1. Wprowadzenie. Rafa³ Gawa³kiewicz*, Anna Szafarczyk*

Podobne dokumenty
Od redaktora naukowego 2. Mapy górnicze 3. Pomiary sytuacyjne w

3.2 Warunki meteorologiczne

Rys Mo liwe postacie funkcji w metodzie regula falsi

VRRK. Regulatory przep³ywu CAV

ST SPECYFIKACJA TECHNICZNA ROBOTY GEODEZYJNE. Specyfikacje techniczne ST Roboty geodezyjne

gdy wielomian p(x) jest podzielny bez reszty przez trójmian kwadratowy x rx q. W takim przypadku (5.10)

SPECYFIKACJA TECHNICZNA D GEODEZYJNA OBSŁUGA BUDOWY

CZUJNIKI TEMPERATURY Dane techniczne

PRAWA ZACHOWANIA. Podstawowe terminy. Cia a tworz ce uk ad mechaniczny oddzia ywuj mi dzy sob i z cia ami nie nale cymi do uk adu za pomoc

SPECYFIKACJA TECHNICZNA 2. PRACE GEODEZYJNE

D ODTWORZENIE TRASY I PUNKTÓW WYSOKOŚCIOWYCH

(wymiar macierzy trójk¹tnej jest równy liczbie elementów na g³ównej przek¹tnej). Z twierdzen 1 > 0. Zatem dla zale noœci

PRZEPIĘCIA CZY TO JEST GROźNE?

ARKUSZ EGZAMINACYJNY ETAP PRAKTYCZNY EGZAMINU POTWIERDZAJ CEGO KWALIFIKACJE ZAWODOWE CZERWIEC 2012

1. Wstêp OKREŒLENIE CHARAKTERYSTYK DOK ADNOŒCIOWYCH WYBRANYCH INSTRUMENTÓW LASEROWYCH** GEODEZJA TOM 11 Zeszyt 1/ Rafa³ Gawa³kiewicz*

SYSTEM INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ JAKO NIEZBÊDNY ELEMENT POWSZECHNEJ TAKSACJI NIERUCHOMOŒCI**

Podlaski Wojewódzki Inspektor Nadzoru Geodezyjnego i Kartograficznego w Białymstoku Białystok, ul. Mickiewicza 3

D wysokościowych

WW-01 ROBOTY POMIAROWE... 2

INFORMACJA DOTYCZĄCA BEZPIECZEŃSTWA I OCHRONY ZDROWIA PLAN BIOZ

Przedmiotem niniejszej szczegółowej specyfikacji technicznej (SST) są

DWP. NOWOή: Dysza wentylacji po arowej

Zagro enia fizyczne. Zagro enia termiczne. wysoka temperatura ogieñ zimno

PA39 MIERNIK przetwornikowy MOCY

Lekcja 173, 174. Temat: Silniki indukcyjne i pierścieniowe.

Steelmate - System wspomagaj¹cy parkowanie z oœmioma czujnikami

Modelowanie œrodowiska 3D z danych pomiarowych**

Leica ScanStation C10 Uniwersalny skaner do wszystkich zastosowañ

IV. UK ADY RÓWNAÑ LINIOWYCH

Innym wnioskiem z twierdzenia 3.10 jest

ARKUSZ EGZAMINACYJNY ETAP PRAKTYCZNY EGZAMINU POTWIERDZAJ CEGO KWALIFIKACJE ZAWODOWE CZERWIEC 201

Kompensacyjna funkcja internatu w procesie socjalizacji dzieci i m³odzie y upoœledzonych umys³owo

ZAPYTANIE OFERTOWE. Nazwa zamówienia: Wykonanie usług geodezyjnych podziały nieruchomości

1. Szacowanie rynkowej wartoœci nieruchomoœci jako przedmiotu prawa w³asnoœci ograniczonej u ytkowaniem wieczystym

ANALOGOWE UKŁADY SCALONE

SYMULACJA STOCHASTYCZNA W ZASTOSOWANIU DO IDENTYFIKACJI FUNKCJI GÊSTOŒCI PRAWDOPODOBIEÑSTWA WYDOBYCIA

SPECYFIKACJA TECHNICZNA WYKONANIA I ODBIORU ROBÓT BUDOWLANYCH GEODEZJA

tel/fax lub NIP Regon

Akcesoria: OT10070 By-pass ró nicy ciœnieñ do rozdzielaczy modu³owych OT Izolacja do rozdzielaczy modu³owych do 8 obwodów OT Izolacja do r

WYMAGANIA EDUKACYJNE SPOSOBY SPRAWDZANIA POSTĘPÓW UCZNIÓW WARUNKI I TRYB UZYSKANIA WYŻSZEJ NIŻ PRZEWIDYWANA OCENY ŚRÓDROCZNEJ I ROCZNEJ

WZORU UŻYTKOWEGO EGZEMPLARZ ARCHIWALNY. d2)opis OCHRONNY. (19) PL (n) Centralny Instytut Ochrony Pracy, Warszawa, PL

Instrukcja monta u baterii podtynkowej. Master

MIERNIK PRZETWORNIKOWY MOCY TYPU PA39

POMIAR STRUMIENIA PRZEP YWU METOD ZWÊ KOW - KRYZA.

Analizowany teren znajduje się poza obszarami stanowisk archeologicznych.

Automatyzacja pakowania

EA16, EB16, EA17, EA19, EA12 TABLICOWE MIERNIKI ELEKTROMAGNETYCZNE Amperomierze i woltomierze PKWiU

Projektowanie procesów logistycznych w systemach wytwarzania

MIERNIK PRZETWORNIKOWY MOCY TYPU PA39

ROZPORZ DZENIE MINISTRA GOSPODARKI z dnia 11 sierpnia 2000 r. w sprawie przeprowadzania kontroli przez przedsiêbiorstwa energetyczne.

TABLICOWE MIERNIKI MAGNETOELEKTRYCZNE TYPU MA12, MA16, MB16 MA17, MA19, MA12P, MA17P, MA19P. PKWiU PKWiU

ruchu. Regulując przy tym w sposób szczegółowy aspekty techniczne wykonywania tych prac, zabezpiecza odbiorcom opracowań, powstających w ich wyniku,

Metrologia cieplna i przepływowa

Niektóre cywilnoprawne problemy ochrony œrodowiska. przede wszystkim obszerna problematyka administracyjnoprawna. Istniej¹

PRZETWORNIK WARTOśCI SKUTECZNEJ PRąDU LUB NAPIęCIA PRZEMIENNEGO P20Z

Nawiewnik NSL 2-szczelinowy.

Wniosek o ustalenie warunków zabudowy

Automatyka. Etymologicznie automatyka pochodzi od grec.

System wizyjny do wyznaczania rozp³ywnoœci lutów

PRZETWORNIK WARTOŒCI SKUTECZNEJ PR DU LUB NAPIÊCIA PRZEMIENNEGO TYPU P11Z

PFU-3 CZĘŚĆ INFORMACYJNA PROGRAMU FUNKCJONALNO-UŻYTKOWEGO

TABLICOWE MIERNIKI ELEKTROMAGNETYCZNE TYPU EA16, EB16, EA17, EA19, EA12. PKWiU Amperomierze i woltomierze DANE TECHNICZNE

TABLICOWE MIERNIKI MAGNETOELEKTRYCZNE TYPU MA12, MA16, MB16, MA17, MA19, MA12P, MA17P, MA19P. PKWiU PKWiU

SZCZEGÓŁOWE SPECYFIKACJE TECHNICZNE D ROBOTY PRZYGOTOWAWCZE

Ćwiczenie: "Ruch harmoniczny i fale"

LIMATHERM SENSOR Sp. z o.o.

TABLICOWE MIERNIKI ELEKTROMAGNETYCZNE TYPU EA16, EB16, EA17, EA19, EA12. PKWiU Amperomierze i woltomierze ZASTOSOWANIE


Kamienica zabytkowa Lidzbark Warmiński, ul. Kopernika 38. Wspólnota Mieszkaniowa Lidzbark Warmiński, ul. Kopernika 38

SPECYFIKACJA TECHNICZNA ST PRACE POMIAROWE.

Regulator ciœnienia ssania typu KVL

Regulamin Krêgów Harcerstwa Starszego ZHR

Badanie silnika asynchronicznego jednofazowego

ZGŁOSZENIE PRAC GEODEZYJNYCH

Poznaj swój retrace Lite

WYJASNIENIA I MODYFIKACJA SPECYFIKACJI ISTOTNYCH WARUNKÓW ZAMÓWIENIA

Automatyczne Systemy Infuzyjne

1. Wstêp... 9 Literatura... 13

TESTER LX 9024 (SYSTEM ALARMOWY IMPULSOWY) INSTRUKCJA OBSŁUGI

Uchwalenie miejscowego planu

HiTiN Sp. z o. o. Przekaźnik kontroli temperatury RTT 4/2 DTR Katowice, ul. Szopienicka 62 C tel/fax.: + 48 (32)

Nowe głowice Hunter - DSP 700

N O W O Œ Æ Obudowa kana³owa do filtrów absolutnych H13

REMONT POMIESZCZEŃ SĄDU REJONOWEGO POZNAŃ STARE MIASTO PRZY UL. DOŻYNKOWEJ 9H W POZNANIU. IV. INFORMACJA BIOZ

Instrukcja obsługi platformy zakupowej e-osaa (klient podstawowy)

Przekaźniki półprzewodnikowe

NTDZ. Nawiewniki wirowe. z si³ownikiem termostatycznym

PRZEPISY KLASYFIKACJI I BUDOWY STATKÓW MORSKICH

Wersje zarówno przelotowe jak i k¹towe. Zabezpiecza przed przep³ywem czynnika do miejsc o najni szej temperaturze.

1.2. Zakres stosowania z podaniem ograniczeń Badaniu nośności można poddać każdy pal, który spełnia wymogi normy PN-83/B

U S T A W A. z dnia. o zmianie ustawy o ułatwieniu zatrudnienia absolwentom szkół. Art. 1.

1.2. Zmiany prawne wp³ywaj¹ce na organizacjê pracy...

Jan Macuda*, Ludwik Zawisza* SK ADOWANIE ODPADÓW W GÓROTWORZE W ŒWIETLE KRAJOWYCH REGULACJI PRAWNYCH**

PROCEDURA OCENY RYZYKA ZAWODOWEGO. w Urzędzie Gminy Mściwojów

ZASADY WYPEŁNIANIA ANKIETY 2. ZATRUDNIENIE NA CZĘŚĆ ETATU LUB PRZEZ CZĘŚĆ OKRESU OCENY

Regulamin Rady Rodziców ZSO w Skwierzynie

OFERTA PROMOCYJNA

PREFABRYKOWANE STUDNIE OPUSZCZANE Z ŻELBETU ŚREDNICACH NOMINALNYCH DN1500, DN2000, DN2500, DN3200 wg EN 1917 i DIN V

dr inż. arch. Tomasz Majda (TUP) dr Piotr Wałdykowski (WOiAK SGGW)

Woda to życie. Filtry do wody.

Transkrypt:

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 11.11.150.652 197

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.

Orientacja sytuacyjna danych w oparciu o wskazania kompasu elektronicznego Callidusa... 199 2. 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 2000. 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

GYR O MAT 20 00 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-

Orientacja sytuacyjna danych w oparciu o wskazania kompasu elektronicznego Callidusa... 201 niej na epokê 2004.0 wynosi 3 o 45' z roczn¹ poprawk¹ 5,5'. W zwi¹zku z tym wielkoœæ deklinacji magnetycznej na czas wykonania pomiaru przypadaj¹cy na epokê 2004.4 wynosi o δ= + o g 3 45 0, 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 2 2 2 m M = m δ + m G wynosi m M 2 2 = 0, 0926 + 0, 0010 = ± 0, 0926 g przy czym m G b³¹d wyznaczenia azymutu geograficznego A przez Gyromat 2000. 3. 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)

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).

Orientacja sytuacyjna danych w oparciu o wskazania kompasu elektronicznego Callidusa... 203 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 17,9337 13,4936 4,4401 0,0637 P8 P30 204,4056 199,9160 4,4896 0,0308 P8 pkt kontrolny 215,8663 4. 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 2 2 2 2 2 2 A skaner P x = + + P xskaner skaner P d skaner P cc m m cos A m d sin A ρ, 2 m 2 2 2 2 2 2 A skaner P y = + + P yskaner skaner P d skaner P cc m m sin A m d cos A ρ,

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 = 636620 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 2 2 2 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.

Orientacja sytuacyjna danych w oparciu o wskazania kompasu elektronicznego Callidusa... 205 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 2 2 2 2 mϕ mp = m + +. skaner odp md d ρ

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 2000. 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 2 2 2 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.

Orientacja sytuacyjna danych w oparciu o wskazania kompasu elektronicznego Callidusa... 207 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 2004. Warszawa, Rada Wydawnicza przy Instytucie Geodezji i Kartografii 2003

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