ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební Katedra speciální geodézie

Geodetické práce v amatérské speleologii Geodetic works for non-professional speleology

Bakalářská práce

Martin Morong

Praha 2011

Čestné prohlášení Prohlašuji, že tuto bakalářskou práci Geodetické práce v amatérské speleologii jsem vypracoval a napsal samostatně, za přispění odborných konzultací a uvedené literatury. V Praze dne 12. května 2010

...………………………… vlastnoruční podpis autora

3

Poděkování V první řadě bych rád poděkoval paní Ing. Janžurové a panu doc. Hánkovi za poskytnutí odborných konzultací. Velké díky patří panu Ing. Křemenovi za věnovaný čas při skenovaní v terénu a odbornou pomoc při zpracování 3D modelu. Dále bych rád vyjádřil poděkování mým kolegům a kamarádům z geodetické kanceláře za pomoc při měřických pracích v jeskyni, jmenovitě panu Ing. Weissovi, panu Ing. Klímkovi a panu Studíkovi. Za výrobu stabilizačních značek vděčím panu Janotovi a za poskytnutí podrobných informací o jeskyni patří mé poděkovaní správci Koněpruských jeskyní, panu Komaškovi. Za poskytnutí technických podkladů děkuji důlnímu měřiči panu Mgr. Ouhrabkovi a taktéž lidem ze Správy jeskyní ČR.

4

Abstrakt Tato bakalářská práce se zabývá zřizováním měřické sítě bodů pro potřeby mapování Koněpruských jeskyní a podrobným mapováním části jeskyně metodou laserového skenovacího systému. První část se věnuje přípravným pracím před mapováním v jeskyni a osazení trvalé stabilizace měřických bodů. V další kapitole je řešen způsob a metoda zaměření páteřního polygonu a výpočet souřadnic a výšek bodů. Poslední část pojednává o speleologickém mapování s využitím nekonvenční metody 3D skenovacího systému a popisuje tvorbu digitálního 3D modelu jeskynního prostoru. Výsledkem práce je podrobná měřická síť trvale stabilizovaných bodů určených v souřadnicovém systému Jednotné trigonometrické sítě katastrální a výškovém systému Balt - po vyrovnání. Produktem mapování je digitální 3D model Proškova dómu ve zmíněném souřadnicovém a výškovém systému. Klíčová slova:

speleologické mapování,

měřická

síť,

stabilizace bodů,

páteřní

polygonový pořad, geometrická nivelace, laserový skenovací systém, mračno bodů, digitální 3D model.

Abstract This bachelor thesis focuses on the establishment of survey net for mapping the Koneprusy caves and detailed mapping of the cave part by applying the method of laser scanning system. Second chapter describes mapping preparation and stable installation of measuring points. The third one involves method analysis of the survey of the principal traverse and calculation of coordinates together with point elevations. The description of created 3D cave model and speleological mapping with use of unconventional method of 3D scanning system are analysed in the last chapter. The result of thesis is a minor survey net of the permanent monumented points, determinated in Datum of Uniform Trigonometric Cadastral Network and Baltic Vertical Datum - After Adjustment. The final result of mapping is a digital 3D model of the Prosek’s Dome in the vertical and the coordinate system mentioned about. Key words: speleological mapping, survey net, points monumentation, principal traverse, geometrical levelling, laser scanning system, points cloud, digital 3D model.

5

OBSAH 1 ÚVOD................................................................................................................................. 8 1.1 Popis lokality ............................................................................................................. 10 1.2 Objevení jeskyní ........................................................................................................ 11 2 PŘÍPRAVNÉ PRÁCE A REKOGNOSKACE TERÉNU ................................................ 14 2.1 Přípravné práce .......................................................................................................... 14 2.2 Rekognoskace terénu ................................................................................................. 14 2.2.1 Výsledky rekognoskace ...................................................................................... 15 2.2.2 Volba třídy přesnosti .......................................................................................... 15 2.2.3 Vybavení měřické skupiny ................................................................................. 16 2.3 Volba a stabilizace měřických bodů .......................................................................... 18 2.3.1 Volba měřických bodů........................................................................................ 18 2.3.2 Stabilizace bodů.................................................................................................. 18 3 ZAMĚŘENÍ PÁTEŘNÍHO POLYGONU A VÝPOČET SOUŘADNIC BODŮ ........... 20 3.1 Geodetické základy pro zaměření jeskyně ................................................................ 20 3.2 Polohové zaměření .................................................................................................... 20 3.2.1 Ověření polohy výchozího bodu......................................................................... 20 3.2.2 Měření polygonového pořadu ............................................................................. 21 3.2.2.1 Měření úhlů ................................................................................................. 22 3.2.2.2 Měření délek ................................................................................................ 24 3.2.2.3 Provažování bodů ........................................................................................ 27 3.2.3 Výpočet a výsledky měření ................................................................................ 29 3.3 Výškové zaměření ..................................................................................................... 32 3.3.1 Nivelace .............................................................................................................. 32 3.3.2 Zkouška nivelačního přístroje ............................................................................ 34 3.3.3 Ověření výšky výchozího bodu .......................................................................... 37 3.3.4 Hloubkové měření .............................................................................................. 38

6

3.3.5 Výpočet a výsledky měření ................................................................................ 40 4 SPELEOLOGICKÉ MAPOVÁNÍ ................................................................................... 43 4.1 Použití laserového skenovacího systému ve speleologickém mapování ................... 44 4.1.1 Popis metody laserového skenování ................................................................... 44 4.2 Měření a zpracování naměřených dat ........................................................................ 45 4.2.1 Práce v terénu ..................................................................................................... 45 4.2.1.1 Rekognoskace zaměřovaných prostor ......................................................... 45 4.2.1.2 Signalizace a změření vlícovacích bodů ...................................................... 46 4.2.1.3 Skenování .................................................................................................... 46 4.2.2 Zpracování naměřených dat ............................................................................... 47 4.2.2.1 Úprava mračen bodů a registrace v programu Cyclone 5.6 ........................ 47 4.2.2.2 Tvorba 3D modelu v programu Geomagic studio 10 .................................. 48 4.3 Výsledky laserového skenování ................................................................................ 49 4.3.1 Porovnání řezu s kontrolně zaměřeným profilem............................................... 50 5 ZÁVĚR ............................................................................................................................. 52 SEZNAM LITERATURY................................................................................................... 54 SEZNAM PŘÍLOH ............................................................................................................. 55

7

1 ÚVOD Jeskyně patří k nejobdivuhodnějším přírodním krásám, které přitahovaly člověka už od pradávna. Vědní obor zabývající se studiem, průzkumem a výzkumem jeskyní se nazývá speleologie. Jejím hlavním úkolem je dokumentace jeskyní a souvisejících skutečností. Základním prostředkem dokumentace je plán nebo mapa. Jedny z prvních map, které mají významné přírodovědecké hodnoty, pocházejí z roku 1719 od Juraje Buchholtze, jakou je například mapa Dračí jeskyně v Dämenové. Moderní základy speleologického mapování položil profesor Karel Absolon na přelomu 19. a 20. století [8]. Důvod, proč jsem se rozhodl vypracovat bakalářskou práci právě na toto téma, souvisí s mým zájmem o poznávání nevšedních a tajuplných míst naší krajiny. Cílem této práce je vytvoření kvalitní a trvale stabilizované měřické sítě bodů v prostorách Koněpruských jeskyní, ve statním souřadnicovém a výškovém systému. Tato měřická síť má sloužit pro potřeby mapování nebo pro měření prostorových vztahů mezi jeskyní a povrchem. Neméně důležitým cílem je podrobné zaměření Proškova dómu, největšího prostoru jeskyně, který je významným archeologickým nalezištěm, pomocí nekonvenční metody v oblasti speleologického mapování. Zvolený postup řešení prvního záměru je popsán ve druhé a třetí kapitole. Druh a způsob stabilizace bodů měřické sítě je navržen s ohledem na povrch jeskynních chodeb, který je v celé prohlídkové trase vybetonován. Nejvhodnějším způsobem stabilizace je použití čepových značek z nerezavějícího materiálu a jejich osazení pomocí stavebního lepidla do předvrtaných děr v počvě. Pro zaměření polohy bodů měřické sítě je veden uzavřený polygonový pořad, připojený na bod základního polohového bodového pole. Polygonový pořad je měřen totální stanicí pomocí trojpodstavcové soupravy, což je rychlá metoda, která eliminuje chybu z centrace. Největším problémem je propojení polygonového pořadu mezi svrchním a středním patrem jeskyně, které dělí výstupová šachta s převýšením přibližně čtrnáct metrů. Toto je řešeno pomocí optického promítání dvojice polygonových bodů do svrchního patra. Výšky bodů jsou zaměřeny pomocí uzavřeného nivelačního pořadu, který je připojen na bod základního výškového bodového pole. K měření je použita metoda geometrické nivelace ze středu s přesností technické nivelace. Převýšení mezi středním a svrchním patrem je měřeno hloubkovým pásmem.

8

Čtvrtá kapitola se zaobírá podrobným zaměřením části jeskyně. S ohledem na to, že veřejnosti přístupná část jeskyně je již zmapována klasickými speleologickými metodami, je pro zaměření Proškova dómu použita metoda laserového skenovacího systému. Výsledkem by měl být digitální 3D modelu ve státním souřadnicovém a výškovém systému.

9

1.1 Popis lokality Zlatý kůň (476 m n. m.), nápadný hřbet nad obcí Koněprusy, jeden z nejvýraznějších kopců Českého krasu s dalekým výhledem, je světoznámou lokalitou spodního devonu a skrývá největší jeskynní systém Čech. Z největší částí jej budují masivní bílé až světle šedé koněpruské vápence spodnodevonského stupně prag, které jsou produktem typické útesové facie teplého mělkého moře. Jsou to hlavně biogenní vápence vzniklé převážně aktivní útesotvornou činností organismů a vápence biodetritické, tvořené většinou pevnými organickými zbytky. Popsáno zde bylo kolem 500 fosilních druhů, z nichž nejpočetnější jsou horninotvorné lilijice, ramenonožci, mlži, plži, koráli, mechovky a stromatopory [13]. Bezlesné vrcholové partie Zlatého koně a jižní svahy jsou jedním z mála míst Českého krasu, kde možno nalézt škrapové pole a několik rozměrných závrtů. Jižní úpatí vrchu je lemováno opuštěnými vápencovými lomy, jako lom Zlatý koník, Houbův lom, Západní a Východní Hergetův lom, či níže položený Husákův lom. Celý kopec již v 1. polovině 20. století přeťal Císařův lom. Ve stěnách lomu byly a jsou odkrývány krasové kapsy vyplněné sedimenty různého složení, často významného paleontologického a výjimečně i archeologického obsahu. Ve vrchu je registrována řada jeskynních vchodů, z kterých většina náleží právě systému Koněpruských jeskyní. Koněpruské jeskyně se nacházejí v chráněné krajinné oblasti Český kras, přesněji na území národní přírodní památky Zlatý kůň, v okresu Beroun, přibližně kilometr jižně od obce Koněprusy. Celý systém jeskynních chodeb dosahuje délky 2056 m, s převýšením mezi nejnižším a nejvyšším místem 70 m. Vchod do jeskyní leží ve výšce 443 m n. m. a východ 458 m n. m. Část svrchního a středního patra je v délce 610 metrů upravena, elektricky osvětlena a zpřístupněna veřejnosti. Masivem Zlatého koně prostupuje vícepatrový jeskynní systém chodeb a dómů propojených komíny a propastmi, z něhož pod názvem Koněpruské jeskyně jsou dnes známa tři patra. Jeskyně vznikly ve spodnodevonských vápencích, jejichž vlastnosti a tektonická stavba do značné míry určují rozsah, průběh i tvar jeskynních prostor. Spodní a svrchní patro mají horizontální průběh, zatím co patro střední má složitější uspořádaní s výškovým rozpětím až 50 m [13]. Ze všech zpřístupněných jeskyní v bývalém Československu jsou Koněpruské jeskyně nejstarší. Svědčí o tom četné archeologické nálezy kostí pravěkých zvířat, která u nás, 10

podle odborníků, žila před 30 – 200 tisíci lety. Významným nálezem byl především nález zbytků pleistocénního člověka, časově spadajícího do druhého stadiálu posledního zalednění, tedy do doby asi před 50 000 lety. Podle výzkumu příslušejí kosterní pozůstatky lidským jedincům druhu Homo sapiens fossilis, který žil v Evropě v poslední, takzvané würmské, době ledové. Důkaz o tom, že některé prostory Koněpruských jeskyní byly využívány už v 15. století, dosvědčují archeologické nálezy v části jeskyně nazývané Mincovna – tajná penězokazecká dílna. Zde byly ve středověku raženy falešné „husitské“ drobné mince. Vznik samotných jeskyní sahá do minulosti více než 10 miliónů let, kdy jimi naposledy protékala podzemní říčka [11].

1.2 Objevení jeskyní Zpracováno podle literatury [12]. Novodobý objev Koněpruských jeskyní se váže ke dnu 14. září 1950. Po odstřelu ve stěně lomu Zlatý koník se dělníci Štěpán, Jiránek a Chvojka se svým dílovedoucím Marešem prohrabali vysypanou hlínou do krátké jeskynní chodby, které se začalo říkat Petrbokova sluj.

Obr. 1 Hlavní Proškův dóm 15. října prokopal Mareš za pomoci ostatních dělníků škvíru s průvanem v severní stěně nové chodby, a pronikli do prvních větších prostor středního patra Koněpruských jeskyní 11

– dnešní Staré chodby s Letošníkovou propastí, Kuklova dómu a Marešovy síně. Pod komínem Letošníkovy propasti nalezli první předměty po penězokazech. Svůj objev ohlásili a nález odevzdali Jaroslavu Petrbokovi do Národního muzea. Dalšího průzkumu se ujala skupina jeskyňářů Krasové sekce Přírodovědeckého klubu v Praze pod vedením RNDr. Jiřího Kukly. Probádala nejprve Starou chodbu, v níž zjistila tři propasti, a dospěla k názoru, že Stará chodba je pouze částí rozsáhlejších jeskynní soustavy. Za nejvhodnější místo pronikání do dalších prostor zvolil Dr. Kukla plazivku v sousedství ústí Letošníkovy propasti. Tudy se proplazil a prohrabal jako první nejmladší člen skupiny, tehdy třináctiletý Petr Batík. Vstoupil jako první člověk do rozsáhlých dómů části nazvané Nová jeskyně. První prostorou, do níž plazivka vyúsťuje, je dóm U strážce, nazvaný podle velkého stalagmitu. Sousední dóm s chudou krápníkovou výzdobou byl nazván Petrův, na počest mladého objevitele. Dále lze vstoupit do Pustého dómu a odtud posléze do největšího Hlavního dómu (obr. 1), nazvaného později Dóm Františka Proška na počest archeologa, který zde vykonal několikaletý odborný výzkum krátce před svou smrtí. Koncem roku 1950 vyvrcholily objevy, učiněné ze staré chodby, objevem svrchního patra soustavy. Dr. Kukla vystoupil čtrnáctimetrovým komínem, na jehož úpatí ve Staré chodbě ležely

zbytky

keramiky

a

odstřižky

měděného plechu. Dostal se tak do Mincovny, padělatelské dílny z 15. století. Počátkem roku 1951 při bagrovaní na dně Houbova lomu, byl odkryt komín, klesající asi osm metrů pod úroveň dna lomu,

vyúsťující

do

spodního

patra

jeskyně. Krápníková výzdoba spodního

Obr. 2 Vchod do Zářijové jeskyně

patra je skutečnou specialitou. Vzhledem

k čistotě vápenců zde vznikly v hojném množství krystalické kapilární excentrické tvary. V září téhož roku odstřelili v Houbově lomu část stěny a odkryli další otvor vedoucí do podzemní chodby. Tak byla objevena Zářijová jeskyně (obr. 2), dnes vstupní část

12

zpřístupněné trasy. Nejhezčím místem Zářijové jeskyně je krápníková záclona nazývaná Varhany, jejíž duté stalaktity při poklepání vydávají zvonivé zvuky. Dalším velkým úspěchem jeskyňářů Krasové sekce bylo objevení asi 100 metrů dlouhé Vánoční jeskyně. Poslední překážka byla proražena právě o půlnoci Vánoc v roce 1951 a jeskyňáři stanuli nad Půlnoční propastí, která střeží vstup do hlavní chodby Vánoční jeskyně. Důležitým úkolem bylo prokopání spojení mezi Starou chodbou a Zářijovou jeskyní, což se jeskyňářům v průběhu roku 1952 podařilo. Dalšími objevy badatelů Ing. Z. Březiny a J. Budáka bylo celé střední patro Koněpruských jeskyní odhaleno do dnešní podoby [12]. V letech 1958 – 1959 národní podnik Stavby silnic a železnic, na objednávku Okresního národního výboru v Berouně a podle projektu Krasové sekce, otevřel hlavní prostory středního a svrchního patra novými prorážkami, vybudoval chodníky, schodiště, zábradlí a elektroinstalaci. Krápníkové jeskyně na Zlatém koni u Koněprus byly slavnostně otevřeny veřejnosti 2. srpna 1959.

Obr. 3 Mapa zpřístupněných částí Koněpruských jeskyní z [11] 13

2 PŘÍPRAVNÉ PRÁCE A REKOGNOSKACE TERÉNU 2.1 Přípravné práce Předmětem přípravných prací před měřením jeskyně bylo: 1. získání mapových podkladů a geodetických údajů z jeskyně i jejího nejbližšího okolí, 2. získání informací o jeskyni, jejím charakteru s ohledem na měřické práce a jejich bezpečnost, 3. stanovení přesnosti měření podle přístrojového vybavení, rozsahu a přístupnosti jeskynního systému. K dispozici je mapová dokumentace jeskyně v měřítku 1 : 50, která je uložena ve správní budově Koněpruských jeskyní. Důlní měřič, Mgr. Ouhrabka, mi poskytl mapu středního a svrchního patra v digitální podobě. Geodetické údaje o okolních bodech polohového a výškového bodového pole byly převzaty z internetové databáze bodových polí [14] Českého úřadu zeměměřického a katastrálního v Praze. K dispozici je i seznam souřadnic měřických bodů použitých k tehdejšímu mapování. Bohužel, většina bodů je již zničena nebo poškozena. Podrobné informace o jeskyni mi sdělil pan Alexandr Komaško, její dlouholetý správce. Literatura, která pojednává o historii a průběhu objevů jednotlivých část jeskyně byla zapůjčena ze Správy jeskyní ČR ([11], [12], [13]). Vhodná metoda a přesnost měření byla zvolena až po rekognoskaci jeskyně.

2.2 Rekognoskace terénu Cílem rekognoskace jeskynních prostor a nejbližšího okolí je upřesnění rozsahu měřických prací a způsob jejich realizace. Součástí rekognoskace je ověření úplnosti údajů získaných o lokalitě a jejím okolí ve fázi přípravy. Při rekognoskaci podle [1] zjišťujeme: • stav jeskyně, její průchodnost, nebezpečná místa a podmínky ochrany jeskyně, • stávající měřické body, které bude možno využít, • možnosti použití přístrojové měřické techniky, třídy přesnosti pro měření jednotlivých části jeskyně, • nutnost dalšího vybavení měřické skupiny, zejména z hlediska bezpečnosti. 14

2.2.1 Výsledky rekognoskace Po průchodu celého zpřístupněného systému chodeb za doprovodu správce jeskyně bylo zjištěno, že prostory jsou dobře přístupné, neboť všechna místa prohlídkové trasy mají vybetonované dno, a tudíž není při měření zapotřebí horolezeckého vybavení. Byl jsem upozorněn na nutnost zvýšené opatrnosti ve strmém a nezpevněném místě jeskyně, kde právě probíhaly rekonstrukční zednické práce. Také některé betonové plochy jsou vlhké, pokryté tenkou vrstvou bláta. V prostorech jeskyně je potřebné se pohybovat s maximální opatrností, neboť hrozí nebezpečí uklouznutí. Z měřických bodů původního mapování v prostorech jeskyně nebyly nalezeny žádné body. Nové body budou trvale stabilizovány do počvy pomocí kovových čepů odolných proti korozi. Na povrchu byly vyhledány body polohového a výškového bodového pole, podle geodetických údajů. Vzhledem k dobré průchodnost a prostornosti jeskyně, jakož i možnosti zapůjčení přístrojového vybavení byla pro měření páteřního polygonu zvolena totální stanice. Veškeré další přístrojové vybavení bylo zapůjčeno z geodetické firmy Pragema, s.r.o., nebo z fakulty stavební ČVUT v Praze, katedry speciální geodézie. Všichni členové měřické skupiny byli před vstupem do jeskyně obeznámeni s bezpečností práce v podzemních prostorách podle [2].

Sestavení měřické skupiny bylo následující: Ing. Lukáš Weiss, Ing. Rudolf Klímek, Josef Studík, Ing. Tomáš Křemen, Filip Zíbrt, Martin Morong.

2.2.2 Volba třídy přesnosti Ve speleologickém mapování doposud neexistují přesná kritéria, která by jednoznačně stanovovala mezní odchylky pro použitou technologii měření. Kritéria platná pro důlní měřictví [2] lze pro měření v jeskyních použít se zřetelem na to, že jeskyně je přírodní dílo a ne všechna kritéria přesnosti je možné striktně dodržet. Uvedené rozdělení tříd přesnosti podle [1] vychází spíše z možností vybavení speleologů. Rozdělení se vztahuje k polohové metodě určení bodů měřické kostry.

15

Tab. 1 Třídy přesnosti (TP) TP I.

II.

III.

IV.

V.

Měření směrů

Měření délek

Použití

vteřinovým (dvouvteřinovým) teodolitem, nejlépe s nucenou centrací teodolitem s minutovou přesností a lepší

na milimetry se zavedením hlavních korekcí

při technických úkolech jako vytyčení prorážek apod.

pásmem s přesností do 1 cm a účelným zavedením korekcí pásmem s přesností 1 - 5 cm

při zaměřování hlavních tahů jeskyně

pásmem nebo latí s přesností 5 - 15 cm

boční chodbičky, těžko přístupné prostory, spíše orientační měření. při měření pod vodou, měření propastí a na expedicích

magneticky (teodolitové busoly, závěsný hornický kompas), přesnost odečtení azimutu v desítkách minut geologickým kompasem z ruky s odhadem na stupně náramkovými či kulovými kompasy s busolami s odhadem na 5° a více úhloměrem nebo odhadem

VI. VII.

od oka nebo z paměti

měřickým provazcem, měřickým kolem nebo topofilem s přesností menší než 25 cm délky odhadem pomocí horolezeckého lana či krokováním od oka nebo zpaměti

pro zaměření hůře přístupných jeskynních prostor

plánky

hrubé náčrtky

Třída přesnosti měření byla stanovena až po rekognoskaci jeskyně. Pro zaměření páteřního polygonu byla zvolena metoda měření trojpodstavcovou soupravou s dvojicí odrazných hranolů. S využitím totální stanice s úhlovou přesností 1 mgon a délkovou přesností ± (3 mm + 3 ppm) lze dosáhnout přesnosti mezi I. a II. TP. O použité metodě a přesnosti měření je pojednáno podrobněji v kapitole. 3.2.2.

2.2.3 Vybavení měřické skupiny Pro efektivitu a plynulost měřických prací je důležité dostatečné osvětlení měřených prostor. V jeskyni je nainstalováno trvalé pracovní osvětlení. Jelikož nebylo dostačující, používali jsme jej spíše jako doplňkové. Každý člen měřické skupiny byl při pobytu v jeskyni vybaven osobní výkonnou svítilnou. Pro vlastní měření polygonu jsme byli vybaveni následujícími pomůckami: totální stanice, teodolit, tři stativy, tři odrazné hranoly, stojan k výtyčce, optický

16

provažovač, optický centrovač, olovnice, nivelační přístroj, nivelační lať, nivelační podložka s dvěma výstupky, hloubkové pásmo, zasouvací metr, plastové pravítko, pytel s pískem, provaz, drát, kleště. Pro stabilizaci bodů bylo zapotřebí zajistit kvalitní vrtačku a dostatečně dlouhé elektrické prodlužovací kabely. Jako stabilizační materiál jsme měli k dispozici kovové čepy z nekorodujícího materiálu. Všichni členové měřické skupiny měli nasazenu přilbu, neboť v podzemí často dochází k úderu hlavy o strop chodeb. Při všech pracích bylo nutné používat pevný a teplý oděv a pevnou obuv, neboť chlad a vysoká vlhkost je na těle člověka brzy znát. Kvůli zmiňovanému klimatu je vhodné mít u sebe dostatečné množství tekutin, protože poměrně rychle dochází k dehydrataci a následné únavě [1].

17

2.3 Volba a stabilizace měřických bodů 2.3.1 Volba měřických bodů Poloha bodů měřické sítě v jeskyni byla rozvržena předem, před samotnou stabilizací pomocí teodolitu Zeiss Theo 020B tak, aby bylo možné postavit stativ přímo nad bod. Dalším požadavkem bylo, aby z každého měřického bodu bylo vidět na předchozí i následující bod a zároveň, aby se bod nacházel na významném místě, ze kterého lze měřit co největší prostor jeskyně. Poloha bodů byla též volena s ohledem na bezpečnost, jednoduchost a rychlost měření.

2.3.2 Stabilizace bodů Pro všechny body polygonového pořadu uvnitř jeskyně byl zvolen způsob trvalé stabilizace do betonových chodníků a schodišť. Jako vhodné osazení bodů, odpovídající přesnosti a metodě měření páteřního polygonu, byla zvolena stabilizace pomocí mosazných případně nerezových čepů s vyraženým důlkem na vrchní straně značky. Čepy byly osazeny do předvrtaných děr vyplněných chemickou kotvou tak, aby bylo možné na ně postavit nivelační lať. Polygonové body na povrchu byly stabilizovány nástřelným hřebem do betonového chodníku nebo roxorem do spáry zámkové dlažby.

Obr. 4 Stabilizace měřického bodu, vlevo mosazný, vpravo nerezový čep

18

Obr. 5 Stabilizace měřických bodů

19

3 ZAMĚŘENÍ PÁTEŘNÍHO POLYGONU A VÝPOČET SOUŘADNIC BODŮ 3.1 Geodetické základy pro zaměření jeskyně Celé měření jeskynních prostor je napojeno na státní souřadnicový systém Jednotné trigonometrické sítě katastrální (S-JTSK) a výškový systém baltský - po vyrovnání (Bpv). Jako výchozí bod pro polohové měření byl s výhodou použit trigonometrický bod (TB) č. 000921110320 (Zlatý kůň), který se nachází nedaleko východu z jeskyně. K orientaci na výchozím bodu byly použity dva body, TB č. 000921110310 (Tmaň - kostel sv. Jiří) a zhušťovací bod č. 000921112210 (Počaply - kostel). Výškové měření bylo navázáno na nivelační bod č. Ia5-17, který je bodem České státní nivelační sítě (ČSNS). Nachází se přibližně 600 metrů východně od vchodu do jeskyně, u silnice vedoucí z obce Koněprusy do obce Suchomasty. Geodetické a nivelační údaje výchozích a orientačních bodů jsou uvedeny v příloze č. 1. Poblíž TB č. 32 se nachází bod, který je stabilizován pomocí žulového hranolu. Geodetické údaje k tomuto bodu nebyly v internetové databázi bodových polí nalezeny. V případě slabé viditelnosti může být použit jako orientační bod. Poloha tohoto bodu, který byl označen číslem 4006, byla zaměřena dvakrát nezávisle jinou metodou. Nejprve rajónem z výchozího bodu č. 32 a pak metodou GNSS, což je globální družicový polohový systém umožňující prostorové určení polohy.

3.2 Polohové zaměření 3.2.1 Ověření polohy výchozího bodu Poloha výchozího trigonometrického bodu č. 32 byla před vlastním měřením polygonového pořadu ověřena přijímačem GNSS, který pracuje v celostátní síti permanentních referenčních stanic Trimble VRS Now Czech. Zaměření bodu bylo provedeno dvakrát nezávisle, v různých denních dobách. Protokol o měření metodou GNSS a výstup z výpočetního softwaru je uveden v příloze č. 2.

Použitý přijímač GNSS:

Trimble R6, v. č. 4912167512

20

Tab. 2 Porovnání s danými souřadnicemi Souřadnice

Souřadnice z 1. měření GNSS

Souřadnice z 2. měření GNSS

Y [m] X [m]

770669,326 1058331,483

770669,331 1058331,470

Průměrné souřadnice z GNSS 770669,329 1058331,477

Rozdíl Dané souřadnic souřadnice dY / dX 770669,310 -0,019 1058331,480 0,003

U jednotlivých bodů polohových bodových polí se přesnost dle [5] posuzuje podle skutečné polohové odchylky dP, která se vypočte podle vzorce: ,

(3.1)

Mezní odchylka uP se stanoví 2,5 násobkem základní střední souřadnicové chyby mXY. Přesnost bodů základního polohového bodového pole je charakterizována základní střední souřadnicovou chybou 0,015 m. Mezní odchylka se vypočte podle vzorce: ,

(3.2)

Platí, že dP ≤ uP. Polohu výchozího trigonometrického bodu č. 32 lze považovat za správnou.

3.2.2 Měření polygonového pořadu K určení polohy bodů páteřního polygonu byl veden uzavřený polygonový pořad z výchozího TB č. 32. Nejdřív byl přiveden polygonový pořad z bodu č. 32 ke vchodu jeskyně na bod č. 4003, odtud měření přímo navazovalo na body uvnitř jeskyně. Postupně bylo měřeno na všech bodech páteřního polygonu, kromě bodů č. 5028, 5029, a 5030. Bod č. 5029 se nachází na dně šachty, z toho důvodu nebylo možné měřit směr a délku přímo na následující bod č. 5030, který je stabilizován ve svrchním patře jeskyně. Problém byl vyřešen stabilizací pomocného bodu č. 7001 na dně šachty, poblíž bodu č. 5029. Tím vznikla na dně šachty krátká polygonová strana. Měření na těchto bodech bylo provedeno teprve po provážení jejich polohy do svrchního patra. Postup bude podrobněji popsán v kap. 3.2.2.3. Poté byl polygonový pořad vyveden přes východ z jeskyně a uzavřen na výchozím bodu č. 32. K zaměření byla použita totální stanice a trojpodstavcová souprava s dvojicí odrazných hranolů. Měření pomocí trojpodstavcové soupravy má několik výhod [6]. Jedná se o přesnou a poměrně rychlou metodu, která umožňuje snadnou výměnu přístroje za cílový

21

znak. Další výhodou je, že na každém bodě se centruje pouze jednou, a v případě, kdy stanovisko je dáno pouze postavením stativu, odpadá chyba z centrace. Při viditelnosti více než dvou polygonových bodů ze stanoviska, byl třetí polygonový bod zaměřen bočně. Bočně zaměřované body byly signalizovány pomocí výtyčky s odrazným hranolem uchyceným ve stojanu. Schéma situace polygonového pořadu je uvedena v příloze č. 3.

Základní údaje a použité pomůcky: • měření probíhalo 7. – 8. února 2011 a 22. února. 2011, • délka polygonového pořadu je 715 m, • počet vrcholů v polygonovém pořadu činí 38, • směry a délky byly měřeny totální stanicí Trimble 5503 DR 200+, v. č. 81910887, • k promítání bodů byl použit optický provažovač Zeiss PZL 100, v. č. 214406.

3.2.2.1 Měření úhlů Podle vyhlášky [2] se vrcholové úhly v polygonovém pořadu měří nejméně v jedné skupině s uzávěrem. Mezní odchylka v uzávěru skupiny pro přesná měření δω = 3,0 mgon. Měřené hodnoty uzávěrů jsou uvedeny v tab. 4. Protože chceme co nejvíce eliminovat zbytkové osové chyby přístroje (kolimační a úklonnú chybu) a chybu z cílení, byly směry na stanovisku měřeny ve dvou skupinách. Rozbor přesnosti při měření Přímo v terénu, na každém stanovisku, bylo provedeno testování odlehlých měření podle [7] následovně: software použité totální stanice při měření ve skupinách počítá opravy vi k průměrné hodnotě pro každý měřený směr redukovaný k počátku osnovy. Opravy vi byly porovnány s mezní opravou vmet, která se vypočte podle vzorce: , kde

(3.3)

uαn je kritická hodnota závislá na počtu měření n a hladině významnosti α, σω0 je směrodatná odchylka úhlu v jedné skupině a vypočte se podle vzorce: ,

kde

(3.4)

σψ0 je směrodatná odchylka směru měřeného ve dvou polohách uváděná výrobcem podle EN ISO 17123, a má hodnotu 1 mgon.

22

Tab. 3 Kritické hodnoty uαn α 5%

2 1,39

3 1,74

Počet měření n 4 5 6 1,94 2,08 2,18

7 2,27

8 2,33

Velikost mezní opravy pro: 2 skupiny:

vmet = 1,9 mgon

3 skupiny:

vmet = 2,4 mgon

V případě, že platí nerovnost

, je soubor měření rozšířen o třetí skupinu a

znovu je provedeno testování s odpovídající kritickou hodnotou uαn pro nový počet měření. Když opravy vi pro jednotlivé skupiny splňují mezní opravu vmet, bude výsledná hodnota měřeného směru průměr ze všech skupin. Mezní odchylka v uzávěru skupiny δω a mezní oprava vmet byla na všech stanoviscích dodržena. Tab. 4 Úhlové uzávěry měřených směrů Číslo bodu 32 4001 4002 4003 5001 5002 5003 5004 5004A 5005 5006 5007 5008 5009 5010 5011 5012 5013 5014 5015

Uzávěr v skupině: Výsledný [mgon] uzávěr [mgon] 1. 2. 3. -2,3 -0,4 -0,6 -0,8 0,7 1,6 0,2 0,2 0,2 -2,3 0,6 0,3 0,3 2,3 0,7 2,2 -0,8 0,7 0,2 -0,7

-2,3 0,3 1,0 -0,1 0,9 0,1 -0,1 1,4 -0,1 0,8 -0,4 0,1 0,3 -1,8 -0,1 0,9 -1,2 0,8 -1,2 0,9

1,0 -0,6

0,4

-2,2 -0,1 0,3 -0,5 0,7 0,9 0,1 0,8 0,1 -0,7 0,1 0,2 0,6 0,0 0,3 1,6 -0,9 0,6 -0,5 0,1

Číslo bodu 5016 5017 5018 5019 5020 5021 5022 5023 5024 5025 5026 5027 5028 7001 5029 5030 7002 4004 4005 32

23

Uzávěr v skupině: [mgon] 1. -0,8 0,4 -0,1 -0,1 0,6 -0,8 0,0 0,6 -0,1 -0,2 -0,3 1,6 0,1 1,7 1,0 -0,3 -0,2 -1,5 -0,8 0,0

2. 1,2 -0,3 -0,8 0,4 0,0 0,2 -1,0 -0,2 -0,3 -0,6 0,5 0,1 0,4 3,0 3,3 0,1 0,3 0,9 0,8 -0,5

3.

0,9

Výsledný uzávěr [mgon] 0,2 0,1 -0,5 0,2 0,3 -0,3 -0,5 0,2 -0,2 -0,4 0,1 0,8 0,2 2,4 0,2 -0,1 0,0 -0,3 0,0 -0,2

3.2.2.2 Měření délek Délky stran v polygonovém pořadu byly měřeny elektronicky tam a zpět, současně s měřením směrů. Podle vyhlášky [2] je mezní odchylka rozdílu délek tam a zpět pro přesná měření dána vzorcem: .

(3.5)

Průměrná délka strany s v polygonovém pořadu je 20 m, pak mezní odchylka δs = 1,4 mm. Vzhledem k tomu, že přesnost měření délek použité totální stanice je podstatně menší než mezní odchylka δs, nebylo toto kritérium přesnosti pro některé délky dodrženo. Směrodatná odchylka měřené délky σd0 uváděna výrobcem je ± (3 mm + 3 ppm). Proto bylo zvoleno mírnější kritérium Δmetd, které se porovná s dosaženým rozdílem Δd. Mezní rozdíl délek se vypočte podle vzorce: , kde

(3.6)

up je koeficient spolehlivosti, volen up = 2, σΔ je směrodatná odchylka rozdílu dvou měření tam a zpět.

Pro průměrnou délku strany 20 m je směrodatná odchylka měřené délky σd0 = 3,1 mm, mezní rozdíl délek Δmetd = 8,8 mm. Dosažený rozdíl Δd se vypočte podle vzorce: , kde

(3.7)

dtam je délka měřená tam, dzpět je délka měřená zpět.

Mezní kritérium Δmetd bylo pro všechny délky v polygonovém pořadu splněno. V tab. 5 jsou uvedeny rozdíly vodorovných délek redukovaných do zobrazovací roviny S-JTSK.

24

Tab. 5 Porovnání obousměrně měřených délek Bod A

Bod B

32 4001 4002 4003 5001 5002 5003 5004 5005 5006 5007 5008 5008 5009 5010 5011 5012 5013 5013 5015 5015

4001 4002 4003 5001 5002 5003 5004 5005 5006 5007 5008 5004A 5009 5010 5011 5012 5013 5014 5028 5014 5016

D Tam D Zpět [m] [m] 121,730 121,726 72,541 72,538 43,182 43,180 8,533 8,535 6,129 6,126 5,401 5,403 14,210 14,207 15,371 15,369 8,200 8,198 11,345 11,342 28,215 28,217 13,067 13,064 7,953 7,956 11,738 11,736 10,737 10,738 9,766 9,767 3,912 3,913 14,589 14,588 17,190 17,191 12,099 12,100 13,083 13,084

Rozdíl [m] 0,004 0,003 0,002 -0,002 0,003 -0,002 0,003 0,002 0,002 0,003 -0,002 0,003 -0,003 0,002 -0,001 -0,001 -0,001 0,001 -0,001 -0,001 -0,001

Bod A

Bod B

5016 5016 5017 5018 5019 5020 5021 5022 5023 5024 5025 5026 5027 4005 4005 5028 7001 5029 5030 7002

5025 5017 5018 5019 5020 5021 5022 5023 5024 5025 5026 5027 5028 4004 32 7001 5029 5030 7002 4004

D Tam [m] 9,302 4,621 8,130 13,782 5,228 24,951 5,449 19,309 29,839 18,172 8,998 6,899 6,879 36,364 65,852 6,056 2,136 10,524 10,660 12,778

D Zpět [m] 9,301 4,621 8,130 13,785 5,225 24,954 5,452 19,307 29,839 18,169 8,998 6,900 6,880 36,365 65,854 6,056 2,136 10,524 10,662 12,780

Rozdíl [m] 0,001 0,000 0,000 -0,003 0,003 -0,003 -0,003 0,002 0,000 0,003 0,000 -0,001 -0,001 -0,001 -0,002 0,000 0,000 0,000 -0,002 -0,002

Redukce měřených délek Měřené délky se podle vyhlášky [2] opravují o fyzikální redukci a matematické redukce. Fyzikální redukcí se rozumí přepočet délky měřené na takovou délku, která odpovídá indexu lomu vzduchu v čase měření [6]. Opravu délky o fyzikální redukci vypočte totální stanice přímo při měření v terénu, je však potřebné zadat okolní teplotu t a tlak p. Pro průměrnou teplotu v jeskyni 10 °C a hodnotu normálního tlaku 1013,25 hPa, software totální stanice vypočetl redukci -9,3 ppm (mm / km). Fyzikální redukce pro krátké délky v jeskyni nehraje významnou roli, no i přesto byla pro úplnost zavedena. Šikmá délka S opravená o fyzikální redukci ΔD1 se vypočte podle vzorce: , kde

(3.8)

S0 je měřená šikmá délka.

25

Matematická redukce je převod šikmé délky S na vodorovnou délku HD do roviny zdánlivého horizontu. A poté převod vodorovné délky HD do nulového horizontu na délku HD0, což je redukce z nadmořské výšky. Vodorovná délka se vypočte podle vzorce: , kde

(3.9)

z je zenitový úhel, ρ je refrakční úhel, φ je středový úhel na referenční kouli o poloměru R = 6 380 703,6105 m.

Refrakční úhel se vypočte podle vzorce: , kde

(3.10)

k je refrakční koeficient s průměrnou hodnotou k = 0,13, úhel φ pro délky ≤ 2 km je dán poměrem

.

(3.11)

Redukce z nadmořské výšky ΔD2 se vypočte ze vzorce: , kde

(3.12)

H je nadmořská výška měřené délky.

Pro průměrnou nadmořskou výšku lokality Koněpruských jeskyní (450 m n. m.) je redukce ΔD2 = -70,5 ppm. Délka v nulovém horizontu se pak vypočte podle vzorce: .

(3.13)

Redukce do zobrazovací roviny S-JTSK je oprava délky v nulové nadmořské výšce z kartografického zkreslení. Pro výpočet redukované délky v S-JTSK je potřeba znát měřítko Křovákova zobrazení pro zadanou lokalitu. Přibližný střed lokality je dán souřadnicemi Y = 770 669 m, X = 1 058 331 m. Pro zadané souřadnice se nejprve vypočte průvodič ρ podle vzorce: ,

(3.14)

Dále se pro průvodič ρ vypočte kartografická šířka Š podle vzorce: , kde

(3.15)

ρ0 = 1 298 039,0046 m, α = 9,931 008 767 325 82, β = 1,020 486 569 309 36.

Nakonec se vypočte měřítko zobrazení pro danou lokalitu podle vzorce: , kde

(3.16)

γ = 1,535 762 769 18∙107.

26

Oprava z kartografického zkreslení se vypočte podle vzorce: . Délka v rovině kartografického zobrazení se vypočte podle vzorce: .

(3.17)

Výsledná hodnota redukce jak z nadmořské výšky, tak i z kartografického zobrazení má velikost -169,0 ppm, což znamená -16,9 mm / 100 m. Všechny matematické redukce délek byly vypočteny v programu Groma v. 7.0. Vzorce jsou uvedeny podle literatury [6].

3.2.2.3 Provažování bodů Na polygonovém bodu č. 5029, který se nachází ve středním patře jeskyně, nebylo možné měřit vrcholový úhel přímo, protože následující bod č. 5030 se nachází ve svrchním patře jeskyně. Propojení polygonového pořadu mezi svrchním a středním patrem bylo realizováno pomocí bodů č. 5029 a č. 7001, promítnutých z patra středního do patra svrchního, kde byly dočasně stabilizovány (viz obr. 6). K promítání bodů byl použit optický provažovač Zeiss PZL, který je konstrukční úpravou kompenzátorového přístroje Ni 007 pro přesnou nivelaci. Přesnost promítaného bodu udávaná výrobcem je 0,8 mm / 100 m. Postup: Po dostředění upevněné trojnožky na hlavě stativu nad provažovaným bodem pomocí optického centrovače a po pečlivém urovnání optického provažovače bylo přistoupeno k promítání bodu. Bylo měřeno ve dvou polohách, otočením dalekohledu o 200 gon. Měření bylo opakováno ve dvou vzájemně kolmých směrech. Poloha promítnutých bodů z každého měření byla označena malou tečkou pomocí popisovače na předem upevněném průsvitném pravítku. Výsledná poloha bodu byla graficky vyznačena v těžišti promítaných bodů. Stejným postupem byl promítnut i druhý bod. Po promítnutí obou bodů, byl nejprve změřen vrcholový úhel na bodu č. 7001, a poté všechny délky ve spodním pomocném trojúhelníku. Následně bylo provedeno měření v horním patře jeskyně, kde byl rovněž změřen vrcholový úhel na bodu č. 5029 a délky sousedních polygonových stran. Délka třetí strany ve trojúhelníku nebyla měřena. Všechny měřené prvky jsou vyznačeny na obr. 6.

27

Obr. 6 Situace promítaných bodů Posouzení přesnosti promítaní: Rozdíl měřených délek a, a´ musí splňovat kritérium podle [4] pro přesná měření: .

(3.18)

Průměrná délka strany s mezi promítanými body č. 5029 a č. 7001: dole:

a = 2,136 m,

nahoře:

a´ = 2,136 m.

Mezní rozdíl: 1δa = 1,2 mm. Platí, že │a – a’│ ≤ 1δa. Pro kontrolu byl proveden výpočet strany a kosinovou větou. ,

(3.19)

Měřené hodnoty v trojúhelníku ve středním patře: strany:

b = 5,194 m, c = 6,056 m,

úhel:

α = 22,2696 gon. 28

Mezi měřenou a vypočtenou délkou je rozdíl Δa = 2,2 mm, který se porovná s mezním rozdílem: .

(3.20)

Mezní kritérium Δa ≤ 2δa bylo dodrženo. Přesnost směrníku

daného dvěma body závisí na přesnosti jejich promítaní. Pro

naše měření uvažujeme směrodatnou souřadnicovou odchylku promítaní bodu σxy = 1 mm. Přesnost směrníku se pak vypočte podle vzorce [4]: , kde

(3.21)

a je vodorovná délka mezi promítanými body.

Směrodatná odchylka směrníku

= 42,1 mgon. Tato poměrně velká hodnota se projeví

v úhlovém uzávěru polygonového pořadu.

3.2.3 Výpočet a výsledky měření Souřadnice bodů byly vypočteny pomocí uzavřeného polygonového pořadu, přičemž na výchozím trigonometrickém bodu č. 32 byla dvakrát měřena osnova směrů. Nejprve jako na počátečním bodě polygonového pořadu, posléze jako na koncovém bodě. Výsledkem orientace osnovy směrů je dvakrát určený směrník na TB č. 31, který je počátkem osnovy směrů. V tab. 6 a tab. 7 je směrník σ32-31 uveden jako průměrný orientační posun.

Tab. 6 Orientace osnovy směrů na TB č. 32 (počátek polygonového pořadu) Bod

Směr

Směrník

31 0,0000 78,3139 221 76,9108 155,2254 4001 280,0202 4006 309,4542 úhlové jednotky: [gon] průměr:

Orientační Vypočtený Oprava posun směrník 78,3139 78,3146

0,0004 -0,0003 358,3345 387,7685

78,3143

29

Tab. 7 Orientace osnovy směrů na TB č. 32 (konec polygonového pořadu) Bod

Směr

Směrník

31 0,0000 78,3139 221 76,9145 155,2254 4005 313,1659 úhlové jednotky: [gon] průměr:

Orientační Vypočtený oprava posun směrník 78,3139 78,3109

-0,0015 0,0015 391,4783

78,3124

Výpočet polygonového pořadu je uveden v tab. 8. Pro uzavřený polygonový pořad podle vyhlášky [2] je mezní polohová odchylka dána vzorcem: , kde

(3.22)

L je součet délek měřených stran polygonového pořadu v metrech, [RR] je součet čtverců přímých vzdáleností jednotlivých bodů od koncového bodu pořadu v metrech, k1, k2 jsou koeficienty stanovené s ohledem na přesnost měření, pro velmi přesná měření je k1 = 1 a k2 = 0,003.

Pro měřený polygonový pořad je mezní polohová odchylka DX, Y = 0,045 m.

30

Tab. 8 Výpočet polygonového pořadu Bod

Měřený úhel [gon]

σ32-31 32 4001 4002 4003 5001 5002 5003 5004 5005 5006 5007 5008 5009 5010 5011 5012 5013 5014 5015 5016 5017 5018 5019 5020 5021 5022 5023 5024 5025 5026 5027 5028 7001 5029 5030 7002 4004 4005 32 31

280,0202 191,9351 355,5400 332,3716 169,0658 239,5164 156,2189 312,6366 135,9875 156,6783 119,3393 179,9831 200,5414 153,0795 250,0371 267,8582 189,8782 204,5383 145,8922 225,0871 146,2489 241,2060 226,6380 217,0772 103,0963 132,1126 144,2889 138,2546 240,6044 244,3108 140,0774 231,5980 62,8294 382,2238 275,4919 201,3755 309,6487 209,9566 86,8341

Vyrovnaný Délka směrník [m] [gon] 78,3143 358,3324 121,7280 350,2655 72,5400 105,8034 43,1810 238,1730 8,5340 207,2367 6,1280 246,7511 5,4020 202,9679 14,2080 315,6025 15,3700 251,5880 8,1990 208,2642 11,3440 127,6014 28,2160 107,5825 7,9550 108,1219 11,7370 61,1993 10,7380 111,2344 9,7670 179,0905 3,9130 168,9667 14,5890 173,5030 12,1000 119,3931 13,0840 144,4782 4,6210 90,7250 8,1300 131,9290 13,7830 158,5650 5,2270 175,6401 24,9530 78,7344 5,4510 10,8449 19,3080 355,1318 29,8390 293,3844 18,1710 333,9867 8,9980 378,2955 6,9000 318,3708 6,8800 349,9668 6,0560 212,7942 2,1360 395,0159 10,5240 70,5058 10,6610 71,8792 12,7790 181,5258 36,3650 191,4804 65,8530 78,3124

ΔY [m]

ΔX [m]

Y [m]

X [m]

-74,105 -51,079 43,002 -4,816 -0,695 -3,620 -0,662 -14,911 -5,940 -1,468 25,605 7,899 11,642 8,805 9,615 1,262 6,833 4,892 12,482 3,538 8,044 12,086 3,167 9,317 5,150 3,273 -19,332 -18,073 -7,746 -2,307 -6,596 -4,284 -0,426 -0,823 9,537 11,552 10,405 8,787

96,572 51,507 -3,931 -7,045 -6,088 -4,010 -14,193 3,729 -5,651 -11,249 -11,854 -0,945 -1,493 6,147 -1,715 -3,704 -12,890 -11,067 -3,924 -2,972 1,180 -6,627 -4,158 -23,148 1,787 19,029 22,730 -1,885 4,579 6,503 1,958 4,280 -2,093 10,492 4,764 5,463 -34,845 -65,264

770669,310 770595,204 770544,125 770587,125 770582,309 770581,614 770577,995 770577,332 770562,422 770556,481 770555,013 770580,618 770588,516 770600,157 770608,961 770618,576 770619,838 770626,671 770631,563 770644,043 770647,582 770655,625 770667,711 770670,878 770680,194 770685,343 770688,616 770669,284 770651,211 770643,465 770641,158 770634,563 770630,279 770629,852 770629,029 770638,566 770650,119 770660,524 770669,310

1058331,480 1058428,058 1058479,568 1058475,637 1058468,592 1058462,504 1058458,495 1058444,303 1058448,033 1058442,382 1058431,134 1058419,281 1058418,336 1058416,843 1058422,990 1058421,275 1058417,572 1058404,684 1058393,618 1058389,694 1058386,722 1058387,902 1058381,276 1058377,118 1058353,972 1058355,759 1058374,788 1058397,519 1058395,635 1058400,214 1058406,716 1058408,674 1058412,955 1058410,862 1058421,354 1058426,119 1058431,582 1058396,740 1058331,480

31

Souřadnicové odchylky OX, OY se vypočtou podle vzorců: ,

(3.23)

.

(3.24)

Polohová odchylka OP se vypočte podle vzorce: .

(3.25)

Mezní polohová odchylka byla dodržena: OP ≤ DX, Y. Posouzení přesnosti polygonového pořadu podle úhlového uzávěru Oω vyhláška [2] neuvádí, ale i přesto byl vypočten, pro kontrolu, podle vzorce: ,

(3.26)

kde k je počet vrcholů v polygonovém pořadu roven 38. Oω = -0,0798 gon Mezní odchylka úhlového uzávěru se vypočte podle vzorce: , kde

(3.27)

koeficient spolehlivosti up = 2,5, σω je směrodatná odchylka úhlu pro délky stran polygonového pořadu d < 100 m a vypočte se podle vzorce: .

(3.28)

Pro průměrnou délku strany v polygonovém pořadu d = 16 m má směrodatná odchylka úhlu velikost 6,2 mgon. Pak mezní odchylka Δω = 0,0955 gon. Mezní odchylka úhlového uzávěru byla dodržena: Oω ≤ Δω.

3.3 Výškové zaměření 3.3.1 Nivelace Pro určení výšek bodů páteřního polygonu byla použita metoda geometrické nivelace ze středu. Z technologického hlediska bylo měřeno technickou nivelací. K určení nadmořských výšek bodů uvnitř jeskyně bylo nutné nejprve určit výšku polygonového bodu č. 4002, který se nachází poblíž vchodu jeskyně. Z výchozího bodu č. Ia5-17 byl veden nivelační pořad na polygonový bod č. 4002. Jelikož se jedná o volný nivelační pořad, bylo měřeno nezávisle, tam a zpět. Nadmořská výška výchozího bodu č. Ia5-17 byla předem ověřena měřením nivelačních pořadů na dva další body ČSNS (viz kap. 3.3.3).

32

Pro měření na povrchu dle [3] platí mezní odchylka ,

(3.29)

mezi daným a měřeným převýšením, kde L je délka nivelačního pořadu. V případě dvakrát měřeného převýšení se rozdíl mezi měřením tam a zpět posuzuje podle mezní odchylky .

(3.30)

Nivelační měření v jeskyni bylo navázáno na výškově určený bod č. 4002. Z tohoto bodu byl veden uzavřený nivelační pořad vchodem dovnitř jeskyně, postupně byly zaměřeny všechny body páteřního polygonu a nakonec vyveden přes východ jeskyně ven, zpátky na bod č. 4002. Měření tam a zpět bylo nahrazeno zdvojením nivelačního pořadu dle [3], použitím nivelační podložky se dvěma výstupky. Schéma nivelačního pořadu je uvedeno v příloze č. 4. V úseku mezi polygonovými body č. 5027 a č. 5030 bylo převýšení měřeno hloubkovým pásmem. Podrobněji je pojednáno v kap. 3.3.4. Základním kritériem přesnosti dle vyhlášky [2] Českého báňského úřadu je mezní odchylka mezi daným a měřeným převýšením. Pro měření technické přesnosti platí: ,

(3.31)

kde L je délka nivelačního pořadu. Mezní odchylka měřeného převýšení při měření tam a zpět dle [4]: .

(3.32)

Základní údaje a použité pomůcky: • měření proběhlo 10. února 2011, • délka volného nivelačního pořadu vedeného z bodu č. Ia5-17 na č. 4002 je 570 m, počet nivelačních sestav je 14, • délka uzavřeného nivelačního pořadu z bodu č. 4002 vedeného přes jeskyni je 600 m, počet nivelačních sestav je 55,

33

• měření bylo prováděno pomocí optického nivelačního přístroje Sokkia C32, (v. č. 376273) s automatickým kompenzátorem s rozsahem ±15´, střední kilometrová chyba nivelačního přístroje m0 = 2,0 mm • zasouvací hliníková nivelační lať s centimetrovým dělením opatřena krabicovou libelou, délka latě 4 m, • nivelační litinová podložka trojúhelníkového tvaru se dvěma výstupky.

3.3.2 Zkouška nivelačního přístroje Před nivelací je vždy nutné provést zkoušku nivelačního přístroje přímo v terénu, prakticky před každým měřením po delší době. I přesto, že je pravidelně prováděna justáž přístroje v mechanické dílně, může dojít k porušení osových podmínek, obzvlášť při delším transportu vlivem otřesů. Při vyšších požadavcích na přesnost je nutné provést rektifikaci přímo v terénu.

Osové podmínky nivelačního přístroje [3]: 1. osa pomocné krabicové libely má být kolmá k točné ose alhidády, 2. vodorovná ryska záměrného kříže má být kolmá k ose alhidády, 3. záměrná přímka má být vodorovná. 1. Splnění první podmínky hraje u kompenzátorových přístrojů důležitou roli. Po horizontaci přístroje pomocí krabicové libely by měla být záměrná přímka uvedena do vodorovné polohy v rozsahu kompenzátoru. Ověření správné funkce kompenzátoru se provede jemným poklepáním na dalekohled a současným pozorováním ryskového kříže. Při správné funkci kompenzátoru se ryskový kříž zatřese a vrátí se do původní polohy. Jestliže ryskový kříž nereaguje, je nutné provést rektifikaci krabicové libely. V horším případě může jít o poruchu kompenzátoru, opravu pak musí provést odborný servis. 2. Ověření druhé podmínky se provede tak, že levým okrajem vodorovného vlákna ryskového kříže se zacílí na pevný zřetelný bod. Vodorovné vlákno má při jemném posunu vodorovnou ustanovkou krýt zvolený bod. Když se vodorovné vlákno vychýlí od zvoleného bodu, je zapotřebí provést rektifikaci pootočením ryskového kříže. V terénu je potom nejlepším měřickým způsobem jak omezit vliv této chyby, číst na lati podle středu ryskového kříže. 34

3. Kompenzátor má pracovat tak, aby vodorovná přímka procházela středem ryskového kříže. Zda je tomu skutečně tak, se zjistí pomocí zkoušky vodorovnosti záměrné přímky: V mírně svažitém terénu byly zvoleny dva body A a B, vzdálené 50 m od sebe, zajištěné nivelační podložkou a ocelovými výstupky na zábradlí. Nivelační přístroj byl postaven doprostřed na bod 1, který byl určen krokováním. Na bodech A a B se postupně postaví nivelační lať a odečtou se hodnoty 1z´ a 1p´. Z rozdílu těchto čtení byl určen výškový rozdíl Δ1HAB. Výškový rozdíl lze považovat za správný i v případě, že záměrná přímka svírá s přímkou vodorovnou úhel φ. Čtení jsou pochybena o stejnou hodnotu 1Δ. Přístroj byl postaven na bod 2, přibližně tři metry za bod B. Na bližší lati se odečte hodnota 2p´, kterou lze považovat za správnou. Potom se na vzdálenější lati odečte hodnota 2z´. Výškový rozdíl Δ2HAB získaný z čtení 2z´ a 2p´ je pochyben o hodnotu 2Δ.

Obr. 7 Zkouška vodorovnosti záměrné přímky Pro určení správního převýšení mezi body A a B platí , kde:

1

z´ je čtení vzad, lať na bodě A,

1

p´ je čtení vpřed, lať na bodě B,

1

Δ je posun čtení způsobený nevodorovnosti záměrné přímky.

(3.33)

Pro určení převýšení pochybeného o hodnotu 2Δ platí , kde:

(3.34)

2

z´ je čtení na lati na bodě A,

2

p´ je čtení na lati na bodě B, 2p´ = 2p.

35

Velikost chyby 2Δ určíme z rozdílu převýšení určených ze dvou postavení přístroje .

(3.35)

Výpočet chyby 2Δ z měřených převýšení Bylo měřeno na dva výstupky nivelační podložky. Převýšení mezi body A a B: Δ1H´AB = 0,675 m, Δ1H´´AB = 0,654 m, Δ2H´AB = 0,676 m, Δ2H´´AB = 0,656 m. Velikost chyby 2Δ vypočtena z měřených převýšení, včetně znaménka v závislosti na délce záměry 2

Δ´ = -1 mm / 50 m,

2

Δ´´ = -2 mm / 50 m.

Průměrná hodnota chyby 2Δ je -1,5 mm / 50 m (-0,3 mm / 10 m). Vzniklá chyba 2Δ se porovná s mezním rozdílem 2Δmet. Mezní rozdíl převýšení 2Δmet se vypočte ze vzorce ,

(3.36)

kde up je koeficient spolehlivosti volen 2. σΔh je směrodatná odchylka rozdílu dvojice převýšení mezi body A a B. Směrodatná odchylka jednoho převýšení je rozdíl dvou čtení na lati, tedy platí σc∙√2. Směrodatnou odchylku čtení σc uvažujeme 1 mm. Směrodatná odchylka rozdílu převýšení se vypočte ze vzorce .

(3.37) 2

Po dosazení σΔh do vzorce (3.36) bude velikost mezního rozdílu převýšení Δmet = 4 mm. Platí podmínka 2Δ < 2Δmet. V případě překročení mezního rozdílu se provede rektifikovat podle typu přístroje, buď svislým posunem ryskového kříže rektifikačními šrouby, nebo pootočením optického klínu. Zbytkovou měřickou chybu odstraní samotná měřická metoda geometrické nivelace ze středu. Při rozdílných délkách záměr je vhodné zavádět početní korekci [3]. Použitý nivelační přístroj splnil všechny tři osové podmínky, a nebylo proto zapotřebí přístroj rektifikovat.

36

3.3.3 Ověření výšky výchozího bodu Výška výchozího nivelačního bodu č. Ia5-17 byla ověřena na dva další body ČSNS. Z bodu č. Ia5-17 byl veden vložený nivelační pořad na bod č. Ia5-18. Dále pak z bodu č. Ia5-18 na bod č. Ia5-18.1. Převýšení mezi danými body bylo měřeno dvakrát, tam a zpět. Údaje o nivelačních bodech jsou uvedeny v příloze č. 1.

Vložený pořad z bodu Ia5-17 na bod Ia5-18 Dané převýšení:

ΔH = 2,441 m,

měřené převýšení:

Δhniv = 2,441 m,

odchylka převýšení:

δniv = 0 mm,

mezní odchylka podle vzorce (3.29) pro délku pořadu L = 0,242 km:

1

Δmax = 20 mm.

1

Δmax = 6 mm.

1

Platí: δniv ≤ Δmax. Vložený pořad z bodu Ia5-18 na bod Ia5-18.1 Dané převýšení:

ΔH = 0,085 m,

měřené převýšení:

Δhniv = 0,086 m,

odchylka převýšení:

δniv = -1 mm,

mezní odchylka podle vzorce (3.29) pro délku pořadu L = 0.026 km: Platí: δniv ≤ 1Δmax. Nadmořská výška výchozího bodu č. Ia5-17 byla ověřena.

37

3.3.4 Hloubkové měření V závěru

trasy

polygonového

pořadu se nachází výstupní šachta, ve které je vybudováno točité schodiště. Převýšení

mezi

spodní

a

horní

plošinou schodiště činí přibližně 14 metrů. Měření převýšení schodišti pomocí nivelačních latí by bylo velmi obtížené a dosti pracné, vzhledem k velkému počet sestav. S výhodou byl použit jednodušší postup určení převýšení pomocí komparovaného hloubkového pásma. Před

měřením

bylo

pásmo

upevněno na strop jeskynní chodby pomocí karabiny na zavrtanou skobu.

Obr. 8 Určení převýšení hloubkovým pásmem

Nula pásma byla vytažena nahoru pomocí provázku otvorem horní plošiny schodiště. Poté bylo pásmo dole zatíženo pytlem písku připevněným na vidlici pásma. Hmotnost závaží činila 6,3 kg, což přibližně odpovídá napínací síle Qk při komparaci pásma. Při měření bylo použito třicetimetrové hloubkové pásmo BMI. Kalibrační list pro použité pásmo je uveden v příloze č. 5. Podle obr. 8 bude mít rovnice pro určení výšky bodu B tvar: ,

(3.38)

kde lA, lB jsou čtení na latích na bodech A, B a ld, lh jsou čtení na stupnici pásma. Do výpočtu se dále zavádějí opravy [4]: • oprava z komparace ok, odchylka je uvedena v kalibračním protokolu, • oprava z teploty ot, vypočte se podle vzorce ,

(3.39)

kde: l - měřený úsek pásma v m, α - koeficient roztažnosti oceli, α = 1,15.10-5, t, t0 - teplota při měření a kalibraci ve °C, • oprava z protažení pásma op se vypočte podle vzorce

38

(3.40) kde:

l - odvinutá část pásma v m, ld - neodvinutá část pásma (převěšek) v m, E - modul pružnosti v N/mm2, P - plocha průřezu pásma v mm2, QM - napínací síla při měření v N, QK - napínací síla pří komparaci v N, q - hmotnost jednoho metru pásma v kg/m, g - tíhové zrychlení 9,81 m.s-2.

Parametry pásma BMI dle [4]: materiál: ocel, povrch: černý leptaný, dělení: mm, šířka: 12,88 mm, tloušťka: 0,19 mm, průřez: 2,447 mm2, hmotnost: 19,11 g/m, modul pružnosti: 227120 N/mm2, kalibrační teplota: 19,8 °C, napínací síla QK: 50,0 N, napínací síla QM: 61,8 N. Oprava z komparace pro odvinutou délku pásma (l = 14,4 m) má podle kalibračního protokolu velikost ok = -0,20 mm. Oprava z teploty prostředí pro průměrnou teplotu 10 °C má podle vzorce (3.39) velikost ot = -1,62 mm. Oprava z protažení pásma vypočtena podle vzorce (3.40) má velikost op = +0,42 mm. Výsledná oprava měřeného převýšení se vypočte jako suma dílčích oprav .

(3.41)

Vzhledem ke skutečnosti, že výšky byly určeny nivelací s technickou přesností, nebyla výsledná oprava uvažována.

Porovnání dvakrát určeného převýšení tam a zpět mezi body č. 5027 a č. 5030. Převýšení tam: kde:

, [z] - suma záměr vzad, [p] - suma záměr vpřed,

[z] = 5,348 m, [p] = -11,933 m, . 39

(3.42)

Převýšení zpět: [z] = -11,979 m, [p] = 5,302 m, . Rozdíl mezi měřeným převýšením tam a zpět je roven 0 mm. Podle vzorce (3.32) je mezní odchylka mezi měřeným převýšením tam a zpět δT = 4 mm. Délka nivelovaného úseku mezi body č. 5027 a č. 5030 je 23 metrů. Mezní odchylka byla dodržena.

3.3.5 Výpočet a výsledky měření Volný nivelační pořad Nejprve byla určena výška polygonového bodu č. 4002 poblíž vchodu jeskyně. Dále jsou uvedeny výsledky měření volného nivelačního pořadu vedeného z výchozího nivelačního bodu č. Ia5-17 na bod č. 4002. Převýšení tam:

,

převýšení zpět:

,

odchylka měření:

δmer = +6 mm,

mezní odchylka podle (3.30) pro délku pořadu L = 0,570 km:

2

Δmax = 20 mm.

Platí: δmer ≤ 2Δmax. Výsledná nadmořská výška polygonového bodu č. 4002 je 451,29 m.

Uzavřený nivelační pořad Z bodu č. 4002 byl veden uzavřený nivelační pořad přes jeskyni. Podrobněji popsáno v kap. 3.3.1. Měřené převýšení v uzavřeném pořadu se má rovnat nule. Měřené převýšení na dolní výstupek podložky:

Δdhniv = 0,000 m,

měřené převýšení na horní výstupek podložky:

Δhhniv = +0,002 m,

průměrné měřené převýšení:

Δphniv = +0,001 m,

odchylka měření (0 – Δphniv):

δmer = -1 mm,

40

mezní odchylka v uzávěru pořadu podle (3.31) pro délku L = 0,650 km: Δvmax = 32 mm. Platí: δmer ≤ Δvmax. Vetknutý nivelační pořad Výšky bodů č. 5028 a č. 5029 byly určeny dodatečně proto, že v čase měření uzavřeného nivelačního pořadu byly zasypané zeminou, která vznikla při rekonstrukci schodiště. Mezi známými body č. 5027 a č. 5013 byl veden vetknutý nivelační pořad. Dané převýšení:

ΔH5027, 5013 = +4,661 m,

měřené převýšení na dolní výstupek podložky:

Δdhniv = +4,672 m,

měřené převýšení na horní výstupek podložky:

Δhhniv = +4,671 m,

průměrné měřené převýšení:

Δphniv = +4,672 m,

odchylka měření:

δmer = -11 mm,

mezní odchylka podle (3.31) pro délku L = 0,027 km:

Δvmax = 7 mm.

Překročení mezní odchylky je způsobeno tím, že nivelační pořad byl vložen mezi body, jejichž výšky jsou určeny s přesností technické nivelace a zřejmě i podmínkami při měření. Dovoluji si doplnit, že výšky určovaných bodů č. 5028 a č. 5029 lze považovat pro mapovací účely za dostatečně vyhovující. Výsledné výšky bodů v podrobném důlním výškovém bodovém poli se dle vyhlášky [2] uvádějí v metrech zaokrouhlená na dvě desetinná místa a jsou uvedeny v tab. 9.

41

Tab. 9 Výsledné nadmořské výšky bodů Nadmořská výška určena Číslo bodu 4002 4003 4004 5001 5002 5003 5004 5004A 5005 5006 5007 5008 5009 5010 5011 5012 5013 5014 5015 5016 5017 5018 5019 5020 5021 5022 5023 5024 5025 5026 5027 5028 5029 5030 niv. zn. vchod niv. zn. východ 7001 7002

ze čtení latě na dolní výstupek podložky [m] 451,294 442,919 458,362 442,131 441,253 441,576 440,489 435,155 439,943 434,303 433,404 434,602 435,400 439,668 442,370 443,360 443,130 436,808 435,007 437,146 437,714 441,274 442,179 439,871 441,024 443,574 443,075 447,010 441,311 437,120 438,470 441,306 441,679 455,751 443,272 459,195 441,713 457,153

ze čtení latě na horní výstupek podložky [m] 451,294 442,918 458,361 442,130 441,253 441,577 440,492 435,154 439,944 434,302 433,404 434,600 435,398 439,668 442,372 443,362 443,132 436,810 435,011 437,149 437,715 441,272 442,177 439,869 441,023 443,574 443,075 447,013 441,312 437,119 438,469 441,305 441,679 455,750 443,271 459,194 441,714 457,154

Rozdíl výšek [m]

Nadmořská výška - Bpv [m]

0,000 0,001 0,001 0,001 0,000 -0,001 -0,003 0,001 -0,001 0,001 0,000 0,002 0,002 0,000 -0,002 -0,002 -0,002 -0,002 -0,004 -0,003 -0,001 0,002 0,002 0,002 0,001 0,000 0,000 -0,003 -0,001 0,001 0,001 0,001 0,000 0,001 0,001 0,001 -0,001 -0,001

451,29 442,92 458,36 442,13 441,25 441,58 440,49 435,15 439,94 434,30 433,40 434,60 435,40 439,67 442,37 443,36 443,13 436,81 435,01 437,15 437,71 441,27 442,18 439,87 441,02 443,57 443,08 447,01 441,31 437,12 438,47 441,31 441,68 455,75 443,27 459,19 441,71 457,15

V příloze č. 6 jsou uvedeny geodetické údaje všech nově stabilizovaných bodů v jeskyni a na povrchu. Seznam souřadnic a výšek bodů je uveden v příloze č. 7.

42

4 SPELEOLOGICKÉ MAPOVÁNÍ Činnosti související s určováním prostorových vztahů v krasovém prostředí nazýváme speleologickým měřictvím [8]. Patří sem obecně všechny metody, jejichž výsledkem je informace o poloze bodů a jevů vázaných na speleologické prostředí. Z geodetických a kartografických metod je možné využít metody důlního měřictví, inženýrské geodézie, mapování, fotogrammetrie a v neposlední řadě i metodu laserového skenování. Některé z uvedených metod lze využít jen v omezené míře z důvodu členitosti jeskynních systémů a stísněných prostor. Měřické práce ve speleologii můžeme rozdělit na tři hlavní směry: 1. speleologické mapování, 2. speciální speleologická měření, 3. speciální výpočetní a zobrazovací práce.

Speleologickým mapováním nazýváme soubor měřických prací, jejichž produktem je mapa nebo plán krasového jevu. Dále se zabývá způsobem tvorby speleologických map a jejich využitím, doplňováním geodetické sítě bodů na povrchu a budováním měřických sítí v podzemí. Součástí speleologického mapování jsou také výpočetní a základní zobrazovací práce nezbytné pro vytvoření mapy jeskyně či propasti. Také řeší společné zobrazení průběhu jeskyně do mapy povrchu nebo naopak Speciálním speleologickým měřením se rozumí metody inženýrské geodézie využívané při vytyčování prorážek nebo technických projektech, fotogrammetrické metody a měření pomocí laserových skenovacích systémů. Sem lze zařadit i metody měření pod vodou, speciální měření propastí, geofyzikální, geologické a radiové metody k určování prostorových vztahů. Speciální výpočetní a zobrazovací práce zahrnují výpočetní postupy a grafické metody, které jsou při speleologickém mapování používány spíš výjimečně. Mezi ně patří zejména axonometrické znázornění jeskyní, zpracování dat měřených pomocí 3D skenovacích systémů, tvorba digitálního modelu terénu, analýza map nebo 3D modelů za účelem získaní délkových, směrových, spádových, výškových, plošných a objemových poměrů, ale také tvorba geoinformačních systémů, evidenčních map krasu či základních map krasu [8].

43

4.1 Použití laserového skenovacího systému ve speleologickém mapování Nasazení laserových skenovacích systémů (LSS) ve speleologickém mapování je stále novou a ještě zřídka používanou metodou. Hlavní výhodou této metody je, že odpadá nutnost přímého fyzického kontaktu měřiče s proměřovaným objektem. Je tedy možné zaměřit i nedostupná místa a složité geomorfologické útvary s velkou přesností. Limitujícím faktorem pro použití LSS ve speleologii je vysoká pořizovací cena 3D skenovacího systému a potřebná poměrně vysoká odbornost k obsluze tohoto zařízení. Dalším omezujícím faktorem je velikost a hmotnost laserových skenerů, které někdy nelze transportovat úzkými chodbami jeskynních prostor.

4.1.1 Popis metody laserového skenování Laserové skenování je neselektivní, bezkontaktní metodou měření bodů povrchu různých objektů. Patří k nejmodernějším a nejnovějším metodám sběru prostorových dat. V současnosti se uplatňuje hlavně ve stavebnictví při zaměřování složitých konstrukcí budov nebo liniových staveb pro určení jejich skutečného stavu potřebného pro projektování a rekonstrukce. Taktéž jsou LSS používány pro topografické mapování cestních či železničních tunelů, kamenolomů, skládek odpadů, skalních stěn, mapování v dolech a jeskyních. Speciální využití nacházejí v oborech architektury, památkářství, archeologie či filmového průmyslu [9]. Laserové skenování podle [9] lze charakterizovat těmito základními rysy: • Přesnost. • Vysoká hustota měřených bodů. • Krátká doba potřebná pro pořízení velkého množství dat. • Vysoká automatizace zpracování měřených dat. Výhody a přínosy laserových skenovacích systémů podle [9]: • Zvýšení produktivity práce spojené s finančními úsporami. • Možnost 3D modelování a následné generování 2D výkresů (půdorysů a řezů). • Odstranění nebo snížení opakovaných návštěv zaměřované lokality díky kompletnosti záznamu LSS dat. • Téměř vždy je možné zpracovat kvalitnější a podrobnější projektovou dokumentaci díky velké hustotě a přesnosti pořízených dat. 44

• Jednou s hlavních výhod LSS je, že tato metoda prakticky vylučuje chybná nebo nepřesná měření způsobená vlivem měřiče. Vzájemné prostorové vztahy měřeného celku není třeba odhadovat. • Vysoká hustota bodů umožňuje přesnější zaměření povrchových ploch, oproti jednobodovým měřickým metodám. Výsledkem jsou velmi přesné digitální modely terénu, 3D modely objektů nebo přesnější výsledky při určování kubatur. • Automatizované měření pomocí LSS lze aplikovat na sledování posunů a deformací stavebních a průmyslových objektů. Také se běžně uplatňují při sledování průmyslových, chemických a dalších provozů v reálném čase.

4.2 Měření a zpracování naměřených dat Postup měření a pomocí 3D skenovacího systému probíhá v následujících krocích [9]: 1. Rekognoskace měřeného prostoru a volba stanovisek pro skenování. 2. Signalizace a zaměření vlícovacích bodů. 3. Pořizování prostorových dat – skenování. 4. Vstupní úpravy mračen bodů. 5. Spojování skenů z jednotlivých stanovisek. 6. Transformace celého mračna do výsledného souřadnicového systému. 7. Úpravy mračen bodů. 8. Zpracování měření aproximací objektů matematickými primitivy nebo modelováním s využitím trojúhelníkové sítě.

4. 2.1 Práce v terénu 4.2.1.1 Rekognoskace zaměřovaných prostor Před samotným měřením byla provedena rekognoskace Proškova dómu. Výsledkem rekognoskace

bylo

naplánování

vhodné

konfigurace

stanovisek

pro

skenování

a rozmístnění vlícovacích bodů s ohledem na základní vlastnosti skeneru. Vzhledem k velké členitosti povrchu měřených části jeskyně byla zvolena hustota skenování bodů 1 x 1 cm na vzdálenost 5 m. Schéma rozmístění stanovisek skenování a vlícovacích bodů je uvedena v příloze č. 8.

45

4.2.1.2 Signalizace a změření vlícovacích bodů K signalizaci vlícovacích bodů byly použity rovinné kruhové destičky s vysokou odrazivostí. Vlícovací body byly postaveny na výtyčkách upevněných ve stojanu. Před každým skenováním byly terče natočeny k stanovisku skeneru tak, aby nedošlo ke změně jejich polohy. Zaměření vlícovacích bodů bylo provedeno totální stanicí ze stanovisek č. 5022 a č. 5021 s orientací na body č. 5023 a č. 5020. Výsledné souřadnice vlícovacích bodů byly vypočteny v souřadnicovém systému S-JTSK. Pro další zpracování byly přepočteny podobnostní transformací z S-JTSK do skutečnosti, což znamená, že byly zpětně opraveny o redukci z kartografického zobrazení a z nadmořské výšky.

Tab. 10 Porovnání souřadnic vlícovacích bodů Bod VB 1 VB 2 VB 3 VB 4

Souřadnice v systému S-JTSK [m] Y X Z 770693,708 1058363,406 447,199 770699,013 1058364,375 448,319 770693,978 1058359,084 447,383 770675,223 1058363,449 441,381

Souřadnice ve skutečnosti [m] Y 770693,710 770699,016 770693,980 770675,221

X 1058363,407 1058364,377 1058359,085 1058363,451

Z 447,199 448,319 447,383 441,381

Rozdíl souřadnic [m] dY dX -0,002 -0,001 -0,003 -0,002 -0,002 -0,001 0,002 -0,002

4.2.1.3 Skenování Před spuštěním skenovacího procesu byly v řídícím programu Cyclone-SCAN nastaveny vhodné

parametry.

Prvním

důležitým

parametrem je nastavení hustoty skenování, od které závisí podrobnost skenovaného povrchu, čas potřebný pro měření a velikost měřených

dat.

Při

měření

na

všech

stanoviskách byla zvolena hustota skenování bodů 1 x 1 cm na vzdálenost 5 m. Dalším parametrem

bylo

definování

skenování

nastavením

oblasti

počátečního

a koncového směru ve vodorovné a svislé rovině. Po zadání parametrů do řídícího programu byl spuštěn proces skenování, který

46

Obr. 9 Skenování Proškova dómu

probíhal bez zásahů měřičů. Průměrná doba samotného skenovacího procesu na jednom stanovisku byla 70 minut. Prostora Proškova dómu byla naskenována z pěti stanovisek.

Použité pomůcky při měření: • 3D laserový skener Leica HDS3000, • 4 odrazné terče, 3 výtyčky se stojany pro uchycení terčů, 2 stativy • notebook s řídícím programem Cyclone-SCAN, datový a síťový kabel, • zaměření vlícovacích bodů totální stanicí Topcon GPT - 2006, v. č. VU0571, • zaměření kontrolního profilu totální stanicí Topcon GPT 7501, v. č. 7W1313. Základní technické parametry použitého laserového skeneru[10]: Přístroj Leica HDS3000 využívá pulsní technologii pro měření délek s přesností 4 mm. Dosah skeneru při odrazivosti povrchu 18% je 134 m. Skenování probíhá rychlostí 4000 bodů za sekundu. Úhlová přesnost ve vodorovném a svislém směru uváděná výrobcem je 0,0038 gon. Zorné pole skeneru je 270° ve vertikálním směru a 360° v horizontálním směru. Ve skeneru chybí kompenzátor, urovnání přístroje do vodorovné polohy je tak zajištěno citlivou krabicovou libelou. Hmotnost samotného skeneru je 17 kg.

4.2.2 Zpracování naměřených dat 4.2.2.1 Úprava mračen bodů a registrace v programu Cyclone 5.6 Prvním krokem ve zpracování dat byla vstupní úprava naskenovaných bodů. Mračna bodů byla upravena tak, aby se zabránilo zpracování chybných a nepotřebných dat. Čištění mračen bodů bylo provedeno v okně ModelSpace View, které je součástí programu Cyclone. Vždy byla zobrazena jen malá část pořízených dat, aby bylo možné jednoznačně identifikovat nepotřebná data, jako jsou lidé, transportní bedny, kabely, zábradlí a jiné šumy. Proces čištění byl pro všechny stanoviska (v programu Cyclone tzv. ScanWorld) proveden zvlášť. Po očištění dat bylo přistoupeno k dalšímu kroku, v laserovém skenování označovaného jako registrace. Jde vlastně o transformaci mračen bodů pořízených z jednotlivých stanovisek skeneru do společného obecného souřadnicového systému. V našem případě byl proces registrace proveden pomocí čtyř vlícovacích bodů, naskenovaných ze všech pěti 47

stanovisek. V průběhu procesu registrace byly zkontrolovány odchylky na jednotlivých vlícovacích bodech. Tyto odchylky na všech vlícovacích bodech byly řádově stejné jako průměrná absolutní odchylka registrace, která má hodnotu 0,001 m. Spuštěním funkce Create ScanWorld/Freeze Registration v modulu Registration bylo vytvořeno sloučené mračno v jednotném souřadnicovém systému, a to bylo uloženo v novém ModelSpace. Dalším krokem bylo transformování sloučeného mračna bodů na skutečné souřadnice vlícovacích bodů, téměř totožné se souřadnicemi v systému S-JTSK. Transformace byla provedena v modulu Registration, obdobně jako u spojování skenů. Při registraci byl z výpočtu vypuštěn vlícovací bod č. 3, protože velikost odchylky oproti odchylkám na ostatních vlícovacích bodech byla desetkrát větší. Pak průměrná absolutní odchylka z registrace klesla na hodnotu 0,004 m. Transformované mračno bodů bylo následně exportováno do textového souboru, který obsahuje pouze souřadnice XYZ mračen bodů. Protokoly z obou registrací jsou uvedeny v příloze č. 9.

4.2.2.2 Tvorba 3D modelu v programu Geomagic studio 10 Vzhledem k velké členitosti povrchu jeskyně byl nejlepší způsob vyhodnocení mračna bodů pomocí trojúhelníkové sítě. Program Geomagic používá pro generaci trojúhelníkové sítě algoritmus založený na Delaunayově triangulaci. Podmínka Delaunayovy triangulace v prostoru je definována následovně: v nejmenší kouli opsané jakémukoli trojúhelníku nesmí být žádný další bod. Přesněji vyjádřeno, v triangulaci množiny P o n bodech je přesně 2n-2-k trojúhelníku a 3n-3-k hran, kde k je počet bodů ležících na hranici konvexního obalu bodů z množiny P. Dalším požadavkem je, aby trojúhelníky byly co nejbližší rovnostranným [9]. Do programu Geomagic bylo nejprve importováno očištěné a registrované mračno bodů připravené ke zpracování. V první fázi, nazývané v programu jako Point Phase, byla pomocí funkce Wrap vygenerována trojúhelníková síť, s nastavením automatické redukce šumu. Po vygenerování sítě se Geomagic přepnul do módu Polygon Phase, ve kterém byly provedeny všechny další úpravy až po výsledný 3D model. Prvním krokem bylo zmenšení velikosti souboru dat kvůli velkým nárokům na hardware počítače. Toho bylo docíleno pomocí nástroje Decimate Polygons, přičemž bylo použito nastavení s parametrem maximální zachování křivosti povrchu. Celkový počet

48

trojúhelníků před decimací byl asi 13 milionů, po ní 7,5 milionu. Následně byl model rozdělen na šest přibližně stejně velkých objektů, které byly zpracovávány samostatně. V dalším kroku byly postupně manuálně vymazány odlehlé a neúplné oblasti modelu, které vznikly velkou členitostí jeskyně. Následně byl použit nástroj Repair Intersection, který odstranil protínající se trojúhelníky. Poté všechny menší otvory v trojúhelníkové síti byly vyplněny pomocí nástroje Fill Holes. Vyplňování otvorů bylo prováděno manuálně, protože automatické vyplňování mnohdy selhávalo. Vyhlazení povrchu modelu bylo prováděno nástrojem Relax velmi opatrně, neboť cílem je zachovaní nervností a různorodosti povrchu krasu jeskyně. Takto upravené části modelu byly pomocí nástroje Combine Polygons Object spojeny do jednoho celku. V místech spojů jednotlivých objektů vznikly mezery, které byly vyplněny pomocí nástroje Create Bridges. Nakonec byl model ještě otestován nástrojem Repair Intersection. V některých místech chybí naskenovaná data, neboť nebyla přímá viditelnost mezi skenerem a povrchem. Výsledný model proto není zcela uzavřený a vodotěsný. Model může být dále potažen texturami a exportován do souborových formátů, které podporují specializované počítačové programy pro tvorbu vizualizací a animací, jakou jsou například 3D Studio Max nebo Cinema 4D Studio a jiné.

4.3 Výsledky laserového skenování Produktem je digitální 3D model Proškova dómu (příloha č. 13) v souřadnicovém systém S-JTSK ve skutečnosti, což znamená, že souřadnice jsou zpětně opraveny o kartografické zkreslení a vztahují se ke skutečné nadmořské výšce. V příloze č. 10 jsou uvedeny pohledy 3D modelu Proškova dómu, které byly vytvořeny v programu Geomagic studio 10. Na vytvořeném 3D modelu lze provádět další analýzy měřených dat, jako například výpočet objemů, ploch, výpočet délkových, výškových, směrových či sklonových poměrů. Posléze byly pro názornost v programu Geomagic pomocí funkce Curves by Section vytvořeny svislé řezy modelu. Zhotovené řezy 3D modelu jsou uvedeny v příloze č. 11.

49

4.3.1 Porovnání řezu s kontrolně zaměřeným profilem Pro ověření prostorové přesnosti výsledného modelu Proškova dómu byl zaměřen kontrolní profil průběhu stropní části. Kontrolní body profilu byly zaměřeny polárně, pomocí bezhranolové totální stanice, z měřického bodu č. 5022 a s orientací na bod č. 5023. V programu Geomagic byla definována rovina třemi kontrolními body (začátek, střed a konec profilu) a nástrojem Curves by Section byl vytvořen křivkový profil, který byl následně vyexportován. V programu Microstation XM byly vyhodnoceny souřadnicové rozdíly mezi profilem získaným ze 3D modelu a kontrolně zaměřenými body. Kontrolní body na křivce vygenerovaného profilu byly zkonstruovány v nejbližších místech od zaměřených bodů. Souřadnicové rozdíly jsou uvedeny v tab. 11. Grafické znázornění kontrolního profilu je k vidění v příloze č. 12. Výsledky: Průměrné hodnoty souřadnicových rozdílů: dY = 0,000 m, dX = -0,005 m, dH = 0,016 m. Výběrové směrodatné odchylky:

sY = 0,001 m, sX = 0,011 m, sH =.0,012 m.

Velikost souřadnicových rozdílů může být zčásti způsobena přesností použitých pomůcek. Přesnost měřených délek v bezhranolovém módu totální stanice Topcon GPT 7501 je 5 mm a délková přesnost laserového skeneru Leica HDS3000 je 4 mm. Určitá míra nepřesnosti je také způsobena transformací mračna bodů pomocí vlícovacích bodů, kde absolutní odchylka z registrace je 4 mm. Rozdíly z porovnání kontrolního profilu lze pro mapovací účely považovat za dostatečně přesné.

50

Tab. 11 Porovnání souřadnic kontrolního profilu Bod 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 33 34 35 36

Souřadnice kontrolně zaměřených bodů [m] Y ref X ref H ref 686,548 8 368,276 444,776 686,354 8 366,245 445,185 686,272 8 365,382 445,547 686,207 8 364,710 445,797 686,162 8 364,229 446,024 686,033 8 362,881 446,163 685,995 8 362,490 446,549 685,961 8 362,132 446,906 685,938 8 361,889 447,310 685,965 8 362,166 447,822 685,856 8 361,035 447,697 685,772 8 360,152 447,553 685,698 8 359,375 447,435 685,632 8 358,686 447,249 685,548 8 357,808 446,913 685,468 8 356,969 446,684 685,427 8 356,541 446,363 685,393 8 356,182 446,166 685,294 8 355,149 445,925 685,256 8 354,749 445,806 685,232 8 354,500 445,660 685,215 8 354,318 445,427 685,183 8 353,977 445,127 685,128 8 353,410 445,047 685,091 8 353,016 444,794 685,056 8 352,651 444,434 684,998 8 352,041 443,982 684,993 8 351,996 443,758 684,516 8 347,002 441,282 684,487 8 346,698 440,912 684,490 8 346,725 440,674 684,474 8 346,562 440,395

Souřadnice bodů ze 3D modelu [m] Y test X test H test 686,546 8 368,256 444,738 686,352 8 366,231 445,167 686,270 8 365,368 445,508 686,208 8 364,716 445,796 686,162 8 364,233 446,026 686,032 8 362,873 446,153 685,996 8 362,495 446,550 685,961 8 362,129 446,906 685,939 8 361,906 447,304 685,963 8 362,151 447,798 685,857 8 361,039 447,666 685,772 8 360,156 447,523 685,698 8 359,382 447,407 685,633 8 358,696 447,222 685,549 8 357,814 446,882 685,468 8 356,972 446,671 685,427 8 356,542 446,360 685,393 8 356,187 446,155 685,296 8 355,170 445,898 685,257 8 354,757 445,775 685,233 8 354,514 445,650 685,216 8 354,327 445,411 685,184 8 353,996 445,104 685,129 8 353,420 445,035 685,091 8 353,026 444,780 685,057 8 352,662 444,427 685,000 8 352,073 443,955 684,994 8 352,006 443,750 684,517 8 347,014 441,270 684,487 8 346,699 440,912 684,489 8 346,715 440,675 684,475 8 346,567 440,389

51

Souřadnicové rozdíly [m] dY dX dH 0,002 0,020 0,038 0,002 0,014 0,018 0,002 0,014 0,039 -0,001 -0,006 0,001 0,000 -0,004 -0,002 0,001 0,008 0,010 -0,001 -0,005 -0,001 0,000 0,003 0,000 -0,001 -0,017 0,006 0,002 0,015 0,024 -0,001 -0,004 0,031 0,000 -0,004 0,030 0,000 -0,007 0,028 -0,001 -0,010 0,027 -0,001 -0,006 0,031 0,000 -0,003 0,013 0,000 -0,001 0,003 0,000 -0,005 0,011 -0,002 -0,021 0,027 -0,001 -0,008 0,031 -0,001 -0,014 0,010 -0,001 -0,009 0,016 -0,001 -0,019 0,023 -0,001 -0,010 0,012 0,000 -0,010 0,014 -0,001 -0,011 0,007 -0,002 -0,032 0,027 -0,001 -0,010 0,008 -0,001 -0,012 0,012 0,000 -0,001 0,000 0,001 0,010 -0,001 -0,001 -0,005 0,006

5 ZÁVĚR První část této bakalářské práce řešila stabilizaci, zaměření a výpočty v páteřním polygonu Koněpruských jeskyní. Výsledkem je měřická síť trvale stabilizovaných bodů v celé zpřístupněné prohlídkové trase jeskyně kromě Staré chodby. Body byly určeny ve státním souřadnicovém systému S-JTSK a výškovém systému Bpv. Všechny body v jeskyni byly pečlivě stabilizovány do betonového dna mosaznými respektive nerezovými čepy. Body byly voleny na místech, které pokrývají co největší prostor nebo je z nich vidět do bočních chodbiček. Zvolený způsob stabilizace bodů lze považovat za trvalý na dalších několik desítek let, avšak samotná realizace byla časově a fyzicky náročná. Celkem bylo stabilizováno 42 bodů, ze kterých bylo polohově a výškově určeno 30, které tvoří páteřní polygon jeskyně. Zbylých 12 bodů nacházejících se ve Staré chodbě, nebylo z časových důvodů zaměřeno. Největší problém, který zkomplikoval zaměření polygonového pořadu, byl fakt, že systém chodeb zpřístupněné části jeskyně tvoří dvě patra. Plánovaná trasa páteřního polygonu přechází ze středního do svrchního patra v místě, kde se nachází točité schodiště. Polohové propojení pater bylo provedeno dvojicí polygonových bodů, které byly opticky promítnuty do svrchního patra. Protože tyto body tvoří krátkou polygonovou stranu, byly promítány s maximální pečlivostí pomocí optického provažovače. Tímto způsobem byla dosažena přesnost směrníku promítané polygonové strany ve svrchním patře přibližně 40 mgon. Lepší přesnosti by bylo možné dosáhnout provažováním bodů pomocí olovnice na ocelovém drátu s použitím Jungova talíře. Polohovou a výškovou přesnost zřízené měřické sítě bodů lze podle rozdělení přesnosti zažitého ve speleologickém mapování stanovit mezi I. a II. třídu přesnosti. Dokumentace k bodům měřické sítě bude předána důlnímu měřiči Koněpruských jeskyní, panu Mgr. Ouhrabkovi, a také uschována ve správní budově jeskyní. Body lze do budoucna využít pro potřeby mapování nebo měření prostorových vztahů mezi jeskyní a povrchem. V blízké budoucnosti je plánováno kontrolní zaměření zřízené sítě bodů a její rozšíření ji do spodního patra jeskyně, které je veřejnosti nepřístupné. Prodloužení měřičské sítě do spodního patra bude vyžadovat pečlivou přípravu a přizpůsobení měřického vybavení, jelikož do spodního patra vede fyzicky náročná trasa, která místy přechází v plazivku nebo komíny.

52

Druhá část pojednává o podrobném zaměření části jeskyně metodou laserového skenovacího systému. Použití této technologie v odvětví speleologického mapování je zatím novou a málo používanou metodou. Metoda LSS je vhodná pro mapování větších prostor a dómů. S rozvojem laserových technologií lze předpokládat, že tato metoda bude postupně zatlačovat do pozadí původní speleologické mapovací metody. Pro mapování stíněných prostor a úzkých chodeb zůstávají tak dále vhodnějšími klasické metody. Výsledkem je digitální 3D model Proškova dómu v souřadnicovém systému S-JTSK a výškovém systému Bpv, přičemž souřadnice modelu se vztahují ke skutečnosti. Polohová a výšková přesnost modelu se vztahuje na vybudovanou síť bodů. 3D model může být dále využit k technickým účelům a analýze dat, jako je například vytváření řezů či měření prostorových vztahů. Ve specializovaných grafických programech lze model dále zpracovávat a vytvářet zajímavé animace nebo fotorealistické vizualizace, které je možno využít pro webové aplikace, například k prezentaci jeskyně. V další etapě je plánováno zaměření všech větších prostor metodou LSS a propojení vytvořeného 3D modelu s digitálním modelem terénu nad jeskyněmi. Snahou této práce je přispění ke zvelebení přírodního a kulturního bohatství, kterým Koněpruské jeskyně bezesporu jsou.

53

SEZNAM LITERATURY [1]

WEIGEL, J. – HROMAS, J.: Základy speleologického mapování. Praha, Nakladatelství Zlatý Kůň 1997.

[2]

Vyhláška Českého báňského úřadu č. 435/1992 Sb. o důlně měřické dokumentaci při hornické činnosti a některých činnostech prováděných hornickým způsobem ve znění vyhlášky ČBÚ č. 158/1997 Sb.

[3]

BLAŽEK, R. – SKOŘEPA, Z.: Geodézie 3 – výškopis. (Skripta). Praha, Nakladatelství ČVUT 2006.

[4]

HÁNEK, P. – NOVÁK, Z.: Geodezie v podzemních prostorách. (Skripta). Praha, Nakladatelství ČVUT 2008.

[5]

ČSN 73 0415 Geodetické body. Praha, vydavatelství ÚNM 1981.

[6]

VOBOŘILOVÁ, P. – SKOŘEPA, Z.: Geodézie 1,2 – Návody na cvičení. (Skripta). Praha, Nakladatelství ČVUT 2005.

[7]

BAJER, M. – PROCHÁZKA, J.: Inženýrská geodézie 10, 20 – Návody ke cvičením. (Skripta). Praha, Vydavatelství ČVUT 2001.

[8]

Speleologické mapování. Zeměměřič: časopis o geodézii, katastru nemovitostí a kartografii. 2006, č. 5.

[9]

ŠTRONER, M. – POSPÍŠIL, J.: Terestrické skenovací systémy. Praha, Nakladatelství ČVUT 2008.

[10]

Leica Geosystems [online]. 2011 [cit. 2011-05-10]. Leica HDS3000. Dostupné z WWW: .

[11]

KLEMPERA, J. – KUKLA, J.: Krápníkové jeskyně u Koněprus, Kotys a Čertovy schody. Praha, Sportovní a turistické nakladatelství 1961

[12]

LOŽEK, V. – LYSENKO, V. – HROMAS, J.: Krasový sborník. Praha, TIS – Svaz pro ochranu přírody a krajiny – Krasová sekce 1971.

[13]

ZAJÍČEK, P.: Jeskyně České republiky. Praha, Nakladatelství Academia 2010.

[14]

Český úřad zeměměřický a katastrální [online]. 2011 [cit. 2011-05-10]. Databáze bodových polí. Dostupné z WWW: .

54

SEZNAM PŘÍLOH Příloha č. 1 - Geodetické a nivelační údaje připojovacích bodů. Příloha č. 2 - Protokol z měření metodou GNSS. Příloha č. 3 - Schéma situace polygonového pořadu. Příloha č. 4 - Schéma měření nivelačního pořadu. Příloha č. 5 - Kalibrační list hloubkového pásma. Příloha č. 6 - Geodetické údaje nově stabilizovaných bodů a přehledka bodů měřické sítě. Příloha č. 7 - Seznam souřadnic a výšek. Příloha č. 8 - Schéma rozmístění stanovisek skenování a vlícovacích bodů. Příloha č. 9 - Protokoly z registrace v softwaru Cyclone. Příloha č. 10 - Pohledy 3D modelu Proškova dómu. Příloha č. 11 - Svislé řezy 3D modelu. Příloha č. 12 - Kontrolní profil 3D modelu. Příloha č. 13 - Digitální 3D model Proškova dómu na DVD.

55

Příloha č. 1

1

Příloha č. 1

2

Příloha č. 1

3

Příloha č. 1

NIVELAČNÍ ÚDAJE Nivelační pořad:

Ia5 Beroun-Podbrdy Délka v km

Předchozí bod

oddílu

od počátku

Nadmořská výška Bpv

0.440

6.922

427.648 m

Nivelační bod

Ia5-17

Ia5-16.1 Místopisný popis:

Výška z roku

1983

Místopis:

Koněprusy, nivelační kámen

Poznámky:

Stav a stáří objektu:

obetonovaný žulový hranol, normalizovaný hlína, kámen

Úz. jednotka:

320202901

Okres:

Beroun

Obec:

KONĚPRUSY

Kat. území:

KONĚPRUSY

Vlastník:

Parc. číslo:

12-41

ZM-50 Druh zn.

H III

Stupeň stab.

Stabilizoval

3

GTÚ

Druh stab.

Šimon

NK

Beroun 8-9

SMO-5 Druh bodu

Souřadnice v S-JTSK

770046 m

Y

dig. 1058461 m

X

1954

Zeměpisná délka

Zeměpisná šířka

Gs

Gn

Ba

14° 4' 33.2"

49° 55' 0.2"

980956 mgal

981059 mgal

-4 mgal Datum: 29.1.2011

4

Příloha č. 1

NIVELAČNÍ ÚDAJE Nivelační pořad:

Ia5 Beroun-Podbrdy Délka v km

Předchozí bod

oddílu

od počátku

Nadmořská výška Bpv

0.242

7.164

430.089 m

Nivelační bod

Ia5-18

Ia5-17 Místopisný popis:

Výška z roku

1955

Místopis:

Koněprusy, skála

Poznámky:

1. Vyhledávací tyč 22 cm dlouhá (bod vpravo 0,3 m; -0,4 m)

Stav a stáří objektu:

značka 0,2 m nad zemí nezvětralá rostlá skála

Úz. jednotka:

320202901

Okres:

Beroun

Obec:

KONĚPRUSY

Kat. území:

KONĚPRUSY

Vlastník:

Parc. číslo:

12-41

ZM-50 Druh zn.

ČV

Stupeň stab.

Stabilizoval

1

GTÚ

Druh stab.

Ing. Váchal

S

Beroun 8-9

SMO-5 Druh bodu

Souřadnice v S-JTSK

770052 m

Y

dig. 1058674 m

X

1955

Zeměpisná délka

Zeměpisná šířka

Gs

Gn

Ba

14° 4' 34.4"

49° 54' 53.4"

980956 mgal

981059 mgal

-4 mgal Datum: 29.1.2011

5

Příloha č. 1

NIVELAČNÍ ÚDAJE Nivelační pořad:

Ia5 Beroun-Podbrdy Délka v km

Předchozí bod

oddílu

od počátku

Nadmořská výška Bpv

0.026

7.190

430.174 m

Nivelační bod

Ia5-18.1

Ia5-18 Místopisný popis:

Výška z roku

1983

Místopis:

Koněprusy, skála

Poznámky:

1. Vyhledávací tyč 20 cm dlouhá (bod vpravo 0,2 m; -0,3 m)

Stav a stáří objektu:

značka 0,2 m nad zemí nezvětralá rostlá skála

Úz. jednotka:

320202901

Okres:

Beroun

Obec:

KONĚPRUSY

Kat. území:

KONĚPRUSY

Vlastník:

Parc. číslo:

12-41

ZM-50 Druh zn.

Č VIa

Beroun 8-9

SMO-5

Stupeň stab.

Stabilizoval

1

GKP

Druh stab.

Ing. Hodaň

S

1983

Druh bodu

Souřadnice v S-JTSK

770048 m

Y

dig. 1058677 m

X

Zeměpisná délka

Zeměpisná šířka

Gs

Gn

Ba

14° 4' 34.6"

49° 54' 53.3"

980956 mgal

981059 mgal

-4 mgal Datum: 29.1.2011

6

PĜíloha þ. 2

Protokol urþení podrobných bodĤ technologií GPS Lokalita (název): NPP Zlatý kĤĖ Okres: Beroun Katastrální území: KonČprusy Záznam podrobného mČĜení: 1/2011 Organizace-firma zhotovitele:

PRAGEMA s.r.o.

Protokol zpracoval (jméno, datum, podpis): Martin Morong, 22. 2. 2011

1. Použité pĜístroje GPS PĜijímaþe: výrobce - znaþka: typ: výrobní þísla: Antény: výrobce - znaþka: typ: výrobní þísla: Radiomodem (u RTK): GSM vnitĜní

Trimble R6 4912167512 Trimble R6 Internal 4912167512

2. ZamČĜení 2.1 Metoda (rychlá statická, kinematická, RTK, RTK s VRS, postprocessing VRS atd.): 2.2 Doba mČĜení na bodech:

minimální: prĤmČrná (odhadem):

RTK 16s 42s 1.0

nejvČtší: prĤmČrná (odhadem):

1.41 1.37

2.3 Interval mezi odeþty (v sekundách): 2.4 Hodnota DOP: 2.5 MČĜení výšky antény: A-svislá vzdálenost, B-šikmná vzdálenost, Cjinak (zobrazit v náþrtu): Náþrt (s vyznaþením koncových bodĤ mČĜení výšky):

1

A

PĜíloha þ. 2 3. Výpoþty geocentrických souĜadnic 3.1 Použitý software (název, verze):

Trimble Survey Controller, 12.44

3.2 Použité výchozí souĜadnice:

C

A - souĜadnice získány bČhem zpracování (WGS-84): B - souĜadnice navázány na ETRS-89 (zadáním souĜadnic alespoĖ 1 bodu s platnými geocentrickými souĜadnicemi): C - souĜadnice získány spolu s mČĜením z permanentní stanice (napĜ. metoda RTK s VRS): D - pĜibližné souĜadnice ETRS-89 získány zpČtnou transformací z S-JTSK poþet zadaných bodĤ resp. použitých referenþních stanic: 3.3 Výstup z výpoþetního softwaru, kde jsou uvedeny hodnoty DOP a þasy zaþátku a konce mČĜení na bodech: 32, 4006 název souboru:

20110222kone.txt

4. Transformace do S-JTSK 4.1 Program použitý pro transformaci (název, verze):

Trimble Survey Controller, 12.44

4.2 Použitý transformaþní klíþ:

A

A - použit globální pĜesný klíþ (napĜ. klíþ VÚGTK): B - lokální klíþ urþován bČhem procesu transformace: C - použit dĜíve urþený klíþ - rok urþení, zdroj údajĤ: 4.3 Schéma rozložení urþovaných bodĤ s vyznaþením všech daných bodĤ použitých pro transformaci do S-JTSK (pĜipojovací body) 4.4 Výstup výsledku transformace s uvedením stĜedních chyb výsledných transformovaných souĜadnic v S-JTSK název souboru: 20110222kone.txt 4.5 Výstup s porovnáním délek vypoþtených ze souĜadnic a pĜímo mČĜených vþetnČ rozdílĤ název souboru: Poznámky:

PĜílohy:

protokoly 3.3, 4.4

2

Protokol 3.3 a 4.4

PĜíloha þ. 2

-------------------------------------PROTOKOL GNSS (RTK) MERENI -------------------------------------Firma: PRAGEMA s.r.o. Vyskocilova 741/3 140 00 Praha 4 Zakazka: 20110222kone Meril: Martin Morong Datum: 22.02.2011 Pristroj: Trimble R6 vyr. c.: 4912167512 Trimble Survey Controller SW: 12.44 Verze protokolu: 4.85 Body vypsány od (RRRRMMDD): 2011 Souradnicovy system: SJTSK_2011 - Pouzit transformacni modul zpresnene globalni transformacni Trimble 2011 schvaleny CUZK pro mereni po 2.1.2011. Vertikalni transformace ------------------------Model geoidu: Czech11 ------------------------POUZITE A MERENE BODY ------------------------Cislo bodu Kod bodu

Y

X

Z

Presnost

PDOP

Sit

Pocet

Antena

Datum

Zacatek Doba

XY Z sat. vyska; od# mereni mereni[s] ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------000921110320 770669.326 1058331.483 475.360 0.006 0.010 1.34 1 16 1.80 SZ 22.02 09:09 77 2 040000004006 770659.924 1058379.845 471.184 0.006 0.010 1.34 1 16 1.80 SZ 22.02 09:11 62 2 000921110320 770669.331 1058331.470 475.385 0.008 0.013 1.39 1 15 1.80 SZ 22.02 12:47 15 2 040000004006 770659.911 1058379.831 471.198 0.008 0.015 1.41 1 15 1.80 SZ 22.02 12:49 15 2 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------# Vyska anteny merena od: FC = fazoveho centra; SZ = spodku zavitu; SN = stredu narazniku # Bod meren na: 1 = Trimble VRS NOW CZ; 2 = TOPNET; 3 = CZEPOS RTK 4 = Czepos PRS/FKP; 5 = CZEPOS RTK3/MAX3; 6 = Neznama sit Hodnoty PDOP oznacene * jsou mimo nastavenou toleranci: 7.00 Body oznacene ! NoFix ! pred cislem bodu, nebyly pri mereni Fixovany!

Příloha č. 4

Příloha č. 5

VÝZKUMNÝ ÚSTAV GEODETICKÝ, TOPOGRAFICKÝ A KARTOGRAFICKÝ, V.V.I. KALIBRAČNÍ LABORATOŘ ÚSTECKÁ 98, 250 66 ZDIBY

KALIBRAČNÍ LIST č.: 31 753/2010 Datum vystavení: 23. 9. 2010

Str. 1 ze 2

Zadavatel:

České vysoké učení technické v Praze, fakulta stavební, katedra speciální geodézie, Thákurova 7, 166 29 Praha 6

Datum přijetí měřidla:

29. 7. 2010

Měřidlo:

Pracovní měřidlo nestanovené, 30 m ocelové pásmo BMI, bílé, s mm dělením, na vidlici, s nulou odsazenou od počátku pásma

Evidenční číslo:

GP10(MP-17-10; ČVUT Z2 ič.20829)

Použitý etalon:

Helio – neonový laser 633 nm, Laser Head, Model 5519A, Ser.No. 3627A00792, kalibrační list č. 8014-KL-L0001-10

Napínací síla:

50,0 N

Předpisy:

Kalibrace byla provedena dle následujících předpisů: Kalibrační postup KP č. 1/99: Měřická pásma: B - ocelová, umělohmotná a tkaninová pásma; Pracovní postup dle ČSN ISO 8322-2/1994 – Geometrická přesnost ve výstavbě - Určování přesnosti měřicích přístrojů - část 2: Měřická pásma; Mezinárodní doporučení OIML R-35-1; EA 4/02 Vyjadřování nejistot měření při kalibracích; Nařízení vlády č. 464/2005 Sb.

Podmínky pro kalibraci:

laboratorní, teplota 19,8 C

0,3 C, tlak 973 hPa

Kalibrační list může být rozšiřován v celkovém počtu stran beze změn. Změny a doplňky mohou být provedeny pouze laboratoří, která dokument vystavila.

Příloha č. 5

Příloha č. 6 - Geodetické údaje nově stabilizovaných bodů

Přehledka bodů měřické sítě

Příloha č. 6

Přehledka bodů měřické sítě

Příloha č. 6

Příloha č. 7 Katastrální území: Koněprusy Obec: Koněprusy Okres: Beroun

Základní triangulační list: 21 Triangulační list: 11

SEZNAM SOUŘADNIC A VÝŠEK Souřadnicový systém JTSK

Výškový systém Bpv

Číslo bodu

Y

X

H

Poznámka

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

4002 4003 4004 4006 5001 5002 5003 5004 5005 5006 5007 5008 5009 5010 5011 5012 5013 5014 5015 5016 5017 5018 5019 5020 5021 5022 5023 5024 5025 5026 5027 5028 5029 5030 5004A 7001 7002

770 544,12 770 587,12 770 650,12 770 659,91 770 582,31 770 581,61 770 578,00 770 577,33 770 562,42 770 556,48 770 555,01 770 580,62 770 588,52 770 600,16 770 608,96 770 618,58 770 619,84 770 626,67 770 631,56 770 644,04 770 647,58 770 655,62 770 667,71 770 670,88 770 680,19 770 685,34 770 688,62 770 669,28 770 651,21 770 643,46 770 641,16 770 634,56 770 629,85 770 629,03 770 579,79 770 630,28 770 638,57

1 058 479,57 1 058 475,64 1 058 431,58 1 058 379,84 1 058 468,59 1 058 462,50 1 058 458,50 1 058 444,30 1 058 448,03 1 058 442,38 1 058 431,13 1 058 419,28 1 058 418,34 1 058 416,84 1 058 422,99 1 058 421,28 1 058 417,57 1 058 404,68 1 058 393,62 1 058 389,69 1 058 386,72 1 058 387,90 1 058 381,28 1 058 377,12 1 058 353,97 1 058 355,76 1 058 374,79 1 058 397,52 1 058 395,64 1 058 400,21 1 058 406,72 1 058 408,67 1 058 410,86 1 058 421,35 1 058 432,32 1 058 412,96 1 058 426,12

451,29 442,92 458,36 471,19 442,13 441,25 441,58 440,49 439,94 434,30 433,40 434,60 435,40 439,67 442,37 443,36 443,13 436,81 435,01 437,15 437,71 441,27 442,18 439,87 441,02 443,57 443,08 447,01 441,31 437,12 438,47 441,31 441,68 455,75 435,15 441,71 457,15

Protokol z registrace jednotlivých stanovisek do společného souřadnicového systému

Příloha č. 9

Status: VALID Registration Mean Absolute Error: for Enabled Constraints = 0.0007 m for Disabled Constraints = 0.0000 m Date: 2011.05.12 10:44:22 Database name : Koneprusy ScanWorlds ScanWorld 1 ScanWorld 2 ScanWorld 3 ScanWorld 4 ScanWorld 5 Constraints Name ScanWorld Auto 1 ScanWorld Auto 2 ScanWorld Auto 3 ScanWorld Auto 4 ScanWorld Auto 5 ScanWorld Auto 6 ScanWorld Auto 7 ScanWorld Auto 8 ScanWorld Auto 9 ScanWorld Auto 10 ScanWorld Auto 11 ScanWorld Auto 12 ScanWorld Auto 13 ScanWorld Auto 14 ScanWorld Auto 15 ScanWorld Auto 16 ScanWorld Auto 17 ScanWorld Auto 18 ScanWorld Auto 19 ScanWorld Auto 20 ScanWorld Auto 21 ScanWorld Auto 22 ScanWorld Auto 23 ScanWorld Auto 24 ScanWorld Auto 25 ScanWorld Auto 26 ScanWorld Auto 27 ScanWorld Auto 28 ScanWorld Auto 29 ScanWorld Auto 30 ScanWorld Auto 31 ScanWorld Auto 32 ScanWorld

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 4 4 4

ScanWorld ScanWorld ScanWorld ScanWorld ScanWorld ScanWorld ScanWorld ScanWorld ScanWorld ScanWorld ScanWorld ScanWorld ScanWorld ScanWorld ScanWorld ScanWorld ScanWorld ScanWorld ScanWorld ScanWorld ScanWorld ScanWorld ScanWorld ScanWorld ScanWorld ScanWorld ScanWorld ScanWorld ScanWorld ScanWorld ScanWorld ScanWorld ScanWorld

2 2 2 3 3 3 4 4 4 5 5 5 3 3 3 4 4 4 4 5 5 5 5 4 4 4 5 5 5 5 5 5

Type Coincident: Coincident: Coincident: Coincident: Coincident: Coincident: Coincident: Coincident: Coincident: Coincident: Coincident: Coincident: Coincident: Coincident: Coincident: Coincident: Coincident: Coincident: Coincident: Coincident: Coincident: Coincident: Coincident: Coincident: Coincident: Coincident: Coincident: Coincident: Coincident: Coincident: Coincident: Coincident:

Vertex-Vertex Vertex-Vertex Vertex-Vertex Vertex-Vertex Vertex-Vertex Vertex-Vertex Vertex-Vertex Vertex-Vertex Vertex-Vertex Vertex-Vertex Vertex-Vertex Vertex-Vertex Vertex-Vertex Vertex-Vertex Vertex-Vertex Vertex-Vertex Vertex-Vertex Vertex-Vertex Vertex-Vertex Vertex-Vertex Vertex-Vertex Vertex-Vertex Vertex-Vertex Vertex-Vertex Vertex-Vertex Vertex-Vertex Vertex-Vertex Vertex-Vertex Vertex-Vertex Vertex-Vertex Vertex-Vertex Vertex-Vertex

On/Off On On On On On On On On On On On On On On On On On On On On On On On On On On On On On On On On

Weight 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000

Error 0.0002 0.0006 0.0008 0.0003 0.0009 0.0012 0.0006 0.0002 0.0007 0.0003 0.0007 0.0011 0.0004 0.0003 0.0007 0.0007 0.0007 0.0003 0.0002 0.0002 0.0005 0.0013 0.0012 0.0007 0.0010 0.0004 0.0004 0.0007 0.0009 0.0014 0.0011 0.0009

1

m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m

Error Vector ( 0.0002, 0.0001, (-0.0001, 0.0006, (-0.0002, -0.0008, (-0.0003, 0.0002, (-0.0001, 0.0009, ( 0.0004, -0.0011, (-0.0001, -0.0006, ( 0.0002, 0.0000, (-0.0004, 0.0005, ( 0.0001, 0.0002, (-0.0006, 0.0004, ( 0.0010, -0.0005, (-0.0004, 0.0000, ( 0.0000, 0.0003, ( 0.0006, -0.0003, (-0.0006, 0.0004, ( 0.0003, -0.0006, ( 0.0002, 0.0002, ( 0.0002, 0.0000, (-0.0001, 0.0001, (-0.0005, -0.0002, ( 0.0012, 0.0003, (-0.0010, -0.0004, (-0.0004, 0.0005, ( 0.0003, -0.0009, (-0.0002, 0.0003, ( 0.0003, 0.0000, (-0.0005, -0.0005, ( 0.0006, 0.0006, (-0.0013, -0.0004, ( 0.0010, 0.0001, (-0.0008, 0.0004,

-0.0001) -0.0001) 0.0002) 0.0000) -0.0001) 0.0001) 0.0002) 0.0000) -0.0001) 0.0001) 0.0000) -0.0002) 0.0001) -0.0001) -0.0001) -0.0001) 0.0001) 0.0000) 0.0000) 0.0002) 0.0000) -0.0004) 0.0003) 0.0001) 0.0001) -0.0002) 0.0001) 0.0001) -0.0003) 0.0003) -0.0004) 0.0000)

m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m

Horz 0.0002 0.0006 0.0008 0.0003 0.0009 0.0012 0.0006 0.0002 0.0007 0.0002 0.0007 0.0011 0.0004 0.0003 0.0007 0.0007 0.0007 0.0003 0.0002 0.0001 0.0005 0.0012 0.0011 0.0007 0.0010 0.0004 0.0003 0.0007 0.0009 0.0013 0.0011 0.0009

m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m

Vert -0.0001 -0.0001 0.0002 0.0000 -0.0001 0.0001 0.0002 0.0000 -0.0001 0.0001 0.0000 -0.0002 0.0001 -0.0001 -0.0001 -0.0001 0.0001 0.0000 0.0000 0.0002 0.0000 -0.0004 0.0003 0.0001 0.0001 -0.0002 0.0001 0.0001 -0.0003 0.0003 -0.0004 0.0000

m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m

Auto 33

ScanWorld 4

ScanWorld 5

Coincident: Vertex-Vertex

On

1.0000

0.0006 m

ScanWorld Transformations ScanWorld 1 translation: (0.0000, 0.0000, 0.0000) m rotation: (0.0000, 1.0000, 0.0000):0.000 gon ScanWorld 2 translation: (11.1959, 12.5150, -3.6365) m rotation: (-0.0020, -0.0015, -1.0000):69.410 gon ScanWorld 3 translation: (5.3555, 17.9619, -3.5049) m rotation: (-0.1838, -0.0208, -0.9827):0.321 gon ScanWorld 4 translation: (7.0136, 23.4130, -6.2371) m rotation: (-0.0031, -0.0022, -1.0000):19.945 gon ScanWorld 5 translation: (16.5335, 17.9321, -5.8139) m rotation: (-0.0025, -0.0009, -1.0000):118.438 gon Unused ControlSpace Objects : none

2

( 0.0005, -0.0003,

0.0003) m

0.0006 m

0.0003 m

Protokol z registrace mračna bodů do souřadnicového systému JTSK

Příloha č. 9

Status: VALID Registration Mean Absolute Error: for Enabled Constraints = 0.0040 m for Disabled Constraints = 0.0531 m Date: 2011.05.12 10:46:16 Database name : Koneprusy ScanWorlds ScanWorld [Registration 1] ocistene (Leveled) upravene vlicovaky bez cb (Leveled) Constraints Name ScanWorld Auto 1 0.0002, Auto 2 0.0005, Auto 3 0.0097, Auto 4 0.0003,

Horz Vert ScanWorld [Registration 1] ocistene -0.0055) m 0.0005 m -0.0055 m ScanWorld [Registration 1] ocistene -0.0004) m 0.0005 m -0.0004 m ScanWorld [Registration 1] ocistene 0.0474) m 0.0240 m 0.0474 m ScanWorld [Registration 1] ocistene 0.0059) m 0.0008 m 0.0059 m

ScanWorld

Type

On/Off

Weight

Error

Error Vector

(Leveled)

upravene vlicovaky bez cb (Leveled)

Coincident: Vertex-Vertex

On

1.0000

0.0055 m

(-0.0004,

(Leveled)

upravene vlicovaky bez cb (Leveled)

Coincident: Vertex-Vertex

On

1.0000

0.0007 m

(-0.0003, -

(Leveled)

upravene vlicovaky bez cb (Leveled)

Coincident: Vertex-Vertex

Off

1.0000

0.0531 m

( 0.0220, -

(Leveled)

upravene vlicovaky bez cb (Leveled)

Coincident: Vertex-Vertex

On

1.0000

0.0060 m

( 0.0007,

ScanWorld Transformations ScanWorld [Registration 1] ocistene (Leveled) translation: (-702.5999, -8362.5029, 448.5482) m rotation: (0.0000, 0.0000, -1.0000):55.641 gon upravene vlicovaky bez cb (Leveled) translation: (0.0000, 0.0000, 0.0000) m rotation: (0.0000, 1.0000, 0.0000):0.000 gon Unused ControlSpace Objects ScanWorld [Registration 1] ocistene (Leveled): Vertex : unlabeled Vertex : unlabeled Vertex : unlabeled Vertex : unlabeled Vertex : unlabeled Vertex : unlabeled Vertex : unlabeled Vertex : unlabeled Vertex : unlabeled Vertex : unlabeled Vertex : unlabeled Vertex : unlabeled Vertex : unlabeled Vertex : unlabeled

3

Severozápadní vnější pohled Proškova dómu

Příloha č. 10

Severní pohled spodní části Proškova dómu

Příloha č. 10

Východní pohled na polorozpadlý stalagmit

Příloha č. 10

Jihozápadní pohled na zadní část s komínem

Příloha č. 10

Schéma řezů 3D modelu

Příloha č. 11

Příčné řezy 3D modelu

Příloha č. 11

Podélné řezy 3D modelu

Příloha č. 11

Kontrolní profil 3D modelu

Příloha č. 12