Aby mohlo být hodnocení jednotlivých technik sběru dat přesné a správné, bude nutné se v první řadě podrobně seznámit se všemi informacemi, vztahujícími se k dané problematice. Jak název práce napovídá, hlavním objektem studia bude VT, přesněji výškový průběh osy dna koryta a břehových čar levého a pravého břehu. Jelikož je z těchto tří linií nejdůležitějším údajem výškový průběh dna koryta, měla by mu být proto věnována největší pozornost. Pro správné zaměření nivelety dna je nezbytné se nejprve seznámit se všemi typy dnových útvarů a jejich vlivu na VT v různých formách jako jsou vodopády, peřeje apod. Pro hlubší uvedení do problematiky by měly být popsány jak procesy vzniku koryta a jeho vývoje směrem po proudu, tak i jeho parametry.
V dalším kroku bude diskutována problematika již samotného podélného profilu VT, jeho nejčastějších tvarů a faktorů ovlivňujících jeho modelaci. Dále bude vysvětlen vývoj podélného profilu v čase směrem k tzv. „ideálnímu stavu" a příčiny anomálií, které tento proces narušují.
Jelikož je jedním z cílů práce také navržení algoritmů pro eliminaci či zmírnění chyb měření, bude proto provedena rešerše se zaměřením i na tuto problematiku. Mimo základních analýz sledujících souvislosti mezi velikostí chyb a možnými příčinami (vlivy vegetace, reliéfu…) může být jedním z možných řešení také matematické definování křivky podélného profilu VT, která by porovnáním s již vyhotovenými křivkami z naměřených dat mohla za určitých okolností identifikovat chybné části na profilu.
Dále by měla následovat stručná charakteristika jednotlivých technik sběru dat a u měření prováděných přímo v terénu, by se měl provést i popis základních pravidel jak postupovat při zaměřování podélných profilů. Následně se provede návrh formuláře pro zaznamenávání údajů o měření. Mělo by být definováno co a jakým způsobem se bude měřit a jaká bude míra generalizace.
Poté se vymezí aplikační území, u kterého bude následně provedena podrobná charakteristika z geomorfologického, geologického, klimatického a dalších hledisek.
Po samotném měření bude provedeno analytické zpracování dat. V prvé řadě se vybere nejpřesněji zaměřený profil (v tomto případě je to profil získaný z měření totální stanicí), který bude sloužit jako vzor. S ním budou následně statistickými metodami porovnávány profily získané ostatními technikami sběru dat, a to vždy jednotlivě. Pakliže bude u některých měření odchylka příliš velká nebo bude výrazně oscilovat kolem skutečného průběhu spádové křivky, bude nutné navrhnout algoritmus na její opravení či shlazení.
Jednou z posledních částí práce bude vyhodnocení. Do procesu vyhodnocování by mělo vstupovat mnoho otázek např.: Jaká je přesnost vybraných technik sběru dat? Pokud jsou některé nepřesné, dají se tyto nepřesnosti eliminovat? Jaký je vliv vegetace (pásové plošné vegetace - jehličnanů, listnatých stromů…) a tvaru údolí na přesnost GPS měření? Jaká doba je potřebná k provedení všech měření? Kde lze očekávat největší a kde nejmenší chyby (na dolním, středním či horním toku)? Nejsou měření zbytečně nákladná? Mimoto bude velice důležité i vyhodnocení rozdílu mezi naměřenými a opravenými daty čímž se zjistí, zda-li byly použité algoritmy navrženy správně či nikoli.
Totální stanice Trimble 5503 slouží k přesnému geodetickému měření. Umožňuje měření na hranol (výtyčku s hranolem) i bez hranolu s koaxiální laserovou stopou. Udávaná úhlová přesnost je 1,0 mgon. Jelikož jsou výsledkem měření pouze úhlové a délkové hodnoty, nikoli souřadnice, je nutné naměřená data ještě dodatečně zpracovat k čemuž slouží software Groma 8.0. Přesnost výstupných hodnot (souřadnic) se pohybuje v řádu milimetrů (v závislosti na použité metodě měření a zadaných požadavcích).
- Bluetooth GPS NaviLock 338
Jedná se o GPS bluetooth modul s nejnovější verzí chipsetu SiRF Star III . Přístroj je schopen přijímat signály až z dvaceti družic najednou, což je při dnešním počtu 24 aktivních družic GPS NAVSTAR více než dostačující. Z osmi volných kanálu může být navíc jeden kanál využit i pro příjem diferenčních korekcí ze systému EGNOS, který tento GPS přijímač taktéž podporuje. Výstupní hodnoty udávající informace o poloze, výšce, aktuálních podmínkách měření a dalších parametrech jsou z GPS při jímače vysílány, stejně jako u všech ostatních podobných modulů, bezdrátově do PDA či PC prostřednictvím technologie Bluetooth, a to v textovém formátu v podobě NMEA 0183 v3.0 protokolu. Struktura protokolu je tvořena jednotlivými zprávami, které jsou v rámci textového souboru řazeny odděleně, po řádcích. Defaultní nastavení GGA(1sec), GSA(1sec), GSV(5sec), RMC(1sec), VTG(1sec) je možné samozřejmě také předefinovat, a to za pomocí aplikace SirfTech, která je volně dostupná jak pro PC tak i PDA. Kromě zapínání a vypínání jednotlivých NMEA zpráv a nastavení frekvence jejich ukládání, je možné prostřednictvím této aplikace přednastavit také další parametry jako například: minimální a maximální hodnoty VDOP, HDOP, rychlosti pohybu atp., při jejichž překročení by se mělo měření přerušit. Udávaná přesnost přístroje je 10 m za obvyklých podmínek a 5 m s použitím SBAS diferenčního zpřesnění (EGNOS). GPS může pracovat až 20 h při teplotních podmínkách -20 až 60 °C a vlhkosti do 95%.
- Evolve GPS bluetooth solární přijímač
Jako druhý přijímač ze skupiny levných GPS byl vybrán Mini solární GPS s výkonným a přesným chipsetem MediaTek MT3 a 32 nezávislými kanály pro satelitní navigaci, který se svými vlastnostmi hodně podobá již zmíněnému chipsetu SiRF Star III. Oba chipsety mají velice dobrou polohovou přesnost, u chipsetu MediaTek MT3 se dokonce pohybuje jen okolo 3 m, zato ve výšce je přesnost o mnoho horší řádově v desítkách metrů (zjištěno terénním měřením). Stejně jako chipset SiRF Star III, i tento využívá standardního protokolu NMEA 0183 v3.0 (nastavení je stejné jako u SiRF tedy GGA(1sec), GSA(1sec), GSV(5sec), RMC(1sec), VTG(1sec) ) a je tak plně kompatibilní s navigačními programy jako jsou InfoMapa, SmartMaps, TomTom Navigator, iGO, Dynavix, PocketKIM, Navigon a mnoho dalších. I zde je navíc možné defaultní nastavení změnit a to za pomoci malého prográmku MiniGPS vyvinutého přímo společností MediaTek. Přijímač také plynule ukazuje změny směru i při velmi nízkých rychlostech jako v případě pěší turistiky apod. Výdrž baterií je až 20 h za klasických podmínek a až 30 h se solárním dobíjením. Provozní teplota se pohybuje v rozmezí -10 až +70 °C a provozní vlhkost (nekondenzující) 5% - 95%.
- ANTARIS 4 LEA-4T
Přestože je tato GPS již dražší (295 €, duben 2008) než předešlé dva GPS přijímače, patří i tak stále do kategorie LOW-COST. Šestnáctikanálový GPS přijímač s chipsetem ANTARIS 4 LEA-4T vyvinutý švýcarskou firmou u-blox je vysoce přesná, programovatelná GPS s přesnými hodinami (RMS 50 ns) a s možností měření, jak kódově (klasický C/A kód), tak navíc i fázově či dopplerovsky. Výstupem z měření mohou být kromě NMEA textového protokolu také RAW data ve formátu UBX, kam se ukládají informace z fázových a doplerovských měření. Nastavení NMEA a UBX zpráv lze měnit v programu u-center Application, který vyvinula firma u-blox jako speciální nástroj nejen k nastavování parametrů GPS, ale také k ukládání a vizualizaci naměřených dat. Velkou výhodou této GPS oproti dvěma předešlým je to, že lze údaje o fázích využít i k provádění kinematického měření, kdy za pomoci RAW dat obdržených z jiného blízkého GPS přijímače tzv. základny (skutečné či virtuální) ve formě RINEX souboru, můžeme naše naměřené hodnoty postprocesně ještě opravit a tím zvýšit přesnost až na centimetry. I bez postprocesního zpracování lze však docílit opravdu slušných výsledků, a to díky vysoké citlivost a přesným hodinám přijímače. Přesnost udávaná výrobcem je 2,5 m v poloze a 2 m při použití DGPS korekce EGNOS. Přestože přesnost ve výšce není výrobce přesně specifikována, lze na základě dosavadních měření říci, že jsou hodnoty i zde více než uspokojivé. To samé lze říci i o požadavcích na pracovní podmínky, které jsou v případě teploty -40 až 85 °C.
- GARMIN GPSmap 60CSx
Stejně jako u již zmíněného přístroje Bluetooth GPS NaviLock 338 je i zde jádrem celého systému extrémně citlivý schipset SiRF Star III. Společně s tyčkovou anténou dosahuje přijímač mimořádné citlivosti, což umožň uje pracovat i v těch nejnáročnějších podmínkách. Velkou výhodou tohoto přístroje je na rozdíl od Bluetooth GPS NaviLock 338 možnost průběžného průměrování naměřených hodnot již přímo v terénu, čímž lze docílit mnohem přesnějších výsledků. Další velkou výhodou je možnost měření nadmořské výšky i s pomocí vestavěného barometrického výškoměru, který je zejména ve ztížených podmínkách (vegetaci, městě) jistě lepší alternativou klasické GPS. Na rozdíl od výše zmíněných GPS přijímačů spadajících do kategorie LOW-COST je tento přístroj již plně připraven k měření v terénu. Není tedy nutné dokupovat zvlášť PDA či jiné zařízení s příslušným softwarem, který by naměřená data musel ještě zpracovávat. Přístroj je vybaven barevným TFT displejem čitelným na přímém slunci i protislunci, a to s mnohem lepšími vlastnostmi než jakákoli dnes dostupná PDA zařízení. Nainstalovaný software umožňuje provádět mnoho základních i pokročilých funkcí od vyhledávání a ukládání bodů a tras i s popisnými informacemi, až po automatické výpočty trasy a navigování podle jejího průběhu, systémové nastavení, nastavení propojení (nastavení vstupního formátu jako GARMIN DGPS, NMEA či RTCM) atd. Veškerá naměřená data jsou ukládána ve formě GDB (GARMIN DataBase) souborů. Přístroj má odolnost pro použití v extrémních podmínkách a odolává ponoření do vody do hloubky 1m po dobu 30 min (norma IEC 60529 IPX7). Napájení přístroje je uskutečněno dvěmi AA alkalickými bateriemi, které by měly mít při plném nabytí výdrž až 28 h. Provozní teplotní rozsah udávaný výrobcem je -15 až +70°C.
- DGPS Ashtech ProMark2
Ashtech ProMark2 je měřický systém od firmy Thales Navigation, dodávaný jako kombinovaný dvanáctikanálový jednofrekvenční přijímač s centimetrovou přesností pro měření a mapování, a metrovou přesností pro navigaci. Pro účely navigace lze na našem území (EU) využít i korekčních signálů z EGNOS. Jádrem systému ProMark2 jsou dva navigační přístroje firmy MAGELLAN GPS 330 MAP, z nichž jeden slouží jako základna (stabilní) a druhý jako rover (pohyblivý). Pro odstínění odrazu od země je k oběma přijímačům připojena navíc ještě jednofrekvenční anténa Ashtech ProAntenna, která přesnost měření dále zvyšuje. Podrobné mapování lze provést za pomoci jedné ze tří různých metod měření – metodou statickou (klasickou), „stop and go“ či kinematickou. Konečné vyhodnocení diferenčních měření (postprocessing) potom zajišťuje AshtechSolution Software.
LaserAce® Survey
Kombinovaný laserový dálkoměr a sklonoměr. LaserAce Survey umožňuje měřit výšky, sklony, délky atd. S dálkoměrem je možné měřit až na vzdálenost 150m bez aktivní odrazové plochy s přesností do 40 cm (rozlišení 1cm). Přesnost sklonoměru je 0.2° (rozsah +/- 70°). Přístroj je napájen baterií Li-on, která by měla vydržet standardně 8 hodin. Teplotní odolnost je od -10° do + 45°.
Základní báze geografických dat (ZABAGED) je digitální topografický model území ČR, odvozený z mapového obrazu Základní mapy České republiky 1:10 000. Ve formě geografického informačního systému, jehož správcem je Český úřad zeměměřický a katastrální, v sobě integruje složky prostorovou (vektorovou grafiku s topologickými relacemi objektů) a složku atributovou s popisnými, kvantitativním a dalšími informacemi o objektech. ZABAGED obsahuje informace o sídlech, komunikacích, sítích, vodstvu, územních jednotkách, vegetaci a prvcích terénního reliéfu. Součástí ZABAGEDu jsou i vybrané údaje o geodetických, výškových a tíhových bodech na území České republiky a výškopis reprezentovaný prostorovým 3D souborem vrstevnic. Data ZABAGED se v současné době poskytují po celých mapových listech v kladu Základních map středních měřítek České republiky 1:10 000 (ZM 10). Grafickou složku polohopisu a výškopisu lze obdržet v několika formátech jako jsou DGN (Intergraph MicroStation prostředí), DXF (Autodesk AutoCAD prostředí) či ve formě Shapefile (ESRI ArcInfo prostředí) a to jak v souřadnicovém systému S-JTSK, tak také v systémech WGS84/UTM, případně v S-42/1983 a výškovém systému Balt po vyrovnání.
Jedná se vektorový topografický model území, který vznikl digitalizací topografických map 1:25 000 a následným doplněním o rozšiřující údaje. V prostředí vektorové databáze LIBRARIAN je tento systém spravován a průběžně aktualizován Vojenským geografickým a hydrometeorologickým úřadem v Dobrušce (dále jen VGHMÚř) jako vojenský informační systém. DMÚ 25 pokrývá celé území ČR a jeho grafická část je členěna po mapových listech. Informační obsah zahrnuje vybrané typy topografických objektů, mezi které patří vodstvo, komunikace, sítě, vegetace, zástavba, hranice a terénní reliéf. Jejich podrobná specifikace je uvedena v tzv. Katalogu topografických objektů (KTO). Databáze se poskytuje v následujících formátech: ARC/INFO Coverage, ARC/INFO Ungenerate text, ARC/INFO Interchange format (E00), ESRI Shape File, ARC/INFO Librarian.