1. Wprowadzenie. Rafa³ Gawa³kiewicz, Anna Szafarczyk

Transkrypt

1 GEODEZJA l TOM 12 l ZESZYT 2/1 l 2006 Rafa³ Gawa³kiewicz*, Anna Szafarczyk* ORIENTACJA SYTUACYJNA DANYCH W OPARCIU O WSKAZANIA KOMPASU ELEKTRONICZNEGO CALLIDUSA W INWENTARYZACJI TRUDNO DOSTÊPNYCH PUSTEK NATURALNYCH I GÓRNICZYCH** 1. Wprowadzenie Ogromna liczba historycznych wyrobisk i pustek, czêsto zapomnianych i nienaniesionych na ówczesne dokumenty kartografii górniczej, oczekuje na odkrycie i pe³n¹ inwentaryzacjê geodezyjno-architektoniczn¹. Zazwyczaj szczegó³owa inwentaryzacja i komputerowa wizualizacja dobrze zachowanych wyrobisk podpowierzchniowych mo e dostarczyæ istotnych informacji w procesie ich rewitalizacji. Wiele z nich, z uwagi na niezwyk³e walory historyczne i kulturotwórcze, stanowi œwiadectwo polskiej tradycji górniczej oraz dawnego budownictwa podziemnego. W praktyce pustki podziemne, zw³aszcza te p³ytko zalegaj¹ce, stanowi¹ potencjalne zagro enie dla powierzchni oraz obiektów zlokalizowanych w ich pobli u. Brak wolnych terenów pod zabudowê oraz inne formy zagospodarowania przestrzennego zmusza inwestorów do zasiedlania terenów objêtych dawn¹ p³ytk¹ eksploatacj¹. Dotyczy to tak e obszarów, w obrêbie których istnieje szereg pustek pochodzenia naturalnego, powsta³ych w wyniku zachodz¹cych zjawisk krasowych i sufozyjnych, które mog¹ w negatywny sposób oddzia³ywaæ na obiekty powierzchniowe. Ta wzajemna zale - noœæ pomiêdzy obiektami naziemnymi i pustkami podziemnymi wymusza prowadzenie dzia³añ zmierzaj¹cych do inwentaryzacji wyrobisk górniczych oraz naturalnych kawern. Wiele z nich z uwagi na wiek, walory historyczne, estetyczne czy kulturotwórcze, nale y poddaæ procesowi rewitalizacji, zw³aszcza e czêœæ z nich budzi ogromny podziw swo- * Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydzia³ Geodezji Górniczej i In ynierii Œrodowiska, Katedra Geodezji Górniczej ** Praca zrealizowana w ramach badañ statutowych nr

2 198 R. Gawa³kiewicz, A. Szafarczyk j¹ monumentalnoœci¹, zdumiewaj¹c¹ ró norodnoœci¹ i finezj¹ form, zaœ wœród turystów wzbudza zachwyt i zmusza do refleksji nad potêg¹ si³ przyrody i twórcz¹ dzia³alnoœci¹ górnicz¹ cz³owieka. Pomimo swojej wartoœci, zarówno wyrobiska podziemne, np. sztuczne komory, chodniki, sk³ady, dukle, szyby i szybiki, sztolnie, jak i naturalne kawerny, np. jamy, groty, jaskinie, szczeliny, objête ró norodnymi formami ochrony przyrody (wynikaj¹cej z ustawy o ochronie przyrody), nie doczeka³y siê profesjonalnej, geodezyjnej inwentaryzacji. Grupê obiektów podziemnych uzupe³niaj¹ pustki o charakterze strategiczno-militarnym (bunkry), których geometryczna konfiguracja przestrzenna do dziœ jest nieznana czêsto z uwagi na utrudniony dostêp do ich wnêtrza. Inwentaryzacja geodezyjna tego typu obiektów historycznych tak e mo e przyczyniæ siê do podejmowania okreœlonych kroków na szczeblach samorz¹dowych w celu szybkiego ich ratowania, udostêpnienia dla placówek naukowych, a nastêpnie ruchu turystycznego, dziêki czemu wzrosn¹ walory turystyczne oraz zwiêkszy siê atrakcyjnoœæ regionu. Obecnie powa nym problemem wielu œl¹skich gmin jest walka z piractwem górniczym, którego wynikiem jest ogromna liczba istniej¹cych oraz wci¹ nowo powstaj¹cych biedaszybów. Eksploatacja p³ytko zalegaj¹cych pok³adów w strefach wychodni przez osoby nieupowa nione (nieposiadaj¹ce koncesji na dzia³alnoœæ górnicz¹), powoduje znaczn¹ dewastacjê œrodowiska naturalnego, a tak e zagro enie dla ludzi oraz obiektów powierzchniowych, zwa ywszy, e wyrobiska te w formie niewielkich komór ( kieszeni ) udostêpnianych przez w¹skie szybiki powstaj¹ czêsto w obrêbie nieu ytków oraz zabudowanych prywatnych posesji w centrach miast. Pogarszaj¹ca siê sytuacja materialna spo³eczeñstwa sprawia, e w wielu wypadkach eksploatacja z³ó wêglowych w strefach wychodni, choæ bezprawna, stanowi podstawowe Ÿród³o utrzymania ubogiej czêœci spo³eczeñstwa. Szereg z tych pustek, siêgaj¹cych kilkunastu metrów w g³¹b ziemi, udostêpnionych pionowym szybikiem bez nale ytej obudowy górniczej, ulega wskutek czynników œrodowiskowych, np. infiltracji wody, a tak e niestatycznych obci¹ eñ powierzchni, deformacjom; na skutek tego tworz¹ siê niebezpieczne zapadliska. Obecnie stosowane na œwiecie do inwentaryzacji (archiwizacji) nowoczesne instrumenty laserowe, w tym tachimetry i skanery, w sposób bezinwazyjny pozwalaj¹ na precyzyjne opomiarowanie wymienionych obiektów. Wiele z nich dziêki dodatkowym, wbudowanym wewn¹trz urz¹dzeniom (np. kompasom elektronicznym magnetycznym) ma szansê staæ siê w pe³ni przydatnymi do masowej dokumentacji wszelkiego rodzaju pustek, upraszczaj¹c proces orientacji w warunkach szczególnie niekorzystnych. W artykule autorzy przybli yli wyniki badañ nad mo liwoœci¹ adaptacji kompasu elektronicznego wbudowanego w skaner panoramiczny Callidus do orientacji sytuacyjnej chmur punktów pozyskiwanych na stanowisku w warunkach uniemo liwiaj¹cych klasyczne nawi¹zanie instrumentu wzglêdem osnowy pomiarowej. Dziêki zastosowaniu precyzyjnego giroteodolitu Gyromat 2000 produkcji niemieckiej firmy DMT (Deutsche Montan Technologie) mo liwe by³o wyznaczenie rzeczywistej dok³adnoœci kompasu elektronicznego Callidusa.

3 Orientacja sytuacyjna danych w oparciu o wskazania kompasu elektronicznego Callidusa Wyznaczenie wielkoœci wzorcowych azymutu magnetycznego A M wybranych boków osnowy badawczej przy wykorzystaniu Gyromatu 2000 Instrumenty posiadaj¹ce wbudowane modu³y orientacji magnetycznej (kompasy) pozwalaj¹ w praktyce na sytuacyjne zorientowanie typowych obserwacji k¹towo-liniowych wzglêdem kierunku po³udnika magnetycznego. Wyposa enie przez producenta skanera panoramicznego Callidus w elektroniczny kompas czyni go ogromnie przydatnym w inwentaryzacji pustek górniczych i naturalnych, trudno dostêpnych. Okreœlenie stopnia przydatnoœci modu³u magnetycznego do orientacji uzyskiwanych z pomiaru chmur punktów wymaga przeprowadzenia badañ kontrolnych i dokonania porównañ ze wskazaniami instrumentu o wy szej dok³adnoœci. Baz¹ odniesienia sta³y siê wskazania Gyromatu Dziêki wprowadzeniu odpowiednich poprawek pozwala on na wyznaczenie w sposób poœredni wielkoœci azymutu magnetycznego dowolnego kierunku (boku osnowy), które na potrzeby przeprowadzonych prac przyjêto jako wielkoœci wzorcowe azymutów magnetycznych rozety badawczej. Procedura wyznaczenia azymutu geograficznego A G z dok³adnoœci¹ dan¹ œrednim b³êdem, tj. 10 cc (przy wykorzystaniu programu pomiarowego dostarczaj¹cego najlepszych rezultatów dok³adnoœciowych), opiera siê na przybli onych nastawieniach mechanizmu Gyromatu na pó³noc z jego po³o enia inercjalnego. Pomiar kalibracyjny wykonywany przez instrument w sposób w pe³ni automatyczny prowadzi do wyznaczenia wielkoœci skrêcenia wstêgi, wyœwietlanej na displayu. Kolejnym etapem pracy jest wstêpna orientacja przyrz¹du na kierunek pó³nocy z dok³adnoœci¹ 5 c, a nastêpnie precyzyjne wyznaczenie pozosta³ej wartoœci odchylenia od pó³nocy. Efektem koñcowym jest okreœlenie na podstawie wartoœci elementarnych (sk³adowych) azymutu geograficznego A G danego wzorem AG = N+ E+ Z, gdzie: N E odchylenie kierunku pó³nocy geograficznej od pó³nocy giroskopowej, sta³a przyrz¹du bêd¹ca w rzeczywistoœci k¹tem pomiêdzy kierunkiem pó³nocy giroskopowej oraz zerem podzia³u krêgu teodolitu T2, Z odczyt kierunku do celu, tj. pryzmatu (rys. 1). Wykorzystanie programu pozwala uzyskaæ automatycznie sumê precyzyjnie wyznaczonych wartoœci N i E na stanowisku (wyœwietlan¹ na displayu). Zgodnie z obowi¹zuj¹c¹ zasad¹ precyzyjnych pomiarów k¹towych instrumentami analogowymi, pomiar kierunków dwóch boków bazowych wykonano w dwóch po³o eniach lunety w dwóch seriach. Próba porównania wartoœci azymutów okreœlonych Gyromatem 2000 i Callidusem nie jest jednak pozbawiona mankamentów. Przeliczenie precyzyjnie wyznaczonej wartoœci

4 GYR O MAT T 200 R. Gawa³kiewicz, A. Szafarczyk azymutu geograficznego A (uzyskanego Gyromatem 2000) na odpowiadaj¹cy tej wielkoœci azymut magnetyczny A M w znacznym stopniu obni a dok³adnoœæ tego azymutu, przyjêtego w rzeczywistoœci za wzorcowy. Wprowadzana do precyzyjnie wyznaczonej wielkoœci azymutu geograficznego poprawka wyra ona w minutach stopniowych obni a uzyskane wyniki (bazowe) do pojedynczych centygradów. Pólnoc geograficzna Pólnoc giroskopowa Stala E Zero na kregu poziomym teodolitu Azymut boku N Wartosc kierunku celu Z Kierunek celu do punktu G YR O M A Rys. 1. Schemat wyznaczenia azymutu dowolnego boku osnowy przy wykorzystaniu Gyromatu 2000 Zale noœæ pomiêdzy mierzonymi azymutami, tj. geograficznym A G a magnetycznym A M, przedstawiona jest wzorem [2] AM = AG + ( ±δ ) + ( ±γ), gdzie: δ deklinacja magnetyczna wprowadzona do obliczeñ wed³ug [1], γ zbie noœæ po³udników liczona z zale noœci adekwatnej do przyjêtego na etapie opracowania odwzorowania. Zgodnie z Map¹ deklinacji magnetycznej dla miejsca przeprowadzonego pomiaru (komparatorium wydzia³owe przybli one wspó³rzêdne 50 o N 20 o E) wartoœæ deklinacji wschod-

5 Orientacja sytuacyjna danych w oparciu o wskazania kompasu elektronicznego Callidusa niej na epokê wynosi 3 o 45' z roczn¹ poprawk¹ 5,5'. W zwi¹zku z tym wielkoœæ deklinacji magnetycznej na czas wykonania pomiaru przypadaj¹cy na epokê wynosi o δ= + o g , 4 5, 5 = 3 47,2 = 4,2037. Jeœli przyjmiemy, e dok³adnoœæ odczytu wartoœci deklinacji magnetycznej z mapy [1] wynosi m δ = 5' (0,0926 g ), to zgodnie z prawem przenoszenia siê b³êdów dok³adnoœæ okreœlenia azymutu magnetycznego A M z wykorzystaniem Giromatu 2000 dana wzorem m M = m δ + m G wynosi m M 2 2 = 0, , 0010 = ± 0, 0926 g przy czym m G b³¹d wyznaczenia azymutu geograficznego A przez Gyromat Wyznaczenie azymutów magnetycznych wybranych boków bazowych przy wykorzystaniu kompasu skanera Podczas pomiaru inwentaryzacyjnego przy wykorzystaniu skanera Callidus miejsce rozpoczêcia skanowania, a dok³adnie kierunek rozpoczêcia pracy g³owicy jest uzale nione od orientacji korpusu instrumentu. Zebranie danych w obrêbie tylko okreœlonego przez u ytkownika zeskanowanego wycinka pozwala na okreœlenie azymutu magnetycznego, np. kierunku pocz¹tkowego, koñcowego lub dowolnej kolumny odwzorowanych na szczegó³ach punktów o wspó³rzêdnych przestrzennych. Nale y zaznaczyæ, i w terenie s¹ to punkty wirtualne, niewidoczne na inwentaryzowanej powierzchni. Dlatego okreœlenie dok³adnoœci orientacji magnetycznej dowolnej chmury punktów wymaga porównania wielkoœci azymutu w oparciu o punkty fizycznie, namierzalne, np. klasyczne, geodezyjne pryzmaty zwrotne, które tylko dziêki wysokiej refleksyjnoœci mog¹ zostaæ precyzyjnie rozpoznane. Dziêki nim mo liwe jest wyznaczenie dok³adnoœci azymutu magnetycznego œciœle okreœlonych, sygnalizowanych kierunków obserwacyjnych poprzez bezpoœrednie porównanie wskazañ: giroteodolitu Gyromat 2000 (wzorcowego); skanera panoramicznego Callidus wyznaczaj¹cego wypadkowe kierunki do pryzmatów referencyjnych. Sygnalizacja punktów celu za pomoc¹ pryzmatów GPH1 w oprawach firmy Nadowski pozwoli³a na jednoznaczne okreœlenie azymutów zadanych boków (wybrano dwa)

6 202 R. Gawa³kiewicz, A. Szafarczyk przy wykorzystaniu obu instrumentów: bazowego (wzorcowego) Gyromatu 2000 i kontrolowanego Callidusa. Wielokrotne powtórzenie czynnoœci pomiarowej w przypadku skaningowej orientacji (29 prób), pozwoli³o wyznaczyæ w œciœle okreœlonych warunkach (laboratoryjnych komparatorium wydzia³owe AGH) rzeczywisty b³¹d okreœlenia azymutu magnetycznego sygnalizowanych boków przy u yciu modu³u elektronicznego kompasu wbudowanego w skaner. Budowa oraz zasada dzia³ania kompasu (jak równie pozosta³ych modu³ów g³owicy), owiana jest tajemnic¹ i chroniona dokumentem patentowym. Na uzyskane wielkoœci b³êdów maj¹ wp³yw: b³êdy instrumentalne; pole elektromagnetyczne pochodz¹ce od urz¹dzeñ, instalacji elektrycznych oraz nagromadzenia wokó³ elementów stalowych. Oszacowanie stopnia oddzia³ywania poszczególnych czynników na uzyskane wielkoœci b³êdów jest wrêcz niemo liwe na etapie pojedynczego pomiaru, tylko w jednych, sta³ych warunkach. Ograniczenia czasowe nie pozwoli³y na przeprowadzenie podobnych czynnoœci pomiarowych w warunkach górniczych, jak równie w sytuacji ca³kowitej izolacji od elementów i zjawisk powoduj¹cych zmiany wskazañ kierunku pó³nocy magnetycznej przez kompas Callidusa. Przypuszcza siê, e wykonanie podobnych doœwiadczeñ w warunkach górniczych, a zatem w wyrobiskach podziemnych wyposa onych w zwarte obudowy stalowe typu P i sieci teletechniczne energetyczne wysokiego napiêcia, oraz na otwartej przestrzeni na powierzchni w œcis³ej izolacji od tego typu Ÿróde³ pozwoli³oby wyznaczyæ wielkoœæ poprawki do azymutu magnetycznego, która zminimalizowa³aby b³¹d po³o enia punktu m P wynikaj¹cy przede wszystkim z wielkoœci b³êdu orientacji magnetycznej. Zgodnie z teori¹ b³êdów [4, 5], dok³adnoœæ uzyskiwanych z pomiaru obserwacji obni- aj¹ b³êdy systematyczne, które w przypadku instrumentu w pe³ni automatycznego, jakim jest skaner, wywo³ywane s¹ niedoskona³oœci¹ urz¹dzeñ pomiarowych oraz zmianami zachodz¹cymi w œrodowisku zewnêtrznym, a tak e b³êdy przypadkowe, których Ÿród³a nale- y upatrywaæ tylko w niedoskona³oœci kompasu elektronicznego. O ile w przypadku tych pierwszych, którymi rz¹dz¹ pewne ustalone zasady, daj¹ce siê okreœliæ, jest mo liwe wyrugowanie b³êdów z obserwacji przed przyst¹pieniem do finalnej obróbki danych, o tyle w przypadku tych drugich nie istniej¹ adne prawid³a. Zatem wielkoœci b³êdów przypadkowych oraz ich znaki s¹ trudne do oszacowania i niemo liwe do wyeliminowania z poszczególnych obserwacji metod¹ rachunkow¹. Oddzia³ywanie otoczenia na zachowanie ig³y kompasu elektronicznego mo e negatywnie wp³yn¹æ na uzyskany wynik orientacji. Bli ej nieokreœlona zmiennoœæ b³êdów systematycznych w zale noœci od zmian œrodowiska zewnêtrznego, a tym samym wielkoœci pola elektromagnetycznego, nie pozwala na wyznaczenie konkretnej poprawki do uzyskanych obserwacji w innych warunkach ni laboratoryjne. Pozwala jednak tylko na interpretacjê zjawiska oraz jego charakteru. W oparciu o uzyskane wyniki obserwacji azymutalnych okreœlono wielkoœci œrednich b³êdów wyznaczenia azymutu magnetycznego m A pomierzonego Callidusem oraz wartoœæ b³êdu systematycznego m syst odgrywaj¹cego rolê poprawki do uzyskanych obserwacji (tab. 1).

7 Orientacja sytuacyjna danych w oparciu o wskazania kompasu elektronicznego Callidusa Tabela 1. Zestawienie azymutów magnetycznych uzyskanych z pomiaru instrumentami Giromat 2000 i Callidus oraz ich b³êdów Bok bazowy Azymuty magnetyczne [ g ] Gyromat 2000 Callidus B³¹d systematyczny m syst [ g ] B³¹d azymutu magnetycznego m A [ g ] P8 P10 17, ,4936 4,4401 0,0637 P8 P30 204, ,9160 4,4896 0,0308 P8 pkt kontrolny 215, Okreœlenie wielkoœci b³êdu po³o enia dowolnego punktu zdjêcia szczegó³ów sytuacyjnych w oparciu o magnetyczn¹ orientacjê skanera Callidus Wspó³rzêdne p³askie dowolnego punktu P inwentaryzowanej pustki rozpatrywane w obowi¹zuj¹cym uk³adzie, okreœlaj¹ wzory: xp = xskaner + d cos Askaner P, yp = yskaner + d sin Askaner P, gdzie: X skaner, y skaner wspó³rzêdne p³askie g³owicy skanera, d odleg³oœæ pozioma pomiêdzy œrodkiem g³owicy skanera i punktem pomiarowym P, A skaner P azymut topograficzny uzyskany po wprowadzeniu do obserwacji azymutu magnetycznego Callidusa A M poprawek: δ i zbie noœci po³udników γ. A zatem wprowadzaj¹c do obserwacji azymutu magnetycznego Callidusa A skaner P poprawkê w zwi¹zku ze zjawiskiem deklinacji δ oraz poprawkê z uwagi na zbie noœæ po³udników γ okreœlon¹ wzorem adekwatnym do rodzaju przyjêtego odwzorowania, otrzymujemy wielkoœæ azymutu topograficznego. Sk³adowe b³êdu po³o enia dowolnego punktu sytuacyjnego wyznaczamy z zale - noœci: 2 m A skaner P x = + + P xskaner skaner P d skaner P cc m m cos A m d sin A ρ, 2 m A skaner P y = + + P yskaner skaner P d skaner P cc m m sin A m d cos A ρ,

8 204 R. Gawa³kiewicz, A. Szafarczyk gdzie: m xskaner, m yskaner sk³adowe b³êdu po³o enia g³owicy skanera, m d œredni b³¹d pomiaru odleg³oœci, m Askaner P œredni b³¹d wyznaczenia azymutu topograficznego [ cc ], ρ zamiennik katowy ρ cc = cc. Je eli 2 2 P = x + P yp m m m, to wypadkowy b³¹d po³o enia punktu pomiarowego m P okreœlamy z zale noœci 2 m A skaner P P = P + + cc skaner d m m m d ρ gdzie m Pskaner œredni b³¹d po³o enia g³owicy skanera. Analiza powy szych wzorów pozwala wnioskowaæ, i decyduj¹cy wp³yw na spadek wielkoœci b³êdu m P ma ograniczenie zasiêgu pomiarowego skanerem Callidus, np. do 8 m. Dlatego minimalizacja b³êdu po³o enia pikiety pomiarowej wi¹zaæ siê bêdzie bezpoœrednio ze znacznym ograniczeniem odleg³oœci, co uzyskuje siê automatycznie, stosuj¹c skaner w pracach geodezyjnych, w obrêbie niewielkich pustek poeksploatacyjnych lub naturalnych. Wydaje siê, e na wielkoœæ tego b³êdu decyduj¹cy wp³yw bêdzie mia³ stopieñ izolacji od materia³ów stalowych wbudowanego w skaner modu³u magnetycznego, co mo na uzyskaæ w warunkach wyrobisk i kawern krasowych pozbawionych ca³kowicie obudowy stalowej. Niewiadom¹ pozostaje nadal œredni b³¹d po³o enia g³owicy skanuj¹cej, którego wartoœæ kszta³tuje sposób nawi¹zania instrumentu wzglêdem punktów osnowy pomiarowej na powierzchni (poziomie eksploatacyjnym). Zak³adaj¹c nawi¹zanie sytuacyjne na powierzchni metod¹ biegunow¹ przy wykorzystaniu przyrz¹dów klasy total station (rys. 2) oraz bezb³êdnoœæ punktów osnowy powierzchniowej, otrzymujemy pochodne cz¹stkowe w postaci: x d Pionu y d Pionu x ϕ Pionu y ϕ Pionu = cos ϕ, = sin ϕ, = d sin ϕ, = d cos ϕ.

9 Orientacja sytuacyjna danych w oparciu o wskazania kompasu elektronicznego Callidusa Pryzmat boku Celowa boku bazowego Rys. 2. Sposób nawi¹zania sytuacyjno-wysokoœciowego g³owicy skanuj¹cej w przypadku inwentaryzacji pustek podpowierzchniowych trudno dostêpnych Przyjmuj¹c wyznaczone przez producenta dok³adnoœci k¹towo-liniowe uzyskiwane przy pomiarze instrumentem TCR 303 firmy Leica: m d = ±3 mm ±2ppm (dla pomiaru bezzwierciadlanego, tj. do tarczy zawieszonej na pionie mechanicznym); m α = ±10 cc, który w tym przypadku uto samia b³¹d wyznaczenia azymutu ϕ boku na powierzchni tachimetr pion mechaniczny (lub opcjonalnie pryzmat), tj. m α = m ϕ ; oraz przyjmuj¹c wielkoœæ liniowego b³êdu odpionowania (przeniesienia wspó³rzêdnych) m odp = ±1,5 mm (dla pionu mechanicznego) w warunkach bezwietrznych, zazwyczaj panuj¹cych w pustkach trudno dostêpnych izolowanych, a tak e korzystaj¹c z powy szych przekszta³ceñ oraz prawa przenoszenia b³êdów, otrzymujemy szukan¹ wielkoœæ b³êdu okreœlenia po³o enia g³owicy skanuj¹cej m Pskaner mϕ mp = m + +. skaner odp md d ρ

10 206 R. Gawa³kiewicz, A. Szafarczyk Jeœli przyjmiemy d³ugoœæ celowej na poziomie d = 50 m powy sza wartoœæ osi¹gnie wielkoœæ m Pskaner = ±3,4 mm. Dokonanie porównania azymutów magnetycznych, okreœlonych na podstawie pomiaru Gyromatem 2000 i Callidusem ujawni³y znaczn¹ rozbie noœæ otrzymanych wyników. Niezgodnoœci te charakteryzuje b³¹d systematyczny, który w doœwiadczeniach przeprowadzonych w warunkach laboratoryjnych (komparatorium wydzia³owego) tylko dla jednego stanowiska wyniós³ m syst = ±4,4896 g. Charakter tego b³êdu, z uwagi na zmienne warunki pola elektromagnetycznego w okreœlonej sytuacji i miejscu, nie pozwala na wyznaczenie okreœlonej poprawki orientacji do uzyskanych obserwacji. Do analizy b³êdu wyznaczenia po³o enia dowolnego punktu P przyjêto œredni b³¹d azymutu m A'skaner P. Wielkoœæ tê modeluj¹ zgodnie z prawem przenoszenia b³êdów dwie sk³adowe: m Askaner P œredni b³¹d wyznaczenia azymutu przy wykorzystaniu zintegrowanego kompasu magnetycznego skanera panoramicznego Callidus; m M œredni b³¹d okreœlenia wzorcowego azymutu magnetycznego za pomoc¹ giroteodolitu Gyromat Niestety przeliczenie azymutu geograficznego na magnetyczny niesie ze sob¹ znaczne obni enie dok³adnoœci wielkoœci przyjêtej za wzorzec. Zniekszta³cenie tej wielkoœci wywo- ³uje niewielka dok³adnoœæ poprawki deklinacji magnetycznej δ, która kszta³tuje siê na poziomie m δ = 5'. Dlatego te z uwagi na to, i wielkoœæ wzorcowa azymutu magnetycznego nie jest wolna od b³êdu, to œredni b³¹d szukanej wielkoœci m A'skaner P okreœla zale noœæ A' skaner = + P M A skaner P m m m gdzie z obliczeñ wynika, e dla: Bok m M m Askaner P m A'skaner P P8 P10 0,0926 g 0,0637 0,1124 g P8 P30 0,0926 g 0,0308 0,0976 g Du y b³¹d systematyczny, osi¹gaj¹cy wartoœæ ±4,4895 (dla boku P8 P30) w warunkach niekorzystnych z uwagi na negatywne oddzia³ywanie wszelkiego rodzaju aparatury, w które wyposa ono pomieszczenie komparatorium, oraz pola elektromagnetycznego, bezpoœrednio znacz¹co wp³ywa w praktyce na wielkoœæ b³êdu wyznaczonego azymutu, a tym samym poœrednio na po³o enia punktu m P. Stalowe konstrukcje w otoczeniu Callidusa pozwalaj¹ na czêœciow¹ symulacjê warunków górniczych. Nale y siê spodziewaæ, e oddzia³ywanie skumulowanych obiektów metalicznych (obudowy i uzbrojenia elektrotechnicznego), w które wyposa ona jest znaczna liczba wyrobisk poeksploatacyjnych, mo e spowodowaæ wzrost uzyskanej w warunkach laboratoryjnych wartoœci b³êdu systematycznego m syst, a tym samym œredniego b³êdu wyznaczenia azymutu magnetycznego m Askaner P.

11 Orientacja sytuacyjna danych w oparciu o wskazania kompasu elektronicznego Callidusa Nale y siê spodziewaæ obni enia wartoœci b³êdu systematycznego m syst w przypadku inwentaryzacji obiektów wolnych od wp³ywu pól elektromagnetycznych w górniczych wyrobiskach historycznych, naturalnych kawernach lub biedaszybach itp., pozbawionych w rezultacie wszelkiego rodzaju czynnych instalacji elektroenergetycznych i stalowych elementów obudów. W myœl obowi¹zuj¹cych przepisów [3], pomiary inwentaryzacyjne wszelkiego rodzaju podziemnych wyrobisk górniczych mog¹ byæ realizowane przy wykorzystaniu dowolnej metody zdjêcia szczegó³ów pod warunkiem uzyskania dok³adnoœci adekwatnej do skali map podstawowych obowi¹zuj¹cych w danym zak³adzie górniczym. W zwi¹zku z tym okreœlenie wspó³rzêdnych punktów sytuacyjnych wzglêdem punktów osnowy geodezyjnej powinno odbywaæ siê przy zachowaniu dok³adnoœci 0,1 mm w obowi¹zuj¹cej dla zak³adu górniczego skali map podstawowych. Zatem w przypadku zabytkowych kopalñ solnych, dla których mapy podstawowe sporz¹dzane s¹ w skali 1:2000, b³¹d po³o enia punktu sytuacyjnego m P nie powinien przekraczaæ wartoœci m P = ±0,2 m. Decyduj¹ce znaczenie dla wielkoœci b³êdu po³o enia punktu sytuacyjnego m P ma wielkoœæ b³êdu wyznaczenia azymutu m A'skaner P oraz d³ugoœæ celowej d. Dla d³ugoœci 32 m i b³êdu m Askaner P = 0,1124 g b³¹d ten wynosi m P = 0,06 m. 3. Wnioski Czêœæ z inwentaryzowanych pustek, nawet tych trudno dostêpnych, po spe³nieniu okreœlonych wymagañ i warunków eksploatacji mo e zostaæ w przysz³oœci dopuszczona do zagospodarowania turystycznego, podnosz¹c tym samym atrakcyjnoœæ regionu. Jednak ich dopuszczenie do u ytkowania wymaga sporz¹dzenia szczegó³owej inwentaryzacji. Precyzyjne informacje pozyskiwane automatycznie za pomoc¹ skanera panoramicznego Callidus umo liwiaj¹ tworzenie modeli przestrzennych pustek, które s¹ niezwykle u yteczne dla projektantów w dziedzinie zabezpieczenia geotechnicznego. Dziêki wbudowanemu kompasowi elektronicznemu mo liwa jest orientacja sytuacyjna pozyskiwanych danych w warunkach ekstremalnych. Kombinacja metod tradycyjnych i skaningowych decyduje o szybkoœci archiwizacji du ej liczby trudno dostêpnych kawern w krótkim czasie, co pozwoli³oby w przysz³oœci stworzyæ rozbudowan¹ bazê danych o podziemnych obiektach górniczych i naturalnych. Wiele z nich, zapomnianych dziœ, ma szansê zostaæ na nowo odkrytych i udostêpnionych szerszemu gronu u ytkowników. Literatura [1] Rocznik astronomiczny na rok Warszawa, Rada Wydawnicza przy Instytucie Geodezji i Kartografii 2003

12 208 R. Gawa³kiewicz, A. Szafarczyk [2] Milewski M.: Geodezja górnicza. Skrypt Uczelniany, Kraków, AGH 1981 [3] Instrukcji prowadzenia prac mierniczych na potrzeby zak³adów górniczych. Katowice, 2001 [4] Jagielski A.: Geodezja I. Kraków, Wydawnictwo Stabill 2002 [5] Z¹bek J.: Geodezja I. Warszawa, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej 1998

1. Wprowadzenie. Rafa³ Gawa³kiewicz*, Anna Szafarczyk*

1. Wprowadzenie. Rafa³ Gawa³kiewicz, Anna Szafarczyk