Příprava digitálního modelu terénu pro 2D hydraulický výpočet

Cílem práce shrnuté v tomto příspěvku bylo:

• Srovnat dostupné podklady a z nich vytvořené DMT ze ZABAGEDu (DMT-Z) a z fotogrammetrického zaměření (DMT-F).
• Zpřesnit DMT-F o geodetické zaměření koryta (DMT-G) řeky Kyjovky v úseku 42 – 55km. K tomuto úkolu byl vybrán program Atlas DMT 4.5.
• Vypracovat obecný postup přípravy DMT pro 2D hydraulický výpočet.

POUŽITÉ PODKLADY A JEJICH ANALÝZA
Pro řešení úkolu byly k dispozici následující podklady:

1. ZABAGED, vrstevnicová mapa ve formátu *.dxf, M 1:10 000;
2. Fotogrammetrické zaměření ve formátu bodového pole o vzdálenosti bodů 5 m *.dxf;
3. Geodetické zaměření koryta toku v příčných řezech ve vzdálenosti cca 250 m v podobě *.txt, *.dxf.

Dílčím cílem bylo srovnání výškopisné přesnosti podkladů. Přesnost podkladů má přímý vliv na vytvořený DMT a výsledný hydraulický výpočet. Dle poskytovatele dat [5] a VÚGTK [6] byla přesnost podkladů zjištěna následovně:

• ZABAGED – v závislosti na sklonitosti terénu 2-6 m;
• Fotogrammetrie – v závislosti na měřítku snímkování do 1 m;
• Geodetické zaměření – řádově v cm, dle třídy přesnosti.

Dalším rozhodujícím faktorem pro použití daných podkladů je jejich plošné pokrytí, dostupnost a cena. Plošné pokrytí podkladů (obecné):

• ZABAGED – celé území ČR;
• Fotogrammetrie – celé území ČR;
• Geodetické zaměření – bodové zaměření určené lokality.

PRACOVNÍ POSTUP
Z provedené práce přípravy DMT pro 2D hydraulický výpočet a analýzy podkladů vyplývá doporučený pracovní postup:

1. Generování DMT z kombinovaných dat (*.pbd, *.dxf);
2. Vytvoření profilu a řezů podle zadaných tras ve formátu *.plg (podélný řez, příčné řezy)
3. Zadání zaměření koryta toku v profilu a řezech.
4. Výstup řezů koryta toku do souboru DMT (*.pbd, *.psp).
5.  Vložení DMT koryta toku do původního DMT.

GENEROVÁNÍ DMT
Základním podkladem pro vytvoření DMT-F (viz obr. 1) sledovaného úseku toku Kyjovka a souvisejícího území bylo fotogrammetrické zaměření [8]. Dále byl pro srovnání vytvořen DMT-Z ze ZABAGEDu [7]. ZABAGED a fotogrammetrické zaměření neumožňují vytvořit DMT zahrnující koryto toku z důvodu malé hustoty vrstevnic respektive bodů a nemožnosti podchycení terénu pod hladinou vody. DMT bylo tedy nutné doplnit a tím zpřesnit o geodeticky zaměřené body [9] v příčných profilech koryta toku (viz kapitola 5).
 

 
Obr. 1 Digitální model terénu

MODELOVÁNÍ DMT TOKU A JEHO OKOLÍ
Modelování DMT toku a jeho okolí bylo provedeno s využitím programu Atlas DMT 4.5. Provedením tohoto modelování byl zpřesněn DMT-F.

K modelování DMT toku a jeho okolí bylo nutné v programu Atlas DMT 4.5 definovat podélný řez a příčné řezy. Definování těchto řezů bylo provedeno v prvním kroku zadáním jejich trasy (souřadnice bodů x, y) (viz kap. 5.1) a ve druhém kroku zadáním výškové kóty (souřadnice z) (viz kap. 5.2).

Vytvoření řezů vodního toku
Pro vytvoření řezů bylo nejprve nutné zadat jejich trasy vložením souboru obsahujícího křivky osy toku a příčných řezů. Jelikož program Atlas DMT pracuje při vytvoření řezů pouze s formátem polygon (*.plg), bylo nutné upravit křivky do tohoto formátu a dále zadat staničení osy toku v počátečním a koncovém bodě řešeného úseku. Následně bylo možno vytvořit podélný řez osou toku (viz obr. 2) a příčné řezy danými polygony pro model DMT-F.

Obr. 2 DMT-F, trasy profilů a vytvořený podélný profil v Atlas DMT 4.5

Zadání výškových kót v řezech
K doplnění modelu DMT-F o geodetické zaměření koryta [9] byl v programu Atlas DMT 4.3 využit nástroj „Návrh nového stavu“. Nejprve bylo zadáno zaměření v podélném profilu pomocí kóty nivelety dna a jeho staničení. Zadání zaměření v příčném profilu bylo možné pomocí bodu určeného staničením v řezu a jeho výškovou kótou. Nástroj ovšem neumožňuje načíst textový soubor se zaměřením a z tohoto důvodu by bylo zadávání geodetického zaměření časově velmi náročné a pracné až nereálné.

Jako vhodnější postup se v programu Atlas DMT 4.5 ukázalo využití nástroje „Vzorový nový stav“. Pro tento postup bylo nutné přepočítat staničení zaměřených bodů v příčném profilu, tak aby „nula“ staničení odpovídala průsečíku s osou toku a kóty bodů, tak aby srovnávací rovina odpovídala kótě dna v ose toku (viz obr. 3).

Takto přepočítané pořadnice staničení a nadmořské výšky (např. v prostředí EXCEL) byly nakopírovány do připravené „knihovny vzorů NS pro příčné řezy“ v prostředí Atlas DMT 4.5 (viz obr. 4). Tento soubor již bylo možné pomocí nástroje „Nový stav“ načíst. Odpadlo tak pracné zpracování zejména příčných řezů s více zaměřenými body.

Obr. 3 Přepočítané staničení a kóty bodů příčných profilů 

Obr. 4 Editace vzorového NS

Vytvoření DMT-G
Vytvořené příčné řezy toku pomocí nástroje „Návrh nového stavu“ v prostředí Atlas DMT 4.5 byly vyexportovány jako body a hrany do souborů ve formátu *.pbd a *.psp, ze kterých byla provedena generace DMT-G. Při exportu byla možnost volby vyexportovaných bodů a hran. Dále bylo možné vyexportovat vložené interpolované příčné řezy po stanovené vzdálenosti.

KOMBINACE SESTAVENÝCH DMT
Z důvodů přesnějších dat byla provedena kombinace modelu DMT-F s modelem DMT-G. Ke kombinaci těchto modelů lze využít jak program Atlas DMT tak ArcGIS. V prostředí Atlas DMT 4.5 byl DMT-G vložen pomocí nástroje „přenos oblasti“ do modelu DMT-F.

ZÁVĚR
Bylo provedeno srovnání příčných profilů DMT-Z, DMT-F, DMT-G v místě koryta toku (viz obr. 5), ze kterého vyplývá jako nejvhodnější metoda zpřesnění fotogrammetrického zaměření o geodetické zaměření v profilech toku. Z obr. 5 je patrné, že napojení terénu z fotogrammetrického a geodetického zaměření nebude problémové, otázkou zůstává napojení na terén vytvořený ze ZABAGEDu. Z obrázku dále vyplývá nevhodnost použití ZABAGEDu jsou-li k dispozici přesnější podklady.

Postup zadávání příčných profilů je sice pracný a časově náročný na druhé straně získáme DMT s relativně přesným zaměřením koryta toku (v místech zaměření v řádu cm), využitelný pro 2D hydraulický výpočet stanovení záplavových území.

Obr. 5 Srovnání řezů DMT-Z, DMT-F a DMT-G

Doposud nebylo dořešeno napojení oblastí DMT a využití zaměření pomocí údolnicových profilů (profil výrazně přesahující koryto toku) pro zpřesnění DMT i mimo koryto toku.
Námětem pro další práci je srovnání zaměření pomocí laserové technologie skenování (laserscanning). Jedná se o nejmodernější metodu zaměření, kterou lze provádět letecky i pozemně.

LITERATURA A PODKLADY
[1] Atlas s.r.o., 2006. Generace DMT z bodového pole a 2D DXF.
[2] Atlas s.r.o., 2006. Postup při dodatečném vkládání PF do „Toků“ nebo „Cest“.
[3] Atlas s.r.o., 2006. Zpracovaný příklad „Vodní toky“.
[4] Atlas LTD. www.atlasltd.cz, server společnosti Atlas s.r.o.
[5] Geodis group. www.geodis.cz, server společnosti Geodis s.r.o.
[6] VÚGTK. www.vugtk.cz, server Výzkumného ústavu geodézie, topografie a kartografie.
[7] ZABAGED, vrstevnicová mapa ve formátu *.dxf.
[8] Fotogrammetrické zaměření v síti bodů o vzdálenosti 5 m ve formátu *.dxf, Geodis, s.r.o.
[9] Geodetické zaměření koryta toku příčnými polygony v textové podobě *.txt, Poyry, a.s. Pozn. Tento příspěvek byl zpracován s podporou projektu SP/1C2/121/07.

Recenzoval
Prof. Ing. Jaromír Říha, CSc., Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav vodních staveb, Veveří 95,  602 00 Brno, Česká republika, Tel.: 541 147 753, E-mail: [email protected]. Recenzi si můžete přečíst ZDE.

Tento článek byl publikován také na JUNIORSTAVU 2009.

Autor

• Dvořák Ladislav