základy geodetických terénnych meraní - kvhk.sk · – letecká fotogrametria. základy...

Základy geodetických terénnych meraní

Andrej Škrinár____________________________________Katedra vodného hospodárstva krajinyStavebná fakultaSlovenská Technická Univerzita v Bratislave

Základy geodetických terénnych meraní 5. 11. 2013

Prístroje na geodetické meranie

• nivelačný prístroj– geometrická nivelácia

• totálna stanica (teodolit)– tachymetria

• GNSS (GPS)– využíva signály zo siete družíc

GPS, GLONASS a Galileo

• 3D laserový scanner– tachymetria (laserové

skenovanie)

• UAV systémy– letecká fotogrametria


Najpoužívanejšie prístroje na meranie korýt tokov

• nivelačný prístroj– geometrická nivelácia

• totálna stanica (teodolit)– Tachymetria

• GNSS (GPS)– Tachymetria

Zhodnotenie výhod/nevýhod nivelácie, tachymetrie a merania pomocou GNSS


+ rýchle orientácie a presuny prístroja+ vysoká presnosť (cca 3mm)- nemožnosť presnej orientácie bodov v systéme JTSK- nevhodnosť pre 2D modelovanie+ orientácia bodov v systéme JTSK+ možnosť kombinácie s ostatnými databázami v JTSK+ možnosť naklonenia horizontu prístroja – ľahká dostupnosť

vyvýšených oblastí+ minimalizácia prác v postprocessingu nameraných údajov- Vyššia prácnosť pri orientácii prístroja+ rýchlosť merania+ vykresľovanie schémy priamo v teréne – eliminácia chýb- nemožnosť merania v lesnom podraste- nižšia presnosť (cca 50mm)

Nivelácia:

Tachymetria:

GNSS:

Možnosť prepojenia GPS a totálnej stanice – jedna databáza údajov

Geometrická nivelácia


• Libelové nivelačné prístroje– Urovnávacím mechanizmom týchto prístrojov je nivelačná libela

(vysokocitlivá rúrková libela) uložená spolu s ďalekohľadom kolmo na vertikálnu os prístroja. Urovnaním zrektifikovanej libely pomocou elevačnej skrutky (pred každým čítaním na nivelačnej late) sa zabezpečí aj urovnanie zámernej osi do horizontálnej polohy. Polohu libely možno priamo kontrolovať v zornom poli ďalekohľadu.

• Kompenzátorové nivelačné prístroje– Urovnanie týchto prístrojov zabezpečuje kompenzátor – opticko-

mechanický prvok, ktorý udržiava optickú os nivelačného prístroja v horizontálnej polohe za predpokladu, že je vopred nahrubo urovnaný kruhovou libelou. Tá svojím rozsahom citlivosti zabezpečuje správnu funkciu kompenzátora. Pri dobre zrektifikovanom prístroji je zámerná os totožná s optickou osou. Novšie typy kompenzátorových prístrojov sú vybavené digitálnymi technológiami, ktoré zjednodušujú a zrýchľujú štandardné postupy pri nivelačných prácach a minimalizujú vplyv ľudského faktora na výsledky meraní. Takáto automatizácia meraní zjednodušuje zber údajov a ich následné spracovanie.



• Určenie prevýšenia medzi dvoma bodmi pomocou vodorovnej priamky, od ktorej na zvislo postavených niv. latách čítame latové úseky:

– zA – zámera nazad– pB – zámera napred

• Vodorovná priamka = zámerná priamka nivelačného prístroja

• Prevýšenie hAB = zA - pB

• Nivelačná zostava= prístroj + 2 laty



• Moderné nivelačné prístroje– integrovaný laserový diaľkomer

• max. dĺžka zámer:– presná nivelácia – 30-50 m– technická nivelácia – 70-120 m– Pri väčších vzdialenostiach – viac nivelačných zostáv za sebou– Súbor zostáv tvorí nivelačný oddiel. Za sebou idúce nivelačné

oddiely tvoria nivelačný úsek, viac úsekov tvorí nivelačný ťah

• Súprava na meranie– Nivelačný prístroj, statív, 2 nivelačné laty

• Čítanie na lateModerná nivelačná lata -čiarový kód –digitálny nivelačný prístroj s pamäťou na ukladanie dát

Meranie pozd ĺžneho profilu nivela čným prístrojom


• Pozdĺžny profil – zvislý rez terénu vedený osou toku.– pozdĺž meraného profilu vedieme nivelačný ťah (pripojený na začiatku a na

konci, na ŠNS, PPBP – známe výšky bodov A a B).– Stanovisko S1

1. horizontujeme prístroj2. V rovnakej vzdialenosti od prístroja zvolíme prestavový bod P13. Zo stanoviska S1 vykonáme čítanie nazad (zA) a napred (p1)

– Stanovisko S2 – opakujeme postup až do konca ťahu– V prípade potreby urobíme zámery stranou (S3)

Uzavretý nivela čný ťah


Meranie súboru prie čnych profilov nivela čným prístrojom pre 1D hydr. modelovanie


• Založenie nivelačného ťahu• Kontrola nivelačného ťahu (ρkraj )• Zameranie súboru priečnych profilov• Vztiahnutie priečnych profilov na nivelačný ťah• Zameranie priebehu vodnej hladiny

• Nie je nutná orientácia bodov v ŠNS, PPBP (relatívne výšky – body sú vzájomne výškovo vztiahnuté, nie absolútne nadmorské výšky)

Tachymetria


• Rýchla meračská metóda, pri ktorej možno súčasne určiť polohu (polárnou metódou) a výšku (trigonometricky) bodov.

• Pre každý bod meriame (vodorovný uhol ω, vzdialenosť bodu od stanoviska prístroja d, výškový uhol β, resp. zenitový uhol z). Uhly meriame teodolitom s minútovou presnosťou len v jednej polohe ďalekohľadu.

• xx

Postup nitkovej tachymetrie:


• merač vycentruje a zhorizontuje prístroj na bode PPBP, odmeria výšku prístroja a nastaví nulové čítanie do základného smeru. Zacieli na tychym. latu a odčíta hodnotu dolnej, strednej a hornej rysky zámer. kríža. Latár prejde na ďalší bod, pričom merač číta hodnotu vodovodného a výškového uhla. Merané údaje zapíše zapisovateľ do tachym. zápisníka.

• xx

Elektronická tachymetria


• hodnotu vodorovného uhla, vodorovnej vzdialenosti a prevýšenia získame priamo na displeji prístroja v digitálnej podobe (totálna stanica)

• Namiesto tachymetrickej laty – hranol• Totálne stanice môžu byť „manuálne“ alebo

robotické, ktoré sa pomocou motorov automaticky natáčajú za hranolom (zrkadlom), takže na obsluhu stačí 1 merač (latár).

• Moderné totálne stanice– presnosť uhlová cca 3’’– presnosť dĺžková cca 2 mm– dosah cca 4 000 m

Orientácia totálnej stanice v súradnicovom systéme JTSK pomocou GNSS


• Vo voľnej prírode v blízkosti vodných tokov zvyčajne nie sú dostupné body ŠNS ani ZPBP

• dostupným spôsobom je orientácia prístroja s využitím GNSS – Pevné stanovisko – 2 body (rovinné súradnice určené pomocou GNSS)– Voľné stanovisko - pretínanie napred

• Možnosť prepojenia GPS a totálnej stanice – jedna databáza údajov

• Vložiť schému a obrázok !!!!!!!!!!

Meranie pomocou GNSS


• Výhoda– výsledky priamo na displeji v rovinných (lokálnych)

súradniciach + schéma (náčrt) nameraných dát na displeji prístroja = minimálny postprocessing – dáta môžeme priamo importovať do 2D modelu

• Nevýhody:– presnosť cca 50 mm (dosiahnutá pomocou príjmu

RTK korekcií – buď pomocou bázy alebo cez internet zo siete pevných referenčných staníc)� nevhodné na presnejšie meranie (napr. priebeh hladín –

nutnosť kombinovať s niveláciou, resp. tachymetriou)

– citlivosť na okolité objekty zhoršujúce kvalitu signálu a znemožňujúce meranie (brehová a ripariálna vegetácia)


3D Laserové skenovanie • Zameranie „mračna bodov“ na povrchu objektov

– 3D polohová presnosť 6mm na 100m

– Lineárna chyba≤ 1mm

– Uhlová presnosť 8'' horizontálny smer; 8'' vertikálny smer

– reálny dosah cca 120m

• Zameria vodnú hladinu, nie koryto→ Pre korytá tokov nepoužiteľné

Moderné scannery


Budúcnos ť v terénnych meraniach• autonómny letecký systém (UAS) • lietajúce roboty navrhnuté pre účely leteckého mapovania, priemyselnej inšpekcie a ďalších aplikácií• dokáže úplne automaticky vzlietnuť, letieť podľa vopred zvolenej trasy a opäť pristáť na pôvodnom

mieste zatiaľ čo vykonáva záznam pomocou neseného snímacieho zariadenia.

Budúcnos ť v terénnych meraniach


• Multistation Leica Nova MS50• nový pojem v prístrojovej technike – „multistation“• Využíva technológiu mergeTEC a kombinuje najnovšie

technológie použité v totálnych staniciach, digitálnom snímkovaní, 3D laserových skeneroch a GNSS prijímačoch.

• mergeTEC© nespája len hardvér, ale tiež dáta ako také; snímky sú synchronizované s naskenovanými dátami a tieto sú potom previazané s meraniami totálnej stanice alebo prostredníctvom GNSS.

• Spravuje všetky 3D dáta jednoducho a komplexne. Defacto tak kombinuje štyri prístroje do jedného celku –presnú totálnu stanicu, laserový skener s vysokým dosahom, GNSS technológiu a digitálnu fotogrametriu.

• Toto unikátne riešenie poskytuje bezkonkurenčnú presnosť, kvalitu dát a široký rozsah aplikácií, kde môže byť totálna stanica použitá.

Literatúra


• Ježko, Ján, Kyrinovi č, Peter - Geodézia v stavebníctve (Návody na cvi čenia), STU Bratislava, ISBN 978-80-227-3971-9, 136 s.

základy geodetických terénnych meraní - kvhk.sk · – letecká fotogrametria. základy...

Documents