Uwagi do badań stałości punktów odniesienia w wysokościowych sieciach obserwacyjnych na obszarach górniczych

Podobne dokumenty
Geometryczna interpretacja i własności jednopunktowej oraz globalnej charakterystyki dokładności poziomych sieci geodezyjnych

dr hab. inż. LESŁAW ZABUSKI ***

Zakres wiadomości i umiejętności z przedmiotu GEODEZJA OGÓLNA dla klasy 1ge Rok szkolny 2014/2015r.

MIESIĄC NR TEMAT LEKCJI UWAGI 1 Lekcja organizacyjna, BHP na lekcji. 4 Powtórzenie i utrwalenie wiadomości z klasy I sem. I

BADANIA GEODEZYJNE REALIZOWANE DLA OCHRONY OBIEKTÓW PRZYRODY NIEOŻYWIONEJ NA TERENIE WYBRANYCH OBSZARÓW DOLNEGO ŚLĄSKA

Pomiarowa baza badawcza na terenie PWSTE Measurement research base at the Higher School of Technology and Economics in Jarosław (PWSTE)

Geodezja Inżynieryjno-Przemysłowa

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA GOSPODARKI PRZESTRZENNEJ I BUDOWNICTWA

PODSTAWOWE DEFINICJE I OKREŚLENIA

Geodezja i Kartografia I stopień (I stopień / II stopień) akademicki (ogólno akademicki /praktyczny) kierunkowy (podstawowy/ kierunkowy/ inny HES)

Zadanie egzaminacyjne

WYKONANIE APLIKACJI WERYFIKUJĄCEJ PIONOWOŚĆ OBIEKTÓW WYSMUKŁYCH Z WYKORZYSTANIEM JĘZYKA C++ 1. Wstęp

Studenckie Koło Geoinformatyków. Instytut Geodezji Wydział Nauk Technicznych Dolnośląska Szkoła Wyższa we Wrocławiu. Sprawozdanie

Spis treści Wykaz ważniejszych pojęć Wykaz ważniejszych oznaczeń Wstęp 1. Wprowadzenie w problematykę ochrony terenów górniczych

Geodezja i Kartografia I stopień (I stopień / II stopień) akademicki (ogólno akademicki / praktyczny) podstawowy (podstawowy / kierunkowy / inny HES)

Weryfikacja hipotez statystycznych

SPECYFIKACJE TECHNICZNE D ODTWORZENIE TRASY I PUNKTÓW WYSOKOŚCIOWYCH CPV-45111

WARUNKI TECHNICZNE. na opracowanie projektu technicznego szczegółowej poziomej osnowy geodezyjnej 3. klasy dla Miasta Konina

ciężkości. Długości celowych d są wtedy jednakowe. Do wstępnych i przybliżonych analiz dokładności można wykorzystywać wzór: m P [cm] = ± 0,14 m α

WPŁYW SPOSOBU ZWAŁOWANIA NA WIELKOŚĆ WYROBISKA KOŃCOWEGO NA PRZYKŁADZIE ODKRYWKI DRZEWCE W KWB KONIN

Źródła pozyskiwania danych grawimetrycznych do redukcji obserwacji geodezyjnych Tomasz Olszak Małgorzata Jackiewicz Stanisław Margański

WYBRANE ELEMENTY GEOFIZYKI

ST-01 Roboty pomiarowe

TEMATYKA PRAC DYPLOMOWYCH INŻYNIERSKICH STUDIA STACJONARNE PIERWSZEGO STOPNIA ROK AKADEMICKI 2012/2013

Raport o oddziaływaniu na środowisko projektowanej kopalni kruszywa naturalnego ZBIROŻA III. w zakresie oddziaływania akustycznego

Wyrównanie podstawowej osnowy geodezyjnej na obszarze Polski

GEODEZJA 2 Wykład + Ćwiczenia dr inż. Krzysztof Deska Katedra Geodezji

Geodezja i systemy GIS - opis przedmiotu

WARUNKI TECHNICZNE 1. PODSTAWOWE DANE O OBIEKCIE 1.1 ZAKRES PRAC GEODEZYJNYCH

Ćw. nr 31. Wahadło fizyczne o regulowanej płaszczyźnie drgań - w.2

SPRAWOZDANIE TECHNICZNE Pomiar osiadań Kaplicy Królewskiej w Gdańsku z dnia Seria XIV (3. KN Hevelius)

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

Metody obliczania obszarowych

2. Wyznaczenie środka ciężkości zwałowiska zewnętrznego

Koncepcja pomiaru i wyrównania przestrzennych ciągów tachimetrycznych w zastosowaniach geodezji zintegrowanej

Metody obliczania obszarowych

6. Co stanowi treść opisu mapy do celów projektowych? Jak długo jest aktualna mapa do celów projektowych? Uzasadnij odpowiedź.

WPŁYW ZAKŁÓCEŃ PROCESU WZBOGACANIA WĘGLA W OSADZARCE NA ZMIANY GĘSTOŚCI ROZDZIAŁU BADANIA LABORATORYJNE

GEOMATYKA program podstawowy. dr inż. Paweł Strzeliński Katedra Urządzania Lasu Wydział Leśny UP w Poznaniu

WYKRESY SPORZĄDZANE W UKŁADZIE WSPÓŁRZĘDNYCH:

LABORATORIUM Z FIZYKI

ĆWICZENIE NR.6. Temat : Wyznaczanie drgań mechanicznych przekładni zębatych podczas badań odbiorczych

Lp. Promotor Temat Dyplomant 1. Dr inż. A. Dumalski. Zastosowanie sieci modularnych do zakładania osnów pomiarowych 2. Dr inż. A.

Zestaw pytań egzaminacyjnych z 2014 r. Zakres 1

SPECYFIKACJA TECHNICZNA ST ROBOTY POMIAROWE I PRACE GEODEZYJNE

Metodologia opracowania ruchów pionowych skorupy ziemskiej z użyciem danych niwelacyjnych, mareograficznych i GNSS

8. Analiza danych przestrzennych

Wymagania edukacyjne z przedmiotu: Budownictwo ogólne - klasa II Podstawa opracowania: program nauczania dla zawodu TECHNIK BUDOWNICTWA

SATELITARNE TECHNIKI POMIAROWE WYKŁAD 6

Komputerowa Analiza Danych Doświadczalnych

ZAKRES EGZAMINU DYPLOMOWEGO ST.1 GiK 2016/17

WYTYCZNE TECHNICZNE K-1.1 METRYKA MAPY ZASADNICZEJ. Arkusz... Skala...

Zadanie Cyfryzacja grida i analiza geometrii stropu pułapki w kontekście geologicznym

Anomalie gradientu pionowego przyspieszenia siły ciężkości jako narzędzie do badania zmian o charakterze hydrologicznym

KADD Metoda najmniejszych kwadratów funkcje nieliniowe

SPECYFIKACJA TECHNICZNA ROBOTY GEOLOGICZNE I GEODEZYJNE ST-01.00

kataster, numeryczne modele terenu, tachimetria elektroniczna czy GPS, wykorzystywane coraz częściej do pozyskiwania, analizowania i przetwarzania

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2018 CZĘŚĆ PISEMNA

Pochodna i różniczka funkcji oraz jej zastosowanie do obliczania niepewności pomiarowych

Technologiczne i prawne aspekty wznawiania oraz ustalania przebiegu granic działek ewidencyjnych

Wykopy - wpływ odwadniania na osiadanie obiektów budowlanych.

PRZYKŁAD ANALIZY WPŁYWU PRĘDKOŚCI POSTĘPU FRONTU EKSPLOATACYJNEGO NA PRZEBIEG DEFORMACJI NA POWIERZCHNI TERENU

5. Rozwiązywanie układów równań liniowych

DROGI lądowe, powietrzne, wodne 10/2008

GEODEZJA TOM 5 ZESZYT :

Geodezyjny monitoring budowli Structure's geometry monitoring

DRGANIA SWOBODNE UKŁADU O DWÓCH STOPNIACH SWOBODY. Rys Model układu

SZCZEGÓŁOWE SPECYFIKACJE TECHNICZNE D ODTWORZENIE (WYZNACZENIE) TRASY I PUNKTÓW WYSOKOŚCIOWYCH

ST - K.01 Roboty przygotowawcze pomiary Spis treści

7. ELEMENTY PŁYTOWE. gdzie [N] oznacza przyjmowane funkcje kształtu, zdefinować odkształcenia i naprężenia: zdefiniować macierz sztywności:

TELEDETEKCJA Z ELEMENTAMI FOTOGRAMETRII WYKŁAD 10

Wyrównanie sieci niwelacyjnej w WinKalk

WARUNKI WYKONANIA I ODBIORU ROBÓT BUDOWLANYCH U WYKOPY POD FUNDAMENTY

KADD Minimalizacja funkcji

9. Podstawowe narzędzia matematyczne analiz przestrzennych

Graficzne opracowanie wyników pomiarów 1

Konserwacja i modernizacja podstawowej osnowy magnetycznej kraju

Komentarz technik górnictwa odkrywkowego 311[13]-01 Czerwiec 2009

II SPECYFIKACJA TECHNICZNA STWK ROBOTY GEODEZYJNE - PRACE POMIAROWE

Zastosowanie Excela w obliczeniach inżynierskich.

SZCZEGÓŁOWE SPECYFIKACJE TECHNICZNE

10.3. Typowe zadania NMT W niniejszym rozdziale przedstawimy podstawowe zadania do jakich może być wykorzystany numerycznego modelu terenu.

1 Równania nieliniowe

Dokumentacja i badania dla II kategorii geotechnicznej Dokumentacja geotechniczna warunków posadowienia.

KADD Minimalizacja funkcji

D ODTWORZENIE TRASY I PUNKTÓW WYSOKOŚCIOWYCH

WYZNACZANIE WYSOKOŚCI Z WYKORZYSTANIEM NIWELACJI SATELITARNEJ

REPREZENTACJA LICZBY, BŁĘDY, ALGORYTMY W OBLICZENIACH

Zajęcia 1. Sprawy organizacyjne Podstawowe wiadomości z geodezji Wstęp do rachunku współrzędnych

Weryfikacja hipotez statystycznych, parametryczne testy istotności w populacji

TEMATYKA PRAC DYPLOMOWYCH INŻYNIERSKICH STUDIA NIESTACJONARNE PIERWSZEGO STOPNIA ROK AKADEMICKI 2012/2013

Temat ćwiczenia: Zasady stereoskopowego widzenia.

Wprowadzenie Metoda bisekcji Metoda regula falsi Metoda siecznych Metoda stycznych RÓWNANIA NIELINIOWE

PL B1. Sposób podziemnej eksploatacji złoża minerałów użytecznych, szczególnie rud miedzi o jednopokładowym zaleganiu

WYKORZYSTANIE CIEKÓW POWIERZCHNIOWYCH W MONITOROWANIU JAKOŚCI EKSPLOATOWANYCH ZBIORNIKÓW WÓD PODZIEMNYCH

OPIS PROJEKTU TECHNICZNEGO SZCZEGÓŁOWEJ OSNOWY WYSOKOŚCIOWEJ III i IV KLASY

MATEMATYKA Z PLUSEM DLA KLASY VII W KONTEKŚCIE WYMAGAŃ PODSTAWY PROGRAMOWEJ. programowej dla klas IV-VI. programowej dla klas IV-VI.

PROGNOZOWANIE OSIADAŃ POWIERZCHNI TERENU PRZY UŻYCIU SIECI NEURONOWYCH**

D SPECYFIKACJE TECHNICZNE WYKONANIA I ODBIORU ROBÓT WYZNACZENIE TRASY I PUNKTÓW WYSOKOŚCIOWYCH

PL B BUP 12/13. ANDRZEJ ŚWIERCZ, Warszawa, PL JAN HOLNICKI-SZULC, Warszawa, PL PRZEMYSŁAW KOŁAKOWSKI, Nieporęt, PL

Transkrypt:

Aktualne problemy naukowe i techniczne prac geodezyjnych. VIII Sesja Naukowo-Techniczna, Olsztyn 1995, s. 35-46 Uwagi do badań stałości punktów odniesienia w wysokościowych sieciach obserwacyjnych na obszarach górniczych Stanisław Latoś, Edward Preweda Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska, Zakład Informacji o Terenie 1. Wprowadzenie Każda eksploatacja górnicza oraz towarzyszące jej roboty hydrogeologicznoinżynierskie wywołują określone przemieszczenia mas górotworu i powierzchni terenu położonego w jej sąsiedztwie. Przemieszczenia te mają najczęściej charakter ruchów przestrzennych, a do ich wyznaczenia powszechnie wykorzystuje się metody geodezyjne, które pozwalają określić składowe tych przemieszczeń - zarówno o charakterze względnym jak i bezwzględnym - na dowolnie dużym obszarze. Przy stosowaniu tych metod zakłada się, że badany górotwór czy powierzchnia terenu reprezentowane są przez grupę punktów tworzących sieci obserwacyjne, zwanych kontrolowanymi lub badanymi, utrwalonych w ustalonych miejscach za pomocą odpowiednich znaków pomiarowych. Sposób rozmieszczenia oraz gęstość punktów kontrolowanych na badanym obszarze zależą od charakteru przewidywanych ruchów, celu i sposobu prowadzonych badań oraz istniejących warunków terenowych. Nie bez znaczenia są również koszty badań. Dążenie do ich obniżenia powoduje konieczność minimalizacji zarówno liczby punktów tych sieci jak i ich wymiarów geometrycznych. Wartości przestrzennych przemieszczeń punktów badanych można wyznaczać w sposób dwojaki, a mianowicie: - niezależnie przemieszczenia pionowe, wykorzystując w tym celu sieci niwelacyjne i niezależnie przemieszczenia poziome, wykorzystując do tego celu sieci poziome oraz - łącznie wszystkie trzy składowe tych przemieszczeń, stosując do tego celu sieci przestrzenne. This paper should be cited as: Latoś S., Preweda, E.: Uwagi do badań stałości punktów odniesienia w wysokościowych sieciach obserwacyjnych na obszarach górniczych. Aktualne problemy naukowe i techniczne prac geodezyjnych, VIII Sesja Naukowo-Techniczna, Olsztyn 1995

W praktyce, w większości przypadków, z różnych względów, stosuje się sposób wymieniony jako pierwszy. W wielu przypadkach ogranicza się badanie tylko do wyznaczenia wartości przemieszczeń pionowych. W każdym jednak przypadku dąży się powszechnie do tego, aby określane parametry przemieszczenia miały charakter bezwzględny, co wymaga wyszukiwania punktów stałych względem siebie w okresach dzielących poszczególne pomiary okresowe wspomnianych sieci obserwacyjnych, weryfikujących stałość układu odniesienia zdefiniowanego przez pomiar pierwotny. 2. Identyfikacja punktów stałych i obliczanie wartości przemieszczeń pionowych. Problem wyszukiwania i identyfikacji punktów stałych jest przedmiotem wielu prac naukowych, między innymi [1], [2], [3]. Podstawą poszukiwania punktów stałych są wyniki uzgodnienia obserwacji w pomiarze wyjściowym i aktualnym. Za punkty stałe, tworzące układ odniesienia niezbędny dla wyznaczenia bezwzględnych wartości przemieszczeń pionowych, przyjmuje się te z nich, które zachowują wzajemną stałość. Założenie powyższe jest jednak uzasadnione tylko wówczas, gdy wykluczymy możliwość wystąpienia jednakowych przemieszczeń wszystkich lub znacznej części punktów, co może mieć miejsce na obszarach górniczych. Przy wyznaczaniu przemieszczeń pionowych stosuje się dwie metody prowadzenia obliczeń: uzgodnienie niezależnie w pomiarze wyjściowym i w pomiarze aktualnym przyrostów wysokości, uzgodnienie różnic przyrostów wysokości z pomiaru wyjściowego i aktualnego. Pod względem merytorycznym, poszczególne pomiary okresowe powinny być uzgadniane niezależnie ponieważ stanowią one niezależne układy obserwacyjne. W metodzie różnicowej uzależnienie względem siebie dwóch pomiarów prowadzi do wzajemnej redukcji błędów o tym samym znaku lub do nakładania się błędów o różnych znakach. Porównywalne wyniki dla obydwu sposobów postępowania uzyskuje się tylko wówczas, gdy wagi przyrostów wysokości w obydwu rozpatrywanych pomiarach będą odpowiednio równe lub proporcjonalne. Oznacza to, że metodę tę możnaby stosować w przypadku występowania w odpowiadających sobie ciągach niwelacyjnych obydwu pomiarów okresowych tej samej lub proporcjonalnej liczby stanowisk. Z uwagi na rozległy obszar objęty badaniem oraz specyfikę działalności górniczej i inżynierskiej prowadzonej na tych terenach, pewna część punktów ulega zniszczeniu. Często występuje też potrzeba

zakładania punktów nowych. Ponieważ w związku z tym zmienia się kształt geometryczny sieci, metodę różnicową należy wykluczyć, pozostając przy niezależnym uzgadnianiu wyników obserwacji w poszczególnych pomiarach okresowych. Dla każdego pomiaru okresowego zakłada się jeden reper definiujący poziom odniesienia. Dzięki temu uzgodnione przyrosty wysokości mają charakter niezmienniczy, czyli nie zależą od tego który z punktów przyjmiemy za stały. Przy różnych wariantach ustalania punktu odniesienia otrzymuje się natomiast różne macierze wariancyjno-kowariancyjne. Przy pomocy prostej transformacji liniowej macierze te można wprawdzie przekształcać dla różnych wariantów wyboru punktu stałego, praktycznie jednak korzystniej jest przyjąć zarówno w pomiarze wyjściowym jak i aktualnym jeden i ten sam punkt odniesienia. Dla zidentyfikowania punktów stałych niezbędne jest ustalenie kryterium wzajemnej ich stałości. Kryterium to określa się na podstawie parametrów oceny dokładności rozpatrywanych sieci niwelacyjnych, przy czym rozważać można jedynie parametry o charakterze niezmienniczym, jak błędy średnie różnic wysokości czy parametr globalny jakim jest wyznacznik z macierzy wariancyjnokowariancyjnej. Bazując na powyższych parametrach oceny dokładności, w praktyce stosuje się dwie metody identyfikacji reperów stałych, to jest metodę przemieszczeń pozornych i metodę "każdy z każdym". 2.1. Metoda przemieszczeń pozornych Identyfikację punktów nieprzesuniętych względem siebie wykonuje się na podstawie uzgodnionych różnic wysokości reperów w dwóch okresowych pomiarach. Pozorne przemieszczenia punktów kontrolnych oblicza się jako ich różnicę wysokości : p A W ui = Zi Zi (1) gdzie p u i - pozorne przemieszczenie i-tego reperu, W Z i - wysokość i-tego reperu ustalona na podstawie pomiaru wyjściowego, - wysokość i-tego reperu ustalona na podstawie pomiaru aktualnego. Z i A Kolejnym krokiem identyfikacji punktów stałych jest wyszukanie ze zbioru pozornych przemieszczeń grup punktów których pozorne przemieszczenia spełniają kryterium: u u K (2) p m in p m a x p m in p m a x przy czym u, u oznaczają ekstremalne wartości pozornego przemieszczenia reperów spełniającego kryterium K.

Kryterium wzajemnej stałości punktów w metodzie prof. J. Czaji ustala się, bazując na macierzach wariancyjno-kowariancyjnych pomiaru wyjściowego i aktualnego, ustalonych względem tego samego punktu odniesienia. Jak wiadomo, wyznacznik z macierzy wariancyjno-kowariancyjnej ma charakter niezmienniczy, może więc być globalnym parametrem oceny dokładności sieci niwelacyjnej. W interpretacji geometrycznej stanowi on wartość proporcjonalną do kwadratu objętości elipsoidy błędów w n-wymiarowej przestrzeni. det cov( X ) = 1 2 Π ε (3) W praktyce stosuje się parametr pochodny 2 n r = det cov( X) (4) który w interpretacji geometrycznej określa promień hipersfery w przestrzeni n- wymiarowej o objętości równej objętości hiperelipsoidy błędów w tej przestrzeni. Ponieważ pomiary okresowe są względem siebie niezależne, macierz wariancyjno-kowariancyjna dla pozornych przemieszczeń punktów jest sumą macierzy wariancyjno-kowariancyjnych z rozpatrywanych pomiarów okresowych. p W A cov( u ) = cov( X ) + cov( X ) (5) Kryterium K wzajemnej stałości reperów określa się zatem według zależności 2 n K = p det cov( u p ) (6) Kryterium powyższe można również obliczać jako 2 W A ( ) ( ) 2 2 K = p r + r gdzie p jest parametrem zawierającym się w przedziale od 1 do 3, wynikającym z zasad statystyki matematycznej. Analityczna metoda poszukiwania najliczniejszej grupy punktów odniesienia spełniających kryterium wzajemnej stałości polega na uszeregowaniu pozornych przemieszczeń według ich wartości, a następnie na kolejnym sprawdzaniu liczby punktów, których przemieszczenia pozorne mieszczą się w ustalonych przedziałach. W praktyce, kryterium wzajemnej stałości spełnia najczęściej kilka grup punktów o różnej liczbie punktów w grupie. Teoretycznie, za punkty nieprzesunięte uważa się te które występują w grupie najliczniejszej, a w przypadku grup o jednakowej liczbie punktów - tę grupę punktów, która ma najmniejszy rozstęp lub zawiera punkty najkorzystniej położone w sieci. W przypadku badań prowadzonych na dużych obszarach przy tak specyficznych uwarunkowaniach jakie stwarzają tereny górnicze, nie można ograniczyć się tylko do analizy punktów stanowiących najliczniejsze grupy. Praktyka wykazuje, że bardzo często duża liczebność punktów wzajemnie stałych jest wynikiem ich położenia w strefie gdzie występują przemieszczenia zbliżone co do wartości. (7)

2.2. Metoda "każdy z każdym" W metodzie tej analizuje się również wyniki niezależnego uzgodnienia przyrostów wysokości w pomiarze wyjściowym i aktualnym. Kryterium wzajemnej stałości reperów ustala się natomiast niezależnie dla każdej pary punktów. Ponieważ liczba wymaganych sprawdzeń jest bardzo duża, należałoby w pierwszej kolejności wyeliminować z badań punkty, które z tytułu swojego położenia względem frontu prowadzonej eksploatacji czy centrum odwodnienia, czyli na obszarach ulegających zdecydowanie przemieszczeniom, nie mogą być brane pod uwagę jako punkty bezwzględnie stałe. Dla każdej rozważanej pary punktów określa się przemieszczenie względne w A W ui = Zi Zi (8) przy czym i = 0. 5 n ( n 1), natomiast n jest liczbą rozpatrywanych punktów. W przypadku punktów wzajemnie stałych, wartość przemieszczenia u w i powinna mieścić się w granicach błędu średniego m w ui danego przemieszczenia. Wobec tego, kryterium wzajemnej stałości można zapisać wzorem w ui p (9) m u i w Średni błąd różnicy przewyższeń oblicza się jako średni błąd funkcji estymowanych parametrów. Doświadczenia autorów w zakresie wyszukiwania punktów stałych wskazują, że metoda przemieszczeń pozornych i metoda "każdy z każdym" dają porównywalne ze sobą wyniki, szczególnie jeżeli liczba rozpatrywanych punktów nie jest zbyt duża. Przy analizie dużych i różnych w sensie geometrycznym sieci, zauważa się jednak pewne różnice w identyfikacji punktów stałych. Różnice te wynikają z tego, że w przypadku analizowania każdej pary punktów niezależnie, uwzględnia się lokalną geometrię sieci zawartą w macierzy wariancyjnokowariancyjnej. Z tego tytułu, w procesie identyfikacji punktów stałych większe przemieszczenia dopuszcza się na tych punktach, które mają większe błędy wyznaczenia przemieszczeń względnych. 2.3 Obliczanie wartości przemieszczeń pionowych punktów Po zidentyfikowaniu w sieci obserwacyjnej punktów stałych można przystąpić do ostatecznego uzgodnienia obserwacji, obliczenia wysokości punktów i oceny dokładności. Jeśli na podstawie wysokości punktów mają być obliczone przemieszczenia pionowe według wzoru A W u = Z Z (10)

to wysokości punktów w pomiarze wyjściowym i aktualnym muszą być określone względem tego samego układu odniesienia. Układ taki można zrealizować przez wspólne uzgodnienie obserwacji pomiaru wyjściowego i aktualnego. Polega to na rozwiązaniu układu składającego się z dwu niezależnych bloków równań obserwacji połączonych warunkiem wspólnego dla obydwu pomiarów układu odniesienia. Warunek ten można wyrazić zależnością: ~ A A ~ W W ~ A A ~ W W ~ A A ~ W W Z + dz Z dz + Z + dz Z dz +... + Z + dz Z dz = (11) 1 1 1 1 2 2 2 2 i i i i 0 Do obliczenia przybliżonych wysokości Z ~ i konieczne jest ustalenie wysokości jednego punktu. W tym celu przyjmuje się wysokość dowolnego, ale uznanego za stały, punktu z pomiaru wyjściowego. Po rozwiązanie całego układu równań metodą najmniejszych kwadratów otrzymuje się wysokości punktów badanych w obydwu pomiarach wraz z ich charakterystyką dokładności. Należy zwrócić uwagę, że w wyniku tak prowadzonych obliczeń, po kolejnych pomiarach okresowych otrzymuje się nowe wysokości punktów dla pomiaru wyjściowego. Różnice wysokości tych punktów będą jednak zaniedbywalnie małe i mają charakter czysto formalny. 3. Weryfikacja efektywności identyfikacji punktów stałych na obszarach górniczych metodą J.Czaji i wnioski ogólne dotyczące rozpatrywanego problemu Biorąc pod uwagę omówione powyżej uwarunkowania obszarów górniczych oraz cechy i możliwości wymienionych sposobów identyfikacji punktów stałych, postanowiono metodę J.Czaji - jako rokującą duże nadzieje i możliwości - zweryfikować na dwóch obiektach, a mianowicie: na obszarze górniczym kopalni odkrywkowej "Zesławice" oraz na obszarze górniczym kopalni podziemnej ZG Trzebionka S.A. w Trzebini. Odkrywka "Zesławice" jest wyrobiskiem wgłębnym położonym na zboczy o nachyleniu północnym. Jej kształt zbliżony jest do czworokąta rozciągającego się z północy na południe na odległość około 0.5 km i ze wschodu na zachód od około 0.3 km -na północy, do około 0.4 km - na południu (rys. 1). Od strony południowej wkop zakończony jest nieukształtowanym zboczem, utworzonym z kilku nieregularnych skarp i dzielących je półek. Wysokość tego zbocza dochodzi do 20 m. Na zboczu tym obserwowane są wizualnie ruchy osuwiskowe.

Zbocze wschodnie ma kształt zbliżony do wysmukłego trójkąta którego wysokość zmienia się od 0 - na północy do około 20 m - na południowym krańcu. Zbocze to posiada również profil nieukształtowany. Tworzą go nieregularne skarpy i dzielące je półki. Pozostałe zbocza w klasycznej postaci nie występują z uwagi na małe różnice wysokości rzędnych dna wkopu i przyległego do nich terenu. Złoże użyteczne w odkrywce stanowią iły i iłowce o miąższości do 25 m które eksploatowane są z północy na południe na czterech poziomach systemem ścianowym, przy użyciu koparki łyżkowej, po zdjęciu nadkładu o miąższości około 0.5 m. Ze względu na nieprzepuszczalny charakter kopaliny może nastąpić odwodnienie górotworu wokół wgłębnego wyrobiska poeksploatacyjnego. Rozmieszczenie punktów i kształt sieci obserwacyjnej założonej dla badania przemieszczeń powierzchni terenu w rejonie rozpatrywanej odkrywki w chwili obecnej pokazano na rysunku 1. Należy podkreślić, że liczba punktów tej sieci z biegiem lat, wskutek prowadzonej eksploatacji górniczej i występujących w rejonie odkrywki ruchów osuwiskowych, ulega dużym zmianom. Pierwotnie sieć zawierała 8 punktów odniesienia, zanumerowanych od 1 do 8, położonych w strefie uznanej za spokojną (poza górną krawędzią wkopu udostępniającego), oraz 21 punktów kontrolowanych, o numerach od 11 do 31, położonych głównie na zboczu południowym, gdzie obserwowano ruchy osuwiskowe oraz wschodnim, gdzie zlokalizowany jest wodociąg wody pitnej, chroniony przed uszkodzeniem lub zniszczeniem ze względu na jego rolę i przeznaczenie. Pomiary elementów tej sieci prowadzone są w okresach półrocznych, począwszy od lipca 1986 roku do chwili obecnej. Z biegiem czasu, po zniszczeniu lub uszkodzeniu punktów o numerach od 4 do 8 w ich rejonie założono nowe, zanumerowane odpowiednio: 40, 50, 60, 70 i 80. Następnie sieć rozbudowano, poszerzając jej zakres zarówno w głąb odkrywki (punkty o numerach od 35 do 39) i na jej zbocze zachodnie (punkty od 301 do 315) oraz na zewnątrz, w strefie spokojnej, od strony południowej (punkty 9,10,41 i 400) i północnej (punkt 100). Na podstawie wyników okresowych pomiarów opisanej powyżej sieci wyznaczano wartości bezwzględnych przemieszczeń badanych punktów, stosując do identyfikacji punktów stałych metodę J. Czaji. Poniżej w tabeli 1 zestawiono efekty badania tą metodą stałości punktów na rozpatrywanym obiekcie w okresie od pomiaru 12 do 19, wraz z komentarzem do wyników tych badań, wynikającym z uwarunkowań górniczo-geologicznych panujących w tym obszarze. W tabeli 2 dla okresu dzielącego pomiar 12 i 13 przedstawiono procedurę i dalszy tok badań szczegółowych polegający na eliminacji niektórych punktów uznanych za stałe, zamieszczonych w tabeli 1, aż do osiągnięcia zadowalającego efektu.

Na rysunku 2 przedstawiono szkic przeglądowy sytuacji dotyczącej dotychczasowej eksploatacji przez ZG Trzebionka" S.A. rud cynku i ołowiu o zmiennej miąższości, zalegających na głębokości średnio 250 m. Eksploatowane rudy są mocno zawodnione. Ich podziemna eksploatacja prowadzona systemem ścianowym i filarowym z podsadzką wymaga ich odwodnienia. Efekty tego odwodnienia oraz eksploatacji złoża ujawniają się na powierzchni terenu w postaci jego pionowych przemieszczeń których wielkość uzależniona jest zarówno od położenia frontu poszczególnych eksploatacji jak i miejsca zczerpywania wód podziemnych oraz warunków hydrogeologicznych górotworu, Wartości tych przemieszczeń są prognozowane według ustalonej teorii. Dla ich kontroli w rejonie projektowanej eksploatacji o dużej miąższości założono sieć obserwacyjną przedstawioną schematycznie na rysunku 2. Tworzą ją linia nr 7 o długości około 5 km, wychodząca po obu stronach nieznacznie poza obszar objęty wpływami eksploatacji, oraz prostopadła do niej linia nr 16, położona bezpośrednio nad tą eksploatacją. Sieć ta stanowi fragment obserwowanej na tym obszarze od kilkunastu lat sieci znacznie rozbudowanej, której wyniki opracowywano stosowaną ówcześnie do wyznaczania przemieszczeń metodą. Do tej metody dostosowano również konstrukcję obecnej sieci, opuszczając znaczną liczbę badanych punktów położonych na linii nr 7 poza obszarem leżącym nad wspomnianą eksploatacją o dużej miąższości. To stanowi podstawowe ograniczenie i brak w chwili obecnej pozytywnego rezultatu badania stałości punktów w tej sieci metodą J. Czaji, o czym świadczą wyniki tych badań zestawione w tabeli 3. Wydaje się, że uzyskanie tą metodą pozytywnych wyników będzie możliwe po zmianie konstrukcji omawianej sieci, polegającej na zwiększeniu długości linii nr 7 w obu kierunkach i zwiększeniu gęstości punktów obserwowanych na obu odcinkach tej linii, traktowanych jako ciągi nawiązujące. Reasumując wyniki dokonanych analiz i weryfikacji metodą J. Czaji stałości punków odniesienia na terenach górniczych można zauważyć, że daje ona pozytywne rezultaty tylko w przypadku odpowiedniej konstrukcji sieci obserwacyjnej, Chodzi głównie o zapewnienie odpowiedniej gęstości punktów tej sieci w jej części położonej w strefie spokojnej. Akceptacja wyników przeprowadzonych badań musi być jednak dokonywana przy uwzględnieniu znajomości uwarunkowań górniczych, geologicznych i hydrogeologicznych, pozwalających na prognozowanie przebiegu granic dzielących strefy spokojne i przemieszczające się oraz na prognozowanie wartości przemieszczeń i ich rozkładu w poszczególnych strefach badanego obiektu.

Lp parame -tr p Analizowane pomiary o numerach Wariant nr Lista zidentyfikowanych punktów stałych 1 1 24,25,26,27,28, 29,30,36,60,70, 3 12-13 210 24,25,26,27,28, 2 2 29,30,60,70,80, 210 3,7,23,25,26,27, 3 3 12-14 1 28,29,30,31,38, 70,80,310 4 1 7,9,25,26,27,29, 3 12-15 30,41,70,80 5 2 1,9,10,26,27,28, 29,30,70,80 6 3 12-16 1 24,25,26,27,30, 80,310 Liczebność punktów w grupie Przes. poziomu odnies. [mm] 11-3.25 Tabela 1 Komentarz uwzględniający uwarunkowania górnicze i hydrogeologiczne Lista nie do Wymagane są dalsze badania w mniej licznych grupach (por. Tab.2) 11-3.10 jak w wierszu 1 14-2.04 jak w wierszu 1 10-2.53 jak w wierszu 1 10-1.49 Wynik zadowalający 7-1.85 jak w wierszu 1 7 3 12-17 1 27,29,30,41,80 5-3.34 jak w wierszu 1 8 2 9,26,27,28,29 5-2.08 jak w wierszu 1 9 3 12-18 1 1,10,26,27,28 5 0.16 Wynik zadowalający 10 2 1,9,10,27,28 5-0.24 jak w wierszu 1 11 1 9,29,41,80 4-3.24 jak w wierszu 1 12 3 12-19 2 10,26,27,28 4-0.83 jak w wierszu 1 13 3 1,10,26,28 4-0.48 Wynik zadowalający 14 1 24,25,26,27,30, 8-3.02 jak w wierszu 1 60,70,210 15 2 12-13 2 24,25,26,27,28, 8-3.29 jak w wierszu 1 29,60,70 16 3 24,25,27,30,60, 70,80,210 8-2.88 jak w wierszu 1 Lp parame -tr p Analizowane pomiary o numerach Wariant nr Lista zidentyfikowanych punktów stałych Liczebność punktów w grupie Przes. poziomu odnies. [mm] Tabela 2 Komentarz uwzględniający uwarunkowania górnicze i hydrogeologiczne 1 1 3,9,23,31,41 5-1.46 Lista nie do zaakceptowania 2 2 23,30,41,80,210 5-2.26 Lista nie do zaakceptowania 3 2 12-13 3 7,28,29,36,38 5-4.10 Lista nie do zaakceptowania 4 4 30,60,70,80,210 5-2.74 Lista nie do zaakceptowania 5 5 3,9,23,31,200 5-1.25 Lista nie do zaakceptowania 6 6 1,9,10,200,315 5-0.46 Wynik zadowalający

Lp parame -tr p Analizowane pomiary o numerach Wariant nr 1 1 2 3 53-54 2 3 3 4 3 53-55 1 5 2 6 3 54-55 1 7 2 Lista zidentyfikowanych punktów stałych 402,403,404,405,409,410,4 12,726,729,730,733,738,73 9,1113,1114,1117,1119,11 21,1122,1130 402,403,404,405,409,412,7 26,729,730,733,738,739, 1107,1113,1114,1117, 1119,1121,1122,1130 402,403,404,405,409,410,4 12,726,729,730,733,738, 739,764,1113,1114,1117, 1119,1121,1130 414,725,726,727,728,729,7 30,731,733,734,735,736,73 7,738,739,741,760,761,765,766,770,1107,1120, 1121,1123,1124,1125, 1127,1128,1130 398,414,725,726,727,728,7 29,730,731,733,734,735, 736,737,738,739,741,760,7 65,766,770,1107,1120, 1121,1123,1124,1125, 1127,1128,1130 406,407,409,410,411,412, 413,727,749,763,1109, 1111,1115,1117,1127, 1128 407,409,410,412,413,727,7 49,752,761,763,765, 1109,1111,1115,1117, 1127 Liczebność punktów w grupie Przes. poziomu odniesienia [mm] Tabela 3 Komentarz uwzględniający uwarunkowania górnicze i hydrogeologiczne 20-5.48 Lista nie do 20-5.51 Lista nie do 20-5.45 Lista nie do 30-7.78 Lista nie do 30-7.78 Lista nie do 16-11.42 Lista nie do 16-11.58 Lista nie do Literatura [1] Czaja J. : Wyznaczanie przemieszczeń punktów w geodezyjnych sieciach odniesienia. ZN Politechniki Śląskiej, seria Budownictwo z.76, Gliwice 1991. [2] Czaja J. : Geodezja inżynieryjno-przemysłowa. Skrypt AGH, Kraków 1992. [3] Hermanowski A, Laudyn I. : Obliczanie pionowych przemieszczeń budowli. Prace IGiK, tom XXVII, z.3, Warszawa 1980. [4] Latoś S., Preweda E. i inni : Operaty z badania przemieszczeń górotworu i powierzchni terenu w rejonie odkrywki "Zesławice". Kraków. Prace niepublikowane. [5] Latoś S., Preweda E. i inni : Operaty z badania przemieszczeń powierzchni terenu na obszarze górniczym ZG "Trzebionka" SA. Kraków. Prace niepublikowane.