Využitelnost GNSS na vztažné síti vodního díla Nechranice. Usability of GNSS on geodetic network of Nechranice dam

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta Stavební Katedra speciální geodézie

Využitelnost GNSS na vztažné síti vodního díla Nechranice Usability of GNSS on geodetic network of Nechranice dam

bakalářská práce

Studijní program: Geodézie, kartografie a Geoinformatika Studijní obor: Geodézie, kartografie a Geoinformatika Vedoucí práce: Ing. T. Jiřikovský PhD.

Jan Staněk

Praha 2014

Čestné prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci „Využitelnost GNSS na vztažné síti vodního díla Nechranice“ vypracoval sám za použití zdrojů a literatury v ní uvedených. V Praze dne ……………… ………….………… Jan Staněk

Poděkování Chtěl bych poděkovat vedoucímu práce Ing. Tomáši Jiřikovskému, Ph.D., za připomínky a pomoc při zpracování této práce. Dále by chtěl poděkovat Ing. Petru Staňkovi, Kateřině Staňkové, Janě Hejdukové, Lukáši Caldovi, Lukáši Středovi a Josefu Gruberovi za pomoc při měření. Déle chci poděkovat Ing. M. Seidlovi Ph.D. za rady nastavení a výpočtu v programu TBC a Ing. T. Macháčkovi za poskytnutá data od firmy Vodní díla – TBD a.s.

Abstrakt Bakalářská práce se zabývá využitelností měření GNSS statickou metodou na vztažné síti vodního díla Nechranice. K experimentálnímu měření je použito pěti GNSS aparatur Trimble GeoXR. Celé měření je uskutečněno ve dvou etapách. První etapa je složena ze čtyř dvouhodinových observačních bloků, při kterých došlo k zaměření všech vztažných bodů sítě. Během druhé etapy bylo měření složeno ze dvou tříhodinových observačních bloků, při nichž bylo zaměřeno pět bodů hráze. GNSS měření je zpracováno v různých vzájemně porovnaných variantách. Tato měření jsou rovněž porovnána s poskytnutými terestrickými měřeními. Cílem je zhodnotit výsledky a využitelnost GNSS pro podobná měření.

Klíčová slova VD Nechranice, technickobezpečnostní dohled, GNSS, statická metoda, posuny, přetvoření

Abstract This bachelor thesis investigates the effectiveness of the reference network at the Nechranice water dam using static method GNSS surveying. Five Trimble GeoXR GNSS devices were used for the experimental survey, which was performed in two stages. The first stage consisted of four two-hour observation periods where all reference network points were measured. The second stage consisted of two three-hour observation periods where five points of the dam were measured. The GNSS measurements were processed in different each other comparable variations. These measurements are also assessed with the given terrestrial measurements. The objective is to evaluate the results and the effectiveness of GNSS for similar surveying.

Keywords Nechranice water dam, technical and safety supervision, GNSS, static method, shifts, deformations

-5-

Obsah 1

ÚVOD ....................................................................................................................... - 8 -

2

HYDROTECHNICKÉ STAVBY .......................................................................... - 9 Charakteristika hydrotechnických staveb ................................................................................... - 9 -

2.1 2.1.1

Rozdělení typů hydrotechnických staveb ..................................................................................... - 9 -

2.2

Vzdouvací stavby ............................................................................................................................ - 9 -

2.3

Objekty zajišťující odběr a dopravu vody ................................................................................. - 10 -

2.4

Objekty zajišťující vodní dopravu .............................................................................................. - 11 -

2.5

Stavby pro využití vodní energie ................................................................................................. - 11 -

2.6

Technickobezpečnostní dohled (TBD) ........................................................................................ - 12 -

2.6.1

Obecné informace ...................................................................................................................... - 12 -

2.6.2

Činnost TBD .............................................................................................................................. - 12 -

2.6.3

Měření vodorovných a svislých posunů a deformací ................................................................. - 13 -

3

VODNÍ DÍLO NECHRANICE ............................................................................ - 15 -

3.1

Účel vodního díla .......................................................................................................................... - 15 -

3.2

Výstavba ........................................................................................................................................ - 15 -

3.3

Hráz ............................................................................................................................................... - 16 -

3.4

Věžový objekt................................................................................................................................ - 17 -

3.5

Štola a výtokový objekt ................................................................................................................ - 18 -

3.6

Přeliv a skluz ................................................................................................................................. - 18 -

3.7

Charakteristika vztažné sítě VD Nechranice ............................................................................. - 19 -

4

TERESTRICKÉ MĚŘENÍ .................................................................................. - 20 -

4.1

Terestrické zaměření sítě ............................................................................................................. - 20 -

4.2

Vyrovnání vztažné sítě ................................................................................................................. - 21 -

4.3

Data od Vodních děl - TBD ......................................................................................................... - 21 -

5

METODA GNSS (GLOBÁLNÍ NAVIGAČNÍ DRUŽICOVÝ SYSTÉM) ...... - 23 -

5.1

Historický vývoj metody GNNS .................................................................................................. - 23 -

5.2

Dostupné systémy ......................................................................................................................... - 24 -

5.3

Struktura ....................................................................................................................................... - 24 -

5.4

Princip určení polohy ................................................................................................................... - 25 -

6

MĚŘENÍ GNNS NA VZTAŽNÉ SÍTI NECHRANICE .................................... - 27 -

6.1

Provedení zaměření první etapy na vztažné síti VD Nechranice ............................................. - 27 -

6.2

Provedení zaměření druhé etapy na vztažné síti VD Nechranice ............................................. - 29 -

6.3

Program Trimble Busines Center (TBC) ................................................................................... - 31 -

6.4

Zpracování měření první etapy ................................................................................................... - 32 -

6.5

Zpracování měření druhé etapy .................................................................................................. - 33 -

6.6

Vyrovnání sítě ............................................................................................................................... - 33 -

6.7

Shodnostní Helmertova transformace ........................................................................................ - 33 -

6.8

Přehled výsledků GNSS měření .................................................................................................. - 35 -6-

ZHODNOCENÍ VÝSLEDKŮ .............................................................................. - 38 -

7

Porovnání dosažených výsledků dosažených GNSS .................................................................. - 38 -

7.1 7.1.1

Porovnání zimní etapy ............................................................................................................... - 38 -

7.1.2

Porovnání letní a zimní etapy..................................................................................................... - 39 -

7.1.3

Porovnání sítě dosažené výpočtem přesných a navigačních efemerid ....................................... - 41 -

7.1.4

Porovnání výšek letní a zimní etapy .......................................................................................... - 42 Porovnání dosažených výsledků GNSS a terestrického měření ............................................... - 43 -

7.2 7.2.1

Porovnání měření GNSS s terestrickým měřením ..................................................................... - 43 -

7.2.2

Řešení problému porovnání ....................................................................................................... - 44 -

7.2.3

Porovnání výsledků GNSS s terestrickým měřením navrženým způsobem porovnání ............. - 46 Vyhodnocení, návrhy, doporučení .............................................................................................. - 48 -

7.3 7.3.1

Vyhodnocení přesnosti ............................................................................................................... - 48 -

7.3.2

Návrhy a doporučení .................................................................................................................. - 49 -

8

ZÁVĚR ................................................................................................................... - 50 -

9

SEZNAMY ............................................................................................................. - 51 -

9.1

Seznam použité literatury ............................................................................................................ - 51 -

9.1.1

Knižní zdroje.............................................................................................................................. - 51 -

9.1.2

Internetové zdroje ...................................................................................................................... - 51 -

9.2

Seznam obrázků ........................................................................................................................... - 53 -

9.3

Seznam tabulek ............................................................................................................................. - 53 -

9.4

Seznam příloh ............................................................................................................................... - 54 -

9.4.1

Přílohy tištěné ............................................................................................................................ - 54 -

9.4.2

Přílohy elektronické ................................................................................................................... - 54 -

10

PŘÍLOHY .......................................................................................................... - 55 -

-7-

1

Úvod V dnešní době zažívají metody GNSS veliký rozmach v užití napříč různými obory.

Dokonce v geodetických oborech začínají vytlačovat nebo doplňovat původní metody. Obzvláště pak v katastru nemovitostí a v inženýrské geodézii, kde je kladen důraz na efektivitu a přesnost, začínají být metody GNSS stále více využívané. V dnešní době je umožněno několik druhů měření, od méně přesných, zato velice rychlých metod jako je metoda RTK (Real Time Kinematic), která umožňuje získat souřadnice s přesností řádu centimetrů v několika vteřinách, až po v dnešní době nejpřesnější metodu, kterou je metoda statická Ta vyžaduje postprocesní zpracování, ale dosažené výsledky mají vysokou přesnost. V této práci bude zaměřena vztažná síť vodního díla Nechranice. K dispozici bude pět GNSS aparatur Trimble GeoXR, kterými bude v různých variantách vztažná síť zaměřena. V první etapě bude snaha zaměřit celou síť devíti bodů po několika dvouhodinových blocích. V druhé etapě bude zaměřeno pouze pět bodů vztažné sítě umístěných u hráze, ve dvou tříhodinových blocích. Cílem práce je zpracování dat GNSS. Na základě zpracování těchto dat bude posouzena přesnost statické metody a vliv použití přesných a navigačních efemerid na přesnost výsledku. Tato data budou následně porovnána s poskytnutými vyrovnanými souřadnicemi zaměřenými terestrickými metodami. Na základě těchto porovnání bude vyhodnocena přesnost statické metody GNSS a její využití na vztažné síti VD Nechranice. Použitelnost bude rovněž posuzována z praktického hlediska.

-8-

Hydrotechnické stavby

2 2.1

Charakteristika hydrotechnických staveb „Hydrotechnické stavby jsou stavební konstrukce, včetně technologického zařízení

(strojního, elektrotechnického aj.), které zajišťují rozmanité využívání povrchových vod (vodních toků, jezer popř. moří), slouží k ochraně před škodlivými účinky povrchových vod a také k samotné ochraně povrchových vod.“ [1] Hydrotechnické stavby slouží pro mnoho oborů a vědních odvětví zaměřených na využívání vod. Například inženýrské sítě, vodohospodářské stavby, hydromeliorační sítě aj. V této práci bude dále pojednáváno o vodohospodářských stavbách a jejich technického

využití

z

důvodu

následného

technickobezpečnostního

dohledu

a

jeho vyhodnocení. Použité zdroje pro zpracování kapitoly: [1] 2.1.1 Rozdělení typů hydrotechnických staveb Následující vytvoření kategorií hydrotechnických staveb je rozděleno převážně podle hlavních funkčních vztahů: 

Vzdouvací stavby



Objekty zajišťující odběr a dopravu vody



Stavby zajišťující vodní dopravu



Stavby pro využití vodní energie

Použité zdroje pro zpracování kapitoly: [1] 2.2

Vzdouvací stavby Tyto stavby mají za úkol ovládat povrchové zdroje vody. Název vzdouvací stavby

je odvozen od jejich funkce a tou je vzdouvání hladiny vody. Touto funkcí je získána kontrola nad množstvím zadrženého objemu vody. Mezi vzdouvací stavby se řadí následující typy staveb – hráze, jezy a přehrady. Vodní nádrže slouží k zadržení vody z důvodu zásobování, chovu ryb, rekreace, ochraně před povodněmi atd. Pro vytvoření vodních nádrží slouží hráze. Někdy je do hráze vodní nádrže umístěno zařízení na výrobu elektrické energie. Hráze, které jsou vybudované za účelem vytvoření vodní nádrže v říčním údolí, se nazývají přehrady (v tomto případě by se spíše mělo jednat o přehradní těleso).

-9-

Přehrady měly významnou roli v historii lidstva. První přehrady byly postaveny téměř před osmi tisíci lety1, kde sloužily k zavlažování. U nás k výstavbě prvních přehradních staveb došlo až ve středověku, kdy v době od 12. do 16. století, bylo vybudováno několik rybničních soustav v okolí Pardubic, Poděbrad, Olomouce a asi nejznámější oblastí je okolí Třeboně. Tyto soustavy byly převážně vybudovány pro chov ryb. Přehrady lze rozdělit podle dvou nejvýznamnějších hledisek. První je podle použití hlavního stavebního materiálu (z místních materiálů, z lomového zdiva, z betonu, z ostatního materiálu). Druhé hledisko je rozdělení podle typu konstrukce a stavebního působení. Během vývoje přehradního stavitelství se vyvinuly čtyři hlavní druhy přehrad a to přehrady tížné, přehrady klenbové, přehrady členěné a přehrady zvláštní konstrukce. Hlavním úkolem jezů je vzdutí vodní hladiny na požadovanou úroveň a na této úrovni ji udržovat (z důvodu naplnění vodou hnacího kanálu k mlýnu atd.). Rozdíl mezi jezem a přehradou není zcela zřetelný. Často se základní rozlišení volí podle výšky či velikosti. V některých státech se rozlišení ani nehledá. „V bývalé čs. názvoslovné normě se pro rozlišení zvolila vodohospodářská funkce.“ [1] O jez se jedná tehdy, pokud stavba pouze vzdouvá hladinu vody. Jestliže vytvořená vodní nádrž má nějaký hospodářský význam (chov ryb, zásobování vody atd.), jedná se o přehradu. Až k nejstarší lidské civilizaci sahá historie používání jezů. Na rozdíl od historie přehrad není takové množství archeologických pramenů, Přesto nejstarší zmínky o prvních jezů sahají přibližně až šest tisíc let před náš letopočet. Stavba jezů na našem území se začala rozvíjet ve středověku, jako prostředek k využití vodního kola, které pohánělo mlýny, pily atd. Jezy je rovněž možné rozdělit do dvou základních skupin. A to na jezy pevné a jezy pohyblivé. Použité zdroje pro zpracování kapitoly: [1] [5] 2.3

Objekty zajišťující odběr a dopravu vody Pro odběr a vedení vody slouží objekty jako čerpací stanice, kanály, potrubí štoly,

tunely a odběrné resp. vtokové objekty. Úkolem odběrných objektů je zajištění odběru požadovaného množství vody z toku nebo nádrže.

1

Nejstarší známá přehrada je Mokhrablur v Arménii - 10 -

Objekty pro vedení vody, např. kanály jsou často řešeny jako imitace říčního koryta. Pro ušetření energie a nahrazení čerpání gravitačním vedením jsou budovány štoly a tunely. Jejich účelem může být vedení vody, ale i odvodnění ze zájmové oblasti. Tam, kdy pro pohyb a dodání kinetické energie vodě nestačí gravitace, tam se uplatňují čerpací stanice. Naopak pro utlumení mechanické energie vody slouží v hydrotechnických stavbách tlumiče. Použité zdroje pro zpracování kapitoly: [1] 2.4

Objekty zajišťující vodní dopravu Pro usnadnění dopravy po vodních tocích, jezerech a nádržích a využití vody

jako dopravní cesty slouží právě objekty zajišťující vodní dopravu. Mezi nejvíce používané objekty, které zajišťují vodní dopravu, patří plavební komory. Ty jsou vybudované z důvodu překonání spádu, který vzniká vzdutím hladiny. Proto se nejčastěji objevují u vzdouvacích staveb. Rovněž se jedná o běžný prvek průplavů (umělá vodní cesta). Pro zajištění vodní dopravy a případného navázání na jiný typ dopravy slouží překladiště a přístavy. Použité zdroje pro zpracování kapitoly: [1] 2.5

Stavby pro využití vodní energie V první řadě jsou tyto stavby budovány pro výrobu elektrické energie. Hlavní částí

této stavby je vodní elektrárna. Princip využití vodní energie je dosažen průtokem a spádem pomocí vzdouvacích staveb. Energii lze rovněž získat pomocí přečerpávání množství vody do výše položené nádrže. Toto je aplikováno v přečerpávacích vodních elektrárnách. Často jsou typy jednotlivých vodních staveb propojeny. Například spojením vzdouvací stavby a stavby pro využití vodní energie vzniká zdymadlo popřípadě vodní dílo. Pokud se jedná o jez, který je nejčastěji pohyblivý a je umístěn na splavném toku (součástí stavby je plavební komora), jedná se o zdymadlo. Je-li vzdouvací stavbou přehrada, mluvíme o vodním díle. Pod tento pojem se rovněž zahrnují všechny manipulační objekty spojené s touto stavbou a rovněž nádrž.

- 11 -

2.6

Technickobezpečnostní dohled (TBD)

2.6.1 Obecné informace Z důvodu možnosti porušení a vzniku průlomové vlny platí u všech staveb, které mají za úkol vzdouvat vodní hladinu, provozní povinnosti. Cílem těchto provozních povinností je předejít nebo alespoň minimalizovat riziko vzniku případných následků. Každá hydrotechnická stavba, u které by mohlo nastat toto riziko, je podle rozsahu potenciálních škod rozdělena do kategorie I. až IV. třídy. Do těchto kategorií rozděluje oprávněný vodohospodářský úřad na základě vyhlášky ministerstva zemědělství. TBD začíná zpracováním dokumentů o případných rizicích. Součástí projektu TBD je i měření posunů a přetvoření (deformací) konstrukce a pozorování průsakových vod a jiných jevů na díle. Instalace zařízení, měrných základen a jiných prostředků, určených k pozorování a měření, se provádí i se základními měřeními během výstavby. Tuto instalaci si většinou řídí pracovníci TBD. Sledování se začíná již při dokončování stavby. Většinou je sledování zahájeno tzv. ověřovacím provozem, při prvním vzdutí vodní hladiny, vyprázdnění nádrže atd. Děje se to proto, aby mohly být výsledky komplexně vyhodnocovány. Později mohou daná data být porovnána i s výsledky zjištěnými za běžného provozu. Hlavním aspektem hodnocení je porovnání zjištěných dat s předem stanovenými mezními hodnotami. Pokud dojde k překročení mezních hodnot, je potřeba zjistit příčiny vzniku a připravit opatření k nápravě. Ke zjištění stavu za běžného provozu slouží technickobezpečnostní prohlídky, které jsou vykonávány v určitých intervalech. U děl I. kategorie jsou prohlídky jednou ročně, u děl II. kategorie je prohlídka jednou za dva roky a ve čtyřletých intervalech u děl III. kategorie. Pro díla IV. kategorie je vyhláškou stanovena kontrola jednou za deset let. Použité zdroje pro zpracování kapitoly: [1] [6] [7] [8] 2.6.2 Činnost TBD Při provádění dohledu dle typu určeného vodního díla se sleduje zejména statická a dynamická stabilita vzdouvací konstrukce a souvisejících objektů pro určené vodní dílo. Déle jsou sledovány deformace, vzájemné posuny jednotlivých částí konstrukce, trhliny v konstrukčním materiálu a jeho fyzikálně mechanické vlastnosti. Rovněž je sledována deformace podloží a režim podzemních a průsakových vod. Kompletní přehled sledovaných jevů a skutečností se nachází ve Vyhlášce ministerstva zemědělství č. 471/2001 Sb., o technickobezpečnostním dohledu nad vodními díly, v platném znění. Pro zjištění sledovaných jevů a skutečností slouží měření tlaku v tlakoměrných vrtech. Zjišťování průsakového režimu se děje pomocí měření množství a zákalu průsaků - 12 -

na vyústění odvodňovacích drénů. Deformace jsou zjišťovány měřením deformetrických a inklinometrických základen a také pomocí geodetických metod. Mezi nejpoužívanější geodetické metody pro zjišťování posunů patří velmi přesná nivelace, metoda záměrné přímky, trigonometrie atd. Na základě naměřených dat má být vyhotoven Projekt měření. Tento technický dokument musí obsahovat rozsah a způsob měření a pozorování, včetně použitých technologií a přístrojů. Dále obsahuje přehled mezních hodnot sledovaných jevů a skutečností a dosaženou přesnost použitých metod měření a přístrojů. Použité zdroje pro zpracování kapitoly: [7] [8] [9] 2.6.3 Měření vodorovných a svislých posunů a deformací K měření deformací mohou být použity jak metody geodetické, tak i metody fyzikální. Fyzikální metody určují relativní posuny zjišťovaných bodů oproti okolním objektů daného vodního díla. Ne všechny fyzikální metody slouží k měření deformací, ale souvisejí s bezpečností provozu vodního díla a jeho možné nestability. Sem patří např. měření průsaků a vztlakových poměrů v podloží a v tělese hráze. Geodetické metody slouží k měření posunů pozorovaných bodů vzhledem k bodům vztažné sítě. Posuny jsou zjištěny ze souřadnic, které jsou vypočítány z měřených veličin. Pozorované body jsou umístěny tak, aby na sledovaném objektu nejlépe vystihly jeho chování. Vztažné body jsou většinou stabilizovány mimo zónu předpokládané deformace. Jsou většinou stabilizovány hloubkovou stabilizací, betonovými pilíři nebo je využito skály či důkladně založeného stavebního objektu. Problémem pro měření deformací je ověření stability vztažné sítě. I přes pečlivé založení, není jejich stabilita zaručena. Jelikož z těchto bodů jsou určovány body pozorované, stane se, že při změně souřadnic vztažného bodu se změní i souřadnice bodů pozorovaných, které z něho byly zaměřeny. Proto musí být stabilita vztažných bodů neustále ověřována. Mezi používané geodetické metody pro určení vodorovných posunů patří metoda záměrné přímky. Od záměrné přímky, kterou tvoří dva vztažné body, se k jednotlivým pozorovaným bodům měří příčné odchylky. Záměrná přímka je proto situována kolmo k předpokládanému posunu. Dosažená přesnost metody je udávána až 0,1 – 0,3 mm. Měření může být ovlivněno refrakcí. Další

metodou je trigonometrie

a

trilaterace,

případně jejich

kombinace.

Pro tuto metodu je předpokládána vztažná síť bodů uspořádaná do trojúhelníkové sítě. Z těchto bodů se protínáním určují pozorované body. Pokud jsou souřadnice určeny pouze protínáním ze směrů, metoda se nazývá triangulace, v případě protínání z délek se jedná - 13 -

o trilateraci. Dnes, při velkém využívání totálních stanic, se používá kombinace obou postupů. Lze pak dosáhnout přesnosti 0,5 mm. Mezi další geodetické metody sloužící k určení vodorovných posunů patří polygonové pořady nebo pozemní fotogrammetrie. Zejména pro sledování velkých oblastí se perspektivní metodou stávají globální navigační družicové systémy. Pro zjišťování svislých posunů, sedání či zdvih staveb, se nejčastěji využívá geometrická nivelace. Zpravidla se využívá velmi přesné nivelace (VPN), která dosahuje přesnosti od 0,3 do 0,5 mm (jedná se o směrodatnou kilometrovou odchylku dvakrát měřeného úseku). Případně i zvlášť přesná nivelace (ZPN) s konkrétně stanovenými nároky na přesnost. Na velice specifická měření se využívá hydrostatická nivelace. Její princip je založen na principu spojených nádob (jako u tzv. hadicové vodováhy). Dosahovaná přesnost je 0,1 mm, ale nevýhodou je velice malý rozsah stupnice a omezená dostupnost. Proto je nejvhodnější pro trvalé měření nebo měření ve stísněných prostorách. Svislé posuny jsou měřeny i dalšími metodami. Díky rozvoji totálních stanic je velice perspektivní metodou trigonometrické určování výšek. Mezi další patří fotogrammetrie, laserová měření a metody GNSS. Použité zdroje pro zpracování kapitoly: [4]

- 14 -

3

Vodní dílo Nechranice

Obrázek 1: Vodní nádrž Nechranice Zdroj: [14] 3.1

Účel vodního díla Vodní dílo Nechranice na řece Ohři bylo vybudováno kvůli zabezpečení dostatku

vody pro potřeby místního zemědělství a průmyslu, zejména jako zdroj vody pro okolní tepelné elektrárny. Sekundárním účelem tohoto vodního díla je využití vodní energie a možnost rekreace. Pro lepší využití již zmíněného průmyslu je vodní dílo Nechranice zapojeno do vodohospodářské soustavy nádrží Skalka – Jesenice – Nechranice. Tato soustava má mimo jiné také vliv na regulaci povodňové vlny na řece Ohři. Řešení nádrže pro vodohospodářské využití nepředpokládá nalepšení průtoku s absolutním zabezpečením. Proto byl pro operativní manipulaci zaveden centrální vodohospodářský dispečink. Ten musí soustavu ovládat nejen dle aktuálního stavu, ale také musí vzít v úvahu hydrometeorologickou předpověď. Použité zdroje pro zpracování kapitoly: [2] 3.2

Výstavba Výběr vhodného místa pro stavbu přehrady na středním toku řeky Ohře byl ovlivněn

plánovaným využitím budoucí nádrže. Proto byla vybrána oblast pro získání maximálního zásobního prostoru. Požadovaný přehradní profil byl nakonec nalezen u obce Nechranice. - 15 -

Základové poměry zvoleného místa se ukázaly jako nevhodné, ale kvůli významu projektovaného díla došlo k jeho realizaci. Před zahájením stavby bylo nutné provést geologický průzkum podloží. Ukázalo se, že nádrž leží na rozhraní chomutovské a pětipeské severočeské uhelné pánve. Podloží pánve

tvoří

krystalinické

horniny,

které

jsou

vyplněny

málo

zpevněnými

nebo nezpevněnými sedimenty. V podloží pod samotnou hrází se nachází horniny nadložní série (vrstvy nacházející se nad uhelnou slojí). Hlouběji se nachází dvě uhelné sloje. Mezislojové pásmo je tvořeno jílovými a jílovcovými sedimenty. Tyto skutečnosti ovlivnily koncepci celého díla. Samotná realizace výstavby byla provedena ve dvou etapách. První etapa výstavby byla zahájena v roce 1961. Začala se budovat část hráze na levém břehu. Dále byl vystavěn věžový objekt, který během druhé etapy sloužil odvedení vody, protože při realizaci první etapy protékala řeka původním korytem. V druhé etapě došlo k zasypání původního řečiště a dokončení hráze a ostatních objektů. Celá stavba byla dokončena v prosinci 1968. Použité zdroje pro zpracování kapitoly: [2] 3.3

Hráz Sypaná hráz vodního díla Nechranice se řadí mezi největší Evropě. Její délka

v koruně je 3 280 m a o maximální výšce 48 m v údolní části. Díky těmto rozměrům má hráz objem 9,5 mil. m3 materiálu. Svažitost levé části hráze (1 200 m) v místě návodního líce je 1:2 a vzdušného líce 1:1,75, 1:2 a 1:3. Ve střední a pravé části hráze přechází tvar do mírného sklonu a to 1:16 až 1:20. Výsledný stupeň stability hráze je vypočítán na F = 1,8. Tato hodnota byla vypočtena z tohoto vzorce: (

)

F-

stupeň stability

Fs -

faktor možnosti vytvoření postupné smykové plochy

Fb -

faktor zahrnující vlastní bezpečnost hráze

up -

koeficient spolehlivosti

Hráz je ve stabilizační části tvořena štěrkopísky. Těsnění je ze sprašových hlín. Pod samotnou hrází byla použita jako těsnění jílobetonová clona. Jílobeton je taková směs jílu, cementu, štěrkopísku a vody, která dosáhla požadavků na pevnost v tlaku p = 20kp/cm2 a propustnosti k = 10-7 cm/den. V pravé a části střední hráze, kde se nachází pískové vložky podloží, byl vybudován studňový odlehčovací systém. Cílem vybudování tohoto systému je snížit vztlak v pískových vložkách na hodnotu odpovídající vztlaku podzemní vody. - 16 -

Obrázek 2: pohled na vlnolam Zdroj: foto L. Středa 2014 Šířka koruny hráze činí 9 m. Z toho po 6,5 m této šířky je vedena vozovka. Kvůli vzniku velkých vln je návodní svah chráněn betonovým vlnolamem o šířce betonových desek 20 cm. Tento vlnolam rovněž tvoří zábradlí na koruně hráze. Výška koruny byla v době vybudování převýšena o hodnotu odpovídající sednutí hráze za dvacet let po její výstavbě. Hodnota tohoto převýšení vyplívá z údaje o výšce hráze nad terénem po výstavbě (48 m) a výšce, kterou dnes uvádí Povodí Ohře a to 47,5 m. Příslušenství hráze činí zařízení pro přenos sportovních lodí, schodiště a lanové zábradlí včetně betonové zídky na koruně hráze. Nádržní prostor, který hráz vytváří, je rozdělen takto: Tabulka 1: Rozdělení nádržního prostoru VD Nechranice rozdělení nádržního prostoru

nadmořská výška rozmezí

objem

zatopená plocha

stálé nadržení

227,00 -233,70 m n. m.

1 103 mil. m3

0,66 km2

stálé nadržení

227,00-235,40 m n. m.

2 957 mil. m3

1,26 km2

235,40-271,90 m n. m.

269 484 mil. m3

13,06 km2

271,90-273,05 m n. m.

15 197 mil. m3

13,48 km2

zásobní prostor (ovladatelný) zásobní prostor (retenční neovladatelný)

Zdroj: [2] Použité zdroje pro zpracování kapitoly: [2] [17]

- 17 -

3.4

Věžový objekt Elektrárna se všemi provozy a výpustním zařízením je umístěna do věžového

objektu. Jedná se o věžový objekt sdruženého typu, který je československým patentem. Kvůli rozlehlosti paty hráze bylo výhodné umístit elektrárnu do věžového objektu, neboť díky tomu nebylo nutné stavět složitý systém vyrovnávacích komor. Aby nedošlo k nepříznivému sedání tělesa hráze, byl věžový objekt umístěn mimo. K částečnému rozšíření hráze došlo z důvodu obsypání objektu. Samotná stavba je rozdělena na vrchní a spodní část. Spodní stavba je vyhotovena ze železobetonu. Má tvar krabice s lomenou základovou spárou o celkové výšce 14 m. Horní stavba je tvořena dvěma souosými válci dosahující 50 m výšky. Pro zvýšení stability objektu a zamezení jeho proboření bylo pod základnou šachovnicově rozmístěno 134 konsolidačních pískových pilot. Ve spodní stavbě se nalézají dva turbínové bloky s příslušenstvím uspořádaným podle protisměrného uspořádání turbín. Použity jsou Kaplanovy turbíny. Průměrná roční výroba elektrické energie je 55 GWh. Použité zdroje pro zpracování kapitoly: [2] [17] 3.5

Štola a výtokový objekt Štola byla postavena pro plnění dvou hlavních funkcí. První funkcí bylo zajištění

odvedení vody během druhé části výstavby a nyní slouží pro odtok vody od turbín a spodních výpustí. Celková délka štoly činí 475 m. Je zatížena násypem tělesa hráze, jehož výška se neustále mění. Z důvodu sedání a zachování alespoň minimálního podélného spádu štoly pro odvodnění byla celá konstrukce navržena a provedena, tak aby měla možnost proměnlivého převýšení maximálně o 52 cm. Štola ústí do výtokového objektu. Ten je složen z vývaru štoly, usměrňovačů a z upraveného řečiště za vývarem. Výtok objektu a vývaru je konstruován na 440 m3/s. Použité zdroje pro zpracování kapitoly: [2] 3.6

Přeliv a skluz Pro převedení velkých vod slouží přeliv a skluz. Ten je dimenzován na tisíciletou

vodu. Samotné zařízení je složeno ze tří přelivných bloků a skluzu. Každý ze tří přelivových bloků je široký 15 m a je stabilizován proti posunutí a je napojen na jílobetonovou těsnící clonu. Ocelová konstrukce, která hradí výšku 4 m, je pohyblivá a dosahuje výšky hranice zásobního prostoru. - 18 -

Betonový skluz dosahuje délky 600 m. Jeho lichoběžníkový příčný profil má šíři dna 26 m. Na celé své délce dosahuje maximálního spádu 12%. Skluz je zakončen vývarem o délce 110 m. Použité zdroje pro zpracování kapitoly: [2] 3.7

Charakteristika vztažné sítě VD Nechranice Pro měření deformací geodetickými metodami je vodní dílo Nechranice opravdu

výjimečné. Hráz přehrady je, jak již bylo zmíněno, velice dlouhá a proto volba a umístění vztažné sítě, s ohledem na maximální vhodnou záměru, není ideální. Ani geologické poměry celé oblasti nejsou příznivé pro kvalitní stabilizaci bodů vztažné sítě. Vztažnou síť vodního díla Nechranice je možné rozlišit na síť polohovou a výškovou. Pro měření svislých posunů a deformací slouží rozsáhlá síť 32 nivelačních bodů. Z nich jsou poté určovány relativní výšky pozorovaných bodů. Stabilizace bodů je na pilířích provedena čepovými značkami, u ostatních bodů je stabilizace provedena hřebovými značkami. U pozorovaných bodů je stabilizace provedena přesně opracovanou trubkou, do které je poté umístěn hřeb. Pro účely měření polohových deformací byla vybudována síť 10 vztažných bodů. Umístění těchto bodů je takové, aby jejich stabilita nebyla ovlivněna pohybem hráze. Proto jsou stabilizovány betonovými pilíři, které jsou založeny do masivních betonových bloků nebo do pažnic ve vrtech. Aby byl minimalizován vliv povětrnostních podmínek, jsou pilíře chráněny dřevěnými kryty. Hlavy pilířů jsou osazeny třemi kolejničkami (tzv. pavoukem) pro nucenou centraci s přesností 0,1 mm. Z důvodu velkého zájmového území a nepříznivých geologických poměrů, je vztažná síť relativně nehomogenní. Rozhodně se nejedná o klasickou trigonometrickou síť, která by byla použita v ideálním případě.

- 19 -

Obrázek 3: bod č. 2 s připravenou GNSS aparaturou Trible GeoXR Zdroj: Foto L. Středa, 2014 Mezi body 1 a 5 je záměra delší než 3 400 metrů, kterou vzhledem k požadované přesnosti nebylo možné měřit přímo. Tato záměra byla nahrazena formovou polygonového pořadu, kdy jeho body (2, 3 a 4) jsou stabilizovány na koruně hráze jako součást vztažné sítě. Nelze však předpokládat stejnou stabilitu jako u ostatních bodů vztažné sítě. Stabilizace dalších bodů byla vybrána na geologicky vhodných místech. Jde o body 6, 7, 8 a 10. Z důvodů kontroly stability bodů 1 a 5 byly pro každý z nich vybudovány tři zajišťovací body. Použité zdroje pro zpracování kapitoly: [4]

4 4.1

Terestrické měření Terestrické zaměření sítě Vodní dílo Nechranice bývá zaměřeno jednou za dva roky v rámci komplexního

měření. Vztažná polohová síť je zaměřena několika metodami. Z důvodů rozlehlosti sítě a viditelnosti je použito záměrné přímky, polární metody a úhlového měření. Pro zjištění souřadnic je použito shodnostní Helmertovy transformace, do které vstupují body 1, 5, 6, 7, a 8. Bod 10, který je stabilizován na tělesu bývalého železničního náspu, vykazuje - 20 -

prokazatelné posuny směrem k hrázi. Pro určení souřadnic pozorovaných bodů jsou vždy užity vyrovnané souřadnice tohoto bodu po posunu. Bod 1 rovněž nevykazuje stabilitu z důvodu umístnění v poli (během obdělávání dochází k narušování bodu zemědělskou technikou) a stabilizaci pouze na betonové desce. Pozorované body jsou hlavně na koruně hráze. Ale nalézají se rovněž i u odpadní štoly a jiných místech, kde by mohlo těleso hráze jevit deformace. Výšková síť je rovněž zaměřena během komplexního měření. Jsou sledovány body na koruně hráze, pořad po obou stranách skluzu atd. Měření je prováděno velmi přesnou nivelací. Použité zdroje pro zpracování kapitoly: konzultace s pracovníky VODNÍ DÍLA – TBD a.s. 4.2

Vyrovnání vztažné sítě Jelikož dochází k nadbytečným měřením je nutné vztažnou síť vyrovnat. Řešení je

stejné při jakémkoliv principu zaměření ať už terestricky nebo GNSS. Jde o vyrovnání vázané, které je založeno na aplikaci zprostředkujících parametrů nebo volné, kdy vyrovnání vstupují zprostředkované parametry s podmínkou. Kvalitní zhodnocení výsledků a objektivní zhodnocení přesnosti je závislé na několika faktorech. Mezi ně patří vliv konfigurace základu, vliv celkového uspořádání měřených bodů, který je vyjádřen v matici plánu. Pro vyrovnání sítě využívá firma Vodní díla – TBD program GNET. Body 1, 5, 6, 7, a 8 vstupují do vyrovnání jako body fixní. I když bod 1 vykazuje posuny, na vliv vyrovnání to nemá vliv. Výsledkem vyrovnaných výsledků, které dostatečně vystihují veškeré charakteristiky přesnosti, jsou aposteriorní jednotková odchylka, kovarianční matice vyrovnaných parametrů, průměrná souřadnicová odchylka, průměrná polohová odchylka a kovarianční matice měřených parametrů. Použité zdroje pro zpracování kapitoly: konzultace s pracovníky VODNÍ DÍLA – TBD a.s. 4.3

Data od Vodních děl - TBD Po zpracování práce byla poskytnuta data od firmy Vodní díla – TBD. Jedná se o data

z měření z posledního komplexního měření z roku 2012. Mezi poskytnutými informacemi se nachází souřadnice všech vztažných bodů sítě, souřadnicové odchylky po vyrovnání a střední souřadnicová chyba m0 = 1,3 mm. Výšky jednotlivých bodů nejsou k dispozici, protože u těchto bodů se výškové zaměření neprovádí. Výšky jsou měřeny pouze k nivelačním bodům.

- 21 -

Tabulka 2: místní souřadnice bodů vztažné sítě zaměřených terestricky bod Y [m] X [m] 96,0550 2624,9219 1 45,1960 1722,6246 2 0,0016 867,6883 3 -0,0071 -0,0006 4 74,1062 -816,4938 5 931,3512 674,7177 6 1655,8896 741,1952 7 918,2880 -220,4841 8 357,3771 552,7367 10 Zdroj: vlastní zpracovaní poskytnutých dat z roku 2012

Tabulka 3: Charakteristiky přesnosti bod mY [mm] mX [mm] mP [mm] a [mm] b [mm] 1,79 1,10 2,11 1,81 1,09 1 1,69 1,03 1,98 1,77 0,88 2 1,33 1,07 1,71 1,48 0,85 3 0,89 1,13 1,44 1,13 0,89 4 1,55 1,09 1,89 1,60 1,01 5 1,02 0,75 1,27 1,04 0,70 6 1,19 1,81 2,17 1,81 1,19 7 1,06 0,95 1,42 1,15 0,84 8 1,11 0,96 1,47 1,15 0,92 10 Zdroj: vlastní zpracovaní poskytnutých dat z roku 2012

σ [g] 91,00 77,00 64,00 191,00 121,00 118,00 200,00 62,00 73,00

Obrázek 4: náčrt vztažné sítě i elipsami chyb (terestrické měření) Zdroj: zpracování na základě poskytnutých dat od Vodní díla – TBD Na základě těchto poskytnutých dat byl vyhotoven náčrt vztažné sítě s elipsami chyb na daných bodech. Náčrt byl proveden v programu Microstation. Aby elipsy chyb byly viditelné, byl v náčrtu jejich rozměr zvětšen stokrát. - 22 -

Použité zdroje pro zpracování kapitoly: konzultace s pracovníky VODNÍ DÍLA – TBD a.s.

5

Metoda GNSS (Globální navigační družicový systém) Globální navigační družicový systém (Global Navigation Satellite System) je označení

pro družicový pasivní radiový systém sloužící k určení polohy, rychlosti a času kdekoliv na Zemi. Poloha je určena pomocí protínání z délek. Obecně je možno za GNSS považovat každou technologii nebo systém pro družicovou navigaci. Použité zdroje pro zpracování kapitoly: [13]

Obrázek 5: oběh družic GPS NAVSTAR kolem Země Zdroj: [15] 5.1

Historický vývoj metody GNNS Před samotnou metodou GNSS pro účely vojenského námořnictva a letectva sloužil

rádiový polohový systém LORAN (LOng RAnge Navigation), který vznikl již během druhé světové války. Ten využíval k zjištění polohy pozemní vysílače. Díky přijatému nízkofrekvenčnímu signálu z alespoň dvou stanic bylo možné určit polohu přijímače na hyperbolické křivce. První skutečný družicový navigační systém, který byl schopen určit polohu v řádech stovek metrů a přesný čas kdekoliv na Zemi, vznikl v 60. letech 20. století pro potřeby amerického námořnictva nazývaný TRANSIT nebo také NAVSAT (Navy Navigation Satelllite Sytem). Díky znalostem získaných na pozorování a určení orbitu umělých družic Sputnik pomocí Dopplerova jevu, byl položen základ globálním navigačním technologiím. Poloha pomocí systému TRANSIT byla určena pomocí zachycení signálu o dvou stabilních frekvencích a kódovanými daty o dráze družice2. Pro určení polohy bylo nutné přijmout signál na všesměrnou anténu ze čtyř družic3. Ten to systém již není aktivní a byl 2

Takzvané efemeridy

3

Celkem bylo vypuštěno 39 aktivních družic - 23 -

plně nahrazen novým navigačním systémem NAVSTAR GPS, který je provozu schopný od roku 1993. Sovětský svaz odpověděl na TRANSIT vlastní verzí obdobného téměř shodně fungujícího systému zvaný CIKADA. Dnes je nahrazen systémem GLONASS. Použité zdroje pro zpracování kapitoly: [11] [12] [13] 5.2

Dostupné systémy Dnes tedy existují dva globální navigační satelitní systémy. Jedním z nich je

americký NAVSTAR GPS (NAVigation System with Time And Ranging Global Position System). Jedná se o nejpropracovanější navigační systém, který má na starost ministerstvo obrany Spojených států amerických. Jeho provoz byl primárně určen pro účely vojenského letectva a námořnictva US. Později však byl rozšířen i do civilního prostoru. Družice GPS vysílají dva kódy. Na frekvenci L1 (1575,42 MHz), kde je vysílán C/A kód dostupný pro civilní uživatele a zároveň vojenský P(Y) kód. Na frekvenci L2 (1227,62 MHz) je vysílán pouze vojenský P(Y) kód. Druhým systémem je GLONASS (GLObalnaja NAvigacionnaja Sputnikova Sistema). Jedná se o ruskou verzi GPS. Princip fungování těchto dvou segmentů je totožný líše se, ale v několika bodech. Zatímco GPS používá stejnou frekvenci, ale různé dva kódy, GLONASS vysílá stejný kód na dvou odlišných frekvencích. Hlavní faktor limitující tento systém je, že má aktivních pouze 16 operačních družic zatím co GPS má 24 operačních družic. Operační družicí je myšlena družice, která je na oběžné dráze a vysílá signál. Další systémy, které existují, nejsou zcela globální nebo provozuschopné. Mezi tyto systémy patří čínský Beidou, který je nahrazován GNSS Compass. Dalším připravovaným systémem je evropský projekt Galileo. Tento projekt má za úkol určení polohy a času pro veřejný i soukromý sektor. Bude plně kompatibilní s GPS i se systémem GLONASS, ale bude zcela autonomní. Kompletní systém Galileo bude obsahovat 30 družic, které budou obíhat po třech kružnicových oběžných drahách ve výšce 23 500 km. Použité zdroje pro zpracování kapitoly: [10] [13] 5.3

Struktura Struktura systému GNSS se dělí na tři segmenty. Dělení těchto segmentů je stejné

pro jednotlivé systémy. Těmito segmenty jsou kosmický, řídící a uživatelský. Jelikož systém GPS je nejpropracovanější a nejužívanější, bude následující popis struktury zaměřen na tento systém. Kosmický segment je tvořen 32 družicemi. 24 z nich jsou operační, to znamená, že jsou plně funkční. 3 družice jsou záložní, ale vypuštěné na oběžných drahách a dalších 5 - 24 -

družic je na Zemi připraveno nahradit vypadlou družici do 24 hodin. Družice obíhají na šesti oběžných drahách o sklonu 55° k rovníku. Výška oběžných drah od Země je 20 180 km. Každá družice je vybavena pohonným zařízením, přijímačem, vysílačem, atomovými hodinami a řadou dalších zařízení, která slouží pro speciální úkoly nebo navigaci. Řídící segment je složen z monitorovacích zařízení, která jsou umístěna na Zemi a zajišťují neustálé pozorování viditelných družic. Existuje 5 monitorovacích stanic a jedna hlavní řídící stanice (MCS – Master Control Station). Umístění hlavní řídící stanice je v Coloradu Springs. Do řídícího segmentu se počítají tři pozemní řídící stanice, které spolupracují s hlavní řídící stanicí. Souřadnice každé stanice jsou velice přesně určeny (v řádech centimetrů). Cílem celého řídícího segmentu je monitoring a výpočet drah družic, zjišťování stavu atomových hodin a technického stavu družice. Tyto údaje jsou z monitorovacích stanic přeposílány do hlavní řídící stanice, kde jsou z nich získány efemeridy. Uživatelský segment tvoří GNSS pasivní přijímače samotných uživatelů. Ty umožňují získávání informací o poloze a čase pomocí dekódování signálů z družic. Přijímání signálů je bezplatné. Použité zdroje pro zpracování kapitoly: [10] [13] 5.4

Princip určení polohy Polohu a čas lze určit pomocí kódového, fázového měření nebo Dopplerova jevu.

Dopplerova jevu bylo užito pro určení polohy u prvních navigačních systémů. Dnešní globální polohové družicové systémy využívají určení času a polohy pomocí kódového a fázového měření. Kódová měření jsou dnes nejčastěji používaná. Jejich výhodou je, že jsou jednoduchá a spolehlivá. Na základě rozšifrování C/A kódu získá přijímač potřebné informace, ve formátu rinex pro určení polohy a času. V rinexu jsou obsaženy informace o stavu družice, stavu atomových hodin a efemeridy. Efemeridy jsou přesné údaje o poloze družice v daný čas. Poloha družice je dána Keplerovými elementy4 a každý přijímač si na jejich základě vypočítá přesnou polohu vysílače. To je dostačující množství informací pro výpočet tzv. pseudovzdálenosti mezi přijímačem a vysílačem. Výsledná pozice v prostoru, je vypočtena jako prostorové protínání z délek. Protože čas v přijímači není pro potřeby výpočtu přesný a synchronní, je čas přijímače také proměnná T. Neznámé jsou

4

Jedná se o soubor šesti údajů, které jednoznačně určují polohu družice - 25 -

tedy čtyři X,Y,Z,T. Díky tomu je nutný počet družic pro určení polohy roven počtu neznámých. Výchozí vztah pro určení polohy i pseudovzdálenosti je:

√(

)

(

)

(

)

(

)

RRS -

pseudovzdálenost mezi vysílačem a přijímačem

XR, YR, ZR-

souřadnice přijímače

XS, YS, ZS-

souřadnice družice v okamžiku odeslání signálu

TR -

čas přijímače v okamžiku přijetí signálu

TS -

čas družice v okamžiku odeslání signálu

c-

rychlost světla

δR -

chyba hodin přijímače v okamžiku přijetí signálu

δS -

chyba hodin družice v okamžiku odeslání signálu

(

)

V případě příjmu z více družic dojde ve výpočtu polohy k vyrovnání, čímž může být výsledek výrazně stabilnější a přesnější. Fázová měření se vyznačují vysokou přesností a nejednoznačností. Jsou časově náročná a vyžadují složitější aparaturu než v případě kódového měření. Samotný princip fázového měření vychází z možnosti měřit jednotlivé fáze harmonických vln a jejich změny. Nejednoznačnost fázového měření spočívá v neznámém počtu celých vln mezi vysílačem a přijímačem. Přijímač dokáže zachytit pouze poslední část vlny, která dopadne na anténu. Proto je nutno využít matematických metod nebo se využije informace o přesné poloze z jiného zdroje. Mezi matematické metody patří výpočet pseudovzdálenosti pomocí kódového měření, diference z jiného přijímače nebo analýza rádiových vln na více frekvencích. Měření jsou velice náchylná na přerušení kontinuity signálu a je nutné odstranit všechny systematické chyby. Mezi tyto chyby patří ionosférická a troposférická refrakce, chyba hodin, nepřesné efemeridy, poloha a orientace fázového centra antény. Fázová měření jsou využita v několika metodách. Mezi nejpoužívanější patří statická metoda. Tato metoda je založena na dlouhých observacích, které mohou trvat hodiny i dny. Veškerá data jsou vyhodnocena pomocí postprocesních korekcí. Další metodou je rychlá statická metoda. Pro tuto metodu je nutná dvojice přijímačů. Jeden přijímač musí být o známých souřadnicích. Další výpočty jsou podobné jako u statické metody. Během metody „Stop and go“ (nebo také polokinematické) je délka observace v řádu sekund. Pracuje na principu jednoho referenčního (přijímač o známých souřadnicích, - 26 -

zvaný Base) a jednoho terénního přijímače (Rover), který vyhodnocuje fáze i během přesunu mezi měřenými stanovišti. Kinematická metoda vyžaduje jeden terénní přijímač, který na počátku vyřeší nejednoznačnosti nebo je schopen tyto nejednoznačnosti (ambiguity) úspěšně řešit i během přesunu mezi měřenými stanovišti. Jednou z nejrozšířenějších metod je metoda RTK (Real Time Kinematic). Jedná se o metodu, kdy jsou jedním přijímačem v terénu zpracovávány RTCM diferenciální korekce permanentních referenčních stanic získané z geostacionární družice. Dále pomocí internetového nebo rádiového datového přenosu na kratší vzdálenosti je možné získat plošné korekce, korekce blízké virtuální referenční stanice vypočtené ze síťového řešení a měřená data referenční stanice (výpočet korekcí proveden u příjemce). Touto metodou lze již při měření získat přesné souřadnice a čas rovnou na místě měření bez nutného pozdějšího zpracování. Použité zdroje pro zpracování kapitoly: [10] [13] [16]

6 6.1

Měření GNNS na vztažné síti Nechranice Provedení zaměření první etapy na vztažné síti VD Nechranice Dne 10. 8. 2013 byla zaměřena první etapa vztažné sítě na vodním díle Nechranice

metodou GNSS. Bylo zaměřeno devět bodů vztažné sítě. Z těchto bodů se vychází při určování podrobných bodů vztažné sítě. Na měření bylo použito pět GNSS přijímačů Trimble GeoXR s anténami Zephyr model 2. Tato etapa byla naplánována do čtyř dvouhodinových bloků. Během každého bloku bylo zaměřeno pět bodů. Měřené body 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 a 10 jsou stabilizovány betonovými pilíři. Pro nucenou centraci jsou na hlavě každého pilíře zapuštěny tři kovové kolejničky (tzv. pavouk), do kterých je zasazena podložka s trojnožkou a trnem. Jedinou výjimkou je bod 10, na který musí být nejprve umístěna mosazná destička s kolejničkami a až poté může být připevněna podložka s trojnožkou a trnem. Před začátkem samotného měření byla provedena rekognoskace měřených bodů. Poté následovala instruktáž pro všechny měřiče ohledně zacházení s přístroji a nastavení elevační masky a to 10°. První blok měření probíhal od cca 10:15 do 12:15. Byly zaměřeny tyto body 1, 2, 5, 6 a 10. Na každém bodě byla zjištěna výška antény od pilíře vždy na třech místech, do přístroje byla zaznamenána průměrná hodnota a výška byla přidělena k „Top of Notch“. Byla zjištěna teplota, tlak a aktuální povětrnostní podmínky. Během tohoto bloku bylo jasno a vál mírný západní vítr. Do zápisníku byla zapsána přidělená podložka. Ke stejnému - 27 -

číslu přístroje byla přidělena podložka se stejným číslem. Byla rovněž snaha nechat stroje měřit na stejném číslu bodu, jako je jejich identifikační. Tak na bod 1 byl přidělen přístroj s číslem 1. Na bodě 2 to byl přístroj číslo 2. Na bod 10 přišel přístroj 3, na bod 6 přístroj č. 4 a na bod 5 přístroj č. 5. Před měřením byla anténa natočena přibližně k severu. Při zahájení měření byl čas observace zaznamenán do zápisníku. Přijímače na bodech 1 a 5 zůstaly po všechny bloky měření. Teplota vzduchu byla přibližně 23°C, bylo jasno s mírným severozápadním větrem. Po uběhnutí dvou hodin bylo měření ukončeno. Před začátkem druhého bloku měření byly přístroje 2 a 3 přesunuty na jiné body. Druhý dvouhodinový blok začal v 12:40 a skončil v 14:40. Byly zaměřeny tyto body 1, 3, 5, 6 a 8. Přístroje na bodech 1, 5 a 6 zůstaly stejné a jediné co bylo potřeba udělat, bylo zkontrolovat ustanovení libely a zapsání začátku času observace do zápisníku. Přístroj 2 byl přemístěn na bod 3 a přístroj 3 byl přemístěn na bod 8. Na těchto bodech byly aparatury urovnány a stejným způsobem byla zjištěna výška antény znovu k „Top of Notch“. Tyto údaje byly rovněž zaznamenány do zápisníků. Během tohoto bloku měření se změnilo počasí a od západu se přihnala krátká dešťová přeháňka. Teplota vzduchu klesla na 20°C a severozápadní vítr trochu zesílil. Po uběhnutí dvou hodin bylo měření ukončeno. Před začátkem třetího bloku měření byly přístroje 2 a 3 opět přesunuty na jiné body. Ostatní přístroje zůstaly na původních místech a to na bodech 1, 5 a 6. Přístroj č. 2 byl přemístěn na bod 4 a přístroj č. 3 na bod 7. Na těchto bodech byly aparatury pečlivě urovnány a stejným způsobem, jako v předchozích případech, byla změřena výška antény k „Top of Notch“. Tyto údaje byly zaznamenány do zápisníků. Na ostatních stanovištích došlo pouze ke kontrole urovnání libely a případné výměně baterií. Třetí dvouhodinový blok začal v 15:10 a skončil v 17:10. Během tohoto bloku bylo polojasno s mírným západním až severozápadním větrem. Teplota se pohybovala okolo 20°C. Po uběhnutí dvou hodin bylo měření ukončeno. Cílem čtvrtého bloku bylo měření na všech pěti hlavních bodech hráze a to na bodech 1, 2, 3, 4 a 5. Přístroje byly rozmístěny dle shodnosti identifikačních čísel s číslem bodu. Přístroje č. 1 a 5 mohly zůstat na svých stanoviskách. Přístroj č. 4 byl z bodu 6 přemístěn na bod 4. Přístroj č. 2 byl přesunut na bod 2 a přístroj č. 3 na bod 3. Na těchto bodech byly aparatury pečlivě urovnány a stejným způsobem, jako v předchozích případech, byla změřena výška antény k „Top of Notch“. Tyto údaje byly zaznamenány do zápisníků. Na stanoviskách 1 a 5 došlo pouze ke kontrole urovnání libely a případné výměně baterie, pokud již neproběhla. Měření, čtvrtého bloku, začalo v 17:55 a skončilo v 19:55. Z důvodů špatné koordinace mezi obsluhami jednotlivých aparatur došlo u některých přijímačů k mírně jiným časům observace. Během tohoto bloku bylo polojasno - 28 -

se západním až severozápadním větrem. Teplota klesla na 17°C. Po uběhnutí dvou hodin bylo měření ukončeno. Během všech bloků měření, z důvodů špatné koordinace mezi obsluhami jednotlivých aparatur, došlo u některých přijímačů k mírně jiným časům observace. Přesné časy jsou zaznamenány v zápisnících. Po proběhnutí všech bloků měření byla veškerá data z přístrojů stažena pro pozdější zpracování. Zápisníky z měření byly doplněny a adjustovány. Naskenované verze zápisníků jsou k dispozici v elektronických přílohách. 6.2

Provedení zaměření druhé etapy na vztažné síti VD Nechranice Dne 14. 2. 2014 proběhla druhá etapa zaměření vztažné sítě vodního díla Nechranice

metodou GNSS. Bylo zaměřeno pět bodů vztažné sítě. Těchto pět bodů je umístěno na hrázi. Jedná se o body 1, 2, 3, 4 a 5. Z těchto bodů se dále vychází při určování podrobných bodů vztažné sítě. Na měření bylo použito pět GNSS přijímačů Trimble GeoXR s anténami Zephyr model 2. Tato etapa byla naplánována do dvou tříhodinových bloků. Během průběhu nebylo nutné přesouvat přístroje mezi body.

Obrázek 6: GNSS přijímač Trimble GeoXR a anténa Trimble Zephyr Model 2 Zdroj: foto L. Středa, 2014 Měření proběhlo na výše uvedených bodech a každému přístroji byla přidělena podložka se stejným identifikačním číslem, jako je identifikační číslo přístroje. Před začátkem měření proběhla příprava stanovisek a instruktáž pro obsluhu aparatur. Tato instruktáž byla věnována správnému nastavení přístroje a vstupu nutných - 29 -

informací před začátkem měření. Nastavení elevační masky a to 10°, zadání výšky přijímače atd.

Obrázek 7: připravená GNSS aparatura Trimble GeoXR na bodě 1 Zdroj: foto J. Staněk, 2014 První blok měření byl zahájen v 10:00 a byl ukončen v 13:05. Byly zaměřeny již zmíněné body hráze. Každý přístroj byl umístěn na bod se shodným identifikačním číslem. Na každém bodě byla zjištěna výška antény od pilíře vždy na třech místech, do přístroje byla zaznamenána průměrná hodnota a výška byla přidělena k „Anthena phase center“. Tato výška společně s časy observace a informace o teplotě a tlaku byly zapsány do zápisníku. Byly rovněž zaznamenány povětrnostní podmínky. Bylo polojasno a vál západní vítr. Teplota vzduchu se pohybovala okolo 7°C. Po uplynutí požadované doby observace bylo měření ukončeno. Před druhým blokem měření nebylo nutné přístroje stěhovat. Byly zaměřeny tytéž body. A to body 1, 2, 3, 4 a 5. Na stanoviskách proto byla pouze zkontrolována horizontace antény a zároveň došlo k jejímu nasměrování na jih. Případně byla provedena výměna baterií v přístroji. Druhý blok byl zahájen v 13:15 a ukončen v 16:15. Časy začátku a konce byly zaznamenány do zápisníku. Rovněž byly zaznamenány povětrnostní podmínky. Mezi oběma bloky ale nedošlo k jejich změně. Po uplynutí doby observace byla data uložena. Na konci bloku byla do zápisníku zaznamenána aktuální teplota a atmosférický tlak. Teplota na konci měření byla přibližně 6°C. Během obou bloků měření, z důvodů špatné koordinace mezi obsluhami jednotlivých aparatur, došlo u některých přijímačů k mírně jiným časům observace. Přesné časy jsou zaznamenány v zápisnících.

- 30 -

Po uskutečnění obou bloků měření byla veškerá data z přístrojů stažena pro pozdější zpracování. Zápisníky z měření byly doplněny a adjustovány. Naskenované verze zápisníků jsou k dispozici v elektronických přílohách. 6.3

Program Trimble Busines Center (TBC) Veškeré zpracování naměřených dat bylo provedeno v komerčním programu Trimble

Busines Center. Tento program je určen nejen pro zpracování dat z GNSS přijímačů statickou metodou, ale i pro zpracování dat získaných totální stanicí nebo nivelací. Jeho výhodou je propracované uživatelské prostředí s řadou možností výstupů dat a protokolů a možnost otevření souborů s příponou t02, kterou jiné programy než od firmy Trimble neumí přečíst. Pro výpočty v této práci, bylo požito verze 2.50, která je vázána na hardwarový klíč zapůjčený katedrou speciální geodézie. Pro práci v TBC je nejprve nutné založit nový projekt. Následně v záložce Project/Project Settings byly nastaveny veškeré parametry před výpočtem. V podzáložce Units/Coordinates a Units/Distance bylo nastaveno zaokrouhlování délek a souřadnic na čtyři desetinná místa. V další podzáložce Coordinate System došlo k nastavení vlastního souřadnicového systému. Zde byl vytvořen nový vlastní souřadnicový systém. Bylo použito transverzální Mercatorovy projekce s délkovým zkreslením rovným jedné, tak aby toto délkové zkreslení bylo rovno jedné ve všech směrech. Orientace kladných os byla vybrána na jih a západ. Pro další výpočty bylo nutné nastavit typ použitých efemerid. To bylo provedeno v podzáložce Baseline Processing/General. Zde byl typ efemerid změněn na Precise (přesné efemeridy). Takto nastavený projekt byl uložen pro další výpočty. V záložce Project/Project Settings je rovněž možné nastavit např. elevační masku. Pro výpočty byla ponechána defaultně nastavená hodnota 10°. Rovněž byla ponechána přednastavená kvalita bodů Control Quality i 95% konfidenční pravděpodobnost. Pro výpočty byla rovněž ponechána možnost použít všechny družice GPS i GLONASS.

- 31 -

Obrázek 8: Ukázka zpracování v programu TBC Zdroj: vlastní zpracování Použité zdroje pro zpracování kapitoly: [3] 6.4

Zpracování měření první etapy První etapa měření byla vypočítána komplexně. Všechny jednotlivé bloky měření

byly vypracovány společně. Nejprve byl do založeného projektu vložen, pomocí záložky Import, první bod a to bod 1. Tomuto bodu byly přiděleny souřadnice y = 1 000 m a x = 10 000 m. Poté byly importovány další body. Během importu bodů bylo nutné opravit výšku antény z důvodu chybného nastavení při měření letní etapy (Top of Noth namísto Anthena phase centre). K měřené výšce bylo připočteno 7 mm a tato opravená výška byla nastavena k Anthena phase centre. Z důvodu duplicity některých bodů, která vznikla měřením stejného bodu ve více etapách, je bylo nutné pomocí Point/Merge Points pospojovat do jednoho. Týkalo se to bodu 1, 2, 3, 4, 5 a 6. U bodu každého bodu to mělo vliv na změnu souřadnic. Pro každý bod byly ponechány souřadnice bodu z etapy, která byla na daném bodě zaměřena jako první. Před samotným výpočtem bylo nutné stáhnout přesné efemeridy družic. To bylo umožněno přes funkci Files/Internet Download. Samotné zpracování měření bylo provedeno v záložce Survey/Process Baselines. Protokol o výpočtu byl získán v Reports/Baseline Processing Report. Jelikož je do výpočtu zapojeno nadbytečné množství dat bylo nezbytně nutné provést vyrovnání sítě. To bylo provedeno v Survey/Adjust Network. Protokol o vyrovnání je získán obdobným způsobem jako u výpočtu vektorů. - 32 -

Výpočet byl několikrát opakován a tím bylo zjištěno, že bod 4 zaměřený během třetího bloku měření má špatné souřadnice a ovlivňuje celkový výsledek (program hlásil překročenou polohovou odchylku). Proto nebyl do konečného výpočtu zahrnut. 6.5

Zpracování měření druhé etapy Druhá etapa měření byla zpracována po jednotlivých blocích. Oba bloky byly

vypočteny stejným způsobem. Do předpřipraveného projektu byl nejprve importován bod z prvního bloku a to bod 1_1. Tomuto bodu byly při importu přiděleny souřadnice y = 1 000 m a x = 10 000 m. Poté byly importovány všechny ostatní body z prvního bloku měření. Před samotným výpočtem bylo nutné stáhnout přesné efemeridy. To bylo provedeno stejně jako u první etapy. Jednotlivé vektory byly vypočítány a byl vyhotoven protokol o výpočtu. Kvůli nadbytečnému počtu měření byla síť vyrovnána a byl získán protokol. Tyto výpočty byly provedeny stejným způsobem jako u první etapy. Druhý blok byl zpracován do nového projektu. Souřadnicová soustava byla určena prvním importovaným bodem a to bodem 1_2, kterému byly přiděleny souřadnice y = 1 000 m a x = 10 000 m. Po importu všech ostatních bodů druhého bloku měření bylo další zpracování naprosto totožné s předchozími případy. 6.6

Vyrovnání sítě Již výše zmíněné vyrovnání bylo provedeno z důvodu nadbytečných počtů měření

v síti. Vyrovnání bylo provedeno, tak že u každé etapy měření byl zafixován bod 15. A před výpočtem byl zaškrtnut výpočet 2D. Samotný program provedl poté vyrovnání dle všech zákonů vyrovnávací počtu a teorie chyb. Veškeré výpočty jsou provedeny automaticky. Tímto vyrovnáním jsou získány nové souřadnice bodů sítě a jejich elipsy chyb, které vyjadřují odhad polohové přesností daných bodů. 6.7

Shodnostní Helmertova transformace Jelikož bod 1, u které došlo ve všech případech, není fixní, musí být porovnání

provedeno

shodnostní Helmertovou transformací. Tato transformace je volena proto,

že při ní dochází k co největšímu přiblížení mezi dvěma kartézskými soustavami souřadnic. Vychází z metody nejmenších čtverců, tak aby sumy čtverců oprav byli minimální: )

∑( 5

Přípona se liší pro jednotlivé etapy zpracování - 33 -

Dochází k natočení a posunu, měřítko je rovno jedné, neboli rozměr sítě zůstává nezměněn. Aby došlo k vyrovnání, musí do transformace vstupovat více jak dva identické body. To je ve všech případech splněno. Díky tomu je možné získat pro provedené transformace charakteristiku přesnosti danou směrodatnou souřadnicovou odchylkou transformačního klíče, která je dána vztahem:

√

∑

(

)

n-

je počet identických bodů

k-

počet nutných pozorování, k = 3 (dva posuny a rotace)

Samotný výpočet shodnostní Helmertovy transformace byl proveden v programu Groma v 8.0. Ten umožňuje snadné a rychlé zpracování. Z výstupních protokolů byly získány souřadnicové rozdíly ΔX a ΔY a směrodatná souřadnicová odchylka m0 pro transformační klíč. Z té byla získána polohová odchylka: √ Obdobná transformace byla použita i pro porovnání výškové sítě. Ve všech systémech je vypočítáno jejich těžiště: ∑

n-

počet zetových souřadnic

Mezi dvěma výškovými sítěmi je vypočítán rozdíl těžišť:

Kde cílový systém je označen 1 a transformovaný 2. Samotné vertikální souřadnicové rozdíly od souřadnic cílového systému byly vypočítány takto: (

)

Pro vertikální souřadnice je charakteristikou přesnosti výběrová směrodatná odchylka vertikální souřadnice vypočtena ze vztahu: √

∑

Použité zdroje pro zpracování kapitoly: [3]

- 34 -

6.8

Přehled výsledků GNSS měření Do přehledu výsledků jsou dány výpisy délek vektorů, převýšení a souřadnic

jednotlivých etap zpracování. Do přehledu jsou vybrána pouze některá data. Veškerý přehled dat je obsažen v protokolech, které jsou součástí příloh. Porovnání výsledků je obsahem dalších kapitol. Obsahem první etapy měření jsou veškeré zpracované vektory a souřadnice všech bodů sítě. Tabulka 4: Vyrovnané souřadnice bodů sítě letní etapy měření bod

Y [m]

999,9603 1 1160,7222 2 1310,0617 3 1416,1240 4 1442,3664 5 409,3329 6 -317,8628 7 531,7150 8 993,8841 10 Zdroj: Vlastní zpracování, data z roku 2014

X [m]

Z [m]

10000,8291 10890,1001 11733,0562 12594,1948 13413,5835 12038,4035 12060,9825 12925,2557 12089,3118

327,5138 319,0799 318,6814 318,5187 323,8312 290,1253 295,3078 301,8581 286,7402

- 35 -

Tabulka 5: Zpracované vektory letní etapy měření Polohová přesnost

Výšková přesnost

Délka vektoru

převýšení

[m]

[m]

[m]

[m]

1 ---> 5

0,0038

0,0103

187°23'10"

3441,3161

-3,6770

1 ---> 5

0,0041

0,0108

187°23'10"

3441,3176

-3,6775

1 ---> 5

0,0042

0,0119

187°23'10"

3441,3094

-3,6726

1 ---> 5

0,0045

0,0113

187°23'11"

3441,2987

-3,6857

1---> 8

0,0048

0,0154

170°54'12"

2961,6814

-25,6621

1 ---> 6

0,0037

0,0081

163°50'05"

2121,4435

-37,4050

1 ---> 6

0,0036

0,0099

163°50'05"

2121,4519

-37,3893

1 ---> 6

0,0030

0,0091

163°50'05"

2121,4579

-37,3916

5 ---> 6

0,0033

0,0046

36°54'32"

1719,9704

-33,6998

6 ---> 5

0,0040

0,0039

36°54'33"

1719,9601

-33,7025

6 ---> 5

0,0038

0,0048

216°55'13"

1719,9633

33,7068

1 ---> 4

0,0034

0,0122

189°07'00"

2626,5449

-8,9833

5 ---> 2

0,0039

0,0115

6°21'49"

2539,1515

-4,7567

2 ---> 5

0,0046

0,0103

186°22'00"

2539,1432

4,7461

5 ---> 3

0,0030

0,0045

4°29'48"

1685,7267

-5,1550

3 ---> 5

0,0037

0,0051

184°29'54"

1685,7305

5,1479

2 ---> 6

0,0034

0,0035

146°47'59"

1372,2883

-28,9538

1 ---> 3

0,0034

0,0047

190°08'58"

1759,7681

-8,8264

1 ---> 3

0,0027

0,0043

190°08'58"

1759,7663

-8,8286

8 ---> 3

0,0046

0,0076

326°51'58"

1423,7852

16,8255

5 ---> 7

0,0037

0,0108

52°27'20"

2219,9002

-28,5161

1 ---> 10

0,0036

0,0081

179°50'00"

2088,4851

-40,7830

2 ---> 4

0,0031

0,0046

188°31'19"

1723,1279

-0,5623

10 ---> 6

0,0022

0,0022

85°01'21"

586,7631

3,3858

10 ---> 5

0,0032

0,0032

198°42'34"

1398,1474

37,0880

7 ---> 6

0,0020

0,0028

271°47'34"

727,5456

-5,1821

8 ---> 6

0,0036

0,0055

7°51'44"

895,2542

-11,7351

1 ---> 7

0,0038

0,0109

147°23'39"

2445,5884

-32,2037

2 ---> 10

0,0030

0,0029

172°04'41"

1210,7583

-32,3395

3 ---> 6

0,0031

0,0039

108°43'25"

951,0802

-28,5605

5 ---> 8

0,0034

0,0053

61°47'35"

1033,3207

-21,9726

4 ---> 5

0,0021

0,0031

181°49'47"

819,8088

5,3154

3 ---> 4

0,0018

0,0028

187°01'05"

867,6453

-0,1604

2 ---> 3

0,0020

0,0031

190°02'41"

856,0833

-0,4005

1 ---> 2

0,0021

0,0032

190°14'50"

903,6851

-8,4291

1 ---> 2

0,0020

0,0020

190°14'50"

903,6825

-8,4367

Vektory observací

směrník

Zdroj: Vlastní zpracování, data z roku 2014 - 36 -

Obsahem druhé, zimní etapy měření jsou zpracované vektory obou bloků a souřadnice bodů hráze. Tabulka 6: Vyrovnané souřadnice bodů obou bloků zimní etapy měření bod Y1 [m] X1 [m] Y2 [m] 1000,0000 10000,0000 1000,0000 1 1160,7567 10889,2655 1160,7565 2 1310,1055 11732,2244 1310,1046 3 1416,1665 12593,3602 1416,1660 4 1442,4060 13412,7478 1442,4049 5 Zdroj: Vlastní zpracování, data z roku 2014

X2 [m] 10000,0000 10889,2663 11732,2264 12593,3626 13412,7499

Z1 [m] 327,3200 318,8867 318,4833 318,3269 323,6365

Z2 [m] 330,0580 321,6224 321,2224 321,0681 326,3831

Tabulka 7: Zpracované vektory prvního bloku zimní etapy měření Polohová Výšková přesnost přesnost [m] [m] 0,0017 0,0024 4_1 ---> 3_1 0,0017 0,0025 4_1 ---> 5_1 0,0026 0,0038 4_1 ---> 2_1 0,0018 0,0027 2_1 ---> 1_1 0,0018 0,0026 2_1 ---> 3_1 0,0026 0,0037 1_1 ---> 3_1 0,0033 0,0093 4_1 ---> 1_1 0,0027 0,0038 3_1 ---> 5_1 0,0033 0,0092 2_1 ---> 5_1 0,0036 0,0100 1_1 ---> 5_1 Zdroj: Vlastní zpracování, data z roku 2014 Vektory observací

směrník 190°14'49" 190°02'43" 188°31'20" 181°49'47" 7°01'01" 190°08'59" 189°07'00" 184°29'53" 186°22'00" 187°23'11"

Délka vektoru [m] 903,6789 856,0869 1723,1287 819,8073 867,6425 1759,7633 2626,5399 1685,7233 2539,1513 3441,3041

převýšení [m] -8,4329 -0,4036 -0,5587 5,3094 0,1569 -8,8372 -8,9945 5,1541 4,7487 -3,6861

Tabulka 8: Zpracované vektory druhého bloku zimní etapy měření Polohová Výšková přesnost přesnost [m] [m] 0,0017 0,0024 2_2 ---> 3_2 0,0017 0,0024 3_2 ---> 5_2 0,0025 0,0035 3_2 ---> 4_2 0,0014 0,0022 2_2 ---> 1_2 0,0026 0,0036 1_2 ---> 3_2 0,0014 0,0022 5_2 ---> 4_2 0,0032 0,0091 2_2 ---> 5_2 0,0021 0,0034 2_2 ---> 4_2 0,0034 0,0099 5_2 ---> 1_2 0,0027 0,0092 1_2 ---> 4_2 Zdroj: Vlastní zpracování, data z roku 2014 Vektory observací

- 37 -

směrník 190°14'49" 190°02'43" 184°29'53" 187°01'05" 190°08'59" 1°49'46" 186°22'00" 188°31'20" 187°23'10" 189°07'00"

Délka vektoru [m] 903,6797 856,0879 1685,7237 867,6428 1759,7650 819,8071 2539,1527 1723,1303 3441,3062 2626,5421

převýšení [m] -8,4355 -0,4000 5,1617 -0,1544 -8,8354 -5,3148 4,7599 -0,5538 -3,6774 -8,9945

Zhodnocení výsledků

7 7.1

Porovnání dosažených výsledků dosažených GNSS

7.1.1 Porovnání zimní etapy Nejprve je uvedeno porovnání obou bloků měření ze zimní etapy měření. Důvodem tohoto porovnání je zjištění relativní přesnosti statické metody GNSS. Porovnání bylo provedeno shodnostní Helmertovou transformací, viz. kapitola 6.7. Porovnání bylo přesto pozměněno. Nebylo použito výpočtu stočení, jelikož samotný program TBC pracuje s vektory a ty mají jednoznačně určen svůj směr a velikost. Proto zpracovaná síť má stejný tvar a obdobný rozměr a jsou pouze posunuty souřadnice daných bodů, a také proto je úhel stočení roven nule. Z důvodu kontroly výše uvedené úvahy byl proveden výpočet v programu Groma v. 8.0 a tak byla úvaha potvrzena. Protokol o výpočtu je umístěn v přílohách. Tabulka 9: Porovnání souřadnic zimní etapy bod ΔY [mm] 0,1 1 0,0 2 0,4 3 -0,4 4 -0,1 5 Zdroj: vlastní zpracování

ΔX [mm] 1,4 0,6 -0,5 -0,8 -0,6

0,31 0,95 0,76 1,07

mY [mm] mX [mm] m0 [mm] mp [mm]

Jak je patrné z výše uvedené tabulky, mezní polohová odchylka je rovna 1,07 mm. Tato přesnost se musí ovšem být brána s jistou rezervou, jelikož data zpracována statickou metodu GNSS vykazují často lepší přesnosti, než ve skutečnosti mají. Přesto je tento výsledek přesnosti dostatečně přesný aby bylo s metodou GNSS počítáno pro měření vztažné sítě. Dále byly porovnány parametry elips chyb jednotlivých bodů. Jelikož s bodem 1 bylo počítáno jako s fixním, tak pro tento bod samozřejmě elipsy chyb uvedeny být nemohou. Tabulka 10: porovnání elips chyb zimní etapy měření blok 1 a [mm] b [mm] 0,47 0,35 2 0,52 0,38 3 0,56 0,41 4 0,61 0,44 5 Zdroj: vlastní zpracování bod

σ 11° 9° 9° 10°

blok 2 a [mm] b [mm] 0,60 0,47 0,64 0,52 0,63 0,55 0,70 0,59

- 38 -

σ 43° 41° 33° 39°

rozdíly parametrů Δa [mm] Δb [mm] 0,13 0,12 0,12 0,14 0,07 0,14 0,09 0,15

Z tabulky je možné vyčíst, že první blok měření je nepatrně přesnější. Velikosti poloos jsou závislé na fixaci bodu a na aktuálním rozložení družic, jejichž data jsou zahrnuta do výpočtu. Liší se i směrník orientace hlavní poloosy a. To je rovněž dáno aktuálním rozložení družic a přesnosti fixovaného bodu.

Obrázek 9: náčrt zaměřené sítě s porovnáním elips chyb Zdroj: vlastní zpracování Pro představu byly elipsy chyb vykresleny. V náčrtu je jasně patrný rozdíl velikostí a orientace elips chyb. Náčrt byl proveden v programu Microstation. Aby elipsy chyb byly viditelné, byl v náčrtu jejich rozměr zvětšen tisíckrát. 7.1.2 Porovnání letní a zimní etapy Zpracovaná data z obou etap měření byla porovnána. Vyrovnané souřadnice byly porovnány shodnostní Helmertovou transformací stejně jako v kapitole 7.1.1 je stejná úvaha o stočení sítě. Veškeré potvrzení této úvahy a následný výpočet odpovídá kapitole 7.1.1. Z letní etapy měření byly pro porovnání použity souřadnice bodů hráze. Souřadnice bodů zimní etapy byly zprůměrovány a ty to průměrné hodnoty vstoupily do transformace. Tabulka 11: porovnání etap GNSS měření ΔY [mm] 1,5 -4,6 3,6 1,7 5 -2,2 Zdroj: vlastní zpracování bod 1 2 3 4

ΔX [mm] 3,1 -1,9 1,7 -0,9 -2,1 - 39 -

mY [mm] mX [mm] m0 [mm] mp [mm]

3,31 2,30 3,05 4,31

Jak je možné vyčíst z tabulky o porovnání výsledku je mezní polohová odchylka rovna 4,31. Ten to výsledek je podstatně horší než porovnání bloků zimní etapy. K tomuto výsledku mohlo dojít z několika důvodů. Prvním důvodem je jiný stav nadržení přehrady, stav podzemní vody, jiné troposférické a ionosférické podmínky a další faktory, které byly ovlivněny počtem srážek a povětrnostních podmínek v době měření. Druhý důvod je samotný výpočet vyrovnání. U letní etapy měření totiž vstupuje do vyrovnání celá síť a body hráze jsou ovlivněny i dalšími body sítě. Zatímco u zimní etapy jsou zaměřeny a vyrovnány pouze body hráze. Jako další byly porovnány elipsy chyb obou etap měření. U letní etapy měření byly použity elipsy chyb bodů hráze. Rozdíly byly zjištěny odečtením parametrů elips chyb zimní etapy od parametrů elips chyb letní etapy. Pro každý blok zimní etapy bylo provedeno porovnání zvlášť. Tabulka 12: porovnání parametrů elips chyb letní etapy a prvního bloku zimní etapy bod

letní etapa a [mm] b [mm]

2,81 1,74 2 3,04 2,14 3 3,63 2,56 4 2,92 1,93 5 Zdroj: vlastní zpracování

σ 17° 11° 16° 15°

zimní etapa - 1. blok

rozdíly parametrů

σ

Δa [mm] Δb [mm]

a [mm] b [mm] 0,47 0,52 0,56 0,61

0,35 0,38 0,41 0,44

11° 9° 9° 10°

2,34 2,52 3,07 2,31

1,39 1,76 2,15 1,49

Tabulka 13: porovnání parametrů elips chyb letní etapy a druhého bloku zimní etapy bod

letní etapa a [mm] b [mm]

2,81 1,74 2 3,04 2,14 3 3,63 2,56 4 2,92 1,93 5 Zdroj: vlastní zpracování

zimní etapa - 2. blok σ 17° 11° 16° 15°

a [mm] b [mm] 0,60 0,64 0,63 0,70

0,47 0,52 0,55 0,59

σ 43° 41° 33° 39°

rozdíly parametrů Δa [mm] Δb [mm] 2,21 2,40 3,00 2,22

1,27 1,62 2,01 1,34

Z tabulek jasně vyplývá, že letní etapa má horší přesnost než průměrné hodnoty zimní etapy. Rozdíly jsou o řád vyšší než v předchozím případě. Rovněž i stočení elips chyb je jiné. Vše může být ovlivněno výše uvedenými vlivy při výpočtu a rozložení družic.

- 40 -

Obrázek 10: schéma zaměření vztažné sítě během letní etapy Zdroj: vlastní zpracování Pro představu byl vyhotoven schématický náčrt vztažné sítě letní etapy měření. Do náčrtu byly zakresleny elipsy chyb. Náčrt byl proveden v programu Microstation. Aby elipsy chyb byly viditelné, byl v náčrtu jejich rozměr zvětšen stokrát. 7.1.3 Porovnání sítě dosažené výpočtem přesných a navigačních efemerid Pro další porovnání přesnosti metody GNSS bylo provedeno porovnání výsledků statickou metodou za použití přesných a navigačních efemerid. Výpočet bodů navigačními efemeridy probíhal obdobně jako s přesnými. Pouze u výpočtu základnic v záložce Baseline Processing/General nebylo nastaveno Precise, ale bylo ponecháno původní nastavení automatické nastavení, které počítá s navigačními efemeridy. Porovnání bylo provedeno shodnostní Helmertovou transformací viz. kapitola 6.7. Porovnání bylo přesto pozměněno. Nebylo použito výpočtu stočení. Data, která jsou porovnána, jsou průměrné souřadnice bloků zimní etapy měření.

- 41 -

Tabulka 14: porovnání výsledků získaných za použití různých typů efemerid bod ΔY [mm] 0,0 1 0,0 2 0,2 3 0,1 4 -0,2 5 Zdroj: vlastní zpracování

ΔX [mm] 0,6 0,3 -0,3 -0,3 -0,3

mY [mm] mX [mm] m0 [mm] mp [mm]

0,15 0,45 0,35 0,49

Z tabulky 14 lze vyčíst, že mezní polohová odchylka se pohybuje v řádech desetin milimetrů. Z toho se dá usoudit, že vliv navigačních a přesných efemerid není takový, aby pro méně přesné práce ovlivnil výsledek. Přesto pro užití ověření přesnosti vztažné sítě není tento výsledek zanedbatelný. Dále bylo provedeno porovnání vertikálních souřadnic zjištěných pomocí přesných a navigačních efemerid. Porovnání proběhlo podle kapitoly 6.7. Tabulka 15: porovnání vertikálních souřadnic získaných GNSS přesnými a navigačními efemeridy ΔZ [mm]

bod 1 2 3 4 5 mZ

0,0 -0,1 -1,1 0,4 -0,9 0,67

Zdroj: vlastní zpracování Z tabulky je zřejmé že rozdíly výšek a mezní odchylka vertikální souřadnice nepřekročila více jak 1,2 mm. Z toho se dá usoudit, že vliv navigačních a přesných efemerid není takový, aby pro méně přesné práce ovlivnil výsledek. Přesto pro užití ověření přesnosti výšek vztažné sítě není tento výsledek zanedbatelný. 7.1.4 Porovnání výšek letní a zimní etapy Pro zjištění přesnosti vertikálních souřadnic zjištění metodou GNSS byly porovnány výšky měřených bodů. Porovnání proběhlo podle kapitoly 6.7. Nejprve byly porovnány vertikální souřadnice získaných vyrovnání ze dvou bloků zimní etapy měření. Tím byla snaha získat představu o přesnosti vertikálních souřadnic získaných metodou GNSS. Jako další byly porovnány průměrné vertikální souřadnice bodů zimní etapa s vertikálními souřadnicemi bodů letní etapy.

- 42 -

Tabulka 16: porovnání vertikálních souřadnic získaných GNSS bod 1 2 3 4 5 mZ

zimní etapa ΔZ [mm] 2,1 4,5 1,0 -1,1 -6,4 3,68

letní vs zimní ΔZ [mm] -0,5 -1,1 -4,4 3,1 2,9 2,77

Zdroj: vlastní zpracování Z tabulky je patrný rozdíl přesnosti. Porovnání bloků zimní etapy má mezní odchylku vertikální souřadnice mZ = 3,68 větší než porovnání etap, kde je mezní odchylka vertikální souřadnice rovna 2,77. Na tomto základě je možné tvrdit, že výsledné vertikální souřadnice letní etapy měření jsou přesnější. Výsledný rozdíl přesnosti může způsobem stejným jako u rozdílu v horizontálních souřadnicích a to způsobem vyrovnání a jinými vlivy prostředí. 7.2

Porovnání dosažených výsledků GNSS a terestrického měření

7.2.1 Porovnání měření GNSS s terestrickým měřením Vyrovnané souřadnice bodů získaných statickou metodou GNSS byly porovnány s převzatými souřadnicemi zaměřených terestricky. Z důvodů natočení sítě a objektivního porovnání byla použita shodnostní Helmertova transformace, která je podrobně popsána v kapitole 6.7. Aby bylo možno posoudit výsledky i se zimní etapou, kde byly zaměřeny pouze body hráze, je provedeno porovnání letní etapy nadvakrát. Jednou je porovnána celá vztažná síť a podruhé byly porovnány pouze body hráze. Tabulka 17: porovnání sítě metodu GNSS s terestrickými výsledky bod ΔY [mm] -19,6 1 -17,7 2 -26,8 3 -25,3 4 -20,1 5 25,2 6 60,8 7 26,7 8 -3,2 10 Zdroj: vlastní zpracování

ΔX [mm] 98,9 54,6 7,5 -35,8 -76,6 -1,4 0,8 -42,0 -6,1

- 43 -

mY [mm] mX [mm] m0 [mm] mp [mm]

30,67 52,17 44,19 62,49

Jak je z tabulky porovnání celé sítě patrné, vyskytl se v porovnání souřadnic problém. Mezní polohová odchylka i opravy na identických bodech jsou v řádech centimetrů a nikoliv milimetrů, a je nutno považovat tyto výsledky za neuspokojivé, případně chybné. Tento problém byl následně řešen v následující kapitole. Jako další je porovnáno pět bodů hráze oběma etapami metodou GNSS s terestrickými výsledky. Tabulka 18: porovnání obou etap GNSS s terestrickými výsledky letní etapa ΔY [mm] ΔX [mm] 1,5 89,2 1 3,9 44,9 2 -4,9 -2,3 3 -3,0 -45,5 4 2,5 -86,3 5 3,74 mY [mm] 69,83 mX [mm] 52,86 m0 [mm] mp [mm] 74,76 Zdroj: vlastní zpracování bod

zimní etapa ΔY [mm] ΔX [mm] 2,6 92,5 -0,5 42,5 -1,5 -0,1 -1,2 -46,1 0,6 -88,7 1,66 mY [mm] 71,31 mX [mm] 53,92 m0 [mm] mp [mm] 76,25

I z této tabulky lze vyčíst, že výsledky porovnání se pohybují v řádech centimetrů a jsou neuspokojivé. Proto bylo nutné tento problém řešit. 7.2.2 Řešení problému porovnání Vyskytnutý problém s porovnáním dat, jejichž mezní polohové odchylky se pohybují v řádech centimetrů, byl nejprve řešen v programu TBC. Bylo zkontrolováno měřítko, které bylo po kontrole stejné jako při nastavení tedy rovno jedné a výsledné délky by neměly být zkresleny. Poté byl zkontrolován průběh vyrovnání, zda nedošlo v tomto bodě výpočtu k chybě. I zde odpovídalo vše původnímu nastavení, které bylo schváleno konzultantem práce a dalším odborným pracovníkem katedry speciální geodézie. Tím byla zároveň vyvrácena další možnost chyby a to že v programu došlo k jinému stočení souřadnicových os případně jejich jiné deformaci. Jako další byla provedena Helmertova sedmiprvková 3D transformace. Jednalo se o kontrolní výpočet, který by definitivně potvrdil správnost výpočtu. Ale i zde se vyskytly problémy. Jednak bylo problematické najít nějaký software, který by tuto transformaci uměl a druhým problémem je absence výšek u terestrických dat z důvodů uvedených v kapitole 4.3. Helmertova sedmiprvková 3D transformace byla nakonec naprogramována v softwaru MATLAB R2012a, kde výšky pro terestrické měření byly převzaty z výsledků - 44 -

vypracovaných metodou GNSS. Zde dokonce dosáhla mezní polohová odchylka řádu decimetrů, protože při 3D transformaci je jedním z faktorů ovlivňující výsledek i souřadnice Z. Na základě výše uvedených závěrů bylo vyhodnoceno, že nastavení a výpočet v programu TBC byly nastaveny správně a bylo tedy nutné hledat řešení jinde. Každý měřicí přístroj má určitou konstantní chybu, a aby bylo dosaženo požadované přesnosti, má být síť zaměřena jedním přístrojem. Pokud je nutné v další etapě použít jiný přístroj, musí zaměření proběhnout několikrát, aby bylo možné výsledky posoudit. Z toho vyplývá, že každý přístroj určí velikost sítě jinak. Jak bylo již zmíněno v kapitole 4.2, byly použity jisté body jako fixní, přesto však byly jejich souřadnice zahrnuty do vyrovnání, aby došlo k co nejmenším deformacím sítě. S přihlédnutím na fakt, že poskytnutá dat jsou dva roky stará a u některých bodů je podezření jejich posunu, může být síť lehce deformovaná. Stejně tak může být lehce deformovaná síť zaměřená metodou GNSS. Součtem těchto faktorů je jiný rozměr obou sítí, proto nemůže být použita shodnostní Helmertova transformace. Proto byl navržen postup pro porovnání podobnostní Helmertovou transformací, ta vychází ze stejného předpokladu jako transformace shodnostní. A to že: )

∑(

Ovšem podobnostní transformace se liší použitím měřítkového koeficientu q při výpočtu. Tento koeficient se poté blíží jedné. Výsledná rovnice výpočtu má tento tvar: ( )

( )

q-

je měřítkový koeficient

tx -

posun na ose x

ty -

posun po ose y

ω-

úhel stočení

(

) ( )

Takto je možno provést porovnání, ale dalším důležitým faktorem pro porovnání výsledků se v ten okamžik stává velikost měřítka. Proto před samotným výpočtem podobnostní Helmertovy transformace bylo provedeno porovnání měřítka ve dvou na sebe kolmých směrech. První měřítkový koeficient byl vypočítán porovnání délek mezi body 1 a 5 metodou GNSS a terestrickou. Na tento směr se nejvíce kolmému směru blížila spojnice bodů 3 a 7. Tabulka 19: porovnání měřítka sítí 1 -5 3 -7 měřítko 1,000051559 1,000052500 Zdroj: vlastní zpracování - 45 -

rozdíl 9,4098·10-07

Z této tabulky je patrné, že se měřítko na obou směrech blíží jedné. Přesto je mezi nimi rozdíl, který je až na šestém desetinném místě. Tento rozdíl mohl vzniknout porovnáváním ne zcela přesně vypočtenými souřadnicemi obou etap měření. Tento rozdíl byl tedy přijat jako dostačující a zkreslení je považováno ve všech směrech za stejné. Na základě této úvahy bylo provedeno porovnání podobnostní Helmertovou transformací. Použité zdroje pro zpracování kapitoly: [18] 7.2.3 Porovnání výsledků GNSS s terestrickým měřením navrženým způsobem porovnání Z výše zmíněných důvodů bylo pro porovnání místo shodnostní použito podobnostní Helmertovi transformace. Nejprve byla porovnána celá síť letní etapy s terestrickou. Tabulka 20: porovnání všech bodů sítě podobnostní transformací bod ΔY [mm] -1,4 1 3,2 2 -3,6 3 -2,2 4 -0,8 5 0,8 6 -0,7 7 3,0 8 1,7 10 Zdroj: vlastní zpracování

ΔX [mm] -0,4 1,5 -2,0 -0,9 0,0 -0,9 -2,1 4,2 0,5

mY [mm] mX [mm] m0 [mm] mp [mm] měřítko

2,31 1,95 2,29 3,24 1,000051114

Jak je patrné z uvedených výsledků, jsou souřadnicové rozdíly již v milimetrech. Mezní polohová odchylka mp = 3,24 mm má podobou velikost jako mezní polohová odchylka (mp = 4,31 mm) porovnání obou etap GNSS měření. Pro porovnání byla vypočtena mezní polohová odchylka terestricky určených souřadnic z mezní souřadnicové odchylky. Tato odchylka má hodnotu 1,84 mm z čehož je patrné, že výsledky GNSS dosahují horší přesnosti. Přesnost na výsledku ovlivňuje několik faktorů. Tyto faktory jsou stejné jako v kapitole 7.1.2. Pro objektivnější posouzení přesnosti byly porovnány velikosti parametrů elips chyb. Porovnány byly téměř všechny body vztažné sítě. Nemohly být porovnány parametry elips chyb u bodu 1, protože ve výsledkách zpracovaných GNSS dat je bod 1 fixní a tudíž nemůže mít žádné parametry elips chyb. Rozdíly byly zjištěny odečtením parametrů elips chyb letní etapy od parametrů elips chyb terestrického měření.

- 46 -

Tabulka 21: porovnání parametrů elips chyb GNSS a terestrického měření bod

letní etapa GNSS

terestrika a [mm] b [mm]

1,77 0,88 2 1,48 0,85 3 1,13 0,89 4 1,6 1,01 5 1,04 0,7 6 1,81 1,19 7 1,15 0,84 8 1,15 0,92 10 Zdroj: vlastní zpracování

σ [g] 77,00 64,00 191,00 121,00 118,00 200,00 62,00 73,00

a [mm] b [mm] 2,81 3,04 3,63 2,92 3 4,69 5,4 4,16

1,74 2,14 2,56 1,93 1,88 2,97 4,29 2,31

σ [g] 18,89 12,22 17,78 16,67 13,33 13,33 43,33 16,67

rozdíly parametrů Δa [mm] Δb [mm] -1,04 -1,56 -2,5 -1,32 -1,96 -2,88 -4,25 -3,01

-0,86 -1,29 -1,67 -0,92 -1,18 -1,78 -3,45 -1,39

I porovnání parametrů elips chyb potvrdilo přesnější určení rozměrů vztažné sítě terestrickým měřením. Co se týče parametrů elips chyb bodů určených metodou GNSS, tak u bodu 8 lze vyšší hodnoty odůvodnit částečným zákrytem stromů ze severovýchodní strany. Pro tento bod i pro ostatní body platí, že veškerý výpočet může být ovlivněn výše uvedenými vlivy při výpočtu a rozložení družic. Aby bylo dosaženo co nejobjektivnějšího porovnání, byly do výpočtu podobnostní Helmertovy transformace zahrnuty souřadnice bodů hráze určených při zimní etapě. U těchto bodu je jako v předchozích případech počítáno s průměrnými hodnotami. Tabulka 22: porovnání bodů hráze metodami GNSS s terestrickým měřením letní etapa ΔY [mm] ΔX [mm] -1,3 -0,4 1 3,7 1,7 2 -2,6 -1,7 3 -0,8 -0,4 4 0,9 0,7 5 2,45 mY [mm] 1,25 mX [mm] 2,25 m0 [mm] mp [mm] 3,18 měřítko 1,000051322 Zdroj: vlastní zpracování bod

zimní etapa ΔY [mm] ΔX [mm] -0,2 1,1 -0,6 -1,7 0,8 0,5 1,0 -0,1 -1,0 0,2 0,88 mY [mm] 1,04 mX [mm] 1,11 m0 [mm] mp [mm] 1,57 měřítko 1,000052380

Z výše uvedených výsledků jasně vyplývá, že opět je zimní etapa přesnější než etapa letní. Navíc mezní polohová odchylka ze zimní etapy měření má hodnotu 1,57 mm, což je menší hodnota než jakou má mezní polohová odchylka terestrického měření, která je rovna 1,84 mm. Vliv na přesnost samozřejmě měly výše uvedené faktory. Měřítka všech bloků porovnání se navzájem liší na šestém až sedmém desetinném místě. - 47 -

Pro objektivnější porovnání přesností a vyvození jasného závěru jsou dále uvedeny porovnané parametry elips chyb obou bloků zimní etapy měření s parametry získaných pomocí terestrického měření. Rozdíly byly zjištěny odečtením parametrů elips chyb zimní etapy od parametrů elips chyb terestrického měření. Tabulka 23: porovnání parametrů elips chyb zimní etapy GNSS s terestrickým měřením 1 terestrika a [mm] b [mm] 1,77 0,88 2 1,48 0,85 3 1,13 0,89 4 1,60 1,01 5 Zdroj: vlastní zpracování bod

σ [g] 77,00 64,00 191,00 121,00

zimní etapa GNSS - blok 1 rozdíly parametrů a [mm] b [mm] σ [g] Δa [mm] Δb [mm] 0,47 0,35 12,22 1,30 0,53 0,52 0,38 10,00 0,96 0,47 0,56 0,41 10,00 0,57 0,48 0,61 0,44 11,11 0,99 0,57

Tabulka 24: porovnání parametrů elips chyb zimní etapy GNSS s terestrickým měřením 2 terestrika a [mm] b [mm] 1,77 0,88 2 1,48 0,85 3 1,13 0,89 4 1,60 1,01 5 Zdroj: vlastní zpracování bod

σ [g] 77,00 64,00 191,00 121,00

zimní etapa GNSS - blok 2 rozdíly parametrů a [mm] b [mm] σ [g] Δa [mm] Δb [mm] 0,60 0,47 47,78 1,17 0,41 0,64 0,52 45,56 0,84 0,33 0,63 0,55 36,67 0,50 0,34 0,70 0,59 43,33 0,90 0,42

Porovnáním parametrů elips chyb je jednoznačně potvrzeno, že zimní etapa měření je přesnější než terestrické měření. Jelikož data zpracována statickou metodu GNSS vykazují daleko lepší přesnosti, než ve skutečnosti mají, je možné považovat oba způsoby určení souřadnic (terestrické a GNSS) za přesné. Rozdíly ve výsledkách obou metod jsou malé. Na přesnější ověření přesnosti by musel být proveden statistický test. 7.3

Vyhodnocení, návrhy, doporučení

7.3.1 Vyhodnocení přesnosti Veškeré výpočty vyhodnocení přesnosti byly voleny ty nejobjektivnější a exaktní, jaké daná situace umožňovala. Byly mezi sebou porovnány hodnoty získané pomocí metod GNSS a tato data byla následně porovnána s daty získanými terestrickými metodami. Relativní přesnost využití statické metody GNSS vykazuje vhodné parametry na využití této metody na měření vztažné sítě. U porovnání bloků měření zimní etapy je mezní polohová odchylka rovna 1,07 mm. Ovšem porovnání letní a zimní etapy má vypočtenou polohovou mezní odchylku 4,31 mm. Tento výsledek ukazuje závislost měření na aktuálních povětrnostních podmínkách a jiných vnějších vlivech a také na vhodně - 48 -

zvoleném výpočtu a vyrovnání sítě. Z výsledků kapitoly 7.1.3 jasně vyplývá, že pro přesná měření je vhodnější využívat přesných efemerid. Pro méně přesná měření vyhodnocená statickou metodou jsou navigační efemeridy dostačující. Výšková přesnost dosahuje na metodu GNSS překvapivě přesných výsledků, přesto však zůstává o několik řádů méně přesná než velmi přesná nivelace. Pro využití měření na vztažné síti vodního díla Nechranice je z hlediska přesnosti metoda GNSS využitelná. Mezní polohová odchylka zimní etapy GNSS je dokonce menší než mezní odchylka vypočtená z terestrických dat. I přes to, že mezní polohová odchylka letní etapy GNSS měření dosahuje třikrát vyšších hodnot, než mezní polohová odchylka určena terestricky. Aby mohla být zjištěná data efektivněji otestována měl by se provést statistický test. Pro případné měření a výpočty musí být počítáno s negativním vlivem troposférické a ionosférické refrakce způsobenou náhlou změnou počasí. Z praktického hlediska má metoda GNSS několik nedostatků. Asi největším problémem pro využitelnost je ekonomický pohled. Přijímače GNSS nejsou nejlevnější záležitostí a některé programy jsou komerční a rovněž i jejich využití se neobejde bez vloženého kapitálu. Ovšem na zjišťování investic a jejich případné návratnosti není tato práce zaměřena. Další

nevýhodou je

délka měření

a nevyřešení

problému

s výpočtem.

I když všechny porovnané etapy mají velice podobné měřítko (liší se na šestém nebo sedmém

desetinném

místě),

není

podobnostní

Helmertova

transformace

tím

nejvhodnějším. Jistou praktickou výhodu však metoda GNSS poskytuje. A tou je nezávislost na přímé viditelnosti mezi dvěma body. Proto nemusí být záměry před měřením pročištěny od křovin popřípadě rozrostlých větví stromů, které brání přímé viditelnosti. Všechny body s výjimkou bodu 8 jsou na relativně vhodném místě pro GNSS observaci. 7.3.2 Návrhy a doporučení Aby mohla být metoda GNSS skutečně určena a použitelná je dobré zajistit lepší možnost porovnání než je podobnostní Helmertova transformace. Hledání správného výpočtu porovnání je v tuto chvíli tím nejdůležitějším faktorem pro využitelnost metody GNSS na vztažné síti. Zajímavou myšlenkou by pro řešení daného problému a pro měření horizontálních i vertikálních deformací je celoroční monitoring metodou GNSS. Tak by bylo možné získávat neustálé výsledky o rozměrech sítě a případné deformace a posuny by bylo možné snadněji odhalit. Ovšem i tato metoda naráží na praktické problémy, jako je počet přístrojů a jejich zabezpečení. - 49 -

8

Závěr Cílem práce bylo zpracování GNSS dat, posouzení přesnosti této metody a její

využitelnost na vztažné síti vodního díla Nechranice. Vztažná síť byla úspěšně zaměřena ve dvou etapách. Během první etapy došlo k zaměření celé sítě. Výsledkem druhé etapy bylo zaměření pěti bodů vztažné sítě. Pro zaměření bylo použito pěti GNSS aparatur Trimble GeoXR a zpracování GNSS dat proběhlo v programu Trimble Busines Center. V úvodu práce došlo k seznámení s charakteristikou vodních staveb a bylo provedeno seznámení s vodním dílem Nechranice a jeho charakteristikami. Jako další byl popsán postup a cíl technickobezpečnostního dohledu na vodních dílech. V další kapitole byla popsána specifika TBD na vodním díle Nechranice, způsobu zaměření a druhu výpočtu. Následně bylo provedeno seznámení metodami GNSS, které jsou dnes nejužívanější v geodetických aplikacích, a jejich principu. Dále byl uveden způsob jejich zpracování a porovnání shodnostní Helmertovou transformací. Velká část práce je věnována zaměření vztažné sítě pomocí metod GNSS a následné zpracování v programu TBC. Porovnáním obou etap měření a vlivu přesných a navigačních efemerid byla určena přesnost statické metody GNSS. Mezní polohová odchylka v nejlepším případě dosahuje hodnoty 1,07 mm a lze tuto metodu považovat za dostatečně přesnou pro aplikaci na zaměření vztažné sítě. Ovšem porovnání poukázalo na fakt, že měření je závislé na okolních podmínkách a vhodně zvoleném výpočtu. Pro měření vertikálních souřadnice se tato metoda ukázala jako nevhodná. Během porovnání s terestrickými daty došlo k problému, jak tato data správně porovnat aby nedošlo ke zkreslení výsledku. Řešení tohoto problému byla vyčleněna celá jedna kapitola. Byl posuzován faktor náklonu a deformací obou rovin souřadnicových systémů, případného výpočtu GNSS na sféře, chybného vyrovnání sítě nebo špatně nastaveného měřítka zkreslení. Nakonec došlo ke zjištění, že obě soustavy jsou pouze jinak veliké a celý problém byl proto řešen podobnostní Helmertovou transformací. Na úplný závěr došlo k posouzení přesnosti metody GNSS s dosavadním terestrickým měřením. Výsledky tohoto porovnání dosahují hodnot mezní polohové odchylky od 1,57 mm po 3,18 mm. S porovnáním velikosti mezní polohové odchylky (mP = 1,84 mm) je výsledek přijatelný. Opět je však nutno vzít v úvahu závislost měření na okolních podmínkách a vhodně zvoleném výpočtu. Na úplný závěr byla promyšlena a zapsána doporučení a návrhy lepšího měření a zpracování. Jako celoroční monitoring a vhodnější způsob porovnání. - 50 -

9

Seznamy

9.1

Seznam použité literatury

9.1.1 Knižní zdroje [1] Prof. Ing. Vojtěch Broža, DrCs., Doc. Ing. Ladislav Satrapa, Csc.; Hydrotechnické stavby 1; 3. vydání; Praha; Nakladatelství ČVUT, 2007; ISBN 978-80-01-03653-2 [2] Významná vodohospodářská díla povodí Ohře. 1. vyd. Praha: Nakladatelství technické literatury, 1986. [3] BC. DVOŘÁK, Jan. Testování GNSS aparatur Trimble GeoXR na etalonu VÚGTK Skalka. Praha, 2014. Dostupné z: http://geo.fsv.cvut.cz/proj/dp/2014/jan-dvorak-dp2014.pdf. Diplomová práce. České vysoké učení technické v Praze. Vedoucí práce Ing. Tomáš Jiřikovský, Ph.D. [4] MACHÁČEK, Tomáš. Vyhodnocení měření vztažné sítě přehrady Nechranice metodou GPS. Praha, 2000. Diplomová práce. České vysoké učení technické v Praze. 9.1.2 Internetové zdroje [5] Přehradní nádrž. In: Wikipedia: The free encyclopedia [online]. 1. 12. 2013 [cit. 201405-08].Dostupné z:http://cs.wikipedia.org/wiki/P%C5%99ehradn%C3%AD_n%C3%A1dr%C5%BE [6] KRAJSKÝ ÚŘAD KARLOVARSKÉHO KRAJE. Technickobezpečnostní dohled nad vodními díly IV . kategorie (TBD 4) – metodická pomůcka. Krajský úřad Karlovarského kraje, 2011. Dostupné z: http://www.krkarlovarsky.cz/zivotni/vodni_hosp/Documents/TBD_IV_metodika_KU.PDF [7] Zákon č. 254/2001 Sb., o vodách a o změně některých zákonů (vodní zákon) § 61: Technickobezpečnostní dohled nad vodními díly. In: 2001. Dostupné z: http://eagri.cz/public/web/mze/legislativa/pravni-predpisy-mze/tematickyprehled/100053118.html [8] Vyhláška Ministerstva zemědělství č. 471/2001 Sb.: o technickobezpečnostním dohledu nad vodními díly. In: 2001. Dostupné z: http://eagri.cz/public/web/mze/legislativa/pravni-predpisy-mze/tematickyprehled/Legislativa-MZe_uplna-zneni_vyhlaska-2001-471-voda.html

- 51 -

[9] Bezpečnost vodních děl: prohlídky a měření. In: VODNÍ DÍLA - TBD a.s. [online]. 2011 [cit. 2014-04-04]. Dostupné z:http://www.vdtbd.cz/bezpecnost-vodnich-del/2technickobezpecnostni-dohled-tbd/7-prohlidky-a-mereni [10] GNSS (Globální navigační družicové systémy). In: LA-MA: Land Management [online]. 2011 [cit. 2014-05-08]. Dostupné z:http://www.la-ma.cz/?p=87 [11] LORAN. In: Wikipedia: The free encyclopedia [online]. 2001 [cit. 2014-05-08]. Dostupné z:http://en.wikipedia.org/wiki/LORAN [12] Transit. In: Wikipedia: The free encyclopedia [online]. 2013 [cit. 2014-05-08]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Transit [13] Globální družicový polohový systém. In: Wikipedia: The free encyclopedia [online]. 2014 [cit. 2014-05-08]. Dostupné z:http://cs.wikipedia.org/wiki/Glob%C3%A1ln%C3%AD_dru%C5%BEicov%C3%BD_po lohov%C3%BD_syst%C3%A9m [14] Národní geoportál Inspire [online]. 2010 [cit. 2014-05-12]. Dostupné z: http://geoportal.gov.cz/web/guest/map [15] GPS satellite real time monitoring. In: Digital [online]. 2003 [cit. 2014-05-13]. Dostupné z:http://140.137.13.100/derceng/application.htm [16] Zpracování kódových měřeni systému GPS. 2013. Dostupné z: ftp://athena.fsv.cvut.cz/VG/VYG1/texty/gps_zerocode.pdf [17] VD Nechranice. Povodí Ohře [online]. 2014 [cit. 2014-05-25]. Dostupné z: http://www.poh.cz/vd/nechranice.htm [18] Transformace. In: Geo3.fsv.cvut.cz [online]. [cit. 2014-14-05]. Dostupné z:http://geo3.fsv.cvut.cz/~soukup/dip/fulin/transfor.html

- 52 -

9.2

Seznam obrázků

Obrázek 1: Vodní nádrž Nechranice ............................................................................................ - 15 Obrázek 2: pohled na vlnolam ..................................................................................................... - 17 Obrázek 3: bod č. 2 s připravenou GNSS aparaturou Trible GeoXR .......................................... - 20 Obrázek 4: náčrt vztažné sítě i elipsami chyb (terestrické měření) .............................................. - 22 Obrázek 5: oběh družic GPS NAVSTAR kolem Země ............................................................... - 23 Obrázek 6: GNSS přijímač Trimble GeoXR a anténa Trimble Zephyr Model 2 ......................... - 29 Obrázek 7: připravená GNSS aparatura Trimble GeoXR na bodě 1............................................ - 30 Obrázek 8: Ukázka zpracování v programu TBC ........................................................................ - 32 Obrázek 9: náčrt zaměřené sítě s porovnáním elips chyb ............................................................ - 39 Obrázek 10: schéma zaměření vztažné sítě během letní etapy..................................................... - 41 -

9.3

Seznam tabulek

Tabulka 1: Rozdělení nádržního prostoru VD Nechranice ................................................................. - 17 Tabulka 2: místní souřadnice bodů vztažné sítě zaměřených terestricky ........................................... - 22 Tabulka 3: Charakteristiky přesnosti .................................................................................................. - 22 Tabulka 4: Vyrovnané souřadnice bodů sítě letní etapy měření ......................................................... - 35 Tabulka 5: Zpracované vektory letní etapy měření............................................................................. - 36 Tabulka 6: Vyrovnané souřadnice bodů obou bloků zimní etapy měření ........................................... - 37 Tabulka 7: Zpracované vektory prvního bloku zimní etapy měření ................................................... - 37 Tabulka 8: Zpracované vektory druhého bloku zimní etapy měření .................................................. - 37 Tabulka 9: Porovnání souřadnic zimní etapy ...................................................................................... - 38 Tabulka 10: porovnání elips chyb zimní etapy měření ....................................................................... - 38 Tabulka 11: porovnání etap GNSS měření ......................................................................................... - 39 Tabulka 12: porovnání parametrů elips chyb letní etapy a prvního bloku zimní etapy ...................... - 40 Tabulka 13: porovnání parametrů elips chyb letní etapy a druhého bloku zimní etapy...................... - 40 Tabulka 14: porovnání výsledků získaných za použití různých typů efemerid .................................. - 42 Tabulka 15: porovnání vertikálních souřadnic získaných GNSS přesnými a navigačními efemeridy - 42 Tabulka 16: porovnání vertikálních souřadnic získaných GNSS........................................................ - 43 Tabulka 17: porovnání sítě metodu GNSS s terestrickými výsledky.................................................. - 43 Tabulka 18: porovnání obou etap GNSS s terestrickými výsledky .................................................... - 44 Tabulka 19: porovnání měřítka sítí ..................................................................................................... - 45 Tabulka 20: porovnání všech bodů sítě podobnostní transformací ..................................................... - 46 Tabulka 21: porovnání parametrů elips chyb GNSS a terestrického měření ...................................... - 47 Tabulka 22: porovnání bodů hráze metodami GNSS s terestrickým měřením ................................... - 47 Tabulka 23: porovnání parametrů elips chyb zimní etapy GNSS s terestrickým měřením 1 ............. - 48 Tabulka 24: porovnání parametrů elips chyb zimní etapy GNSS s terestrickým měřením 2 ............. - 48 -

- 53 -

Seznam příloh

9.4

9.4.1 Přílohy tištěné Příloha 1: řez hrází ....................................................................................................................... - 55 Příloha 2: přehledka záměr na vztažné síti VD Nechranice ......................................................... - 56 Příloha 3: ukázka protokolu o výpočtu základnic z programu TBC ............................................ - 57 Příloha 4: ukázka protokolu o vyrovnání sítě zimní etapy měření z programu TBC ................... - 58 Příloha 5: ukázka protokolu o výpočtu transformace v programu GROMA ............................... - 64 Příloha 6: výpočetní skript 3D Helmertovy transformace v programu MATLAB ...................... - 65 -

9.4.2 Přílohy elektronické 

GNSS o Groma 

Seznamy souřadnic



Protokoly o výpočtu Helmertovy transformace

o Naměřená data o TBC 

Projekty se staženými přesnými efemeridy



Protokoly o vyrovnání



Protokoly o výpočtu GNSS základnic

o Matlab  

Výpočetní skript

Terestrika o Převzatý protokol o vyrovnání, schéma sítě a elips chyb



Kopie zápisníků měření



Fotodokumentace zimní etapy



Elektronická kopie této práce

- 54 -

10 Přílohy Příloha 1: řez hrází

Zdroj: [2] - 55 -

Příloha 2: přehledka záměr na vztažné síti VD Nechranice

Zdroj: VODNÍ DÍLA – TBD a.s. - 56 -

Příloha 3: ukázka protokolu o výpočtu základnic z programu TBC Project information

Coordinate System

Name:

Name:

Default

Size:

Datum:

WGS 1984

Modified:

Zone:

Default

Time zone:

Geoid:

Reference number:

Vertical datum:

Description:

Baseline Processing Report

Processing Summary Observation

From

To

Solution Type

H. Prec.

V. Prec.

Geodetic

Ellipsoid

ΔHeight

(Metre)

(Metre)

Az.

Dist.

(Metre)

(Metre) 2_1 --- 1_1

1_1

2_1

Fixed

0,00169

0,00238

190°14'49"

(B1) 2_1 --- 3_1

2_1

3_1

Fixed

0,00170

0,00245

190°02'43"

2_1

4_1

Fixed

0,00264

0,00381

188°31'20"

4_1

5_1

Fixed

0,00183

0,00266

181°49'47"

4_1

3_1

Fixed

0,00175

0,00255

7°01'01"

1_1

3_1

Fixed

0,00257

0,00369

190°08'59"

1_1

4_1

Fixed

0,00329

0,00932

189°07'00"

3_1

5_1

Fixed

0,00266

0,00381

184°29'53"

867,642

0,15694

1759,76

-8,83716

2626,53

-8,99448

1685,72

5,15406

326 2_1

5_1

Fixed

0,00328

0,00920

186°22'00"

(B9) 1_1 --- 5_1

5,30938

987

(B8) 2_1 --- 5_1

819,807

326

(B6) 3_1 --- 5_1

-0,55865

46

(B3) 4_1 --- 1_1

1723,12

25

(B4) 1_1 --- 3_1

-0,40355

865

(B7) 4_1 --- 3_1

856,086 86

(B5) 4_1 --- 5_1

-8,43293

92

(B2) 4_1 --- 2_1

903,678

2539,15

4,74869

133 1_1

5_1

Fixed

0,00358

(B10)

0,00997

187°23'11"

3441,30 409

Zdroj: vlastní zpracování

- 57 -

-3,68613

Příloha 4: ukázka protokolu o vyrovnání sítě zimní etapy měření z programu TBC Project Information

Coordinate System

Name:

C:\Users\Honza\Documents\škola\ČVUT\bakalářská Name: práce\nové výpočty\zima_1.vce Datum: Size: 283 KB Zone: Modified: 20.5.2014 20:40:43 (UTC:2) Geoid: Time zone: Střední Evropa (běžný čas) Vertical datum: Reference number: Description:

10.1 Network Adjustment Report 10.2 Adjustment Settings

Set-Up Errors GNSS Error in Height of Antenna: 0,00000 m Centering Error:

0,00000 m

Covariance Display Horizontal: Propagated Linear Error [E]: Constant Term [C]: Scale on Linear Error [S]:

U.S. 0,00000 m 1,960

Three-Dimensional Propagated Linear Error [E]: Constant Term [C]: Scale on Linear Error [S]:

U.S. 0,00000 m 1,960

- 58 -

Default WGS 1984 Default

10.3 Adjustment Statistics 2

Number of Iterations for Successful Adjustment:

0,35

Network Reference Factor:

Failed

Chi Square Test (95%):

95%

Precision Confidence Level:

18

Degrees of Freedom:

Post Processed Vector Statistics 0,35

Reference Factor:

18,00

Redundancy Number:

1,00

A Priori Scalar:

10.4 Control Point Constraints Point ID

Type

1_1

Global

East σ (Metre)

North σ (Metre)

Fixed

Height σ (Metre)

Fixed

Elevation σ (Metre)

Fixed

Fixed = 0,000001(Metre)

10.5 Adjusted Grid Coordinates Poin t ID

1_1

2_1

3_1

4_1

Easting (Metre)

1000,00000

1160,75672

1310,10553

1416,16646

Easting Erro r (Metre)

?

0,00028

0,00031

0,00033

Northing (Metre)

Northing Erro Elevatio Elevation Erro Constrain r n r t (Metre) (Metre) (Metre)

10000,00000

10889,26549

11732,22441

12593,36022

- 59 -

?

?

?

0,00038

?

?

0,00042

?

?

0,00045

?

?

LLh

5_1

1442,40604

13412,74775

0,00036

0,00048

?

?

10.6 Adjusted Geodetic Coordinates Point ID

Latitude

Height (Metre)

Longitude

Height Error (Metre)

1_1

N50°22'42,50084"

E13°25'17,57113"

327,32001

?

2_1

N50°22'13,72098"

E13°25'09,43650"

318,88674

0,00071

3_1

N50°21'46,43959"

E13°25'01,88164"

318,48325

0,00081

4_1

N50°21'18,56987"

E13°24'56,51901"

318,32693

0,00094

5_1

N50°20'52,05141"

E13°24'55,19512"

323,63652

0,00107

Constraint

LLh

10.7 Adjusted ECEF Coordinates Poin t ID

1_1

2_1

3_1

4_1

5_1

X (Metre)

3964420,56389

X Error (Metre)

?

Y (Metre)

946033,87940

Y Error (Metre)

?

Z (Metre)

Z Error (Metre)

4889994,85778

?

3965118,91221 0,00060 946035,24827 0,00027 4889421,18758 0,00053

3965784,82568 0,00068 946040,60601 0,00030 4888883,14594 0,00060

3966454,38964 0,00077 946091,34042 0,00033 4888333,61054 0,00070

3967077,48128 0,00086 946213,05137 0,00036 4887814,83931 0,00079

3D Erro Constrain r t (Metre)

?

LLh

0,00085

0,00096

0,00109

0,00123

10.8 Error Ellipse Components Point ID

Semi-major axis (Metre)

Semi-minor axis (Metre) - 60 -

Azimuth

2_1

0,00047

0,00035

11°

3_1

0,00052

0,00038

9°

4_1

0,00056

0,00041

9°

5_1

0,00061

0,00044

10°

10.9 Adjusted GPS Observations Observation ID

2_1 --> 4_1 (PV5)

4_1 --> 3_1 (PV4)

4_1 --> 5_1 (PV7)

1_1 --> 5_1 (PV10)

1_1 --> 2_1 (PV1)

Observation

A-posteriori Error

Residual

Standardized Residual

Az.

188°31'20"

0,035 sec

-0,005 sec

-0,183

ΔHt.

-0,55981 m

0,00080 m

-0,00116 m

-2,102

Ellip Dist.

1723,12884 m

0,00041 m

0,00019 m

0,582

Az.

7°01'01"

0,062 sec

-0,017 sec

-0,605

ΔHt.

0,15632 m

0,00069 m

-0,00062 m

-2,093

Ellip Dist.

867,64267 m

0,00037 m

0,00020 m

1,195

Az.

181°49'47"

0,072 sec

-0,009 sec

-0,311

ΔHt.

5,30959 m

0,00077 m

0,00021 m

0,778

Ellip Dist.

819,80756 m

0,00040 m

0,00031 m

1,854

Az.

187°23'11"

0,021 sec

0,000 sec

-0,004

ΔHt.

-3,68348 m

0,00107 m

0,00264 m

1,545

Ellip Dist.

3441,30357 m

0,00049 m

-0,00051 m

-1,139

Az.

190°14'49"

0,063 sec

0,012 sec

0,493

ΔHt.

-8,43326 m

0,00071 m

-0,00034 m

-1,479

Ellip Dist.

903,67905 m

0,00038 m

0,00013 m

0,881

- 61 -

3_1 --> 5_1 (PV8)

1_1 --> 4_1 (PV6)

1_1 --> 3_1 (PV3)

2_1 --> 5_1 (PV9)

2_1 --> 3_1 (PV2)

Az.

184°29'53"

0,038 sec

0,006 sec

0,223

ΔHt.

5,15327 m

0,00085 m

-0,00079 m

-1,479

Ellip Dist.

1685,72302 m

0,00043 m

-0,00024 m

-0,775

Az.

189°07'00"

0,026 sec

0,010 sec

0,422

ΔHt.

-8,99308 m

0,00094 m

0,00141 m

0,875

Ellip Dist.

2626,53988 m

0,00045 m

0,00001 m

0,036

Az.

190°08'59"

0,036 sec

-0,021 sec

-0,808

ΔHt.

-8,83676 m

0,00081 m

0,00041 m

0,781

Ellip Dist.

1759,76329 m

0,00042 m

0,00004 m

0,128

Az.

186°22'00"

0,027 sec

0,015 sec

0,617

ΔHt.

4,74978 m

0,00096 m

0,00109 m

0,688

Ellip Dist.

2539,15125 m

0,00045 m

-0,00009 m

-0,208

Az.

190°02'43"

0,062 sec

0,009 sec

0,312

ΔHt.

-0,40349 m

0,00066 m

0,00006 m

0,197

Ellip Dist.

856,08692 m

0,00036 m

0,00006 m

0,370

10.10 Covariance Terms From Point To Point

1_1

2_1

Components

A-posteriori Error

Az.

190°14'49"

0,063 sec

ΔHt.

-8,43326 m

0,00071 m

ΔElev.

?

?

- 62 -

Horiz. Precision 3D Precision (Ratio) (Ratio) 1 : 2386528

1 : 2399110

1_1

1_1

1_1

2_1

2_1

2_1

3_1

4_1

5_1

3_1

4_1

5_1

Ellip Dist.

903,67905 m

0,00038 m

Az.

190°08'59"

0,036 sec

ΔHt.

-8,83676 m

0,00081 m

ΔElev.

?

?

Ellip Dist. 1759,76329 m

0,00042 m

Az.

189°07'00"

0,026 sec

ΔHt.

-8,99308 m

0,00094 m

ΔElev.

?

?

Ellip Dist. 2626,53988 m

0,00045 m

Az.

187°23'11"

0,021 sec

ΔHt.

-3,68348 m

0,00107 m

ΔElev.

?

?

Ellip Dist. 3441,30357 m

0,00049 m

Az.

190°02'43"

0,062 sec

ΔHt.

-0,40349 m

0,00066 m

ΔElev.

?

?

Ellip Dist.

856,08692 m

0,00036 m

Az.

188°31'20"

0,035 sec

ΔHt.

-0,55981 m

0,00080 m

ΔElev.

?

?

Ellip Dist. 1723,12884 m

0,00041 m

Az.

186°22'00"

0,027 sec

ΔHt.

4,74978 m

0,00096 m

ΔElev.

?

?

Ellip Dist. 2539,15125 m

0,00045 m

- 63 -

1 : 4213225

1 : 4225991

1 : 5836553

1 : 5849138

1 : 7049860

1 : 7054648

1 : 2388539

1 : 2389233

1 : 4234996

1 : 4235879

1 : 5594024

1 : 5587313

3_1

3_1

4_1

4_1

5_1

5_1

Date: 4.6.2014 23:14:56

Az.

187°01'05"

0,062 sec

ΔHt.

-0,15632 m

0,00069 m

ΔElev.

?

?

Ellip Dist.

867,64267 m

0,00037 m

Az.

184°29'53"

0,038 sec

ΔHt.

5,15327 m

0,00085 m

ΔElev.

?

?

Ellip Dist. 1685,72302 m

0,00043 m

Az.

181°49'47"

0,072 sec

ΔHt.

5,30959 m

0,00077 m

ΔElev.

?

?

Ellip Dist.

819,80756 m

0,00040 m

Project: C:\Users\Honza\Documents\škola\ČVUT\bakalářská práce\nové výpočty\zima_1.vce

1 : 2367715

1 : 2367988

1 : 3926322

1 : 3918873

1 : 2059699

1 : 2051349

Trimble Business Center

Příloha 5: ukázka protokolu o výpočtu transformace v programu GROMA [67] TRANSFORMACE SOUŘADNIC =========================== Identické body: Bod I. Y I. X II. Y II. X ----------------------------------------------------------------------1 1000.00000 10000.00000 1000.00000 10000.00000 2 1160.75672 10889.26549 1160.75648 10889.26627 3 1310.10553 11732.22441 1310.10455 11732.22642 4 1416.16646 12593.36022 1416.16601 12593.36257 5 1442.40604 13412.74775 1442.40493 13412.74991 ----------------------------------------------------------------------Transformační parametry: - 64 -

-----------------------Rotace : 0.0000 Měřítko : 1.000000000000

(0.0 mm/100m)

Souřadnice těžiště: Soustava Y X ---------------------------------------I. 1265.88695 11725.51957 II. 1265.88639 11725.52103 ---------------------------------------Souřadnicové opravy na identických bodech: Bod vY vX m0 Red. ---------------------------------------------------1 0.00010 0.00136 0.00000 * 2 0.00000 0.00064 0.00038 3 0.00042 -0.00053 0.00038 4 -0.00043 -0.00083 0.00034 5 -0.00009 -0.00063 0.00036 ---------------------------------------------------SQRT( [vv]/(n-1) ): mY: 0.00031 mX: 0.00095 Střední souřadnicová chyba klíče m0: 0.00076 Transformované body: Bod I. Y I. X II. Y II. X -----------------------------------------------------------------------

Příloha 6: výpočetní skript 3D Helmertovy transformace v programu MATLAB clc clear all format long g %souradnice terestrika PBes = [2624.92190 96.05500 1722.62460 45.19600 867.68830 0.00160 -0.00060 -0.00710 -816.49380 74.10620 674.71770 931.35120 741.19520 1655.88960 -220.48410 918.28800 552.73670 357.37710 %souradnice gnss PEtrs = [10000.78485 10890.05569 11733.01148 12594.15017 13413.53828 12038.35805 12060.93649 12925.21032 12089.26668

330.08401 321.65002 321.25006 321.07955 326.40293 292.69856 297.88387 304.42983 289.31221]; %X Y Z

999.98637 1160.74831 1310.08824 1416.15275 1442.39204 409.35831 -317.83760 531.74107 993.90976

330.08401 321.65002 321.25006 321.07955 326.40293 292.69856 297.88387 304.42983 289.31221]; %X Y Z

% redukce k tezisti xtB=mean(PBes(:,1)); ytB=mean(PBes(:,2)); ztB=mean(PBes(:,3)); xtE=mean(PEtrs(:,1)); ytE=mean(PEtrs(:,2)); ztE=mean(PEtrs(:,3)); PBes(:,1) = PBes(:,1) - xtB; PBes(:,2) = PBes(:,2) - ytB; PBes(:,3) = PBes(:,3) - ztB;

- 65 -

PEtrs(:,1) = PEtrs(:,1) - xtE; PEtrs(:,2) = PEtrs(:,2) - ytE; PEtrs(:,3) = PEtrs(:,3) - ztE; % vypocet transformacniho klice l = [PBes(1,1); PBes(1,2); PBes(1,3) PBes(2,1); PBes(2,2); PBes(2,3) PBes(3,1); PBes(3,2); PBes(3,3) PBes(4,1); PBes(4,2); PBes(4,3) PBes(5,1); PBes(5,2); PBes(5,3) PBes(6,1); PBes(6,2); PBes(6,3) PBes(7,1); PBes(7,2); PBes(7,3) PBes(8,1); PBes(8,2); PBes(8,3) PBes(9,1); PBes(9,2); PBes(9,3)]; A = [ 0 -PEtrs(1,3) PEtrs(1,2) 1 0 0 PEtrs(1,1) PEtrs(1,3) 0 -PEtrs(1,1) 0 1 0 PEtrs(1,2) -PEtrs(1,2) PEtrs(1,1) 0 0 0 1 PEtrs(1,3) 0 -PEtrs(2,3) PEtrs(2,2) 1 0 0 PEtrs(2,1) PEtrs(2,3) 0 -PEtrs(2,1) 0 1 0 PEtrs(2,2) -PEtrs(2,2) PEtrs(2,1) 0 0 0 1 PEtrs(2,3) 0 -PEtrs(3,3) PEtrs(3,2) 1 0 0 PEtrs(3,1) PEtrs(3,3) 0 -PEtrs(3,1) 0 1 0 PEtrs(3,2) -PEtrs(3,2) PEtrs(3,1) 0 0 0 1 PEtrs(3,3) 0 -PEtrs(4,3) PEtrs(4,2) 1 0 0 PEtrs(4,1) PEtrs(4,3) 0 -PEtrs(4,1) 0 1 0 PEtrs(4,2) -PEtrs(4,2) PEtrs(4,1) 0 0 0 1 PEtrs(4,3) 0 -PEtrs(5,3) PEtrs(5,2) 1 0 0 PEtrs(5,1) PEtrs(5,3) 0 -PEtrs(5,1) 0 1 0 PEtrs(5,2) -PEtrs(5,2) PEtrs(5,1) 0 0 0 1 PEtrs(5,3) 0 -PEtrs(6,3) PEtrs(6,2) 1 0 0 PEtrs(6,1) PEtrs(6,3) 0 -PEtrs(6,1) 0 1 0 PEtrs(6,2) -PEtrs(6,2) PEtrs(6,1) 0 0 0 1 PEtrs(6,3) 0 -PEtrs(7,3) PEtrs(7,2) 1 0 0 PEtrs(7,1) PEtrs(7,3) 0 -PEtrs(7,1) 0 1 0 PEtrs(7,2) -PEtrs(7,2) PEtrs(7,1) 0 0 0 1 PEtrs(7,3) 0 -PEtrs(8,3) PEtrs(8,2) 1 0 0 PEtrs(8,1) PEtrs(8,3) 0 -PEtrs(8,1) 0 1 0 PEtrs(8,2) -PEtrs(8,2) PEtrs(8,1) 0 0 0 1 PEtrs(8,3) 0 -PEtrs(9,3) PEtrs(9,2) 1 0 0 PEtrs(9,1) PEtrs(9,3) 0 -PEtrs(9,1) 0 1 0 PEtrs(9,2) -PEtrs(9,2) PEtrs(9,1) 0 0 0 1 PEtrs(9,3)]; N = A'*A; n = A'*l; h = N^-1*n; uhly = h(1:3)*(180/pi)*3600; klic = [uhly; h(4:7,1)] %opravy na identickych bodech v = A*h-l Lv = l+v; vv = sum(v) % je hodne blizke nule, 3*10^-13

- 66 -