Geodetické práce a zpracování dat pro silniční stavby

• Foto

Geodetické práce lze rozdělit do tří oblastí podle toho, jak se dotýkají jednotlivých etap výstavby pozemních komunikací. Jedná se o:

• geodetické práce spojené s vypracováním projektové dokumentace pozemních komunikací,
• geodetické práce spojené s realizací stavby a s prováděním kontrolního monitoringu během výstavby,
• geodetické činnosti spojené s dokončením stavby a s jejím uvedením do provozu.

Práce geodeta spojená s vyhotovením projektové dokumentace pozemních komunikací
Geodetické podklady jsou nedílnou položkou vypracování projektové dokumentace pozemních komunikací. Tato dokumentace se podle stavebního zákona [2], společně s navazujícími technickými předpisy a Směrnicí pro dokumentaci stavby pozemních komunikací [1], člení do těchto stupňů:

• studie (ST),
• dokumentace pro vydání územního rozhodnutí (DÚR),
• dokumentace pro vydání stavebního povolení (DSP),
• projektová dokumentace pro provádění stavby – součást zadávací dokumentace stavby (PDPS, DZS),
• realizační dokumentace stavby (RDS),
• dokumentace skutečného provedení stavby (DSPS).

Každý stupeň projektu má své tzv. geodetické přílohy projektu, které jsou zpracovány na základě jednotlivých vstupních dat, viz tabulka 1.

 Tabulka 1 – Geodetické přílohy projektové dokumentace

• 69 600 center trigonometrických a zhušťovacích bodů,
• 51 300 přidružených bodů,
• 83 200 nivelačních bodů ČSNS,
• 400 tíhových bodů.

S rozvojem technologie GPS byla vytvořena Česká síť permanentních stanic pro určování polohy – CZEPOS (Czech Positioning System). Síť je složena ze stanic GPS (Global Positioning System), jež jsou rovnoměrně rozmístěné po celém území České republiky. Stanice provádějí permanentní observace GPS. Tyto stanice mají známé souřadnice v závazných referenčních systémech. Danou síť provozuje Zeměměřický úřad.

Databáze bodových polí jsou spravovány odborem geodetických základů Zeměměřického úřadu. Úřad poskytuje prostřednictvím internetu údaje z databází bodových polí. Uživatelé zde získají online a navíc zdarma geodetické údaje o bodech bodových polí, které byly donedávna přístupné pouze v klasické tištěné podobě v příslušných odděleních
správy bodů ZÚ za úplatu dle aktuálního ceníku.

B) Mapové podklady
Tvoří mapy vhodného měřítka s danou přesností a s daným účelovým obsahem. Jedná se zejména o mapy středních (1 : 10 000 až 1 : 200 000) a velkých měřítek (1 : 1 000 až 1 : 5 000). Rozlišujeme tyto druhy map:

a) Státní mapové dílo – mapové dílo civilního i vojenského charakteru, jež je udržováno ve státním zájmu. Pokrývá celé zájmové území (stát) a skládá se z jednotlivých mapových listů. Všechny mapové listy mají jednotné měřítko a jsou zpracovány ve stejném kartografickém zobrazení. Každé takové dílo má jistý klad (systém značení) listů, podle něhož lze určit sousední list. Jako podklad pro projekční činnost v oblasti pozemních komunikací nejčastěji používáme tato mapová díla: Základní mapu ČR v měřítkách 1 : 10 000, 1 : 25 000, 1 : 50 000, 1 : 100 000 a 1 : 200 000, Státní mapa 1 : 5 000 – odvozenou (SMO‑5), katastrální mapu a tématické státní mapová díla, např. (Silniční mapa ČR 1 : 50 000, Silniční mapa krajů ČR 1 : 200 000).
b) Ortofotomapa – kartografické dílo, jehož hlavní podklad tvoří ortogonalizovaný měřický snímek (LMS). Ortofotomapa má všechny náležitosti mapy (měřítko, souřadnicový systém, orientaci, rámové i mimorámové údaje). Velikost pixelu je 0,5 m a klad listů je dle SMO‑5.
c) Základní báze geografických dat ZABAGE – standardní prostorová osnova pro regionální územně orientované informační subsystémy. Vznikla digitalizací ZM 10. Data jsou poskytována v souřadnicových systémech S-JTSK, WGS84/UTM, případně v S-42/1983 a výškovém referenčním systému Bpv. K těmto mapám lze připojit metadata (popis prvků obsahu databáze a jejich kvantitativní a kvalitativní parametry). Prostorová data jsou poskytována ve formátech DGN a DXF, popisná data v tabelární formě ASCII soubor.
d) Tématické mapy – jako podklad k tvorbě těchto map slouží především Základní mapa ČR středních měřítek a vojenská topografická mapa. Na rozdíl od státních tématických děl tyto mapy nevydává ani ČUZK ani GŠ AČR. Je to např. soubor map silniční a dálniční sítě ČR, zpracovaný na základě krajů, okresů, v návaznosti na mezinárodní tahy, zpracovaný z hlediska správy, údržby atd. Tyto mapy jsou vytvářeny v geografickém informačním systému – dvojrozměrné pomocí ArcInfo, ArcView, trojrozměrné pomocí 3D Analystu, GRID. Výslednou grafiku lze exportovat do rastrových formátů PNG, JPG, TIF či BMP. Vydavatelem je ŘSD ČR.

Další podklady tvoří územní plán, Územní systémy ekologické stability (ÚSES) a údaje o chráněných územích a památkách. V případech, kdy stávající podklady nevyhovují, či jsou neúplné, je třeba vytvořit podklady speciálně pro potřebu daného projektu, tzv. účelově zhotovené geodetické podklady.

C) Zaměření území (polohopisný a výškopisný plán) a digitální model terénu (DTM)
Jedná se prakticky o mapování ve velkém měřítku, což je nejběžnější geodetická úloha, která se skládá z několika dílčích měřických úkonů. Výsledkem je vyhotovení polohopisného a výškopisného plánu v zadaném měřítku, souřadnicovém a výškovém systému. K tomuto účelu lze použít různých měřických metod. Rozhodující pro volbu vhodné metody je požadovaná přesnost, měřítko výsledné mapy, velikost zájmového území a v neposlední řadě dostupné technické vybavení. Pro mapy středních a velkých měřítek používáme většinou klasická tachymetrická měření nebo metody GPS. Mapy menších měřítek se obvykle odvozují nebo je lze zaměřit jinými metodami, jako je letecká fotogrammetrie, metody dálkového průzkumu Země či laserové skenování povrchu. Například výsledkem laserového skenování je tzv. georeferencované mračno bodů, jehož zpracování se provádí pomocí filtračních technik. Toto zpracování je náročné jak časově, tak i technicky. Dosahovaná přesnost této metody závisí zejména na proměnlivosti terénu. V rovinatých územích lze dosáhnout přesnosti modelu terénu ±0,16 m. Pro potřeby liniových staveb jsou však dostačující klasická tachymetrická měření. Postup vytvoření mapy či DTM je následující:

1. Vymezení lokality.
2. Zjištění podkladů o geodetických základech v zájmovém území.
3. Rekognoskace terénu, příprava měřických náčrtů.
4. Je‑li třeba, pak vybudování, obnova nebo dobudování PBP.
5. Provedení samotného zaměření.
6. Zpracování naměřených hodnot z pravidla na souřadnice a výšky bodů.
7. Vyhodnocení přesnosti měření.
8. Vytvoření účelové mapy v požadovaném formátu. Zde lze využít programy jako AutoCAD či MicroStation.
9. Vytvoření podélných profilů a příčných řezů územím budoucí stavby.

Takto vytvořená účelová mapa DTM má zásadní vliv na směrové a výškové řešení projektu. Z tohoto důvodu musí být tyto podklady v souladu s technickými požadavky na geodetické zaměření (způsob stabilizace, přesnost měřické sítě, technické zpracování účelové mapy). Tyto požadavky formuluje objednatel (geodet projektanta, projektant nebo investor celé stavby). Podle stupně projektu se vyžadují rozdílné mapové podklady. Pro potřebu studie postačují data ze ZABAGED. DTM je vytvořen z vrstevnicového plánu. Pro vyšší stupně projektu, tzn. DÚR, je nutné podrobné zaměření zájmového objektu a zpracování účelové mapy v měřítku 1 : 500 až 1 : 2 000. Z těchto podkladů se následně vytvoří DTM. V DSP bývá zaměření kompletně reambulováno a aktualizuje se i DTM.

D) Zjištění stávajících inženýrských sítí
Stávající inženýrské sítě v zájmové oblasti mají vliv na trasování vlastní komunikace, případně na dílčí stavební objekty. Zjištění těchto informací a jejich přesný zákres do výkresu situace je velmi důležitý. Počet provozovatelů či správců inženýrských sítí, u kterých se výskyt zjišťuje, se pohybuje v průměru okolo 50. Ovšem závisí na tom, zda se zájmové území nachází extravilánu či intravilánu. Zpravidla se musí provést podrobné místní šetření, jelikož dotazováním se u příslušných stavebních úřadů obyčejně zjistíme jen obecně známé  provozovatele sítí energetických, vodárenských, plynárenských, vodohospodářských a největších telekomunikačních. Takto získané údaje o vedení IS je nutné převést do účelové mapy se zobrazeným projektem. Správnost zákresu tras IS z podkladů od správce do výkresu situace je třeba nechat správcem zpětně potvrdit. V opačném případě správce neposkytne další
údaje o svých sítích a neprojedná projektantem navržená ochranná opatření či navržené přeložky.

E) Speciální podklady
Projekty pozemních komunikací mohou dále vyžadovat speciální geodetické práce, např. zaměření prostorového vedení průběhu vodičů nadzemních elektrického vedení, podzemních prostor, mimolesní zeleně. Výstupy tohoto zaměření jsou obsahem technické dokumentace jednotlivých stavebních objektů nebo odborných příloh.

F) Geodetická dokumentace
Po získání všech nutných podkladů se vyhotoví geodetická dokumentace. Dle platné legislativy se jedná o samostatnou přílohu projektové dokumentace, kdy schválený projekt slouží jako podklad pro její tvorbu. Tato dokumentace umožňuje geodetovi provést samotné vytýčení stavby v zájmovém území. Geodetická dokumentace je zpracována v tomto rozsahu:

a) Projekt vytyčovací sítě. Tuto síť tvoří pevné body, ze kterých vytyčujeme geometrické prvky sloužící pro výstavbu nebo přestavbu objektu v zájmovém území. Pro vytyčování výšek slouží výškové vytyčovací sítě. Hlavní výškové body mohou být stabilizované společně s body polohové vytyčovací sítě. Tvar a rozměry vytyčovací sítě jsou závislé na rozsahu a složitosti výstavby, konfiguraci terénu, metodě vytyčování a přesnosti vytyčení. Pro výstavbu pozemních komunikací jsou nejvýhodnější vytyčovací sítě trojúhelníkového nebo čtyřúhelníkového řetězce. V tomto řetězci se měří délky a úhly v nadbytečném počtu s možností vyrovnání. Vyrovnání se provádí pomocí metody nejmenších čtverců v jednom bloku, a to z důvodu zachování její tuhosti a homogenity. V případě, že body jsou umístěny po obou stranách komunikace, je třeba dát pozor na místa, kde je těleso budované v násypu. Tento násyp může ohrozit vzájemnou viditelnost mezi body. V případě komunikace menší rozlohy lze použít i polygonový pořad. Nevýhodou polygonové vytyčovací sítě je to, že při poškození nebo ztrátě některého z bodů je jeho obnova velmi obtížná a zpravidla se poruší homogenita celé sítě. Vytyčovací sítě dělíme na základní vytyčovací sítě (ZVS) a podrobné vytyčovací sítě (PVS). ZVS slouží k vytýčení prostorové polohy stavebního objektu, v případě objektu menšího rozsahu i pro vytýčení celého objektu. Tato síť je pak následně vybudovaná investorem a v rámci přejímky staveniště předána zhotoviteli. V případě nutnosti lze vytvořit (PVS), která slouží k vytýčení tvaru a rozměru objektu. Tuto síť vybuduje stavebník na své náklady.

Způsob stabilizace bodů vztažné soustavy volíme s ohledem na charakter podloží, konfiguraci terénu a finanční prostředky. Lze použít stabilizaci pomocí měřického sloupku s nucenou centrací, viz obr. 1, který může být vybaven i hřebovou nivelační značkou. Tuto stabilizaci umístíme tak, aby nedocházelo k omezení provozu na staveništi. Finančně méně náročnější stabilizace vztažných bodů může být provedena vhodnou kombinací měřických sloupků a zabetonovaných ocelových tyčí (připojovací a ověřovací body).

Dále je třeba zajistit stabilitu vztažných bodů především proti vymrzání a zřídit ochranu proti poškození pomocí fyzické překážky a viditelného upozornění natřeného výstražnou barvou, obr. 2. Další možné způsoby stabilizace jsou uvedeny v [3]. Projekt vytyčovací sítě je předmětem DSP. V DZS/PDPS se provede zaměření, volba vhodné stabilizace, včetně materiálového zabezpečení pro její výstavbu.

b) Koordinační vytyčovací výkres. Vypracovává se u rozlehlých staveb, které jsou složeny z několika stavebních objektů (SO) a provozních souborů (PS). Koordinační výkres je obvykle v malém měřítku z důvodu zachycení vzájemné návaznosti a souvislostí více nebo všech vytyčovaných objektů. V případě plošně menších projektů lze do koordinačního výkresu umístit jednotlivé vytyčovací prvky (obvykle souřadnice a číslo bodu), schéma rozmístění vytyčovacích bodů atd. Pak je koordinační výkres současně výkresem vytyčovacím. Takto provedená změna musí být schválena objednatelem projektu.

c) Vytyčovací výkres. Slouží jako hlavní podklad pro vytýčení objektů v terénu. Podle druhu vytyčování můžeme tyto výkresy rozdělit na:

• vytyčovací výkresy prostorové polohy objektů. Umožňují vytýčení hlavní polohové čáry, hlavní osy, hlavních výškových bodů u objektů a hlavních bodů trasy pozemních komunikací,
• podrobné vytyčovací výkresy. Pomocí těchto výkresů vytyčujeme tvar, rozměr a polohu jeho konstrukčních částí. Vycházíme z bodů hlavní polohové čáry nebo z hlavních bodů trasy (TP, PK, KK atd.).

d) Projekt měření posunů a přetvoření. Využívá se zejména u stavebních objektů, u kterých byla využita progresivní metoda výstavby, nový materiál nebo nevhodné podloží objektu. K tomuto účelu se na sledovaném objektu vybuduje komplex stabilizovaných bodů (pozorovací stanice, viz obr. 3), na kterých se pomocí periodicky prováděných měření zjišťují potřebné pohyby. Pozorovací stanici tvoří tyto body:

• sledované. Body stabilizované na objektu, na němž provádíme sledování,
• vztažné. Polohově a výškově určené body, ke kterým se vyjadřují naměřené posuny a přetvoření,
• připojovací. Body, ze kterých vycházíme při určování směrů, délek nebo výšek. Měly by se nacházet mimo vliv měřeného objektu,
• ověřovací a připojovací. Slouží k ověření stálosti jiných bodů, zejména připojovacích.

Tvar pozorovací stanice a rozmístění bodů by měly být voleny tak, aby bylo možno spolehlivě zachytit daný pohyb či přetvoření a jeho průběh. Základní složky pohybu bodu jsou pokles (svislá složka pohybu bodu) a podélný a příčný posun (vodorovné složky pohybu). Další pohyby jsou kombinace základních složek pohybů a lze hovořit o přetvoření objektu (naklonění, pootočení, průhyb, ohyb). Za hlavní příčiny vzniku těchto pohybů a přetvoření na stavebních objektech lze považovat:

• nepřesnosti v provedeném inženýrsko-geologickém průzkumu,
• heterogenní geologické složení podloží,
• kolísání hladiny spodní vody,
• nerovnoměrné zatížení základové spáry,
• ovlivnění účinky výstavby v blízkosti objektu,
• seismicita přírodního či antropogenního charakteru,
• působení atmosférických vlivů,
• vlivy poddolování atd.

Z tabulky 1 je zřejmé, že projekt měření posunů a přetvoření není součástí projektu pozemních komunikací. Tento projekt se zpracovává v rámci RDS vždy pro jednotlivé SO na základě požadavků zhotovitele stavby. Měření se provádí podle normy ČSN 73 0405 Měření posunů stavebních objektů. Tato norma platí pro všechny druhy stavebních objektů, pro které nebyly vydány zvláštní předpisy.

G) Geodetické práce spojené s realizací stavby a provádění kontrolního monitoringu během výstavby
Zeměměřická činnost je nedílnou složkou i při samotné stavbě. Stavitel ví, co má stavět, ale musí znát místo stavby, popřípadě potřebuje vědět, zda ve výstavbě může pokračovat. V období realizace provázejí stavbu tyto měřické činnosti:

• vytyčení obvodu staveniště se zvláštním právem využití pozemku podle zvláštních zákonů,
• zřízení a zaměření bodů vytyčovací sítě a jejich zabezpečení proti poškození nebo zničení, kontrola vytyčovací sítě po dobu stavby,
• prostorové vytýčení stavby v souladu s územním rozhodnutím a stavebním povolením,
• vytyčení stávajících podzemních vedení na povrchu, pokud mohou být dotčena stavební činností,
• vytyčení tvaru a rozměru objektu, s výjimkou drobných staveb v místním souřadnicovém systému stavby, pokud netvoří vlastnickou hranici,
• geodetická kontrolní měření, měření posunů a přetvoření objektů. Výběr metody měření pro tyto účely závisí na druhu a předpokládané velikosti pohybu či přetvoření, které chceme sledovat, konfiguraci terénu, dostupnosti sledovaného objektu a požadované přesnosti měření. Pohyby a přetvoření lze zjišťovat přímo (jeho měřením) nebo zprostředkovaně (daný pohyb či přetvoření určíme výpočtem z jiných pohybů či přetvoření),
• měření skutečného provedení stavby.

Vytyčení je oproti zaměření časově i technicky náročnější. Před samotným vytyčením je třeba provést rozbor přesnosti před měřením, jehož výsledkem je vhodná metoda, pomůcky a počet měření. Během měření se provádí rozbor přesnosti při měření, tj. hodnocení naměřených veličin v terénu (hodnocení odlehlých měření při známé směrodatné odchylce). V neposlední řadě se provádí rozbor přesnosti po měření, kde se hodnotí dosažené výsledky a zjišťuje se, zda odpovídají projektované přesnosti. Vytyčování staveb řeší normy:

• ČSN 73 0420-1 Přesnost vytyčování staveb – Část 1. Základní požadavky. Norma stanoví zásady provádění vytyčovacích prací a zásady výpočtu kritérií přesnosti (nejistoty) vytyčení pro všechny druhy staveb, pro které nebyly vydány zvláštní technické normy nebo předpisy.
• ČSN 73 0420-2 Přesnost vytyčování staveb – Část 2. Vytyčovací odchylky. Norma stanoví hodnoty mezních vytyčovacích odchylek pro vytyčování liniových a plošných staveb a pro vytyčování prostorových staveb. Dále stanoví zásady pro užívání hodnot mezních vytyčovacích odchylek, popř. způsob určování jejich hodnot.

Nejprve se přistoupí k polohovému vytyčení u pozemních komunikací, tím rozumíme vytyčení hlavních bodů (HB) trasy, tzn. vyjádření tvaru, rozměru komunikace a podrobnému vytyčení – (řezy, paty svahu či koruny svahu a ostatní zařízení a konstrukce). Jak již bylo řečeno, toto vytyčení provádíme ze ZVS. Parametry vytyčení jsou charakterizovány takto:

• rozměrová přesnost, poloha (délka) a tvarová správnost (úhel, rovnoběžnost),
• polohové vytyčovací odchylky se určují ve dvou na sebe kolmých směrech, např. ve směru souřadnicových os, nebo ve směru příčném a podélném k ose pozemní komunikace.

Hodnocení přesnosti vytyčení:

• bodu – přesnost sítí,
• objektu – rozměr – úsečka,
• tvaru – úhly.

Při vytyčování by se měly používat směrné hodnoty vytyčovacích prací. Jsou to hodnoty, jež zahrnují vnější i vnitřní vlivy působící na objekt (změna délky s teplotou, zrání a zatížení betonu atd.). Volba vhodné metody vytyčení polohy bodu závisí na projektované přesnosti, druhu objektu a na dostupném přístrojovém vybavení.

Máme‑li vytyčen tvar a rozměr, provádí se Výškové vytyčení stavby. Výškové vytyčovací sítě se budují ve výškovém systému Bpv. Přesnost výškových vytyčovacích sítí musí odpovídat  hlavním výškovým bodům (HVB), které navazují na body ČSNS. Z těchto HVB bodů se pak provádí podrobné výškové vytyčení. Základní podklad pro výškové vytyčení je výškový polygon, který je definován staničením a výškami lomových bodů tohoto polygonu. Tyto lomové body jsou zaobleny zakružovacími oblouky, tj. parabolou druhého stupně. Podrobné body nivelety tvoří výšky osových bodů v místě jednotlivých příčných řezů. Dané body se vytýčí podle staničení, pomocí kolíku se označí jejich poloha v ose pozemní komunikace. Jejich výška se pak určí nivelací. Podle těchto bodů se dále vytyčují podrobné body stavebních výkopových a násypových profilů a jejich výšky. Popisované vytyčovací práce se provádějí před začátkem zemních prací.

Po vybudování zemního tělesa se přistoupí k vytyčení a budování jednotlivých vrstev konstrukce vozovky. Zvýšenou pozornost je třeba věnovat příčnému sklonu, minimální a maximální tloušťce a šířce krytu. Přesné dodržení těchto parametrů při pokládce asfaltových směsí umožňují finišery, jež jsou vybaveny automatickým nivelačním nebo GPS systémem, který řídí výšku a příčný sklon hladicí lišty finišeru.

H) Geodetické činnosti spojené s dokončením stavby a uvedením do provozu
Úloha geodeta v této fázi výstavby souvisí zejména se zhotovením geodetické části dokumentace skutečného provedení stavby, pořízením a doplněním geodetické části dokumentace stávajících stavebních objektů a geodetickým bezpečnostním měřením posunů a přetvoření, geodetickým kontrolním měřením, zejména liniových staveb nebo staveb stanovených zvláštními předpisy. Sledováním objektu po dokončení, resp. po uvedení do provozu, lze určit vliv zatížení na objekt, což má význam zejména u složitých či nových konstrukcí.

Ve Vyhlášce č. 132/1998 Sb., kterou se provádějí některá ustanovení stavebního zákona, je v § 45 – Dokumentace skutečného provedení stavby a zjednodušená dokumentace stavby (pasport), uvedeno dle [6].

1. Dokumentace skutečného provedení stavby, jejíž pořízení nařídil stavební úřad, obsahuje zejména:
   a) údaje o účelu a místu stavby, jméno (název) a adresu (sídlo) vlastníka stavby, parcelní čísla pozemku podle katastru nemovitostí s uvedením vlastnických nebo jiných práv a údaje o rozhodnutích o stavbě; pokud se rozhodnutí nezachovala, alespoň pravděpodobný rok dokončení stavby,
   b) situační výkres současného stavu území v měřítku katastrální mapy se zakreslením polohy stavby a vyznačením vazeb na okolí, zejména odstupů od hranic pozemku a od sousedních staveb a napojení na pozemní komunikace a síť technického vybavení,
   c) stavební výkresy vypracované podle skutečného provedení stavby s příslušnými řezy a pohledy, s popisem všech prostorů a místností podle současného, popřípadě uvažovaného způsobu užívání a s vyznačením jejich rozměrů a plošných výměr, d) technický popis stavby a jejího vybavení.
2. Zjednodušená dokumentace (dále jen „pasport“) stavby obsahuje zejména:
   a) údaje podle odstavce 1 písm. a) a d),
   b) situační výkres a zjednodušené výkresy skutečného provedení stavby v rozsahu a podrobnostech odpovídajících druhu a účelu stavby s popisem způsobu užívání všech prostorů a místností.
3. Dodatečně pořízená dokumentace skutečného provedení stavby nebo pasport stavby se předkládají stavebnímu úřadu ve dvou vyhotoveních; není-li stavebním úřadem obecní úřad v místě, pak ve třech vyhotoveních.
4. Po přezkoumání stavebním úřadem a případném doplnění, změně nebo přepracování stavební úřad dokumentaci podle odstavce 1 nebo 2 ověří. Po jednom ověřeném vyhotovení zašle vlastníku stavby a obecnímu úřadu, v jehož územním obvodu se stavba nachází, není-li sám stavebním úřadem.
5. Ověřená dokumentace skutečného provedení stavby nebo ověřený pasport stavby nahrazuje dokumentaci ověřenou ve stavebním řízení; při ověření dokumentace skutečného provedení stavby nebo pasportu stavby se kolaudační rozhodnutí nevydává.

Ve vyhlášce č. 31/1995 Sb., Českého úřadu zeměměřického a katastrálního, kterou se provádí zákon č. 200/1994 Sb., o zeměměřictví, v § 13 – Výsledky zeměměřických činností ve výstavbě, odst. 5, písm. a), je popsáno, co má obsahovat geodetická část dokumentace skutečného provedení stavby. Je to:

1. číselné a grafické vyjádření výsledků zaměření skutečné polohy, výšky a tvaru pozemních, podzemních a nadzemních objektů a zařízení, včetně technického vybavení, vzhledem k bodům vytyčovací sítě,
2. polohopis s výškovými údaji zpravidla v měřítku 1 : 200, 1 : 500 nebo 1 : 1 000 se zobrazením všech nově postavených objektů a zařízení a bodů vytyčovací sítě,
3. měřické náčrty s číselnými údaji, seznamem souřadnic a výšek bodů bodového pole, vytyčovací sítě a podrobných bodů, technickou zprávu.

APLIKACE MODERNÍCH GEODETICKÝCH TECHNOLOGIÍ VE STAVEBNÍ PRAXI
Prudký vývoj nových technologií vnesl do stavební praxe mnoho přístrojů založených na různých metodách, jež umožňují poměrně jednoduše zaměřit či vytyčit stavební objekty. Patří mezi ně zejména metody využívající družicové systémy a laserové technologie.

V současné době existují tři družicové systémy pro navigaci a určení polohy, tj. americký družicový systém NAVSTAR GPS (Global Positioning System); jeho samostatnou obdobou je ruský GLONASS (Globalnaja navigacionaja sputnikovaja sistema) a nově vznikající evropský GALILEO (s podporou Číny).

Všechny systémy se skládají ze třech segmentů, které spolu vzájemně komunikují, a to:

• kosmického segmentu, který je tvořen družicemi,
• řídicího a kontrolního segmentu,
• uživatelského segmentu, který tvoří přijímače GPS, jež lze rozdělit podle využití a způsobu měření.

V závislosti na účelu a požadované přesnosti sítě lze použít následující metody:

• statická (mP = 3 – 5 mm), vyžaduje dlouhé měření cca 45 min až dvě hodiny. Je nutná min. současná observace dvou bodů na dva body,
• rychlá statická (mP = 5 – 10 mm + 1 ppm),
• stop and go (mP = 10 – 20 mm + 1 ppm),
• kinematická (mP = 20 – 30 mm + 3 ppm),
• RTK – real time kinematic (mP = 30 – 50 mm).

Vzhledem k tomu, že při těchto měřeních očekáváme výsledky v řádech centimetrových, je nutné splnit několik základních podmínek. Jsou to:

• současná observace alespoň na dvou bodech,
• dostatečně velká viditelná část oblohy,
• nepřítomnost předmětů způsobujících multipath (vícecestné šíření signálu).

Mezi další moderní technologie se řadí laserové skenování, neboli laserscanning. Patří k nejmodernějším metodám sběru geo-dat. Své využití nachází především v oblastech, kde je potřeba pořídit přesná 3D data – například v důlních prostorách, při zaměřování složitých objektů průmyslových komplexů, liniových staveb typu dálkového vysokého napětí nebo plynového potrubí, ale například i při přesném zaměřování fasád objektů historických staveb. Princip metody laserscanningu spočívá v tom, že se ze stanoviště vyšle laserový paprsek měřící vzdálenost, kterou urazí směrem k povrchu měřeného území nebo objektu. V tomto okamžiku lze laserové skenování dále rozlišit statické skenování a dynamické skenování:

a) Statické skenování, neboli pozemní skenování. Zde je třeba nejprve vytvořit bodové pole pro určení výchozích bodů v prostoru, dále následuje vlastní skenování, které probíhá automaticky bez zásahu lidského faktoru. Na obr. 5 je zobrazen pozemní skener Leica ScanStation2 s počítačovou jednotkou.

b) Dynamické skenování. V tomto případě je skener umístěn v letadle, v automobilu či vrtulníku. V okamžiku vyslání laserového paprsku se zaznamenává směr paprsku pomocí diferenciálního GPS a inerciální navigace. Vyhodnocením všech parametrů se získá informace o jednom určitém bodu povrchu.

V současnosti se u skenovacích systémů využívá odrazu přímo od povrchu měřeného objektu – tzv. pasivního odrazu (obr. 6). Pro naskenování bodů objektu se používá principu rozmítání laserového svazku, pomocí kterého jsou na povrchu objektu měřeny body v profilech ve zvolené hustotě. Souřadnice X, Y, Z měřeného bodu se určují na principu prostorové polární metody. Takto zaměřené body tvoří tzv. mračno bodů. Toto mračno je dále zpracováváno softwarem (odstraní se zbytečné body, minimalizují se odchylky). Dalším krokem je tzv. aproximace měřených bodů geometrickými entitami, tj. křivkami a plochami, případně tělesy. Jakkoli toto vyjádření zní jednoduše, jedná se o nejnáročnější část zpracování. Takto vytvořený 3D model může být importován do CAD systémů a v tomto prostředí pak následně zpracováván.

Při výstavbě pozemních komunikací lze skenování využít hned na začátku pro vymodelování reálného stavu krajiny, kde bude budoucí stavba umístěna, při zemních pracích, ať už jde o výpočty kubatur nebo o kontrolu tvarů, při dokumentování a kontrole průběhu stavby a nakonec pro zhotovení dokumentace skutečného provedení stavby. Výše jmenované metody lze u pozemních komunikací využít v různých oblastech, např. v údržbě silnic, plánování a realizaci projektů, při výstavbě atd., viz [5].

Tyto technologie našly své uplatnění jak při vytváření kompaktních měřících stanic, viz MoSES, tak při samotné výstavbě, a to nejen u pozemních komunikací.

• Mobilní silniční měřicí systém MoSES (Mobile – Straßen – Erfassungs – System), který nabízí využití kinematického měření pro nejpřesnější aplikace. Je vybaven kamerami i laserovými skenery a řadou dalších senzorů, jako jsou digitální barometr, inerciální měřicí jednotka, GPS přijímač pro DGPS, přesný počítač ujeté vzdálenosti. Vše i s řídicím systémem je namontováno v dodávkovém automobilu. Zařízení je schopné komplexně zaměřovat okolí silnice, včetně detailů jejího povrchu, jako podklad pro rekonstrukce [7]. Těchto systémů existuje celá řada, viz obr. 7.
• Zemní stroje vybavené 2D, 3D nivelací. Jedná se o systémy, kdy jsou laserová čidla umístěna na stroji (dozer, grejdr, rýpadlo atd.). U 2D systému se řízení stroje provádí pouze v jedné rovině, která je rovnoběžná s plánovaným povrchem a je nastavena na laserovém rozmetači. Na displeji v kabině je pak zapotřebí nastavit hloubku a sklon výkopu, případně přímo jeho celý příčný profil. Zde je však z důvodu určení půdorysných okrajů srovnávané plochy nutná přítomnost geodeta. Pro složitější terén používáme 3D systémy, kdy je třeba výstupní výkresy načíst do kontrolní jednotky ve stroji. 3D systémy mohou dále spolupracovat buď s totální stanicí, nebo s GPS. Výhodou 3D nivelace ve spojení s totální stanicí, viz obr. 8, je přesnost 3 až 5 mm a možnost použití všude tam, kde by mohl být problém s příjmem signálu GPS (v krytých halách apod.). V případě použití GPS je třeba zřídit referenční stanici a tím zvýšit přesnost na 20 až 30 mm. Pro všechny stroje na stavbě v okruhu až 5 km pak postačuje jediná referenční GPS stanice, na rozdíl od totálních stanic, kdy každý stroj má svou vlastní samostatnou stanici.
• 3D – mm GPS duální nivelační systémy pro finišery silniční frézy. Jediné omezení při využívání GPS metod při finální pokládce vozovky je nedostatečná přesnost v určení výšky. 3D – mm GPS systémem dosahuje přesnosti 2 až 5 mm v optimálních podmínkách (minimální množství překážek, křivolakost atd.). Jedná se o kombinaci satelitního a laserového systému. Systém řídí výšku hladicí lišty, šířku pokládané vrstvy a směr pojezdu finišeru na základě digitálního modelu pokládané vrstvy. Na liště jsou umístěny dvě GPS antény, viz obr. 9. Levá anténa určuje výšku a pravá pojezd finišeru. Všechny získané signály (laserové, satelitní) jsou zpracovány nivelačním systémem a současně porovnávány s hodnotami dle projektu. Výsledek je přenesen do řídicí jednotky finišeru, který zajistí realizaci potřebných odchylek jak ve výšce, tak ve směru.

ZÁVĚR
Činnost geodeta bezesporu zasahuje do všech etap výstavby. Spolupráci na výstavbě otvírá tvorba mapových podkladů, do kterých je stavba umístěna a na které navazují vytyčovací a zaměřovací práce. V průběhu stavby je potřeba zaměření inženýrských sítí před záhozem. Ke konci pak ověřovací měření, případně zaměřování přetvoření a posunů objektu. Celý proces uzavírá vyhotovení dokumentace skutečného provedení stavby. Využití moderních technologií vede k výraznému snížení spotřeby materiálu, zvýšení kvality a přesnosti. Po odstranění jistých nedostatků těchto metod můžeme očekávat nový převratný systém řízení stavebních strojů, které využívají jedinečnou satelitní navigaci s milimetrovou přesností. Nutno však přiznat, že zkušenost a schopnost operativního řešení stále zůstává doménou lidského faktoru.

Tento příspěvek byl zpracován v rámci projektu Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy České republiky č. 1M0579 jako jedna z aktivit vědecko-výzkumného centra CIDEAS.

LITERATURA:
[1] Směrnice pro dokumentaci staveb pozemních komunikací, Ministerstvo dopravy ČR, 02.2007
[2] Zákon č. 183/2006 Sb. o územním plánování a stavebním řádu
[3] ČSN ISO 4463-2 Měřicí metody ve výstavbě – Vytyčování a měření- Část2: Měřické značky, Praha: ČSNI, 1999
[4] Cihlářová, D., Seidler, T. Sledování zemních těles na vybraném úseku dálnice D47. 5. mezinárodní konference Stavebné materiály a skúšobníctvo 2008, Vysoké Tatry 24. až 26. září 2008, Orgware Stupava, Slovakia, 2008, str. 79-84, ISBN 80-969-978-6-4
[5] Seidler, T., Cihlářová, D. Údržba silnic na poddolovaném území. Silniční obzor č. 2, Praha, Česká silniční společnost, 2009, str. 33–37, ISSN 0322-7154 47 320
[6] Gespo v.o.s. [online] 24. dubna 2010 [Citace: 5. Května 2010.] Dostupné z: http://www.gespo.cz/
[7] VÚGTK, Gräfe, Gunnar. Vysoce přesné kinematické měření s laserovými scenery [online] 2009 [Citace: 5. května 2010.] Dostupné z: http://www.vugtk.cz/nzk/c1-09/grafe.htm
[8] Bagry. Hájek, O. Moderní systémy 2D a 3D nivelace zemních strojů v praxi [online] 23. června 2008 [Citace: 5. Května 2010.] Dostupné z: http://bagry.cz/cze/clanky/z_praxe/moderni_systemy_2d_a_3d_nivelace_zemnich_stroju_v_praxi
[9] Lehmann – partner [online] 9. srpna 2011 [Citace: 9. srpen 2011.] Dostupné z: http://www.lehmann-partner.de/index.php?id=165
 
Geodetic Works and Data Processing for Road Structures
Preparation of execution and the construction of roads itself is a complicated processes resulting into the change of the surrounding area. Geodetic profession has impact in the construction of roads with a series of activities during the designing process as well as during construction, and last but not least after the construction is completed.

Autor

• Ing. Cihlářová Denisa Ph.D.