ± 6 (± 100 mgon) 1.2.2 Měření délek Přesnost měření na hranol Standard ± (1 mm + 1 ppm) Tracking ± (5 mm + 2 ppm) Přesnost bezhranolového měření Standard ± (3 mm + 2 ppm) Tracking...± (10 mm + 2 ppm) Rychlost měření na hranol Standard 2 s Tracking.0,4 s Průměrovaná observace 2 s na jedno měření Rychlost bezhranolového měření Standard 3 s - 15 s Tracking...0,4 s Průměrovaná observace 3 s 15 s na jedno měření 11
ČVUT v Praze 1 Totální stanice Trimble S8 a pomůcky Dosah 1 hranol 3000 m 1 hranol Long Range mode.5000 m 3 hranoly..5000 m 3 hranoly Long Range mode...7000 m Nejkratší možný dosah. 1,5 m 1.2.3 Obecné vlastnosti Hmotnost Přístroj (servo/autolock)..5,15 kg Přístroj (Robotic) 5,25 kg Výška..196 mm Rychlost rotace.115 stupňů/sekundu (128 gon/s) Čas rotace z I. do II. polohy..3,2 s Rychlost otočení o 180.3,2 s Dalekohled Zvětšení..30x Světelnost.40 mm Zorné pole na 100 m...2,6 m na 100 m Rozsah ostření.1,5 m - Osvětlení ryskového kříže nastavitelné (10 kroků) Zdroj napájení Vnitřní baterie..dobíjecí Li-ion baterie 11.1 V, 4.4 Ah Jedna vnitřní baterie...cca 6 hodin Tři vnitřní baterie v držáku...cca 18 hodin Ustanovky servo pohon, nekonečné Centrace a horizontace Krabicová libela na trojnožce..8 /2 mm Elektronická dvouosá libela na displeji 0,3 (0,1 mgon) Systém centrace.trimble, 3 trny Optický centrovač..vestavěný Provozní teplota.-20 C až +50 C 12
ČVUT v Praze 1 Totální stanice Trimble S8 a pomůcky 1.2.4 Robotické měření Dosah u bezhranolového měření 500 m - 700 m Dosah na cíl Trimble MultiTrack 800 m Přesnost automatického cílení na 200 m...< 2 mm Nejkratší měřitelná vzdálenost 0,2 m Čtení úhlu Standard..1 (0,1 mgon) Tracking 2 (0,5 mgon) Průměrovaná observace..0,1 (0,01 mgon) 1.2.5 FineLock Dosah. 20 m - 700 m Minimální rozestup mezi hranoly na 200 m..0,5 m 1.3 Trimble CU Trimble CU je kontrolní jednotka zkonstruovaná speciálně pro práci s totální stanicí. Je vhodná pro polní práce díky možnosti přímého uchycení na totální stanici nebo polního nosiče. Jednotka disponuje dotykovým displejem, bezdrátovou technologií Bluetooth a operačním systémem Windows [3]. Obrázek 1.2: Kontrolní jednotka Trimble CU 13
ČVUT v Praze 1 Totální stanice Trimble S8 a pomůcky 1.3.1 Parametry CU Rozměry..196 mm x 110 mm x 30 mm Váha 0,4 kg Paměť..64 MB SDRAM, 1 GB vnitřní stálé paměti Procesor.400 MHz Intel PXA 225 ARM-Xscale CPU Pracovní teplota..-30 C až +55 C Skladovací teplota.-40 C až +70 C Písek.Ochrana před navátým prachem podle MIL-STD-810F a IP5X Voda..IP5X Displej...barevný, osvětlení TFT, dotyková obrazovka, rozlišení 320 x 240 pixelů (QVGA) Klávesnice.19 alfanumerických kláves + 4 šipky 1.4 Odrazné folie Odrazné folie se používají jako minihranoly, jejichž součtová hranolová konstanta je 0 mm. Na jejich přední straně je umístěna odrazná vrstva složená z materiálu zvyšujícího odrazivost světla (např. kysličník titaničitý, sirník zinečnatý) a v jejich středu je kříž (obvykle s kružnicí). Na zadní straně folie je lepicí plocha umožňující přichycení na daný objekt. Využití je převážně při sledování deformací objektů, u prostorových mikrosítí nebo tam, kde není možné umístit odrazný hranol. Při testech byly použity čtyři různé odrazné folie. 14
ČVUT v Praze 1 Totální stanice Trimble S8 a pomůcky 1.4.1 Leica Standardní folie Leica, jejíž odrazivá plocha je tvořena malými čtyřúhelníky. Střed je určen křížkem a vodorovnými a svislými linkami s dvěma kružnicemi o poloměrech 10 mm a 20 mm. Rozměr: 60 mm x 60 mm Obrázek 1.3: Odrazná folie Leica 1.4.2 Noname Neznačková odrazná folie, jejíž odrazivá plocha je podobná folii Leica. Střed je tvořen nalepenou průhlednou samolepkou s křížem a kružnicí o poloměru 10 mm. Rozměr: 50 mm x 50 mm Obrázek 1.4: Odrazná folie Noname 1.4.3 Sokkia Standardní folie Sokkia, jejíž odrazivá plocha je tvořena malými obdélníčky. Střed je určen křížem s kružnicí o poloměru 9 mm. Rozměr: 30 mm x 30 mm Obrázek 1.5: Odrazná folie Sokkia 15
ČVUT v Praze 1 Totální stanice Trimble S8 a pomůcky 1.4.4 Trimble Standardní folie Trimble, jejíž odrazivá plocha je podobná folii Leica. Střed je tvořen křížkem s vodorovnými a svislými linkami a dvěma kružnicemi o poloměrech 3 mm a 6 mm. Rozměr: 25 mm x 25 mm Obrázek 1.6: Odrazná folie Trimble 1.5 Odrazný hranol Odrazné hranoly jsou nejčastěji užívané optické prvky, které jsou vyrobeny z kvalitního optického skla, s rovinnými lámavými a odraznými plochami jsou vybrušovány do různých prostorových tvarů. Jejich hlavní vlastností je, že paprsek je odrážen zpět ke zdroji signálu (dráha vyslaného a odraženého paprsku je stejná). Při testech byl použit jeden mini - hranol Leica GMP101 [4],[11]. Konstanta hranolu: + 17,5 mm Přesnost centrace: 1,0 mm Dosah: 2 000 m Obrázek 1.7: Odrazný hranol Leica 16
ČVUT v Praze 2 Automatické cílení 2 Automatické cílení Jedním z hlavních úkolů této bakalářské práce je otestování automatického cílení na odrazné folie, proto je v této části práce tato problematika vysvětlena podrobněji. Totální stanice Trimble S8 používá pro automatické rozpoznání cíle (Automatic Target Recognition - ATR) funkci AutoLock. Díky této funkci totální stanice sama docílí na odrazný hranol nebo folii a vykoná měření. Výhodou automatického cílení je, že uživatel nemusí sám ostřit a cílit na každý bod. Měření je poté přesnější a rychlejší než u manuálního cílení [5]. 2.1 Princip automatického cílení Přístroj se přibližně nasměruje na hledaný cíl, jímž může být odrazný hranol nebo folie. V prvním kroku nastane hrubé vyhledání cíle, kdy optická osa dalekohledu opisuje kolem zorného pole spirálu (Obr. 2.1) do té doby, než CCD kamera přijme dostatečně silný signál z hledaného cíle nebo určí, že se v jeho zorném poli žádný odrazný objekt nevyskytuje. Obrázek 2.1: Spirála automatického cílení Ve druhém kroku přístroj jemně docílí do středu cíle. To je provedeno tak, že přístroj vyhodnotí polohu přijaté světelné stopy a intenzitu vyzářeného světla a následně vypočítá odlehlost stopy od středu CCD kamery, o kterou se natočí. Při vyhodnocování je provedeno porovnání obrazu stopy s referenčním obrazem, který je předdefinovaný v přístroji, a pro maximální shodu obou obrazců jsou rušivé obrazce odstraněny. Dále procesor dopočte těžiště obrazce 17
ČVUT v Praze 2 Automatické cílení pro určenou oblast. Střed odrazného hranolu nebo folie a určeného těžiště by měly být totožné. Přístroj dociluje ryskovým křížem do středu cíle do té doby, dokud nesplní toleranci v odsazení pro použitý typ dálkoměru daný výrobcem. Rozdíly vzniklé neúplným docílením jsou dopočteny a přičteny k změřeným horizontálním a vertikálním úhlům [6], [7]. U totální stanice Trimble S8 není při použití funkce AutoLock možné mít více odrazných objektů v jednom zorném poli dalekohledu. Pokud nastane, že se vyskytne více odrazných objektů v zorném poli dalekohledu, přístroj není schopen správně rozeznat hledaný cíl. Tento problém nastal při testování odrazných folií postavených na pilíři ve vzdálenosti cca 13,8 m od totální stanice, kde rušivým odrazným objektem byly lesklé, šedé dveře umístěné za pilířem v laboratoři Fakulty stavební ČVUT v Praze. Za pomoci stojanu a na něm pověšené černé látky (Obr. 2.2) byl tento problém odstraněn. Pokud je terč umístěn od totální stanice ve vzdálenosti větší než 20 m, je možné použít funkci FineLock, která může problém blízkých cílů potlačit. Obrázek 2.2: Stojan s černou látkou 18
ČVUT v Praze 3 Postup měření a zpracování 3 Postup měření a zpracování 3.1 Měření Měření probíhalo na laboratorní pilířové základně (Obr. 3.1) v laboratoři geodézie na Fakultě stavební ČVUT v Praze. Měření bylo provedeno během 9 dní, kdy v laboratoři byla konstantní teplota a tlak. Pro měření byla použita totální stanice Trimble S8. Testovány byly čtyři odrazné folie - Leica, Noname, Sokkia, Trimble a jeden odrazný minihranol - Leica GMP101. Obrázek 3.1: Laboratorní pilířová základna Totální stanice Trimble S8 byla upnuta na nucenou centraci na prvním pilíři základny, byla urovnána pomocí elektronické libely a byly do ní zadány atmosférické korekce změřené v polovině určované délky. Trojnožka pro testované terče byla upínána na nucené centrace na pilířích ve vzdálenostech cca 6,4 m (dále pilíř 1), 13,8 m (dále pilíř 2) a 38,6 m (dále pilíř 3). Do trojnožky byl umístěn trn Topcon se speciálním přípravkem pro odrazné folie a trn Leica pro minihranol. Na obou trnech byla upevněna úhloměrná stupnice (Obr. 3.2) s krokem 5 a možností natočit terč o 90 na pravou a levou stranu. Horizontace trojnožky byla provedena vždy pomocí trubicové libely na trnu Topcon. 19
ČVUT v Praze 3 Postup měření a zpracování Obrázek 3.2: Trn Topcon a Leica s úhloměrnou stupnicí a speciální přípravek Testované odrazné folie byly na speciální přípravek připevněny pomocí lepicí pásky. Folie Leica byla oproti ostatním foliím připevněna na přípravek na pevno lepicí plochou umístěnou na její zadní straně. Po upnutí přípravku do trnu byla provedena koincidence rysek na stupnici a na přípravku (odrazném hranolu), kdy svislá ryska na přípravku (odrazném hranolu) byla koincidována s vodorovnou ryskou 0 na stupnici a nasměrována přímo na totální stanici (odrazná plocha byla kolmo vůči záměrné přímce). Záměrná přímka mezi totální stanicí a pilířem s testovaným terčem byla přibližně vodorovná. Před měřením na jednotlivé cíle bylo nutné zjistit maximální možnou mez terče. Od nulové pozice byly terče natáčeny postupně po na levou a pravou stranu, aby se zjistila poloha, kdy bude ještě fungovat funkce AutoLock. Maximální úhel, kdy bylo ještě možné provést měření, bylo 60. Z důvodu rozdílné vzdálenosti od totální stanice, rozdílných vlastností a odrazivého materiálu jednotlivých folií nebylo možné této maximální hodnoty úhlu vždy dosáhnout. Při testech byly měřeny vodorovné směry, zenitové úhly a šikmé délky. Základní postup testu byl následující: Přesné nasměrování cíle na totální stanici, které bylo provedeno pomocí rysky na pilíři a na úhloměrné stupnici, kdy vodorovná ryska na stupnici byla koincidována s vodorovnou ryskou na pilíři směřující na pilíř s totální stanicí. 20
ČVUT v Praze 3 Postup měření a zpracování Zapnutí funkce AutoLock v totální stanici, provedeno 16 měření v obou polohách dalekohledu. V první skupině bylo zvoleno průměrované měření s 16 ti opakováními pro přesnější určení šikmé délky. V dalších 15 ti skupinách byla měření provedena s jedním opakováním. Ve stejném cíle bylo provedeno manuální cílení při vypnuté funkci AutoLock, kde vodorovné směry, zenitové úhly a šikmé délky byly změřeny 16x v obou polohách dalekohledu stejnou metodou jako při zapnuté funkci AutoLock. Otočení cíle o vlevo a opakování postupu automatického a manuálního cílení se stejným počtem měření. Postupné otočení cíle až na mezní hodnotu, kdy ještě fungovala funkce AutoLock a opakování měření i na pravou stranu. U odrazných folií Sokkia a Trimble bylo navíc otestováno automatické cílení, kdy pozice folie byla na speciálním přípravku otočena o 90 (Obr. 3.3). Testy byly provedeny u odrazné folie Sokkia na vzdálenost cca 6,4 m a 38,6 m a u folie Trimble na vzdálenost cca 13,8 m a 38,6 m. Obrázek 3.3: Otočení pozice odrazné folie Sokkia a Trimble o 90 Z důvodu otestování, zda totální stanice změří při novém měření na odrazné folie opět stejné hodnoty, bylo u odrazné folie Leica provedeno na všech pilířích kontrolní měření, ale pouze při 0 a 30 na pravou stranu. 21
ČVUT v Praze 3 Postup měření a zpracování Pro otestování funkce FineLock bylo provedeno měření na odraznou folii Leica postavenou na nejvzdálenějším pilíři (38,6 m) při 0 a 30 na pravou stranu. Toto měření bylo provedeno ihned po testovacím měření pomocí funkce AutoLock. Na jedno folie připadá dohromady (manuální a automatické cílení) 192 hodnot. Průměrná doba měření jedné odrazné folie na jednom pilíři byla v rozmezí 1 až 3 hodin. 3.2 Zpracování Naměřené hodnoty byly z totální stanice vyexportovány do formátu.txt. Jelikož v exportu nebyly pouze naměřené šikmé délky, vodorovné směry a zenitové úhly, ale i jiné údaje (souřadnice, názvy měření atd.), bylo třeba je vyselektovat. To bylo provedeno v programu PSPad. Následně byl napsán skript v programu Matlab, který oddělil od sebe měření v I. a II. poloze dalekohledu. Do tabulek v programu Microsoft Office Excel byly vloženy vybrané naměřené hodnoty a následně pomocí matematických funkcí vypočítány aritmetické průměry, opravy od průměru, výsledné vodorovné směry a zenitové úhly a výběrové směrodatné odchylky pro všechna měření. Aritmetické průměry a výběrové směrodatné odchylky se počítají podle následujících vzorců: Aritmetický průměr (1.1) kde n je počet měření a x i jsou jednotlivé měřené úhly nebo délky. 22
ČVUT v Praze 3 Postup měření a zpracování Výběrová směrodatná (1.2) kde n je počet měření, v jsou opravy od průměru a [vv] je suma kvadrátů oprav. Dále byly vypočteny rozdíly mezi manuálním a automatickým cílením. Tento výpočet byl proveden také v programu Microsoft Office Excel. Za referenční hodnotu byly zvoleny vypočtené průměrné vodorovné směry a zenitové úhly změřené na daný cíl v poloze 0 při manuálním cílení. Od této hodnoty byla odečtena měření ve všech odrazné folie (hranolu) při automatickém cílení. Pro zjištění odchylky automatického cílení oproti manuálnímu byly vypočteny posuny v horizontálním a vertikálním směru. Posuny byly vypočteny pro I. a II. polohu dalekohledu z důvodu zjištění systematických rozdílů, a také z průměrných hodnot pro zjištění výsledného místa zacílení. Výpočet posunu ve vodorovném směru: Odrazná folie natočená o 0 Obrázek 3.4: Nákres situace pro výpočet vodorovného posunu při 0 23
ČVUT v Praze 3 Postup měření a zpracování posun byl vypočten podle vzorce (1.3) pro který byla použita jednoduchá goniometrická funkce odvozená z Obr. 3.4, kde Hz A je vypočtený průměrný vodorovný směr z automatického cílení, Hz R je vypočtený průměrný vodorovný směr z manuálního cílení na střed terče, d je vodorovná délka vypočtená z průměrné šikmé délky a průměrného zenitového úhlu z manuálního cílení na střed terče, ω je rozdíl vodorovných směrů Hz A a Hz R, X je posun ve vodorovném směru. Odrazná folie natočená o úhel α Obrázek 3.5: Nákres situace pro výpočet vodorovného posunu při α posun byl vypočten podle vzorce (1.4) 24
ČVUT v Praze 3 Postup měření a zpracování pro který byla použita sinová věta odvozená z obrázku 3.5, kde Hz A je vypočtený průměrný vodorovný směr z automatického cílení, Hz R je vypočtený průměrný vodorovný směr z manuálního cílení na střed terče, d je vodorovná délka vypočtená z průměrné šikmé délky a průměrného zenitového úhlu z manuálního cílení na střed terče, ω je rozdíl vodorovných směrů Hz A a Hz R, α je úhel odrazné folie, β je dopočet do 90, X je posun ve vodorovném směru. Výpočet posunu ve svislém směru: Odrazná folie natočená o úhel 0 nebo α Obrázek 3.6: Nákres situace pro výpočet svislého posunu při 0 nebo α posun byl vypočten podle vzorce, (1.5) který byl odvozen z obrázku 3.6, kde Z A je vypočtený průměrný zenitový úhel z automatického cílení, Z R je vypočtený průměrný zenitový úhel z manuálního cílení do středu terče, d je vodorovná délka vypočtená z průměrné šikmé délky a průměrného zenitového úhlu z manuálního cílení do středu terče, Y je posun ve svislém směru. 25
ČVUT v Praze 4.1 Odrazná folie Leica 4.1.1 Pilíř 1 Testování odrazné folie Leica proběhlo nejprve na pilíři ve vzdálenosti cca 6,4 m od totální stanice. Maximální úhel odrazné folie, kdy totální stanice při použití funkce AutoLock byla schopná ještě zacílit, byl 40. Průměry hodnot V příloze A.1.1 jsou zobrazeny výsledné průměry všech hodnot u manuálního a automatického cílení a jejich výběrové směrodatné odchylky, které u automatického cílení mají velikost 0,0025 gon pro vodorovné směry a 0,0031 gon pro zenitové úhly a u manuálního cílení 0,0005 gon pro vodorovné směry a 0,0002 gon pro zenitové úhly. Z hodnot v tabulce automatického cílení jsou patrné rozdíly mezi měřením při natáčení na pravou a levou stranu. To může být způsobeno nepřesným otočením folie o daný úhel. Porovnání manuálního a automatického cílení Tabulka 4.1 zobrazuje odchylky automatického cílení od manuálního u měřených vodorovných směrů a zenitových úhlů. Největší rozdíly jsou zaznamenány u zenitových úhlů v II. poloze dalekohledu a to až do 32 mgon. 26
Levá Pravá Pilíř 1 ČVUT v Praze Tabulka 4.1: Porovnání manuálního a automatického cílení pro folii Leica ve vzdálenosti cca 6,4 m LEICA Vodorovný směr Zenitový úhel 1 2 3 4 5 6 7 0-1,5-9,8-5,7-0,7 21,5-11,1 0,2-8,2-4,0 4,5 22,5-9,0 30 3,9-5,9-1,0 4,8 24,5-9,9 40 5,4-5,0 0,2 3,5 24,8-10,7-1,4-11,4-6,5-4,1 29,1-16,6 30-1,3-9,8-5,5-0,7 29,3-15,0 40 0,4-10,3-4,8-0,1 31,6-15,9 Posuny od středu odrazné folie Posuny od středu odrazné folie ve svislém a vodorovném směru zobrazuje následující tabulka 4.2. Z tabulky jsou patrné rozdíly v cílení mezi polohami dalekohledu. Menší odchylky se objevují u vodorovných posunů, kde se jejich hodnota pohybuje kolem 1 mm v obou polohách dalekohledu. U svislých odchylek se v II. poloze dalekohledu objevují posuny až do 3 mm. Pro lepší představu, kam totální stanice zacílila, slouží obrázky 4.1 a 4.2 s grafy a v nich zakreslenými polohami zacílených bodů [8]. V obrázku 4.1 je vidět, že v I. poloze dalekohledu totální stanice cílila doprostřed odrazné folie, ale v II. poloze spíše do pravé dolní části folie. V obrázku 4.2 jsou výsledné průměrné hodnoty zobrazeny také v pravé dolní části odrazné folie. 27
Levá Pravá Pilíř 1 ČVUT v Praze Tabulka 4.2: Posuny od středu odrazné folie při automatickém cílení pro folii Leica ve vzdálenosti cca 6,4 m LEICA Vodorovné posuny Svislé posuny 1 2 3 4 5 6 7 0 0,1 1,0 0,6-0,1-2,2-1,1 0,0 0,9 0,4 0,4-2,3-0,9 30-0,5 0,7 0,1 0,5-2,5-1,0 40-0,7 0,6 0,0 0,3-2,5-1,1 0,2 1,2 0,7-0,4-2,9-1,7 30 0,1 1,1 0,6-0,1-2,9-1,5 40-0,1 1,3 0,6 0,0-3,2-1,6 Obrázek 4.1: Graf posunů od středu odrazné folie Leica, I. a dalekohledu, pilíř 1 28
ČVUT v Praze Obrázek 4.2: Graf posunů od středu odrazné folie Leica, průměr poloh, pilíř 1 4.1.2 Pilíř 2 Odrazná folie Leica byla přesunuta na pilíř ve vzdálenosti cca 13,8 m od totální stanice. Na této vzdálenosti byl maximální úhel odrazné folie 45. Průměry hodnot Výsledné průměry všech hodnot u manuálního a automatického cílení a jejich výběrové směrodatné odchylky pro pilíř 2 jsou zobrazeny v příloze A.1.2. Výběrové směrodatné odchylky dosahují menších hodnot než na předchozím pilíři a to u automatického cílení 0,0014 gon pro vodorovné směry a 0,0029 gon pro zenitové úhly a u manuálního cílení 0,0003 gon pro vodorovné směry a 0,0001 gon pro zenitové úhly. Z hodnot v tabulce automatického cílení nejsou patrné tak veliké rozdíly při na pravou a levou stranu jako u pilíře 1. Porovnání manuálního a automatického cílení V tabulce 4.3 můžeme vidět, že se rozdíly v polohách u vodorovných směrů pohybují kolem 5 mgon. U zenitových úhlů vykazuje největší odchylku od ostatních hodnot měření při 0 a 30 na levou stranu. 29
Levá Pravá Pilíř 2 Levá Pravá Pilíř 2 ČVUT v Praze Tabulka 4.3: Porovnání manuálního a automatického cílení pro folii Leica ve vzdálenosti cca 13,8 m LEICA Vodorovný směr Zenitový úhel 1 2 3 4 5 6 7 0 2,6-6,6-2,0-4,1 10,9-7,5-3,1-6,1-4,6 5,5 5,9-0,2 30 0,4-3,0-1,3 5,1 6,3-0,6 45-1,2-6,2-3,7 6,1 3,1 1,5-4,3-6,5-5,4 3,1 6,4-1,6 30 1,1-7,3-3,1-0,5 7,3-3,9 45-1,6-6,2-3,9 1,4 4,6-1,6 Posuny od středu odrazné folie Posuny od středu odrazné folie ve svislém a vodorovném směru v následující tabulce 4.4 dosahují hodnot maximálně do 2 mm. Největší je vidět u 0 ve svislém směru. Z obrázku 4.3 je patrné, že totální stanice cílila v I. poloze dalekohledu téměř do středu odrazné folie, kromě cílení při 0, které se nejvíce odchyluje od ostatních měření. V II. poloze jsou měřené hodnoty orientovány do pravé dolní části odrazné folie. Výsledné průměrné hodnoty v obrázku 4.4 jsou stejně jako u pilíře 1 orientovány do pravé dolní části odrazné folie. Tabulka 4.4: Posuny od středu odrazné folie při automatickém cílení pro folii Leica ve vzdálenosti cca 13,8 m LEICA Vodorovné posuny Svislé posuny 1 2 3 4 5 6 7 0-0,6 1,4 0,4-0,9-2,4-1,6 0,7 1,4 1,0 1,2-1,3 0,0 30-0,1 0,8 0,3 1,1-1,4-0,1 45 0,4 1,9 1,1 1,3-0,7 0,3 1,0 1,5 1,2 0,7-1,4-0,4 30-0,3 1,8 0,8-0,1-1,6-0,8 45 0,5 1,9 1,2 0,3-1,0-0,4 30
ČVUT v Praze Obrázek 4.3: Graf posunů od středu odrazné folie Leica, I. a dalekohledu, pilíř 2 Obrázek 4.4: Graf posunů od středu odrazné folie Leica, průměr poloh, pilíř 2 31
Levá Pravá Pilíř 3 ČVUT v Praze 4.1.3 Pilíř 3 Poslední vzdáleností, na kterou byla odrazná folie Leica přesunuta, byl pilíř ve vzdálenosti cca 38,6 m od totální stanice. Na tuto vzdálenost byla totální stanice schopná zacílit až do odrazné folie o 60. Průměry hodnot Z tabulky automatického cílení v příloze A.1.3 je vidět, že změřené vodorovné směry dosahují téměř stejných hodnot a tudíž jejich výběrová směrodatná je malá a to 0,0007 gon. Oproti tomu zenitové úhly se při každém odrazné folie od sebe liší více a výběrová směrodatná vychází 0,0034 gon. Z manuálního cílení směrodatné odchylky 0,0001 gon. vychází výběrové Porovnání manuálního a automatického cílení V následující tabulce 4.5 jsou vidět rozdíly v polohách dalekohledu. Největší rozdíl se objevuje u zenitových úhlů při odrazné folie o 60 na obě strany. Ostatní měření nevykazují tak veliké rozdíly jako u měření na pilíře 1 a 2 a dosahují hodnot kolem 3 mgon. Tabulka 4.5: Porovnání manuálního a automatického cílení pro folii Leica ve vzdálenosti cca 38,6 m LEICA Vodorovný směr Zenitový úhel 1 2 3 4 5 6 7 0 1,9-2,3-0,2-0,2 2,6-1,1-0,3-5,0-2,7 0,7 1,0-0,2 30 1,5-2,5-0,5 0,2 1,0-0,7 45 0,3-2,4-1,0-0,6 2,3-1,5 60 0,8-1,6-0,4-5,9 11,5-6,8 1,2-3,5-1,2-1,8 3,6-2,7 30 0,8-2,9-1,1-0,8 2,6-1,7 45 0,6-1,7-0,6-1,9 3,9-2,8 60 0,0-2,2-1,1-9,8 17,7-10,7 32
Levá Pravá Pilíř 3 ČVUT v Praze Posuny od středu odrazné folie V tabulce 4.6 můžeme vidět, že vodorovné a svislé posuny dosahují hodnot do 3 mm. Největší se objevuje při odrazné folie o 60 na obě strany a to až skoro 11 mm. Obrázek 4.5 zobrazuje posuny v I. a II. poloze dalekohledu, ve kterém je vidět, že v I. poloze dalekohledu jsou naměřené hodnoty orientovány ve středu odrazné folie, ale v II. poloze více do pravé dolní části folie. Nejvíce odlehlé je měření při o 60. Výsledné průměrné hodnoty zobrazené v obrázku 4.6 jsou opět jako u pilíře 1 a 2 orientovány do pravé dolní části odrazné folie. Tabulka 4.6: Posuny od středu odrazné folie při automatickém cílení pro folii Leica ve vzdálenosti cca 38,6 m LEICA Vodorovné posuny Svislé posuny 1 2 3 4 5 6 7 0-1,1 1,4 0,1 0,2-1,6-0,7 0,2 3,2 1,7 0,4-0,6-0,1 30-1,0 1,8 0,4-0,2-0,6-0,4 45-0,2 2,0 0,9-0,4-1,4-0,9 60-1,0 1,9 0,4-1,2-7,0-4,1-0,7 2,2 0,8-1,1-2,2-1,7 30-0,5 2,1 0,8-0,5-1,6-1,0 45-0,5 1,5 0,5-1,0-2,4-1,7 60-0,1 2,6 1,3-2,3-10,7-6,5 33
ČVUT v Praze Obrázek 4.5: Graf posunů od středu odrazné folie Leica, I. a dalekohledu, pilíř 3 Obrázek 4.6: Graf posunů od středu odrazné folie Leica, průměr poloh, pilíř 3 34
ČVUT v Praze 4.1.4 Kontrolní měření U odrazné folie Leica bylo navíc provedeno kontrolní měření na všech pilířích. Toto měření bylo provedeno z důvodu otestování, zda totální stanice při novém měření naměří stejné hodnoty jako při předešlém měření. Testování probíhalo při 0 a 30 na pravou stranu. Průměry hodnot V příloze A.1.4 jsou v šesti tabulkách zobrazeny průměry všech hodnot a jejich výběrové směrodatné odchylky pro odraznou folii Leica. Z tabulky pro pilíř 1 znázorňující měření při použití automatického cílení můžeme vidět, že naměřené hodnoty se podobně jako při prvním měření na pilíř 1 od sebe liší. Výběrové směrodatné odchylky dosahují u automatického cílení hodnot 0,0041 gon pro vodorovné směry a 0,0086 gon pro zenitové úhly. Z tabulky pro pilíř 2 je patrné, výběrové směrodatné odchylky dosahují stejně jako při prvním měření na pilíři 2 malých hodnot a to 0,0006 gon pro vodorovné směry a 0,0012 gon pro zenitové úhly. V tabulce pro pilíř 3 můžeme vidět, že vodorovné směry i zenitové úhly se od sebe liší minimálně. Výběrové směrodatné odchylky mají hodnoty 0,0003 gon pro vodorovné směry a 0,0008 gon pro zenitové úhly. Porovnání manuálního a automatického cílení Pilíř 1 V tabulce 4.7 jsou zobrazeny rozdíly automatického cílení od manuálního, ze kterých jsou patrné velké rozdíly mezi polohami. Největší rozdíl se objevuje u zenitového úhlu v II. poloze dalekohledu při o 30. 35
Pravá Pilíř 2 Pravá Pilíř 1 ČVUT v Praze Tabulka 4.7: Porovnání manuálního a automatického cílení pro folii Leica ve vzdálenosti cca 6,4 m, kontrolní měření LEICA Vodorovný směr Zenitový úhel 1 2 3 4 5 6 7 0 7,6 1,5 4,6 14,5 4,8 4,8 30 3,2-5,8-1,2 6,8 21,4-7,4 Pilíř 2 V tabulce 4.8 jsou rozdíly oproti předešlému porovnání malé. Největší rozdíl se objevuje u zenitových úhlů v II. poloze dalekohledu a to nad 8 mgon. Tabulka 4.8: Porovnání manuálního a automatického cílení pro folii Leica ve vzdálenosti cca 13,8 m, kontrolní měření LEICA Vodorovný směr Zenitový úhel 1 2 3 4 5 6 7 0-0,5-2,0-1,3-0,1 8,8-2,8 30 0,5-1,4-0,5 2,5 8,1-2,8 Pilíř 3 V následující tabulce 4.9 můžeme vidět, že rozdíly automatického cílení od manuálního dosahují maximálních hodnot kolem 2 mgon. 36
Pravá Pilíř 1 Pravá Pilíř 3 ČVUT v Praze Tabulka 4.9: Porovnání manuálního a automatického cílení pro folii Leica ve vzdálenosti cca 38,6 m, kontrolní měření LEICA Vodorovný směr Zenitový úhel 1 2 3 4 5 6 7 0 2,2-2,1 0,0-0,2 1,5-0,9 30 1,6-2,2-0,3-1,2 2,1-2,1 Posuny od středu odrazné folie Pilíř 1 Tabulka 4.10 zobrazuje odchylky od středu odrazné folie ve vodorovném a svislém směru. Hodnoty se pohybují kolem 1 mm. Největší se objevuje v II. poloze dalekohledu u zenitových úhlů při o 30. V obrázku 4.7 je vidět, že hodnoty jsou orientovány do levé horní části odrazné folie, kromě o 30 vlevo, které je v pravé dolní části folie. V následujícím obrázku 4.8 je vidět rozptyl průměrných hodnot do horní a dolní části odrazné folie. Tabulka 4.10: Posuny od středu odrazné folie při automatickém cílení pro folii Leica ve vzdálenosti cca 6,4 m, kontrolní měření LEICA Vodorovný posun Svislý posun 1 2 3 4 5 6 7 0-0,8-0,1-0,5 1,4-0,5 0,5 30-0,4 0,7 0,1 0,7-2,2-0,7 37
ČVUT v Praze Obrázek 4.7: Graf posunů od středu odrazné folie Leica, I. a dalekohledu, pilíř 1, kontrolní měření Obrázek 4.8: Graf posunů od středu odrazné folie Leica, průměr poloh, pilíř 1, kontrolní měření Pilíř 2 Následující tabulka 4.11 ukazuje, že posuny od středu odrazné folie dosahují hodnot kolem 0,5 mm, kromě svislého posunu v II. poloze dalekohledu, kde se hodnoty pohybují kolem 2 mm. 38
Pravá Pilíř 2 ČVUT v Praze V obrázku 4.9 můžeme vidět, že hodnoty měřené v I. poloze dalekohledu jsou orientovány kolem středu odrazné folie, ale hodnoty z II. polohy dalekohledu jsou umístěny do pravé dolní části folie. Výsledné průměrné hodnoty v obrázku 4.10 jsou orientovány také do pravé dolní části folie. Tabulka 4.11: Posuny od středu odrazné folie při automatickém cílení pro folii Leica ve vzdálenosti cca 13,8 m, kontrolní měření LEICA Vodorovný posun Svislý posun 1 2 3 4 5 6 7 0 0,1 0,5 0,3 0,0-1,9-1,0 30-0,1 0,4 0,1 0,5-1,8-0,6 Obrázek 4.9: Graf posunů od středu odrazné folie Leica, I. a dalekohledu, pilíř 2, kontrolní měření 39
Pravá Pilíř 3 ČVUT v Praze Obrázek 4.10: Graf posunů od středu odrazné folie Leica, průměr poloh, pilíř 2, kontrolní měření Pilíř 3 V tabulce 4.12 hodnoty posunů dosahují hodnot do 1,5 mm od středu odrazné folie. Z obrázku 4.11 je patrné, že v I. poloze dalekohledu totální stanice cílila do levé dolní části odrazné folie, ale v II. poloze do pravé dolní části folie. Výsledné průměrné hodnoty jsou orientovány opět do pravé dolní části odrazné folie. Tabulka 4.12: Posuny od středu odrazné folie při automatickém cílení pro folii Leica ve vzdálenosti cca 38,6 m, kontrolní měření LEICA Vodorovný posun Svislý posun 1 2 3 4 5 6 7 0-1,4 1,3 0,0-0,1-0,9-0,5 30-1,1 1,6 0,2-1,2-1,3-1,2 40
ČVUT v Praze Obrázek 4.11: Graf posunů od středu odrazné folie Leica, I. a dalekohledu, pilíř 3, kontrolní měření Obrázek 4.12: Graf posunů od středu odrazné folie Leica, průměr poloh, pilíř 3, kontrolní měření 41
Pravá Pilíř 3 ČVUT v Praze 4.1.5 Testování funkce FineLock Testování funkce FineLock bylo provedeno na odrazné folii Leica na pilíři vzdáleném cca 38,6 m od totální stanice. Odrazná folie byla natáčena o 0 a 30 na pravou stranu. Průměry hodnot V tabulkách v příloze A.1.5 můžeme vidět zprůměrované naměřené hodnoty z manuálního a automatického cílení. V tabulce automatického cílení je vidět, že při použití funkce FineLock byly hodnoty změřeny s výběrovými směrodatnými mi 0,0001 gon pro vodorovné směry a 0,0009 gon pro zenitové úhly, tudíž měření bylo oproti měření při použití funkce AutoLock přesnější. Porovnání manuálního a automatického cílení V tabulce 4.12 můžeme pozorovat, že rozdíly od manuálního cílení dosahují hodnot do 2,5 mgon. Tabulka 4.13: Porovnání manuálního a automatického cílení pro folii Leica ve vzdálenosti cca 38,6 m, FineLock LEICA Vodorovný směr Zenitový úhel 1 2 3 4 5 6 7 0 1,7-2,3-0,3-0,3 1,7-1,1 30 1,8-2,1-0,2-2,1 2,4-2,3 Posuny od středu odrazné folie V následující tabulce 4.14 znázorňující posuny od středu odrazné folie ve vodorovném a svislém směru můžeme vidět, že posuny dosahují hodnot do 1,5 mm od středu odrazné folie. 42
Pravá Pilíř 3 ČVUT v Praze V obrázku 4.13 můžeme vidět, že v I. poloze dalekohledu totální stanice cílila do levé dolní části odrazné folie, ale v II. poloze do pravé dolní části. V obrázku 4.14 jsou průměrné hodnoty stejně jako u předešlých měření orientovány do pravé dolní části odrazné folie. Tabulka 4.14: Posuny od středu odrazné folie při automatickém cílení pro folii Leica ve vzdálenosti cca 38,6 m, FineLock LEICA Vodorovný posun Svislý posun 1 2 3 4 5 6 7 0-1,0 1,4 0,2-0,2-1,1-0,6 30-1,3 1,5 0,1-1,3-1,5-1,4 Obrázek 4.13: Graf posunů od středu odrazné folie Leica, I. a dalekohledu, FineLock 43
ČVUT v Praze Obrázek 4.14: Graf posunů od středu odrazné folie Leica, průměr poloh, FineLock 4.1.6 Zhodnocení folie Leica Z naměřených hodnot můžeme usoudit, že nejpřesnější bylo měření na pilíři 3, kdy se naměřené hodnoty, kromě o 60, od sebe příliš nelišily. Velký rozdíl od ostatních hodnot u o 60 na pilíři 3 může být způsoben malou odrazivou plochou. Nejméně přesné bylo cílení na pilíři 1, což může být způsobeno malou vzdáleností od totální stanice. Na tomto pilíři byla, oproti ostatním pilířům, totální stanice schopná zacílit pouze do o 40. Při měření na pilíři 2 se naskytl problém při automatickém cílení z důvodu rušivé odrazivé plochy dveří umístěných za pilířem, tudíž totální stanice byla schopná zacílit pouze do o 45. Při použití stojanu s černou látkou umístěným za pilíř byla totální stanice schopná zacílit i na o 60. Toto bylo zjištěno až po doměření všech, tudíž není do testování o 60 na tomto pilíři zahrnuto. Cílení v I. poloze dalekohledu je na všech pilířích orientováno převážně kolem středu odrazné folie, naměřené hodnoty jsou rozmístěny do 2 mm kolem středu. Oproti tomu cílení v II. poloze dalekohledu vykazuje velké odchylky od cílení v I. poloze. Hodnoty jsou na všech pilířích orientovány do pravé dolní části odrazné folie, kdy největší od středu odrazné folie je zjištěna na pilíři 1 a to do 4 mm. Z těchto údajů lze usoudit, že totální stanice cílila v každé 44
ČVUT v Praze poloze dalekohledu do stejné části odrazné folie a tudíž se mezi polohami objevuje systematický rozdíl. Na vypočtených průměrných hodnotách můžeme pozorovat, že tyto hodnoty jsou od středu odrazné folie na všech vzdálenostech umístěny stejně a to v okolí do 2 mm a orientovány do pravé dolní části odrazné folie. Z kontrolního měření bylo zjištěno, že výsledné průměrné hodnoty jsou stejně jako u prvního měření orientovány do pravé dolní části odrazné folie. Výjimku tvoří měření na pilíř 1, kdy při 0 je výsledná průměrná poloha cíle vlevo nahoře. Při testování funkce FineLock bylo zjištěno, že měření při použití této funkce nevykazuje velké rozdíly mezi jednotlivými mi a je tudíž přesnější než funkce AutoLock. Rozdíly mezi polohami jsou podobné jako při použití funkce AutoLock. Posuny od středu odrazné folie se pohybují kolem 2 mm a výsledné průměrné hodnoty jsou orientovány do pravé dolní části folie. 1.2 Odrazná folie Noname 4.2.1 Pilíř 1 Odrazná folie Noname byla umístěna na pilíř ve vzdálenosti cca 6,4 m od totální stanice. Maximální úhel odrazné folie byl jen 25. Průměry hodnot V příloze A.2.1 můžeme vidět dvě tabulky zobrazující průměry naměřených hodnot z manuálního a automatického cílení. V první tabulce s hodnotami z automatického cílení můžeme vidět, že naměřené hodnoty se od sebe liší v setinách gonu a výběrové směrodatné odchylky dosahují hodnot 0,0091 gon u vodorovných směrů a 0,0082 gon u zenitových úhlů. 45
Levá Pravá Pilíř 1 ČVUT v Praze Porovnání manuálního a automatického cílení Z tabulky 4.15 znázorňující rozdíly mezi manuálním a automatickým cílením jsou patrné rozdíly kolem 20 mgon. Největší rozdíl u vodorovných směrů je zaznamenám při odrazné folie o 25 na pravou stranu a u zenitových úhlů při o 25 na levou stranu. Tabulka 4.15: Porovnání manuálního a automatického cílení pro folii Noname ve vzdálenosti cca 6,4 m NONAME Vodorovný směr Zenitový úhel 1 2 3 4 5 6 7 0-15,0-26,8-20,9 23,5 2,3 10,6-20,5-30,5-25,5 17,8 12,7 2,5 25-20,6-31,9-26,3 20,0 15,2 2,4-5,6-16,4-11,0 35,5-0,1 17,8 25 0,4-11,7-5,7 39,1-0,8 20,0 Posuny od středu odrazné folie V tabulce 4.16 znázorňující posuny od středu odrazné folie můžeme vidět, že největší odchylky kolem 4 mm se objevují v I. poloze dalekohledu u svislých posunů a v II. poloze u vodorovných posunů. Z obrázku 4.15 můžeme vyčíst, že hodnoty v I. poloze dalekohledu jsou orientovány do pravé horní části odrazné folie a v II. poloze do pravé dolní části. Průměry poloh v obrázku 4.16 jsou umístěny do pravé horní části folie. 46
Levá Pravá Pilíř 1 ČVUT v Praze Tabulka 4.16: Posuny od středu odrazné folie při automatickém cílení pro folii Noname ve vzdálenosti cca 6,4 m NONAME Vodorovné posuny Svislé posuny 1 2 3 4 5 6 7 0 1,5 2,7 2,1 2,4-0,2 1,1 2,1 3,2 2,6 1,8-1,3 0,3 25 2,3 3,5 2,9 2,0-1,5 0,2 0,6 1,7 1,1 3,6 0,0 1,8 25 0,0 1,3 0,6 3,9 0,1 2,0 Obrázek 4.15: Graf posunů od středu odrazné folie Noname, I. a dalekohledu, pilíř 1 47
ČVUT v Praze Obrázek 4.16: Graf posunů od středu odrazné folie Noname, průměr poloh, pilíř 1 4.2.2 Pilíř 2 Dalším místem kam byla odrazná folie Noname umístěna, byl pilíř ve vzdálenosti cca 13,8 m od totální stanice. Maximální úhel byl 60, ale bylo nutné za pilíř postavit stojan s černou látkou z důvodu rušivých odrazů uvedených v kapitole 2. Průměry hodnot Tabulky zobrazující průměry měřených hodnot a jejich výběrové směrodatné odchylky z manuálního a automatického měření jsou uvedeny v příloze A.2.2. V první tabulce jsou vidět velké rozdíly v měřených vodorovných směrech, kde největší rozdíl je kolem 40 mgon. Výběrové směrodatné odchylky u automatického cílení dosahují hodnot 0,0121 gon u vodorovných směrů a 0,0030 gon u zenitových úhlů. 48
Levá Pravá Pilíř 2 ČVUT v Praze Porovnání manuálního a automatického cílení V následující tabulce 4.17 můžeme vidět, že největší rozdíly automatického cílení od manuálního se objevují u folie o 45 na obě strany a to až 30 mgon. Nejmenší jsou u vodorovného směru při o 30 vlevo a u zenitového úhlu při o vpravo. Tabulka 4.17: Porovnání manuálního a automatického cílení pro folii Noname ve vzdálenosti cca 13,8 m NONAME Vodorovný směr Zenitový úhel 1 2 3 4 5 6 7 0-7,4-12,4-9,9 5,2-0,3 4,3-10,9-13,7-12,3 3,9 0,5 2,9 30-13,8-16,7-15,2 5,6-1,6 4,7 45-23,7-30,0-26,8 11,1-6,4 10,2 60-8,1-15,6-11,9 4,2 2,4 3,2-5,0-6,9-5,9 5,6-2,6 4,7 30 0,2-1,9-0,8 8,2-5,2 7,2 45 13,3 9,3 11,3 12,1-6,0 11,2 60 13,9 5,3 9,6 6,6 0,9 5,7 Posuny od středu odrazné folie V následující tabulce 4.18 jsou patrné různorodé hodnoty posunů od středu odrazné folie. Největší se objevuje v II. poloze dalekohledu u 45 doprava a to až 9 mm. V obrázku 4.17 můžeme vidět, že hodnoty v obou polohách dalekohledu jsou rozmístěny kolem vodorovné osy folie a v I. poloze dalekohledu jsou oproti II. poloze orientovány spíše do horní části odrazné folie. Průměry hodnot jsou umístěny také kolem vodorovné osy. 49
Levá Pravá Pilíř 2 ČVUT v Praze Tabulka 4.18: Posuny od středu odrazné folie při automatickém cílení pro folii Noname ve vzdálenosti cca 13,8 m NONAME Vodorovné posuny Svislé posuny 1 2 3 4 5 6 7 0 1,6 2,7 2,2 1,8 0,1 0,9 2,5 3,1 2,8 1,4-0,1 0,6 30 3,5 4,2 3,8 1,7 0,3 1,0 45 7,3 9,2 8,3 3,1 1,4 2,2 60 3,5 6,8 5,2 1,9-0,5 0,7 1,1 1,6 1,3 1,5 0,6 1,0 30-0,1 0,5 0,2 2,0 1,1 1,6 45-4,1-2,9-3,5 3,6 1,3 2,4 60-6,0-2,3-4,2 2,7-0,2 1,2 Obrázek 4.17: Graf posunů od středu odrazné folie Noname, I. a dalekohledu, pilíř 2 50
ČVUT v Praze Obrázek 4.18: Graf posunů od středu odrazné folie Noname, průměr poloh, pilíř 2 4.2.3 Pilíř 3 Odrazná folie Noname byla přemístěna na pilíř ve vzdálenosti cca 38,6 m od totální stanice. Na této vzdálenosti mohla totální stanice zacílit do o 40. Průměry hodnot V příloze A.2.3 je v tabulce automatického cílení vidět, že rozdíly mezi průměrnými hodnotami už nejsou tak veliké jako u měření na předchozích pilířích a pohybují se kolem 5 mgon. Výběrové směrodatné odchylky jsou 0,0044 gon u vodorovných směrů a 0,0018 gon u zenitových úhlů. Porovnání manuálního a automatického cílení V tabulce 4.19 je vidět, že největší rozdíl mezi automatickým a manuálním cílením je u o 40 na obě strany a to skoro 10 mgon. 51
Levá Pravá Pilíř 3 Levá Pravá Pilíř 3 ČVUT v Praze Tabulka 4.19: Porovnání manuálního a automatického cílení pro folii Noname ve vzdálenosti cca 38,6 m NONAME Vodorovný směr Zenitový úhel 1 2 3 4 5 6 7 0-1,7-5,6-3,6 3,1-1,3 2,2-1,9-5,2-3,6 2,2-0,2 1,2 30-4,2-7,1-5,6 3,5-0,7 2,1 40-7,1-9,6-8,4 5,1-3,2 4,1 0,9-3,0-1,1 5,6-3,2 4,4 30 1,4-1,3 0,0 4,2-1,3 2,8 40 6,8 4,0 5,4 8,0-5,3 6,6 Posuny od středu odrazné folie Posuny od středu odrazné folie v tabulce 4.20 dosahují hodnot do 5 mm, kromě o 40, které ve vodorovném směru dosahuje hodnoty přes 7 mm. Obrázek 4.19 ukazuje, že hodnoty z I. a II. polohy dalekohledu jsou rozmístěny do 8 mm podél vodorovné osy folie. Polohy jsou stejně jako u měření na pilíři 2 orientovány do pravé i levé horní části odrazné folie. Průměrné hodnoty jsou také umístěny do pravé i levé horní části folie. Tabulka 4.20: Posuny od středu odrazné folie při automatickém cílení pro folii Noname ve vzdálenosti cca 38,6 m NONAME Vodorovné posuny Svislé posuny 1 2 3 4 5 6 7 0 1,0 3,4 2,2 1,9 0,8 1,3 1,2 3,2 2,2 1,4 0,1 0,7 30 2,9 5,0 3,9 2,1 0,4 1,3 40 5,6 7,6 6,6 3,1 1,9 2,5-0,6 1,9 0,7 3,4 1,9 2,7 30-0,9 0,9 0,0 2,5 0,8 1,7 40-5,4-3,2-4,3 4,8 3,2 4,0 52
ČVUT v Praze Obrázek 4.19: Graf posunů od středu odrazné folie Noname, I. a dalekohledu, pilíř 3 Obrázek 4.20: Graf posunů od středu odrazné folie Noname, průměr poloh, pilíř 3 53
ČVUT v Praze 4.2.4 Zhodnocení folie Noname Z naměřených hodnot můžeme usoudit, že nejpřesnější bylo měření na pilíři 3, kde se naměřené hodnoty od sebe příliš nelišily, kromě o 40, které se od ostatních měření odlišovalo více. Měření na pilíři 1 bylo také přesné, ale zde bylo folie možné pouze do 25, a tudíž zde bylo méně dat pro testování. Na pilíři 2 se naměřené hodnoty od sebe nejvíce odlišovali, převážně při o 45 a 60. To může být způsobeno malou odrazivou plochou a nepřesným rozlišením středu folie. Cílení v jednotlivých polohách dalekohledu se od sebe oproti folii Leica liší více, kdy dosahují průměrného rozdílu kolem 3 mm. Na pilíři 1 je největší rozdíl mezi polohami u a 25 vlevo, kde dosahuje rozdílu až 4 mm. Na pilířích 2 a 3 dosahují rozdíly při 45 a 40 také rozdílu 4 mm. Hodnoty v I. a II. poloze dalekohledu jsou u pilířů 2 a 3 rozmístěny podél vodorovné osy odrazné folie, kde se největší od středu folie objevuje na pilíři 2 u o 45 doprava a to o 10 mm. Na pilíři 1 jsou hodnoty pro obě polohy dalekohledu umístěny do pravé horní části folie a vypočtené průměrné hodnoty jsou také umístěny do pravé horní části do 2 mm od středu odrazné folie. U pilířů 2 a 3 jsou vypočtené průměrné hodnoty umístěny podél vodorovné osy folie v horní části, kde se největší, 8 mm od středu folie, objevuje na pilíři 2 při o 45 vpravo. Z těchto údajů usuzujeme, že totální stanice cílila na pilířích 2 a 3 v obou polohách dalekohledu do stejné části odrazné folie, ale na pilíři 1 do jiných částí než na ostatních pilířích, tudíž se u folie Noname neobjevuje systematičnost polohy cíle. 54
ČVUT v Praze 4.3 Odrazná folie Sokkia 4.3.1 Pilíř 1 Odrazná folie Sokkia byla umístěna na pilíři ve vzdálenosti cca 6,4 m od totální stanice. Na tomto pilíři bylo navíc provedeno měření, kdy pozice folie byla na přípravku otočena o 90 (nápisem svisle vlevo). Totální stanice byla na tomto pilíři při použití funkce AutoLock schopná zacílit pouze do o 10 a při otočení pozice folie o 90 do 5. Průměry hodnot V příloze A.3.1 jsou uvedeny čtyři tabulky, ve kterých jsou průměry naměřených hodnot a jejich výběrové směrodatné odchylky. V první tabulce můžeme vidět, že výběrové směrodatné odchylky u automatického cílení dosahují hodnot 0,0007 gon u vodorovných směrů a 0,0017 gon u zenitových úhlů, a tudíž se naměřené hodnoty od sebe příliš neliší. Třetí a čtvrtá tabulka zobrazuje průměrné hodnoty při otočení pozice folie o 90 a můžeme zde vidět, že hodnoty se od sebe také příliš neliší. Výběrové směrodatné odchylky dosahují u automatického cílení hodnot 0,0015 gon (vodorovné směry) a 0,0022 gon (zenitové úhly). Porovnání manuálního a automatického cílení V tabulce 4.21 můžeme vidět, že oproti odrazným foliím Leica a Noname jsou rozdíly automatického cílení od manuálního velice malé. Největší rozdíl, kolem 9 mgon, se objevuje u o 10 vpravo u zenitového úhlu v I. poloze dalekohledu. Při otočení pozice folie o 90 jsou rozdíly mezi manuálním a automatickým cílením, zobrazeny v druhé tabulce (4.22), o něco větší, kde největší rozdíl, téměř 11 mgon, je u o 5 vlevo. 55