ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ BAKALÁŘSKÁ PRÁCE PRAHA 2014 DOMINIK HLADÍK

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ OBOR GEODÉZIE, KARTOGRAFIE A GEOINFORMATIKA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE Software pro zpracování polárně zaměřených dat Vedoucí práce: Prof. Ing. Aleš Čepek, CSc. Katedra geomatiky PRAHA 2014 DOMINIK HLADÍK

Abstrakt Cílem této bakalářské práce je vytvořit program, který na základě vstupních souborů a nastavení, automaticky vygeneruje vstupní soubor (dle značkovacího jazyka XML) do programu na vyrovnání sítí GNU Gama. Jelikož do tohoto programu vstupuje již zpracované měření, vytvořený software také obsahuje možnost zpracování tohoto měření. Dále je možné průběh tohoto zpracování protokolovat do podobného formátu jako v programu Groma. Klíčová slova GNU Gama, polární metoda, polární metoda s výškami, software, vyrovnání sítí Abstract Target of this bachelor s work is to create program, which on the base input files and settings, will be generating input file (which is in XML) for program for network adjustment called GNU Gama. Because one of the input file for this program must be processed measurement, created software contains possibility of processing data. Process can be enrolled in similar format like in software Groma. Key words GNU Gama, polar method, polar method with heights, software, network adjustment

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že bakalářskou práci na téma Software pro zpracování polárně zaměřených dat jsem vypracoval samostatně. Použité zdroje informací a podkladových dat uvádím v seznamu zdrojů. V Praze dne. (podpis autora)

PODĚKOVÁNÍ Zde bych chtěl poděkovat za cenné rady pana Prof. Ing. Aleš Čepek, CSc. A to zejména v oblasti programu GNU Gama. Dále bych chtěl také poděkovat panu Ing. Karlu Bendovi, CSc. za jeho pomoc v části týkající se zpracování měření.

Obsah Úvod... 12 1 Hlavní myšlenka... 13 1.1 Měření... 13 1.2 Souřadnice... 14 1.3 Popis... 14 1.4 Zpracování... 14 1.5 Protokol... 14 1.6 Gama soubor... 14 2 Podporované formáty pro vstup měření... 15 2.1 XML Měření-Atributy... 15 2.2 Naměřená data text... 16 2.3 Geodimetr... 17 2.4 Leica 16 znaků... 18 2.5 Sokkia SDR20/SDR22... 19 2.6 Sokkia SDR33... 20 2.7 Sokkia Set3c/Set4c... 21 2.8 Topcon GTS 210... 22 2.9 Topcon GTS 700... 23 2.10 Nikon 300... 23 2.11 Nikon 400... 24 2.12 Naměřená data MAPA2... 24 3 Podporované formáty pro vstup souřadnic... 26 3.1 Souřadnice YXZ/Souřadnice XYZ/Souřadnice uživatelský formát... 27 3.2 Souřadnice CSV YXZ/Souřadnice CSV XYZ/Topcon... 27 3.3 XML Souřadnice-Atributy... 28 3.4 XML Souřadnice... 29 3.5 Kokeš... 29 3.6 Geodimetr... 30 3.7 Leica 16 znaků... 31 3.8 Pentax... 31 3.9 Sokkia SDR33... 32 3.10 Výměnný formát v.1.3... 32 4 Zpracování zápisníku matematická formulace... 33 7

4.1 Opravit měření o vliv polární kolmice a polárního doměrku... 33 4.1.1 Redukce polárních kolmic... 34 4.1.2 Redukce polárních doměrků... 36 4.2 Zpracování měření v obou polohách dalekohledu... 39 4.2.1 Vodorovný směr... 39 4.2.2 Zenitový úhel... 40 4.2.3 Ostatní měřené hodnoty... 40 4.3 Zpracovat opakovaná měření... 41 4.4 Redukovat směry... 41 4.5 Opravit indexovou chybu... 41 4.6 Vypočítat vodorovné délky... 42 4.7 Vypočítat převýšení... 42 4.7.1 Dáno: zenitový úhel, šikmá vzdálenost... 42 4.7.2 Dáno: zenitový úhel, vodorovná vzdálenost... 43 4.8 Redukovat měření na spojnici stabilizačních značek... 43 4.8.1 Redukce převýšení... 44 4.8.2 Redukce zenitových úhlů... 44 4.8.3 Redukce šikmých délek... 45 4.9 Opravit délky o vliv nadmořské výšky... 45 4.10 Opravit délky o vliv kartografického zkreslení... 46 4.11 Opravit převýšení o vliv zakřivení Země... 46 4.12 Opravit převýšení o vliv refrakce... 47 4.13 Zpracovat obousměrně měřené vodorovné délky a převýšení... 47 4.13.1 Zpracování obousměrně měřených převýšení... 47 4.13.2 Zpracování obousměrně měřených délek... 48 4.14 Ostatní potřebné výpočty... 48 4.14.1 Výpočet poloměru Země z parametrů Besselova elipsoidu... 48 4.14.2 Převod z pravoúhlých souřadnic na kartografické... 48 5 Zpracování zápisníku výpočetní protokol... 49 5.1 Opravit měření o vliv polární kolmice a polárního doměrku... 49 5.1.1 Redukce polárních kolmic... 49 5.1.2 Redukce polárních doměrků... 50 5.2 Zpracování měření v obou polohách dalekohledu... 51 5.3 Zpracovat opakovaná měření... 52 5.4 Redukovat směry... 53 8

5.5 Opravit indexovou chybu... 54 5.6 Vypočítat vodorovné délky... 54 5.7 Vypočítat převýšení... 54 5.8 Redukovat měření na spojnici stabilizačních značek... 55 5.9 Opravit délky o vliv nadmořské výšky... 56 5.10 Opravit délky o vliv kartografického zkreslení... 56 5.11 Opravit převýšení o vliv zakřivení Země... 56 5.12 Opravit převýšení o vliv refrakce... 57 5.13 Zpracování obousměrně měřených délek a převýšení... 57 5.13.1 Zpracování obousměrně měřených délek... 57 5.13.2 Zpracování obousměrně měřených převýšení... 58 6 Popis Gama souboru... 59 6.1 Hlavička... 59 6.2 Struktura formátu... 59 6.3 Parametry sítě... 59 6.4 Popis... 60 6.5 Parametry vyrovnání... 60 6.6 Souřadnice... 61 6.7 Měření... 62 7 Popis programu Polar2Gama... 63 7.1 Hlavní okno... 63 7.2 Okno Nastavení... 64 7.3 Nástrojové menu a jednotlivé funkce programu... 64 7.3.1 Menu Soubor... 65 7.3.2 Menu Operace... 66 7.3.3 Menu Prostředí... 68 7.3.4 Menu Nápověda... 68 7.4 Pracovní část... 69 7.4.1 Karta Projekt... 69 7.4.2 Karta Měření... 69 7.4.3 Souřadnice... 71 7.4.4 Popis... 71 7.4.5 Gama soubor... 72 7.4.6 Protokol... 72 7.5 Okno Nastavení... 73 9

7.5.1 Gama soubor... 73 7.5.2 Prostředí... 74 7.5.3 Zpracování zápisníku... 74 7.5.4 Měření... 75 7.5.5 Měřítkový koeficient... 75 8 Použité programy... 77 8.1 Qt Creator 2.4.1 (Based on 4.7.4 32-bit)... 77 8.2 GNU Gimp 2.6.6... 78 8.3 MicroStation PowerDraft (verze 08.09.04.51)... 78 8.4 Groma 8.0... 79 8.5 GNU Gama (gama-local 1.12)... 80 8.6 Dependency Walker... 81 8.7 Ostatní programy... 82 9 Pracovní postup... 83 9.1 Načtení vstupních dat... 83 9.2 Nastavení parametrů sítě... 83 9.3 Změna typu souřadnic... 83 9.4 Doplnění podrobných bodů do seznamu souřadnic... 83 9.5 Nastavení dalších vstupujících veličin v nastavení programu... 83 9.6 Nastavení vstupních veličin pro zpracování měření... 84 9.7 Nastavení zpracování měření... 84 9.8 Zpracování měření... 84 9.9 Generovat Gama soubor... 84 9.10 Zpracování Gama souboru v GNU Gama... 84 10 Testování programu... 85 10.1 Testování správnosti načítání souborů... 85 10.2 Testování správnosti zápisu výsledků zpracování měření do protokolu... 85 10.3 Testování správnosti struktury výstupního souboru... 85 Závěr... 87 Seznam proměnných... 88 Vodorovné směry... 88 Zenitový úhel... 88 Šikmá délka... 88 Vodorovná délka... 89 Převýšení... 89 10

Další měřené veličiny... 89 Obecné měření (pozorování)... 89 Redukce a opravy... 90 Souřadnice... 90 S-JTSK... 90 Ostatní... 90 Seznam zkratek... 91 Seznam obrázků... 92 Seznam tabulek... 94 Seznam odkazů... 95 Seznam příloh... 96 11

Úvod Hlavní měřickou metodou pro určení souřadnic podrobných bodů je dnes polární metoda. Chceme-li získat kromě polohy také informaci výšce, použijeme polární metodu s výškami (dříve jako číselná tachymetrie). Důvodem volby těchto je samozřejmě běžně dostupné přístrojové vybavení a kritéria přesnosti určení souřadnic. Přeje-li si uživatel vypočíst souřadnice pomocí vyrovnání sítí, může k tomu využít program GNU Gama [6]. Totální stanice však neprovedou automaticky zpracování měření a export do formátu kompatibilní s tímto softwarem. Tuto činnost provede právě program, který je výsledkem této bakalářské práce. Ten byl nazván Polar2Gama. Z názvu je již patrné jaké úkony bude provádět. Pro samotné vytvoření programu byl využit program Qt Creator [9]. Jedná se o grafické uživatelské rozhraní, pomocí něhož je možné vytvářet programy napsané v jazyce c++. Program samotný obsahuje velké množství knihoven. To samozřejmě vede k rychlejší, práci, protože celá řada funkcí je již připravena k použití. 12

1 Hlavní myšlenka Hlavní myšlenkou programu Polar2Gama získat z naměřených dat soubor kompatibilní s programem GNU Gama [6]. To samozřejmě vyžaduje provést tři úkony: 1. načtení potřebných souborů, 2. zpracování měření a protokolování výsledků zpracování, 3. vygenerování výsledného souboru na základě nastavení. Průběh zobrazuje toto schéma: Obr. 1.1 Schéma výpočtu Program pracuje se třemi vstupními a dvěma výstupními soubory. Na vstupu není povinný popis. Protokol je dále jen vedlejším produktem tohoto programu. Program umožňuje i zadávat vstup přímo z klávesnice. 1.1 Měření Program podporuje pouze polárně zaměřené body. To znamená, že v úvahu připadá, buď polární metoda, nebo polární metoda s výškami či případně výškový pořad. počítané souřadnice registrované veličiny měřická metoda X, Y, Z X, Y Z vodorovný směr, vodorovná délka, převýšení vodorovný směr, šikmá délka, zenitový úhel vodorovný směr, šikmá vzdálenost, zenitový úhel vodorovný směr, vodorovná délka převýšení šikmá délka, zenitový úhel Tab. 1.1 Přehled možných měřických metod polární metoda s výškami polární metoda výškový pořad Polární metoda má však určitá omezení. Polární kolmice by neměla být delší než 30m a zároveň by neměla přesáhnout polovinu délky v přímém směru. 13

1.2 Souřadnice Do programu Polar2Gama lze nahrát různé formáty z různých zdrojů. Ne všechny totální stanice vyžadují při měření zadávat souřadnice, a proto je možné vytvořit soubor a ten posléze nahrát, nebo je možné zadávat souřadnice přímo z klávesnice. 1.3 Popis Tento vstup není nutný, ale je eventuálně do výsledného souboru napsat nějaké základní údaje o měření či vzniku tohoto souboru. 1.4 Zpracování V tomto kroku je možné zavést různé redukce měřených veličin. Pro některé redukce je však nutné, kromě souboru měření, zadat další vstupy. Zde bylo nezbytné se také zamyslet, v jakém pořadí se budou jednotlivé redukce provádět. Na rozdíl od programu Groma má uživatel veškeré redukce pod kontrolou. V programu Groma se totiž redukce délek ze šikmé délky na vodorovnou a ze zobrazení do S-JTSK provádí přímo při importu souboru s měřením. Groma dále také provádí redukci měření o vliv polárního doměrku a polární kolmice ihned po importu souboru nebo po zadání z klávesnice. 1.5 Protokol Průběh výpočtu by se měl průběžně dokumentovat, a k tomu slouží výpočetní protokol. Ten volně vychází z programu Groma. Koncovka výstupního formátu je zachována. Struktura textu uvnitř souboru se mírně odchyluje a v některých případech je zapsáno například méně informací. 1.6 Gama soubor Výstupním souborem je XML [22] soubor, který obsahuje popis, parametry sítě, souřadnice a měření. Popis je nepovinný. Parametry sítě je možné nastavit skrze program. U souřadnic je vždy uveden typ. Pokud není uveden, souřadnice nebudou použity. U měření je kromě vlastní hodnoty měřené veličiny, zaznamenána také její směrodatná odchylka. 14

2 Podporované formáty pro vstup měření Program Polar2Gama podporuje celkem 13 různých formátů pro vstup naměřených dat. Jedná se o formáty z různých totálních stanic či různých geodetických programů, které jsou dostupné na českém trhu. číslo formát 1. XML Měření-Atributy (*.xmes) 2. Naměřená data text (*.*) 3. Geodimetr (*.job) 4. Leica 16 znaků (*.gsi) 5. Sokkia SDR20/SDR22 (*.sdr) 6. Sokkia SDR33 (*.sdr) 7. Sokkia Set3c/Set4c (*.sdr) 8. Topcon GTS 210 (*.asc) 9. Topcon GTS 700 (*.asc) 10. Nikon 300 (*.300) 11. Nikon 400 (*.400) 12. Naměřená data - MAPA2 (*.asc) 13. Naměřená data - MAPA2 (*.zap) Tab. 2.1 Přehled podporovaných formátu pro vstup měření Při implementaci těchto formátů jsem byl samozřejmě limitován jednak množstvím dostupných testovacích dat a v mnoha případech také nedostupnou dokumentací k jednotlivým formátům. Byly-li k dispozici nějaká testovací data, bylo možné pomocí programu Groma rozluštit co jednotlivé formáty obsahují a případně porovnávat načtená data v programu Groma a v programu Polar2Gama. Snahou bylo, aby po načtení souboru již uživatel nemusel provádět žádné ruční editace, což v některých případech neumožňuje ani Groma. 2.1 XML Měření-Atributy Tento formát je jakousi XML [22] verzí standardního formátu, se kterým pracuje Groma, což je formát MES. Soubor začíná standardní hlavičkou XML [22] formátu. Je zde také odkaz na DTD [23] soubor, kde je tento formát definován. Hledané informace o stanovisku jsou umístěny v tagu <station>. Následovat by mělo měření na tomto stanovisku. To je umístěné v tagu <meas>. Jednotlivá data jsou oddělena mezerou. Konkrétní hodnota je identifikována pomocí klíčového slova. Klíčová slova a jejich význam je shrnut v následující tabulce: 15

klíčové slovo význam pntid type hz vert dh th ih dist slope-dist číslo bodu druh vodorovný směr zenitový úhel převýšení výška cíle výška stroje vodorovná délka šikmá délka Tab. 2.2 Význam jednotlivých klíčových slov Vlastní číselná hodnota je umístěna za znakem = a je umístěna v uvozovkách. Oddělovačem desetinných míst je zde desetinná tečka. Obr. 2.1 Ukázka měření ve formátu XML Měření-Atributy 2.2 Naměřená data text Tento formát umožňuje Groma vyexportovat. Dále jsem se u tohoto formátu rozhodl identifikovat jednotlivá data na základě počtu znaků. Význam a počet vyhrazených znaků shrnuje následující tabulka: sloupec počet znaků význam 1. 10 číslo bodu 2. 12 vodorovný směr 3. 12 vodorovná délka 4. 12 převýšení 16

5. 12 výška signálu Tab. 2.3 Význam jednotlivých sloupců s vyhrazením počtu znaků Oddělovačem desetinných míst je zde povolena desetinná tečka. Ukázka vypadá následovně: Obr. 2.2 Ukázka formátu Naměřená data - text 2.3 Geodimetr V tomto formátu jsou jednotlivá data uložena vždy samostatně na jednom řádku. Řádek vždy začíná kódem, na jehož základě je identifikován konkrétní údaj. V následující tabulce shrnu přehled kódů a jejich význam (uvádím pouze kódy potřebné pro chod programu Polar2Gama): kód význam 2 číslo stanoviska 3 výška stroje 5 číslo cíle 7 vodorovný směr 10 převýšení 11 vodorovná délka 6 výška cíle Tab. 2.4 Význam jednotlivých kódů Za kódem je vždy znaménko = a poté hodnota konkrétního parametru. Povoleným znakem pro oddělení desetinných míst je desetinná tečka. Nejprve musím nalézt řádek odpovídající číslu stanoviska. Ke stanovisku může, ale nemusí být vztažena výška stroje, což by mělo být zaznamenáno na dalším řádku. Pokud řádek začíná kódem 5, znamená to, že na následujících řádcích budou uvedeny hodnoty měření příslušící tomuto bodu a to až do chvíle než na řádku bude kód 2 (stanovisko) nebo 5 (podrobný bod nebo orientace). 17

Obr. 2.3 Ukázka formátu Geodimetr 2.4 Leica 16 znaků Tento formát exportuje Groma. Nejsem si jist, zdali jej používá také nějaká totální stanice. Řádek vždy začíná znakem *. Následuje kód reprezentující číslo bodu, jehož se budou zapsaná data týkat. To že se jedná o čísla bodů, poznáme tak, že kód začíná číslem 11. Součástí tohoto kódu je i označení řádku číslovaného od 1, ale tato informace nebyla použita. Data o měření jsou vždy uložena ve formě šestnáctimístného kódu, jemuž předchází vždy šestimístný kód, na jehož základě je identifikováno o co se jedná, a znaménko. Šestimístný kód vždy začíná označením druhu měření. Přehled je uveden v následující tabulce: kód význam 11 číslo bodu 21 vodorovný směr 22 zenitový úhel 31 šikmá vzdálenost 32 vodorovná vzdálenost 33 převýšení 87 výška cíle 88 výška přístroje 51 kolmice + doměrek Tab. 2.5 Význam jednotlivých kódů 18

Tento šestimístný kód ještě obsahuje vždy další parametry, ale v programu Polar2Gama s nimi nebylo dále nijak nakládáno. Potom bylo nutné doplnit do získaných dat desetinnou tečku a určit, zdali se jedná o stanovisko nebo cíl. To bylo určeno tak, že pokud řádek obsahuje souřadnice (kódy 84, 85, 86) nebo výšku stroje (kód 88) jedná se o stanovisko. Obr. 2.4 Ukázka formátu Leica 16 znaků 2.5 Sokkia SDR20/SDR22 Tento formát je určen pro totální stanice značky Sokkia z řady uvedené v názvu. Soubor začíná hlavičkou, kde se mimo jiné objevuje i označení formátu (SDR20/SDR22). Pro potřeby programu Polar2Gama nás však budou zajímat pouze řádky začínající těmito kódy: kód význam 02TP 03NM 09F1 Tab. 2.6 Význam jednotlivých kódů výška stroje výška cíle měření U tohoto formátu je použit trochu jiný přístup k zadáváním výšky stroje a cíle. Vždy je zaznamenána pouze změna. To v důsledku znamená, že na začátku souboru by měly být tyto hodnoty uvedeny. Na řádku začínajícím 02TP, je hodnota uvedena jako druhý řetězec znaků na tomto řádku. U informace o výšce cíle je tomu jinak. Hodnota je uvedena hned za kódem 03NM. Řádek s měřením má o něco komplikovanější strukturu. Skládá se ze tří a více řetězců. V prvním řetězci je obsažen kód (4 místa), číslo stanoviska (4 místa), číslo bodu (4 místa) a šikmá délka (zbytek). Druhý řetězec je hodnotou zenitového úhlu a třetí je vodorovný směr. 19

Obr. 2.5 Ukázka formátu Sokkia SDR20/SDR22 2.6 Sokkia SDR33 Toto je další formát od firmy Sokkia, ale pro vyšší řadu totálních stanic. Tento formát je velice podobný předchozímu, ale v několika aspektech se však liší. V tomto případě nás zajímají řádky začínající těmito kódy: kód význam 02IC 03IC 09F1 Tab. 2.7 Význam jednotlivých kódů výška stroje výška cíle měření Řádek obsahující výšku stroje obsahuje několik slov: kód, souřadnice stanoviska (3x), výšku stroje a poznámku. Výška cíle je opět hned (bez mezery) za čtyřmístným kódem 03IC. Řádek s měřením se liší od formátu SDR20/SDR22 jenom tím, že pro číslo stanoviska/cíle jsou nuly před číslem nahrazeny mezerami. Řádek tedy vypadá následovně: první řetězec znaků je vyhrazen pro kód, druhý pro číslo stanoviska, třetí pro číslo bodu a šikmou délku, čtvrtý pro zenitový úhel, pátý pro vodorovný směr a případně šesté pro poznámku. Jak jste si mohli všimnout, tak ve třetím jsou obsaženy dvě informace. Odděleny byly tak, že do 36. znaku od začátku řádku je uvedeno číslo bodu a dále pak pokračuje šikmá vzdálenost. 20

Obr. 2.6 Ukázka formátu Sokkia SDR33 2.7 Sokkia Set3c/Set4c Posledním podporovaným formátem od firmy Sokkia, je formát pro řadu totálních stanic Set3c a Set4c. Struktura je v tomto případě opět velice podobná. Kódy, které v tomto případě hledáme, jsou shodné jako u formátu Sokkia SDR33. První řetězec znaků na řádku s kódem 02IC obsahuje informace o kódu (4 znaky), čísle stanoviska (4 znaky) a souřadnici (není mi známo které; to ale není podstatné). Druhý a třetí řetězec znaků odpovídá dalším souřadnicím a v dalším slově je hledaná hodnota výšky stanoviska. Následovat může popis. Informace o výšce cíle je předávána naprosto stejným způsobem jako u formátu Sokkia SDR33. To znamená, že za čtyřmístným kódem 03IC je uvedena hodnota výšky cíle. Řádek obsahující měření má naopak strukturu shodnou s formátem Sokkia SDR22/SDR20. Řádek tedy obsahuje: kód (4 znaky), číslo stanoviska (4 znaky), číslo bodu (4 znaky), šikmá délka (na konci prvního slova), zenitový úhel (druhý řetězec), vodorovný směr (třetí řetězec) a případná poznámka. Oddělovačem desetinných míst je zde desetinná tečka. 21

Obr. 2.7 Ukázka formátu Sokkia Set3c/Set4c 2.8 Topcon GTS 210 Tento formát byl asi nejméně čitelný ze všech podporovaných formátů. Pro získání potřebných informací bylo nejprve nutno odstranit čtyři znaky na konci všech řádků. Spojíme-li nyní všechny řádky v jeden, získáme již trochu čitelnější data. Poté byl tento řádek oddělen na základě mezer. Teď jsme se však dostali do fáze, kdy číslo bodu, ke kterému jsou dané informace vztaženy, se vždy nachází na konci předchozího řádku. Proto bylo nutné ještě tyto části oddělit od původních řetězců a připojit je k následujícím řetězcům. Pak nás bude zajímat několik typů těchto řetězců. Text začínající znaky _ nesl informace o stanovisku. Řetězce začínající písmenem R, např. 4001_R, nebo znakem, např. 4001_?, obsahovaly informace o měření na cíl. Tyto dva řetězce se lišily pouze v tom, jaká data v nich byla uložena. Obr. 2.8 Ukázka formátu Topcon GTS 210 22

2.9 Topcon GTS 700 Tento formát, opět od firmy Topcon, je čitelnější i pro běžného uživatele než v předchozím případě. Soubor začíná hlavičkou. Každý řádek začíná kódem podle, kterého je identifikována informace, která je na tomto řádku uložena. Přehled kódů, které byly použity v programu Polar2Gama je uveden v následující tabulce: kód význam STN BS SS FS HV SD HD číslo stanoviska, výška stroje číslo orientace, výška cíle číslo podrobného bodu, výška cíle číslo orientace, výška cíle vodorovný směr, zenitový úhel vodorovný směr, zenitový úhel, šikmá délka vodorovný směr, vodorovná délka, šikmá délka Tab. 2.8 Význam jednotlivých kódů Jednotlivé hodnoty jsou odděleny čárkou. To také znamená, že oddělovačem desetinných míst je v tomto případě desetinná tečka. Obr. 2.9 Ukázka formátu Topcon GTS 700 2.10 Nikon 300 Tento formát má nevýhodu, že z něho nelze zjistit, zdali se jedná o stanovisko či cíl. Na prvním řádku je hlavička popisující jednotlivé sloupce. Na dalších řádcích jsou vlastní data oddělené čárkami. Co znamenají první tři hodnoty, nebylo zjištěno. Za nimi následuje: číslo bodu, šikmá délka, vodorovný směr, zenitový úhel a výška signálu. 23

Obr. 2.10 Ukázka formátu Nikon 300 2.11 Nikon 400 Druhý podporovaný formát od firmy Nikon je velmi podobný tomu prvnímu. Na prvním řádku však již není hlavička s popisem významu jednotlivých sloupců. Právě na základě počtu sloupců je u tohoto formátu identifikováno stanovisko či cíl. Řádek se stanoviskem obsahuje 10 záznamů: u prvních třech opět nebyl zjištěn význam, následuje poznámka dále výška stroje, číslo bodu, hodnota na vodorovném kruhu v momentě registrace, datum a čas. Ostatní řádky mají 11 záznamů: první tři jsou neznámého významu, další je číslo bodu, poznámka, šikmá délka, vodorovný směr, zenitový úhel, výška cíle, datum a čas. Jednotlivé záznamy jsou odděleny čárkami. Obr. 2.11 Ukázka formátu Nikon 400 2.12 Naměřená data MAPA2 Tento formát obsahuje nejprve hlavičku a pak následují čtyři čísla, jejichž význam mi není znám. K dispozici byly dvě varianty měření. Ty se právě lišily v těchto čtyřech číslech. Proto byly tyto dvě varianty na základě těchto čtyř čísel odlišeny. Pro naprosto přesnou interpretaci by bylo nutné získat nějaké dokumenty o tomto formátu. Společné znaky obou dvou variant jsou takové, že před číslem stanoviska je číslice 1. Dále následují 24

orientace. A to až do znaku /. Poté pokračují podrobné body až do číslice -1. Celé měření je potom ukončeno číslicí -2. Na dalším obrázku je uvedena první varianta: Obr. 2.12 Ukázka formátu MAPA2 - polární metoda Zde je měřena vodorovná délka a vodorovný úhel. Za dvojtečkou jsou uvedeny polární doměrek a polární kolmice. Druhá varianta vypadá takto: Obr. 2.13 Ukázka Naměřená data - polární metoda s výškami Zde je měřen zenitový úhel, výška signálu, vodorovný směr a šikmá vzdálenost. Za dvojtečkou opět může následovat polární doměrek a polární kolmice. 25

3 Podporované formáty pro vstup souřadnic Program Polar2Gama podporuje celkem 15 formátů pro vstup seznamu souřadnic. Všechny tyto formáty umožňuje načíst či vyexportovat také Groma. číslo formát 1. Souřadnice YXZ (*.txt) 2. Souřadnice XYZ (*.txt) 3. Souřadnice CSV - YXZ (*.csv) 4. Souřadnice CSV - XYZ (*.csv) 5. Souřadnice uživatelský formát (*.*) 6. XML Souřadnice-Atributy (*.xcrd) 7. XML Souřadnice (*.xcrd) 8. Kokeš (*.stx) 9. Geodimetr (*.are) 10. Leica 16 znaků (*.gsi) 11. Pentax (*.*) 12. Sokkia SDR33 (*.sdr) 13. Topcon (*.asc) 14. Topcon (*.zap) 15. Výměnný formát v.1.3 (*.vkm) Tab. 3.1 Přehled podporovaných formátů pro vstup souřadnic Žádný z těchto formátů však není binární. Naopak všechny jsou textové. V této kapitole budu popisovat jednotlivé formáty. Některé z nich mají velmi podobnou, ne-li stejnou, strukturu. To je také důvodem, proč jsem je popisoval v rámci jedné skupiny. U každého formátu uvádím vždy tři příklady vstupu souřadnic: číslo bodu X Y Z [m] [m] [m] 4001 1000000,000 750000,000 250,000 4002 1000000,000 750000,000 4003 250,000 Tab. 3.2 Data použitá v jednotlivých příkladech Je nutné podotknout, že třetí příklad (na třetím řádku) není úplně reálný v případě, že tyto soubory vytváříme v programu Groma, protože nelze bod uložit pouze se souřadnicí Z. Tato možnost by byla teoreticky možná například manuálním zásahem uživatele do těchto souborů. Chtěl jsem tím jen ukázat, že program Polar2Gama si s tím poradí. 26

3.1 Souřadnice YXZ/Souřadnice XYZ/Souřadnice uživatelský formát Jednotlivým řádkům odpovídají informace o jednom bodu. Oddělovačem jsou zde mezery. Měl jsem proto na výběr: buď odlišit jednotlivé údaje pevnou šířkou sloupce, realizovanou počtem znaků, nebo počtem slov na řádku. Zvolil jsem druhou variantu s ohledem na to, že pokud by uživatel tento soubor editoval, pravděpodobně by neznal informaci o počtu znaků připadajícího na jeden sloupec. Proto byly odlišeny řádky takto: počet slov na řádku získaná informace 0 žádná 1 číslo bodu 2 číslo bodu, Z 3 číslo bodu, X, Y 4 číslo bodu, X, Y, Z více než 4 žádná Tab. 3.3 Data na jednotlivých řádcích a jejich interpretace Oba formáty (TXT), jak již z názvu vyplývá, se liší pouze pořadím souřadnic X a Y. Třetí formát je prakticky shodný svou strukturou s formátem Souřadnice YXZ (*.txt). Proto sem jej zařadil také do této kategorie. Jediným rozdílem je pouze to, že takovýto soubor může mít libovolnou koncovku. Přípustným znakem pro oddělení počtu desetinných míst je v tomto případě desetinná tečka. Obr. 3.1 Ukázka formátů využívajících mezeru jako oddělovač 3.2 Souřadnice CSV YXZ/Souřadnice CSV XYZ/Topcon Bod je zde reprezentován samostatným řádkem. Informace vztažené k jednotlivým bodům jsou odděleny čárkami. Daná informace je nahrána do souboru pouze v případě, že je to číselná informace. Znak pro oddělení desetinných míst je samozřejmě desetinná tečka. A to už jen z toho důvodu, že čárka je již obsazena pro oddělení jednotlivých informací. Zde nebyla jiná volba než ta, že na konkrétní pozici je zaznamenána konkrétní informace: 27

pozice Souřadnice CSV - YXZ (*.csv) Souřadnice CSV - XYZ (*.csv) Topcon (*.asc) Topcon (*zap) 1. číslo bodu číslo bodu 2. Y X Y 3. X Y X 4. Z Z další není známé není možné Obr. 3.2 Význam údajů na jednotlivých pozicích Kromě informací potřebných pro můj program, tento formát (vygenerovaný programem Groma) vytváří další pozice. Hodnoty, které se zde zapisují, mi však nejsou známy. Obr. 3.3 Ukázka formátů využívajících čárku jako oddělovač 3.3 XML Souřadnice-Atributy Tento formát je vlastně XML [22] verze standartního formátu, se kterým pracuje Groma, což je formát CRD. Informaci, kterou potřebujeme získat je v tagu <point />. Tento soubor dále také obsahuje další informace jako je verze souboru, kódování souboru, odkaz na soubor ve formátu DTD [23], ze kterého je možné zjistit další informace o XML [22] souboru. Ještě jsem nezmínil, že je v tomto souboru zapsán název souboru, ze kterého tento dokument vznikl. 28

Obr. 3.4 Ukázka formátu XML Souřadnice-Atributy 3.4 XML Souřadnice Formát je v podstatě shodný s přechozím, ale liší se svojí strukturou. Hlavička souboru je také naprosto totožná. Opět s odkazem na shodný soubor, ve kterém je definována syntaxe tohoto XML [22] souboru. Na rozdíl od formátu XML Souřadnice-atributy jsou hledaná data umístěna mezi tagy <point> a </point>. Obr. 3.5 Ukázka formátu XML Souřadnice 3.5 Kokeš Na prvním řádku je zapsána informace o názvu souboru, ze kterého tento soubor vznikl a dále také poloha středu obrazovky při načtení tohoto souboru do programu Kokeš. 29

Seznam souřadnic je ukončen číslem -1 na samostatném řádku. Proto byly přeskočeny všechny řádky obsahující -1 na začátku řádku nebo řádky obsahující písmena velké či malé abecedy kdekoliv na řádku. Oddělovačem je zde mezera. Pro oddělení desetinných míst je zde povolena pouze desetinná tečka. Nyní jsem měl, stejně jako u formátů TXT možnost zvolit buď oddělení slov na základě počtu znaků, anebo jsem mohl identifikovat jednotlivé údaje počtem slov na řádku. Zase jsem se rozhodl pro druhou variantu: počet slov na řádku získaná informace 0 žádná 1 číslo bodu 2 číslo bodu, Z 3 číslo bodu, X, Y 4 číslo bodu, X, Y, Z více než 4 žádná Tab. 3.4 Interpretace jednotlivých řádků Obr. 3.6 Ukázka formátu Kokeš 3.6 Geodimetr Jednotlivé řádky zde představují informace o bodu. Čísla bodů jsou zde označeny kódem 5. K tomu to bodu se vždy vztahují data označená kódy 37, 38, 39, které následují za kódem 5. Pokud by se mezi dvěma kódy s označením 5 jeden kód vyskytoval vícekrát, jako správná hodnota by byla vzata vždy ta první. V tabulce jsou uvedena jednotlivá označení kódů: kód význam 5 číslo bodu 37 X 38 Y 39 Z Tab. 3.5 Význam jednotlivých kódů 30

Obr. 3.7 Ukázka formátu Geodimetr 3.7 Leica 16 znaků Bod začíná znakem *. Dále následují jednotlivé informace k tomuto bodu. Jednotlivé informace se vždy skládají ze dvou částí. Pomocí první části (šestimístný kód) je identifikována informace, o kterou se jedná. Směrodatné jsou pro mne první dva znaky tohoto kódu: první dvě místa kódu význam 11 číslo bodu 81 Y 82 X 83 Z Tab. 3.6 Význam jednotlivých kódů Pomocí znamének + nebo je tato část spojena s druhou částí. Druhá část je tvořena šestnáctimístným kódem, který představuje zaznamenanou hodnotu. Tuto hodnotu je v některých případech třeba znásobit (resp. vložit desetinnou tečku), protože šestnáctimístný kód obsahuje pouze číslice a nikoliv desetinnou tečku/čárku. Obr. 3.8 Ukázka formátu Leica 16 znaků 3.8 Pentax Každý řádek je tvořen pětimístným kódem. Na prvním řádku je název souboru, ze kterého tento soubor vznikl. Obsahuje-li řádek 5 informací, pomineme-li kód na začátku řádku, tak jsou to: číslo bodu, X, Y, Z. Oddělovačem jsou v tomto případě dvojtečky. Pro oddělení desetinných míst je zde povolena desetinná tečka. Jako velkou nevýhodu tohoto formátu vidím, že z něho není patrné, zdali nebyla hodnota měřena nebo zdali je tato 31

hodnota rovna nule. V programu Polar2Gama jsem hodnotu rovnu nule považoval za neměřenou a tedy rovnu hodnotě NULL. Obr. 3.9 Ukázka formátu Pentax 3.9 Sokkia SDR33 Hledané informace se u tohoto souboru nachází na řádku začínajícím 08KI. Nevýhodou tohoto formátu je že mezi číslem bodu a souřadnicí Y není mezera, určit hranici na základě počtu znaků. Hranice mezi číslem bodu a souřadnicí Y je v tomto případě 20 znaků. Další nevýhodou je, že opět nelze získat informaci o tom, jestli byla hodnota rovna nule nebo zdali pouze nebyla zaměřená. V programu Polar2Gama je nula opět interpretována jako hodnota NULL. Obr. 3.10 Ukázka formátu Sokkia SDR33 3.10 Výměnný formát v.1.3 Obsah souboru je umístěn mezi znaky &S ( start ) &K ( konec ). Na první řádku je název souboru, ze kterého byl soubor vytvořen. Dále následují řádky obsahující následující údaje: číslo bodu, Y, X, Z, kód kvality bodu. Opět není možné nechat pozici prázdnou, což je zase důvodem toho, že není možné určit, zdali je konkrétní údaj k dispozici či nikoliv. Nula je tedy brána jako neměřená hodnota. Obr. 3.11 Ukázka formátu Výměnný formát v.1.3 32

4 Zpracování zápisníku matematická formulace V této kapitole budu popisovat proces zpracování měření z teoretického hlediska. Pro lepší představu o dané problematice jsou jednotlivé části doplněny obrázky. Červeně jsou vždy v obrázcích vyznačeny vstupující hodnoty a modře naopak vystupující. Velmi důležité bylo určení pořadí, ve kterém se budou provádět jednotlivé úlohy. To shrnuje následující tabulka: # typ úlohy skupina 1. Opravit měření o vliv polární kolmice a polárního doměrku a Redukce polárních kolmic Blok 1 b Redukce polárních doměrků 2. Zpracování měření v obou polohách dalekohledu Blok 2 3. Zpracovat opakovaná měření Blok 3 4. Redukovat směry 5. Opravit indexovou chybu Blok 4 6. Vypočítat vodorovnou délku Blok 5 7. Vypočítat převýšení 8. Redukovat měření na spojnici stabilizačních značek Blok 6 9. Opravit délky o vliv kartografického zkreslení 10. Opravit délky o vliv nadmořské výšky 11. Opravit převýšení o vliv zakřivení Země 12. Opravit převýšení o vliv refrakce 13. Zpracovat obousměrně měřené vodorovné délky a převýšení a b Zpracování obousměrně měřených převýšení Zpracování obousměrně měřených délek Tab. 4.1 Pořadí jednotlivých úloh při zpracování zápisníku Blok 7 Blok 8 První sloupec znamená pořadí, ve kterém jsou jednotlivé úlohy prováděny v programu Polar2Gama. Následuje název úlohy a nakonec jsou jednotlivé typy úlohy seskupeny do bloků. V rámci jednotlivých bloků by bylo možné pořadí jednotlivých úloh prohodit. Tím jsem chtěl naznačit, že pokud bych prohodil pořadí v rámci jednoho bloku, za předpokladu, že bych provedl shodné úlohy, měl bych dosáhnout stejného výsledku. 4.1 Opravit měření o vliv polární kolmice a polárního doměrku Důvodem proč jsem tuto úlohu umístil hned na první místo, byl ten fakt, že program Groma tuto úlohu řeší bezprostředně, a to buď po nahrání souboru s měřením, nebo ihned po zadání vstupu z klávesnice. Nutno také říci, že tato problematika je natolik okrajová, že jsem o ní nenalezl žádné informace. Proto jsem si tyto výpočty musel odvodit z obrázku. 33

4.1.1 Redukce polárních kolmic Podle toho jaké měřené údaje máme na vstupu, připadají v úvahu čtyři možnosti výpočtu redukce polárních kolmic. Co musí být známo vždy, je vodorovný směr a polární kolmice (a to i se znaménkem). Poté je potřeba zvolit jaká délka bude figurovat jako měřená, zdali šikmá či vodorovná. V případě že nechceme redukovat pouze vodorovný směr (například i šikmou vzdálenost), je také nutné znát veličinu, která nám bude rozhodovat o výškových poměrech, což může být buď převýšení od horizontu stroje, anebo zenitový úhel. Pro polární kolmice dále platí některá omezující kritéria. Kolmice musí být jednak kratší nebo rovna 30m a zadruhé nesmí přesáhnout ½ délky v přímém směru. 4.1.1.1 Dáno: vodorovný směr, zenitový úhel, šikmá délka, polární kolmice Vstup: Výstup: Obr. 4.1 Polární kolmice - první varianta (1.1) (1.2) (1.3) (1.4) (1.5) 4.1.1.2 Dáno: vodorovný směr, zenitový úhel, vodorovná délka, polární kolmice Vstup: Výstup: 34

Obr. 4.2 Polární kolmice - druhá varianta (1.6) (1.7) (1.8) (1.9) (1.10) 4.1.1.3 Dáno: vodorovný směr, šikmá délka, převýšení, polární kolmice Vstup: Výstup: Obr. 4.3 Polární kolmice - třetí varianta (1.11) (1.12) 35

(1.13) (1.14) 4.1.1.4 Dáno: vodorovný směr, vodorovná délka, převýšení, polární kolmice Vstup: Výstup: Obr. 4.4 Polární kolmice - čtvrtá varianta (1.15) (1.16) (1.17) (1.18) 4.1.2 Redukce polárních doměrků Opět zde připadají v úvahu čtyři možnosti. A to zase ze stejného důvodu. Čili nejprve je nutné si zvolit délku (šikmou/vodorovnou) a dále také veličinu zprostředkující nám výškové poměry (převýšení/zenitový úhel). Polární doměrek může také nabývat kladných a záporných hodnot. V obrázcích je zobrazena častější varianta s kladnou hodnotou doměrku. Dále pro polární doměrky neexistuje, žádné omezující kritérium, co do velikosti. 4.1.2.1 Dáno: zenitový úhel, šikmá délka, polární doměrek Vstup: 36

Výstup: Obr. 4.5 Polární doměrek - první varianta (1.19) (1.20) (1.21) (1.22) 4.1.2.2 Dáno: zenitový úhel, vodorovná délka, polární doměrek Vstup: Výstup: Obr. 4.6 Polární doměrek - druhá varianta (1.23) (1.24) (1.25) 37

(1.26) 4.1.2.3 Dáno: šikmá délka, převýšení, polární doměrek Vstup: Výstup: Obr. 4.7 Polární doměrek - třetí varianta (1.27) (1.28) (1.29) 4.1.2.4 Dáno: vodorovná délka, převýšení, polární doměrek Dáno: Vstup: Výstup: Obr. 4.8 Polární doměrek - čtvrtá varianta 38

(1.30) (1.31) (1.32) 4.2 Zpracování měření v obou polohách dalekohledu Tato úloha spočívá v tom, nalézt řádky s některými společnými znaky a potom ze seskupených dvojic vytvořit jednu hodnotu, pro všechny veličiny. Ty je možné rozdělit do tří skupin, podle toho, jaké operace jsou s nimi prováděny. Odlišné operace jsou prováděny s vodorovnými směry, se zenitovými úhly a dále také s ostatními veličinami. 4.2.1 Vodorovný směr Danou máme dvojici vodorovných směrů. V ideálním případě by se měla lišit o 2R. V takovém případě by výslednou hodnotou byl prostý aritmetický průměr s tím, že musím přičíst nebo odečíst 2R podle toho, zdali je vyšší hodnota z první či druhé polohy. Program Polar2Gama však řeší i situace, kdy jsou tyto hodnoty shodné. V takovém případě není nutné přičítat či odečítat 2R, ale stačí pouhý prostý aritmetický průměr. Jako kontrolní parametr je dobré vypočíst tzv. kolimační chybu. Opět je nutné přičíst nebo odečíst 2R v závislosti na tom, zdali je větší hodnota z první či z druhé polohy. Vstup: Výstup: (2.1) (2.2) (2.3) (2.4) (2.5) (2.6) 39

4.2.2 Zenitový úhel Na vstupu máme dvojici měření zatíženou indexovou chybou, které mají mezi sebou vztah přibližně doplňkového úhlu. Dále také víme, že výsledný zenitový úhel, by měl být aritmetickým průměrem zenitových úhlu z obou poloh, jelikož tyto hodnoty by měli mít stejnou hodnotu jak v první, tak v druhé poloze. Z těchto poznatků lze již jednoduše odvodit, jakou hodnotu má indexová chyba a jaký je výsledný zenitový úhel. Vstup: Výstup: Obr. 4.9 Měření zenitových úhlů v obou polohách dalekohledu (2.7) (2.8) (2.9) (2.10) (2.11) (2.12) 4.2.3 Ostatní měřené hodnoty ( Další veličiny byly v rámci dvojice měření zprůměrovány. Jako kontrolní parametr byl zde použit rozdíl dvojice hodnot dělený dvěma. Vstup: Výstup: 40

(2.13) (2.14) 4.3 Zpracovat opakovaná měření Jsou-li nalezeny řádky s některými společnými znaky, je výsledkem pro jednotlivé veličiny aritmetický průměr. Kontrolním parametrem je zde odchylka od průměru. Je na našem zvážení, jestli potřebujeme či nikoliv uvádět znaménko této odchylky. Podle toho použijeme vzorec s absolutní hodnotou či nikoliv. Vstup: Výstup: (3.1) (3.2) 4.4 Redukovat směry Od jednotlivých vodorovných směrů odečtu hodnotu jednoho zvoleného směru. V programu Polar2Gama, stejně jako v programu Groma, je to první vodorovný směr na stanovisku. Vstup: Výstup: (4.1) 4.5 Opravit indexovou chybu Tato funkce v programu Polar2Gama odečítá/přičítá hromadně hodnotu indexové chyby pro jednotlivé zenitové úhly, a to podle toho z jakého je zenitový úhel intervalu. Vstup: Výstup: 41

(5.1) ( (5.2) 4.6 Vypočítat vodorovné délky Jedná se o redukci délek ze šikmé na vodorovnou. To znamená, že ze známého zenitového úhlu a šikmé délky vypočteme vodorovnou délku. Vstup: Výstup: Obr. 4.10 Převod ze šikmé na vodorovnou (6.1) 4.7 Vypočítat převýšení V této úloze máme dán vždy zenitový úhel. Jde jen o to, zdali máme ještě dánu šikmou či vodorovnou délku. 4.7.1 Dáno: zenitový úhel, šikmá vzdálenost Vstup: Výstup: 42

Obr. 4.11 Výpočet převýšení - první varianta (7.1) 4.7.2 Dáno: zenitový úhel, vodorovná vzdálenost Vstup: Výstup: Obr. 4.12 Výpočet převýšení - druhá varianta (7.2) 4.8 Redukovat měření na spojnici stabilizačních značek K tomu abychom mohly redukovat měření na spojnici stabilizačních značek, potřebuje mít dán zenitový úhel, šikmou vzdálenost a výšku stroje a cíle. Redukovat můžeme převýšení, šikmou vzdálenost a šikmé délky. Máme-li opravené hodnoty těchto veličin, je možné zjistit také správnou hodnotu vodorovné vzdálenosti. Výšky stroje a cíle se změní na nulu. Pro ilustraci jednotlivých redukcí je použit jeden společný obrázek: 43

Obr. 4.13 Redukce měření na spojnici stabilizačních značek 4.8.1 Redukce převýšení Vstup: Výstup: (8.1) 4.8.2 Redukce zenitových úhlů Vstup: Výstup: (8.2) (8.3) (8.4) (8.5) (8.6) 44

(8.7) [ ] (8.8) 4.8.3 Redukce šikmých délek Vstup: Výstup: (8.9) (8.10) (8.11) (8.12) (8.13) (8.14) 4.9 Opravit délky o vliv nadmořské výšky Vstup: Výstup: Obr. 4.14 Oprava délky o vliv nadmořské výšky 45

(9.1) (9.2) 4.10 Opravit délky o vliv kartografického zkreslení Program Polar2Gama opravuje délky o vliv kartografického zkreslení pouze pro Křovákovo zobrazení. Vstup: Výstup: (10.1) (10.2) (10.3) (10.4) (10.5) 4.11 Opravit převýšení o vliv zakřivení Země Vstup: Výstup: 46

Obr. 4.15 Oprava převýšení o vliv zakřivení Země a refrakce (11.1) (11.2) 4.12 Opravit převýšení o vliv refrakce Vstup: Výstup: (12.1) 4.13 Zpracovat obousměrně měřené vodorovné délky a převýšení V této úloze jsou nalezeny řádky se společnými znaky a posléze jsou zprůměrovány převýšení a vodorovné délky. 4.13.1 Zpracování obousměrně měřených převýšení Vstup: Výstup: 47

(13.1) 4.13.2 Zpracování obousměrně měřených délek Vstup: Výstup: (13.2) 4.14 Ostatní potřebné výpočty V předchozích bodech nejsou vždy uvedeny všechny potřebné vztahy. Proto je uvádím v samostatné části. 4.14.1 Výpočet poloměru Země z parametrů Besselova elipsoidu V programu Polar2Gama jsem mohl buď přímo použít poloměr Země, anebo jej vypočíst z několika konstant. Rozhodl jsem se pro druhou možnost. Vstup: Výstup: (14.1) 4.14.2 Převod z pravoúhlých souřadnic na kartografické ( ) Pro výpočet měřítka zkreslení je zapotřebí mít k dispozici kartografické souřadnice Š a D. Standardně zná uživatel pravoúhlé souřadnice. Ty je nutné nejprve převést na polární a následně na kartografické podle známých vztahů pro Křovákovo zobrazení. Vstup: Výstup: (14.2) (14.3) [ [( ) ( )] ] (14.4) 48 (14.5)

5 Zpracování zápisníku výpočetní protokol Tato kapitola obsahuje popis výpočetních protokolů, volně vycházejících z protokolů programu Groma. Vždy je uveden příklad, na kterém je vidět i chybné či podezřelé měření pokud je to možné. 5.1 Opravit měření o vliv polární kolmice a polárního doměrku Tyto dvě redukce není vhodné od sebe oddělovat. V programu je nejprve provedena redukce polárních kolmic. Pokud jsou hodnoty, jak polární kolmice, tak polárního doměrku nenulové, je samozřejmě výstup z redukce polárních kolmic vstupem do redukce polárních doměrků. 5.1.1 Redukce polárních kolmic Na prvním řádku je nadpis úlohy, o kterou se jedná. Pod ní jsou zapsány podmínky, za kterých je měření označeno za chybné. V tomto případě bylo jednoduché určit tuto hodnotu, jelikož je předepsána. Polární kolmice musí být do 30m a pokud je měřena vodorovná délka, tak je porovnána i s ní. Když přesáhne ½ této délky, měření je taktéž označeno jako podezřelé. Dál bych mohl přidat ještě přidat podmínky, za kterých by měření bylo označeno jako podezřelé, ale nepovažoval bych to za nějaký přínos, tak jsem žádnou takovou hodnotu nepoužil. Následuje tabulka, která má v záhlaví popsány názvy jednotlivých sloupců. Jednotlivá měření jsou reprezentována dvěma řádky. První je stav před výpočtem a druhý je výsledek. Pokud je měření označeno jako chybné, právě na tomto řádku je označeno příslušným symbolem. Číslo stanoviska a cíle je uvedeno, kvůli přehlednosti, pouze na prvním řádku. Druhý řádek začíná zkratkou vys (tj. výsledek). Na konci je uvedena statistika. 49

Obr. 5.1 Ukázka protokolu - Redukce polárních kolmic 5.1.2 Redukce polárních doměrků Protokol má naprosto shodnou strukturu jako v předchozím případě. Problém však nastal s tím, jak dát uživateli najevo, že do výpočtu vstupuje doměrek, jehož hodnota je nesmyslná. Nikde totiž není stanoveno, jakých maximálních hodnot může nabývat. Proto nebylo ani možné označit jeho hodnotu jako chybnou. Stanoveny byly alespoň podmínky, za jakých je možné považovat tuto hodnotu přinejmenším za podezřelou. Jako první podmínka byla určena hodnota 30m. Důvodem je to, že polární doměrek by měl být měřen do jednoho kladu pásma. Dalším důvodem může být také to, že stejná hodnota je použita u polárních kolmic. Váhal jsem, zdali toto rozhodnutí neponechat na uživateli, ale nakonec jsem se rozhodl takto. Další podmínkou je to, že délka polárního doměrku by neměla překročit 1/3 vodorovné délky v přímém směru. Tato hodnota byla odvozena od kritéria ortogonální metody, kde také lze přímku prodlužovat maximálně o 1/3 této délky. Pokud není měřena vodorovná délka, program si ji dopočte ze zenitového úhlu a šikmé vzdálenosti, když je to možné. Pro podezřelá měření byl samozřejmě zvolen jiný znak než pro chybná měření. Opět jsou výsledky této úlohy shrnuty ve statistice. 50

Obr. 5.2 Ukázka protokolu - Redukce polárních doměrků 5.2 Zpracování měření v obou polohách dalekohledu Tato úloha má již stanoveny, jak podmínky, za kterých je měření prohlášeno za chybné, tak podmínky, za jakých je označeno pouze jako podezřelé. Tyto hodnoty je možno nastavit uživatelem v nastavení programu. Jednak jsou to hodnoty pro úhlové veličiny, což je kolimační chyba pro vodorovné směry a indexová chyba pro zenitové úhly. Pro ostatní veličiny (délkové) je použita jedna univerzální hodnota. Při zpracování měření v obou polohách dalekohledu je nutné získat dvojice měření na základě určitých společných znaků. Dále bylo nutné určit jejich rozdíl, podle kterého bylo rozhodnuto, zdali měření vyhovuje všem kritériím. Proto tedy první dva řádky jsou vyhrazeny pro dvojici měření, přičemž není vždy pravidlem, že na prvním řádku je první poloha a na druhém řádku druhá poloha. Program ze vzájemného porovnání rozhodne, která z této dvojice je první a která je druhá poloha. To je nutné hlavně proto, že výsledkem z těchto dvou hodnot bude pouze jedna a to je hlavním důvodem, proč je tak důležité zjistit, která hodnota je měřena v první poloze dalekohledu a které naopak ve druhé poloze. Na třetím řádku jsou uvedeny hodnoty kolimační či indexové chyby, anebo rozdíly mezi měřením v obou polohách. Tento řádek začíná zkratkou opr (tj. opravy). Řádek s výsledky je označen shodně jako u redukce polárních kolmic či doměrků zkratkou vys. Opět je uvedena statistika, kde jsou tentokrát uvedeny tři hodnoty. 51

Obr. 5.3 Ukázka protokolu - Zpracování měření v obou polohách dalekohledu 5.3 Zpracovat opakovaná měření Na základě určitých společných znaků byly vyhledány řádky. Není nutné, aby byly za sebou. Výsledkem bude vždy aritmetický průměr. Každé měření je tvořeno dvěma řádky. Na prvním řádku jsou naměřené hodnoty a na dalším řádku jsou tentokrát odchylky od průměru. Pro úhlové veličiny jsou opět vyhrazena vlastní kritéria. Výsledný průměr není pouze označen zkratkou na začátku, ale také dvěma linkami nad a pod tímto řádkem, kvůli tomu, že pokud by bylo průměrováno větší množství hodnot, tato hodnota by v textu zanikla. Na závěr je opět uvedena statistika. 52

Obr. 5.4 Ukázka protokolu - Zpracování opakovaných měření 5.4 Redukovat směry U tohoto protokolu jsou jednotlivá stanoviska oddělena čarou. Směry jsou redukovány vždy vzhledem k prvnímu směru. Opět zde neexistuje žádné kritérium, na jehož základě by bylo možné prohlásit některá měření za podezřelá či chybná. Obr. 5.5 Ukázka protokolu - Redukce vodorovných směrů 53

5.5 Opravit indexovou chybu Tento protokol je téměř shodný jako v předchozím případě. Tentokrát jsou však dotčeny změnou zenitové úhly. Jelikož je nutné před výpočtem zadat hodnotu indexové chyby, o kterou budou změněny jednotlivé úhly. Obr. 5.6 Ukázka protokolu - Opravit indexovou chybu 5.6 Vypočítat vodorovné délky Program Groma převádí šikmou délku na vodorovnou automaticky (alespoň u nižších verzí). Program Polar2Gama dává možnost uživateli pracovat s oběma těmito délkami. Pod touto úlohou se skrývá obyčejná redukce ze šikmé délky na vodorovnou. Vlastní protokol je velice jednoduchý, jelikož v něm nelze provádět žádné kontroly. Obr. 5.7 Ukázka protokolu - Převod ze šikmé na vodorovnou 5.7 Vypočítat převýšení V tomto protokolu opět nelze nic kontrolovat. Podle zadaného vstupu je možné vypočíst převýšení na základě dvou vzorců. Vždy záleží na tom, zdali máme k dispozici šikmou či vodorovnou délku. Pokud máme obě, přednost má šikmá délka. 54

Obr. 5.8 Ukázka protokolu - Vypočítat převýšení 5.8 Redukovat měření na spojnici stabilizačních značek V této úloze musíme znát zenitový úhel, šikmou délku, převýšení a výšku stroje a výšku cíle. Výpočtem jsou nově získány hodnoty pro zenitový úhel, šikmou délku, převýšení a případně lze z těchto hodnot také dopočítat vodorovnou délku. Jelikož je potřeba získat úhel sbíhavosti tížnic, je nutné dodat na vstupu ještě přibližnou nadmořskou výšku a poloměr Besselova elipsoidu. Nutno podotknou, že pokud použijeme pouze přibližnou nadmořskou výšku, tak získaný středový bude určen pouze přibližně. Z toho vyplývá, že tuto redukci lze použít pouze pro krátké vzdálenosti. Pro přesný výpočet by bylo nutné zjistit si předem nadmořskou výšku jak počátečního, tak koncového bodu. Vzdálenosti do 300m jsou považovány za krátké a proto je lze použít pro tento výpočet. Přesáhnou-li tuto vzdálenost, jsou označeny jako podezřelé. Důležité je také zaznamenat jaká nadmořská výška byla dosazena do vzorce a dále také použitý poloměr Země. Obr. 5.9 Ukázka protokolu - Redukce na spojnici stabilizačních značek 55

5.9 Opravit délky o vliv nadmořské výšky V tabulce jsou uvedeny vodorovné délky. Ještě je zde uvedeno použité měřítko. Obr. 5.10 Ukázka protokolu - Opravit délky o vliv nadmořské výšky 5.10 Opravit délky o vliv kartografického zkreslení Tabulka je úplně stejná jako v předchozím případě. Pouze je zde uvedeno jiné měřítko a to měřítko délkového zkreslení pro Křovákovo zobrazení. Obr. 5.11 Ukázka protokolu - Opravit délky o vliv kartografického zkreslení 5.11 Opravit převýšení o vliv zakřivení Země Do této redukce opět vstupuje poloměr Země, tak je vhodné jej uvést. Tabulka samozřejmě obsahuje hodnoty převýšení. Obr. 5.12 Ukázka protokolu - Opravit převýšení o vliv zakřivení Země 56

5.12 Opravit převýšení o vliv refrakce Tento protokol je prakticky shodný s předcházejícím, ale protože ve vzorci pro výpočet vlivu refrakce figuruje také refrakční koeficient, tak je zde také uveden. Uživatel si může jeho hodnotu samozřejmě zvolit v nastavení programu. Obr. 5.13 Ukázka protokolu - Opravit převýšení o vliv refrakce 5.13 Zpracování obousměrně měřených délek a převýšení Tyto dva výpočty by bylo možné oddělit, ale jelikož spolu souvisí, nechal jsem je společně v jedné skupině. Samozřejmě nezáleží na pořadí, v jakém se budu provádět. Nejtěžší bylo vymyslet, jak získat z vektorů stanovisek a vektorů koncových bodů uspořádané dvojice, na jejich základě mohly být tyto řádky jako totožné. Proto bylo nutné vytvořit z těchto dvou vektoru dva nové, kde v jednom vektoru, byla čísla vyšší a v druhém nižší. Pokud řádek dále obsahoval informaci o vodorovné délce či převýšení, bylo možné jej zahrnout do výsledného průměru. U výpočtu převýšení bylo nutné zajistit, aby po zprůměrování, bylo zachováno znaménko. 5.13.1 Zpracování obousměrně měřených délek Kontrolním prvkem tohoto výpočtu jsou opravy od průměru. Nejsou-li splněny podmínky v horní části protokolu, lze konkrétní měření považovat za podezřelé či chybné. Průměrované řádky jsou v tabulce seřazeny. 57

Obr. 5.14 Ukázka protokolu - Zpracování obousměrně měřených délek 5.13.2 Zpracování obousměrně měřených převýšení Tabulka je naprosto shodná jako u zpracování obousměrně měřených délek. U průměrů je však nutné si dát pozor na výsledné průměry a jejich znaménka. V tabulce samozřejmě nemusejí být totožné řádky jako v předchozím případě. Rozhodující je to, jestli řádek obsahuje či neobsahuje hodnotu převýšení. Obr. 5.15 Ukázka protokolu - Zpracování obousměrně měřených převýšení 58

6 Popis Gama souboru Gama soubor je hlavním produktem programu Polar2Gama. V následující kapitole tento soubor rozeberu a uvedu i nějaké stručné příklady. Nutno podotknout, že u tohoto formátu pro program Polar2Gama jsou podporovány pouze tyto jednotky: gony (grády) a metry. Pro směrodatné odchylky jsou použity: grádové vteřiny a milimetry. 6.1 Hlavička Soubor začíná hlavičkou, ve které je uvedena verze, typ souboru a název DTD [23] souboru, ve kterém je tento soubor definován. Obr. 6.1 Hlavička Gama souboru 6.2 Struktura formátu Tělo celého dokumentu musí být umístěno do tagu <gama-local>. Dále můžeme zapisovat jednotlivé sítě. Znamená to, že jeden dokument může obsahovat i více sítí. Jednotlivé sítě jsou uvnitř tagu <network>. V hlavičce sítě mohou být zapsány parametry sítě. Uvnitř tohoto tagu můžeme zapisovat tři různé informace. Jednak můžeme zapisovat popis (tag <description>), za druhé můžeme nastavit parametry vyrovnání (tag <parameters>) a konečně také souřadnice a měření (tag <points-observations>). Obr. 6.2 Struktura Gama souboru 6.3 Parametry sítě Nastavit lze pouze dva parametry sítě. Jednak je možné určit směr os (axes-xy) a dále také směr odečítání vodorovných úhlů (angles). Směry os jsou vždy označeny počátečními písmeny světových stran (z angl.) vždy v pořadí X-Y. Jakých hodnot mohou směry os nabývat je zobrazeno v následující tabulce: 59

angles význam axes-xy směr os v pořadí X-Y left-handed right-handed ne sw levostranné úhly es wn en nw pravostranné úhly se ws Tab. 6.1 Nastavení paramerů sítě sever-východ jih-západ východ-jih západ-sever východ-sever sever-západ jih-východ západ-jih Výchozí hodnoty těchto parametrů jsou levostranné úhly a směr os ve směru severvýchod. Pro české prostředí, ve kterém se používá Křovákovo zobrazení, vypadá toto nastavení takto: Obr. 6.3 Ukázka zápisu parametrů sítě do Gama souboru 6.4 Popis Popis není povinný údaj tohoto souboru. Slouží budoucímu uživateli, aby získal informaci například o tom, jak byla data pořízena nebo jaké lokality se tato úloha týká, kdo je autore dokumentu atd. Obr. 6.4 Ukázka popisu v Gama souboru 6.5 Parametry vyrovnání Parametry vyrovnání opět není nutné zadávat. Zadat sem můžeme spoustu parametrů avšak v programu Polar2Gama nejsou všechny použity. V tabulce tedy uvádím jen ty, které byly použity: 60

parametr význam výchozí hodnota sigma-apr apriorní směrodatná odchylka 10 conf-pr pravděpodobnost úspěchu 0,95 tol-abs tolerance ve výpočetních rovnicích 1000 sigma-act typ směrodatné odchylky aposteriori Tab. 6.2 Význam jednotlivých parametrů vyrovnání Obr. 6.5 Ukázka parametrů vyrovnání v Gama souboru 6.6 Souřadnice Proto, aby mohl proběhnout výpočet vyrovnání souřadnic sítě, je nutné zapsat hodnoty známých souřadnic a jak s nimi nakládat. Dále je potřeba doplnit body, jejichž souřadnice neznáme, ale je naším cílem je získat. Celkem máme tři typy souřadnic: anglicky česky souřadnice označení v Gamě vstup fixed vázané nelze měnit fix písmena free volné lze libovolně měnit adj malá písmena constrained opěrné lze omezeně měnit adj velká písmena Obr. 6.6 Zápis a význam jednotlivých typů souřadnic Je tam popsáno i co se děje se souřadnicemi během výpočtu. Je-li zvolena volba opěrných souřadnic, znamená to, že je zachován tvar sítě. Obecně se, ale tato síť chová jako volná. Vstupními parametry jsou vždy velká či malá písmena s označením souřadnic. Obr. 6.7 Ukázka zápisu souřadnic v Gama souboru 61

6.7 Měření Měření je tvořeno tzv. clustery (tj. shluky). Ty mohou reprezentovat buď stanovisko, nebo mohou být měřením převýšení. Tyto dva případy se trochu liší svým zápisem. Vždy potřebujeme znát, odkud kam je daná veličina měřena. Dále její hodnotu a její směrodatnou odchylku. Přehled všech tagů potřebných pro realizaci konkrétního zápisu je uveden zde: veličina tag pro cluster tag pro cíl vodorovný směr <direction> zenitový úhel <z-angle> <obs> vodorovná délka <distance> šikmá délka <s-distance> převýšení <height-differences> <dh> Tab. 6.3 Přehled povolených tagů pro zápis měření Obr. 6.8 Ukázka zápisu měřených hodnot v Gama souboru 62

7 Popis programu Polar2Gama V této kapitole budu popisovat prostředí a jednotlivé funkce, či možnosti nastavení v programu Polar2Gama. Program se ve své podstatě skládá ze dvou vzájemně propojených oken. Kromě hlavního okna je to okno Nastavení. Program samozřejmě obsahuje také dialogová okna pro nahrání či uložení vstupních resp. výstupních souborů a poté také dva MessageBoxy, jednak pro předání základní myšlenky programu a zadruhé jako varovnou zprávu, že měření obsahuje chybné či podezřelé hodnoty. 7.1 Hlavní okno Hlavní okno se skládá ze čtyř částí. V horní části je umístěno Nástrojové menu. V něm jsou jednotlivé akce, které program podporuje, rozděleny do čtyř skupin. Pod nástrojovým menu je ve výchozím stavu programu umístěn Panel nástrojů. Ten je možné vytáhnout z tohoto okna nebo jej schovat. To lze provést jednak, pokud klikneme pravým tlačítkem na tento panel a odškrtneme tuto možnost, anebo je to možné provést z nabídky Nástrojového menu (Prostředí/Zobrazit/skrýt panel nástrojů). Stejně tak lze schovat Stavový řádek, který je v dolní části Hlavního okna, příslušnou volbou z Nástrojového menu (Prostředí/Zobrazit/skrýt stavový řádek). Uprostřed okna se nachází Pracovní část, která se skládá z několika karet, které reprezentují základní informace o projektu a jednotlivé vstupní soubory. Obr. 7.1 Hlavní okno 63

7.2 Okno Nastavení Toto okno má opět strukturu, v podobě karet, které představují jednotlivé Parametry nastavení uspořádané do pěti skupin. V dolní části máme Nabídku možností. Kromě standardní volby pro běžné programy jako je potvrzení či zrušení, je zde také možnost obnovit výchozí nastavení programu tlačítkem Obnovit výchozí. Obr. 7.2 Okno nastavení 7.3 Nástrojové menu a jednotlivé funkce programu Zde jsou umístěny veškeré funkce, které lze v programu provádět. Většina těchto funkcí má vlastní klávesovou zkratku či případně vlastní ikonu. Lze je tedy volat třemi různými způsoby: zvolením v Nástrojovém menu, pomocí klávesových zkratek nebo příslušnou volbou podle ikony na Panelu nástrojů je-li zobrazen. akce klávesová zkratka Nahrát měření Nahrát souřadnice Nahrát popis Uložit Gama soubor Uložit protokol Nastavení Ukončit program Zpracování měření Generovat soubor Doplnit souřadnice Vložit před Vložit za 64 Ctrl+O Shift+O Alt+O Ctrl+S Alt+S Shift+N Esc Shift+P Shift+G Shift++ Ctrl+Up Ctrl+Down

Vymazat vybrané Tab. 7.1 Přehled klávesových zkratek Ctrl+Del 7.3.1 Menu Soubor Tato nabídka zahrnuje operace, pomocí nichž nahráváme či ukládáme soubory. Dále se odsud spouští okno s nastavením a zavírá se program, nechceme-li použít křížek. Obr. 7.3 Menu Soubor 7.3.1.1 Nahrát měření Touto volbou lze nahrát soubory z totálních stanic či geodetických programů dle příslušné nabídky podporovaných formátů. Výchozím formátem je formát: XML Měření- Atributy (*.xmes). Program si vždy v rámci jednoho spuštění pamatuje, jaký formát byl zvolen, což znamená, že při dalším otevření dialogového okna Nahrát měření se použije jako výchozí. 7.3.1.2 Nahrát souřadnice Dialogové okno vypadá úplně shodně jako v předchozím případě. Liší se pouze názvem okna a nabídkou podporovaných formátů. Jako výchozí formát je použit formát: Souřadnice YXZ (*.txt). Program si opět zapíše, jaká volba byla zvolena a při dalším zavolání tento formát použije jako výchozí. 7.3.1.3 Nahrát popis Pro toto dialogové okno platí opět stejné podmínky. K dispozici je však pouze jeden formát a to: Textový soubor (*.txt). 65

7.3.1.4 Uložit Gama soubor Tato možnost slouží k uložení hlavního produktu programu. Uložení bylo umožněno do dvou formátů, které se však svojí strukturou nijak neliší. Jedná se samozřejmě o formát XML. Chce-li se však na tento soubor podívat například v poznámkovém bloku, tak je zde ještě možnost uložit tento formát s koncovkou TXT. Pro program gama-local na tom stejně nezáleží. Pokud jsou data validní, stejně načte soubor s jakoukoliv koncovkou. 7.3.1.5 Uložit protokol Pro předání výsledků je nutné dokumentovat veškeré výpočty. Tato volba uloží protokol ve formátu PRO. Jedná se o formát, který má sice shodnou koncovku jako formát protokolů z programu Groma, ale liší se však svoji strukturou. 7.3.1.6 Nastavení Touto volbou je otevřeno okno s nastavením programu. Podrobně jednotlivé funkce popíši v samostatném oddílu. 7.3.1.7 Ukončit program Program lze zavřít mimo jiné i z této pozice. 7.3.2 Menu Operace Pod touto položkou jsou shrnuty stěžejní funkce programu. První tři funkce pracují nezávisle na tom, jaká karta je aktivní. Ostatní fungují pouze tehdy, je-li aktivní správná karta. Obr. 7.4 Menu Operace 66

7.3.2.1 Zpracování měření Na základě nastavení programu, je provedeno změna hodnot v tabulce měření a je zároveň vytvořen výpočetní protokol. Nastane-li případ, že měření obsahuje chybné či podezřelé hodnoty, program předá uživateli informaci o počtu těchto jevů a zeptá se jej, jak chce tuto situaci řešit. Obr. 7.5 Varovná zpráva při zpracování měření Ten může pouze zaprotokolovat tento výpočet, aniž by se změny projevily v tabulce měření. Následně tedy může prozkoumat protokol a vstupní soubory a odhalit případné chyby. Nebo může i přesto, že byly nalezeny určité nedostatky provést změny i v tabulce s měřením. 7.3.2.2 Generovat Gama soubor Výstupní soubor lze vygenerovat kdykoliv, a to nezáleží na tom, jestli jsou zadány nějaké vstupní soubory. Pokud nějaké chybí, program pouze, na místě kam daná informace patří, nechá toto místo prázdné. To jak bude Gama soubor vypadat, lze ovlivnit na dvou místech programu (pominu-li typ měřených veličin). To lze udělat na kartě s informacemi o projektu a dále také samozřejmě v nastavení programu. 7.3.2.3 Doplnit souřadnice Vstupní soubor se seznamem souřadnic obsahuje body o známých souřadnicích. Jenomže výstupní soubor neobsahuje pouze body známé, ale také body určované (s tím, že musíme zvolit typ těchto souřadnic). Řešení tohoto problému mohlo mít více podob. Jednou z nich by například mohlo být to, že nebudeme takové body do seznamu vůbec uvádět, a typ těchto bodů bude určovat jeden ComboBox. Tím, ale znemožníme možnost, že by se tato vlastnost u jednotlivých bodů mohla lišit. Dále tu byla možnost vytvořit ještě jednu tabulku, kde by byla možnost uvést pouze typy souřadnic a nikoliv souřadnice. Nakonec byla však zvolena varianta s jednou tabulkou, kde jsou zjištěny ze souboru měření čísla bodů, která se nevyskytují v seznamu souřadnic. 67

7.3.2.4 Vložit před Tato funkce slouží k tomu, aby do tabulek měření a souřadnic byl přidán nový řádek. Funkce, jak již bylo řečeno, funguje pouze, jsou-li aktivní správné karty a dále funguje tak, že je vytvořen nový řádek v místě nad prvním vybraným řádkem. Jestliže není vybrán žádný řádek, nový řádek je přidán na první pozici. 7.3.2.5 Vložit za Předchozí varianta neumožňovala vytvořit řádek na konci souboru. Je však nutno podotknout, že je to variantou častější (např.: MS Excel). Proto byla vytvořena funkce, která pracuje přesně naopak. Ta tedy vloží řádek pod poslední vybraný řádek anebo na konec soubor, v případě, že není vybrán, žádný řádek. 7.3.2.6 Vymazat Dojde-li k nějakému omylu, uživatel může potřebovat některá data z programu vymazat. K tomu slouží tato funkce. Zase pracuje na základě aktivních karet (tzn., nepracuje pouze na první kartě). 7.3.3 Menu Prostředí Má-li například uživatel malou obrazovku monitoru počítače, může se mu například hodit skrýt některé nadbytečné prvky programu. Skrýt lze v tomto programu pouze stavový řádek a panel nástrojů. Skryje-li si však uživatel stavový řádek, připraví se tím o některé, jemu adresovaní, zprávy od programu. Obr. 7.6 Menu Prostředí 7.3.4 Menu Nápověda Sem se běžně umísťují informace o programu nebo o autorovi, či případně o verzi programu. V mém programu Je uvedena pouze stručná informace o autorovi a o hlavní myšlence programu. Obr. 7.7 Menu nápověda 68

Obr. 7.8 Okno O Programu 7.4 Pracovní část Program se skládá z šesti karet, přičemž každá z nich (kromě první karty) přestavuje nějaký soubor. Některé karty nejsou povinné pro výpočet. 7.4.1 Karta Projekt Na první kartě je možné nastavit některé hlavní parametry vyrovnání. Nejprve je nutné zvolit, jaké souřadnice budeme vyrovnávat. V závislosti na tom se zobrazí nabídka vyrovnávaných veličin a potom také se mění zobrazení sloupců v tabulce souřadnic. Dále je nutné zvolit typ sítě. Tímto nástrojem lze hromadně změnit typ souřadnic v tabulce souřadnic. Zároveň se tyto hodnoty uplatní jako výchozí při načítání souboru. Obr. 7.9 Karta Projekt 7.4.2 Karta Měření Tabulka s měřením obsahuje devět sloupců (+ jeden skrytý). První sloupec pntid označuje číslo bodu. Výchozí hodnota je nastavena na číslo 1. Do tohoto sloupce lze zapisovat pouze číselné hodnoty od 1 do 99999999. V druhém sloupci je možné zvolit si typ bodu. Vybrat si je možné pouze ze dvou hodnot. Bod může být buď stanoviskem, nebo 69

cílem. Pro potřeby programu GNU Gama není nutné rozlišovat orientace a podrobné body. Další dva sloupce obsahují úhlové veličiny. Jejich rozsah je omezen od 0 do 399,99999. Nemohou tedy nabývat záporných hodnot. Následují dva sloupce pro délky. Ty opět nenabývají záporných hodnot a jejich rozsah je od nuly do 99999999,99999. Poslední čtyři sloupce mohou být zapsány v rozsahu od -99999999,99999 do 99999999,99999. Jejich hodnoty tedy mohou být záporné. Jedná se jednak o výškové údaje (převýšení, výška stroje/cíle) a dále také o polární kolmice a polární doměrky. Obr. 7.10 Karta Měření Jelikož jsou data ukládána do databáze (typu SQLite), jsou v této tabulce zobrazena ze dvou různých tabulek. Na následujícím je zobrazeno propojení těchto tabulek: Obr. 7.11 Schéma propojení tabulky souřadnic v databázi 70

7.4.3 Souřadnice Tabulka souřadnic má celkem sedm sloupců, přičemž jeden zůstává permanentně skrytý a ostatní jsou zobrazeny podle toho, co je nastaveno na první kartě. Pro čísla bodů platí stejné omezení jako v předchozím případě. Souřadnice mohou nabývat hodnot od 0 do 99999999,99999. Typ sítě lze nastavit hromadě na první kartě, jak již bylo řečeno, anebo lze jednotlivé hodnoty nastavit zde. Obr. 7.12 Karta Souřadnice Obr. 7.13 Schéma propojení tabulky souřadnic v databázi 7.4.4 Popis Uživatel může do výsledného souboru přidat libovolný popis dat. Tato volba je určena hlavně pro zapsání základních údajů o měření nebo o jiném pořízení dat. Popis lze buď nahrát z textového souboru, nebo jej psát přímo v programu. Na dalším obrázku je uveden přiklad: 71

Obr. 7.14 Karta Popis 7.4.5 Gama soubor Na této kartě je zapsán výsledný soubor. Uživateli je umožněna dodatečná editace souboru. Soubor je vygenerován na základě nastavení programu a parametrů sítě uvedeném na první kartě. Obr. 7.15 Karta Gama soubor 7.4.6 Protokol Výpočetní protokol je také možné ručně editovat. Tato karta, ale primárně slouží k tomu, aby mohl uživatel případně zjistit výskyt chybných či podezřelých hodnot měření. 72

Obr. 7.16 Karta Protokol 7.5 Okno Nastavení Jelikož do výpočtu vstupuje velké množství parametrů, bylo nutné někde umožnit jejich volbu. K tomu slouží toto okno. Dále jsou zde i některá nastavení, která nevstupují do výpočtu, ale lze jimi optimalizovat zobrazení výstupních souborů. 7.5.1 Gama soubor Tato karta je rozdělena do tří skupin, ale veškerá nastavení se týkají výstupního souboru. Ve skupině Síť jsou jak možnosti nastavení typu úhlů, tak možnosti nastavení souřadnicových os zakázány, protože program Polar2Gama je určen pro české prostředí, kde se používá Křovákovo zobrazení. V programu jsou zahrnuty konstanty pro toto zobrazení, a proto nepřipadá v úvahu jiné nastavení. Volba je zde i přesto ponechána pro případné rozšíření funkcionality programu. Dále je zde možné nastavit vybrané parametry sítě a směrodatné odchylky měřených veličin. Je zde uvedena pouze jedna odchylka pro délky bez rozlišení, jedná-li se o délku šikmou či vodorovnou. Při generování výstupního souboru stejně nelze zadávat síť s oběma typy délek. 73

Obr. 7.17 Karta Gama soubor 7.5.2 Prostředí Tady je možné nastavit zobrazení výstupů. Dále tu jsou také některé doplňující parametry, týkající se výstupního souboru. Lze zde povolit nebo zakázat použití popisu a dále počet desetinných v tomto souboru pro jednotlivé veličiny. Nastavit lze maximálně 8 desetinných míst. Obr. 7.18 Karta Prostředí 7.5.3 Zpracování zápisníku Zde je možné nastavit, jaké výpočty budou provedeny během zpracování zápisníku. Jsou rozděleny logicky do čtyř skupin. Výjimkou může být volba Redukovat převýšení na spojnici stabilizačních značek, kde není ovlivněno pouze převýšení, ale také další veličiny. 74

Obr. 7.19 Karta Zpracování zápisníku 7.5.4 Měření Na této kartě je možné nastavit omezující kritéria použitá ve výpočetním protokolu a obecně při zpracování měření. Při hromadném zavedené opravy indexové chyby je nutné znát její hodnotu a zde je možné ji nastavit. Chceme-li opravit převýšení o vliv refrakce, je nutné si zjistit měřením hodnotu refrakčního koeficientu a zadat jej do tohoto nastavení. Obr. 7.20 Karta Měření 7.5.5 Měřítkový koeficient Pro redukci délek o vliv kartografického zobrazení a nadmořské výšky, je nutné zadat přibližné souřadnice oblasti měření. K tomu, aby mohl být vypočten výsledný měřítkový koeficient, je nutné převést pravoúhlé souřadnice na polární a dále tyto na kartografické. Hodnoty vystupující ve výsledných vzorcích jsou uživateli zpřístupněny. Výpočet probíhá bezprostředně při zadávání vstupních dat. Proto není potřeba žádné tlačítko pro spuštění výpočtu. 75

Obr. 7.21 Karta Měřítko koeficient 76

8 Použité programy Pro vyhotovení programu bylo nutné využít hned několik programů. V této kapitole se pokusím stručně popsat každý z nich. Veškerá tvorba proběhla na operačním systému Windows 8.0. 8.1 Qt Creator 2.4.1 (Based on 4.7.4 32-bit) Pro vlastní vývoj celého programu byla zvolena platforma Qt [9], která je dostupná pro nekomerční účely zdarma. Její výhodou je, že je podporována na různých operačních systémech. Další její výhodou je grafické uživatelské rozhraní [20], díky němuž běžný uživatel nemusí znát dokonale jazyk c++, ve kterém jsou programy vytvářeny. Při práci to znamená, že některé procesy lze provést hned několika způsoby. Například pokud chceme přidat funkci tlačítku pomocí tzv. slotů a signálů, může to provést buď přímo napsáním příslušného kódu, nebo ve speciálním režimu grafického rozhraní, a v některých vhodných případech pouze pravým klikem na toto tlačítko a následným výběrem volby Go to slot. Navíc díky široké škále knihoven, je spousta funkcí již připravena k použití a vy nemusíte některé funkce psát znovu, což ušetří velké množství času. Program je navíc rozšířen v několika jazykových verzích, takže pokud by uživatel vyžadoval změnu jazyka, tak je to možné. Obr. 8.1 Qt Creator Program samotný se ovládá velice jednoduše. V levé části si můžete zvolit, co chcete v okně zobrazit a v pravé části píšete zdrojový kód nebo pracujete s grafickým rozhraním. Pokud píšete kód, v levé nabídce je zobrazena hierarchie celého projektu. Pracujete-li s grafickým rozhraním, nachází se v této část velké množství Widgetů, které můžete použít. 77

Při tvorbě programu je třeba dbát na to, v jakém jazyce bude výsledný program. Jiné kódování standardně používají operační od firmy MS Windows a jiné zase například OS Linux. Jelikož program Polar2Gama byl napsán s podporou českého jazyka, bylo nutné změnit kódování (vybráno bylo Windows-1250) na takové, které podporuje diakritiku. 8.2 GNU Gimp 2.6.6 Tento program [10] je volně dostupnou alternativou komerčně známého program Adobe Photoshop. Slouží pro editaci a tvorbu obrázku v různých formátech. Navíc jsou podporovány různé jazykové sady, tudíž si uživatel může zvolit volbu, jakou si přeje. Na rozdíl od nejjednoduššího grafického editoru, kterým je Malování, je v tomto typu programu vrstvový přístup, což může být v mnoha případech velkou výhodou. Obr. 8.2 GNU Gama Použitá verze programu sestává z hlavního pracovního okna a dalších oken, ve kterých jsou k dispozici nástroje a vrstvy. Je-li otevřeno více souborů (resp. obrázků), každý obrázek je editován ve vlastním samostatném okně. Tento program byl použit především pro tvorbu ikon, schématických obrázků, či editaci snímků obrazovky (screenshotů). 8.3 MicroStation PowerDraft (verze 08.09.04.51) Chce-li získat geometricky správné obrázky, potřebujeme CAD program (počítačem podporované rýsování). Jedním z nich je MicroStation [11]. Kresba je nyní již vektorová a navíc můžeme kreslit nejen 2D objekty, ale i objekty s třetím rozměrem. Dále je zde opět uplatněn vrstvový přístup k jednotlivým objektům. Program je často využíván například v geodézii, což byl jedním z důvodů, proč byl vybrán zrovna tento. Druhým důvodem byl 78

také ten, že nám byla poskytnuta akademická licence tohoto programu. Běžně totiž není zdarma k dispozici. Použita byla česká verze programu, ale program je hojně využíván i v zahraničí. Obr. 8.3 MicroStation Ovládání programu je založeno na velkém množství panelů nástrojů a dále také na mnoha možnostech vizualizace výsledného výkresu. Program byl využit pro nakreslení obrázků pro odvození matematických vztahů. Bylo dbáno na to, aby výsledný obrázek byl správně zobrazen (např.: pravoúhlá axonometrie). 8.4 Groma 8.0 Jedná se o český výpočetní program [2], sloužící pro různé výpočty souřadnic bodů. Není běžně k dispozici, tudíž je nutné získat buď komerční, nebo akademickou licenci. Asi jediným slabým místem je absence grafické vizualizace vypočtených bodů. Tu lze, ale provést propojením s programem MicroStation. Program pracuje s různými typy a formáty souborů. 79

Obr. 8.4 Groma Struktura programu odpovídá rozhraní podporující více souborů (MDI [19]). Každý soubor je zde reprezentován jako samostatné okno. Podle toho jaké okno je aktivní, se také zpřístupní různé operace, které lze s tímto souborem provést. Program byl využit zejména kvůli získání informací o jednotlivých formátech. Byl-li formát implementován do programu Polar2Gama, byl výsledek zobrazení porovnán s programem Groma. Dále byla částečně použita struktura protokolů tohoto program jako inspirace pro vyhotovení podobných protokolů. 8.5 GNU Gama (gama-local 1.12) Výstupní soubor bylo nutné otestovat v programu, pro který je určen. Tj. program pro vyrovnání geodetických sítí. Spouštěn je pomocí příkazového řádku. 80

Obr. 8.5 Gama-local v příkazovém řádku 8.6 Dependency Walker Výsledný program Polar2Gama bylo nutné zpřístupnit jako spustitelnou aplikaci. K tomu bylo nutné zjistit jaké archivy (knihovny [13]) je potřeba dodat k tomuto programu. To bylo zjištěno pomocí tohoto programu [12]. Obr. 8.6 Dependency Walker 81