sveuČiliŠte u zagrebu rudarsko - geoloŠko - naftni
TRANSCRIPT
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
RUDARSKO - GEOLOŠKO - NAFTNI FAKULTET
Diplomski studij rudarstva
PRIMJENA UREĐAJA STONEX S7G PRI ISTRAŽIVANJU I EKSPLOATACIJI
MINERALNIH SIROVINA
Diplomski rad
Ines Daraboš
R - 38
Zagreb, 2013.
Sveučilište u Zagrebu Diplomski rad
Rudarsko - geološko - naftni fakultet
PRIMJENA UREĐAJA STONEX S7G PRI ISTRAŽIVANJU I EKSPLOATACIJI
MINERALNIH SIROVINA
INES DARABOŠ
Diplomski rad izrađen: Sveučilište u Zagrebu
Rudarsko - geološko - naftni fakultet
Zavod za rudarstvo i geotehniku
Pierottijeva 6, 10 002 Zagreb
Sažetak
U radu je opisan značaj GNSS-a pri istraživanju i eksploataciji mineralnih sirovina, osnovni način
rada sustava, segmenti sustava, pogreške te poboljšanje točnosti mjerenja. Prikazane su mogućnosti
i funkcije uređaja Stonex S7G, kao i njegova primjena u kritičnim situacijama gdje tehničke
mogućnosti uređaja dolaze do izražaja. Na kraju je prikazana primjena uređaja na terenu te način
korištenja projektnih rješenja i 3D modela.
Ključne riječi: GPS, primjena uređaja Stonex S7G u rudarstvu, obrada podataka
Diplomski rad sadrži: 57 stranica, 5 tablica, 45 slika i 17 referenci.
Jezik izvornika: hrvatski.
Diplomski rad pohranjen: Knjižnica Rudarsko - geološko - naftnog fakulteta
Pierottijeva 6, Zagreb
Voditelj: dr. sc. Ivo Galić, docent RGNf-a
Pomoć pri izradi: Branimir Farkaš, asistent
Ocjenjivači: dr. sc. Ivo Galić, docent RGNf-a
dr. sc. Radovan Marjanović-Kavanagh, redoviti profesor RGNf-a
dr. sc. Darko Vrkljan, redoviti profesor RGNf-a
Datum obrane: 30.9.2013., Rudarsko - geološko - naftni fakultet, Sveučilište u Zagrebu
University of Zagreb Master´s Thesis
Faculty of Mining, Geology
and Petroleum Engineering
APPLICATION OF STONEX S7G DEVICE IN EXPLORATION AND EXPLOITATION
OF MINERAL RESOURCES
INES DARABOŠ
Thesis completed in: University of Zagreb
Faculty of Mining, Geology and Petroleum Engineering
Department of Mining Engineering and Geotechnics
Pierottijeva 6, 10 002 Zagreb
Abstract
In this thesis the significance of GNSS in research and mineral exploitation has been described.
System modes, features, errors and accuracy improvements have been discussed. Different
functions and possibilities of the Stonex S7G device are shown, as well as its utilization in
situations where this device can be applied according to its features. The device application in the
field as well as its use for project solutions and 3D modeling is shown.
Keywords: GPS, application of Stonex S7G device in mining, data processing
Thesis contains: 57 pages, 5 tables, 45 figures and 17 references.
Original in: Croatian
Thesis deposited in: Library of Faculty of Mining, Geology and Petroleum Engineering,
Pierottijeva 6, Zagreb
Supervisor: PhD Ivo Galić, docent
Technical support and assistance: Branimir Farkaš, Assistant
Reviewers: PhD Ivo Galić, Docent
PhD Radovan Marjanović-Kavanagh, Full Professor
PhD Darko Vrkljan, Full Professor
Date of defense: September 30, 2013
I
SADRŽAJ:
POPIS TABLICA .................................................................................................................................... II
POPIS SLIKA ........................................................................................................................................ III
1. UVOD .................................................................................................................................................. 1
2. OPĆENITO O RUDARSKIM MJERENJIMA PRI ISTRAŽIVANJU I EKSPLOATACIJI
MINERALNIH SIROVINA .................................................................................................................... 3
2.1. Povijesni razvoj rudarskih mjerenja i instrumenata .......................................................................... 3
2.2. Značaj rudarskih mjerenja ................................................................................................................. 4
2.3. Globalni navigacijski satelitski sustavi ............................................................................................. 5
3. OPĆENITO O GPS-U .......................................................................................................................... 7
3.1. Osnovni princip rada GPS sustava .................................................................................................... 7
3.2. Segmenti GPS i GNSS sustava ........................................................................................................ 9
3.3. Izvori pogrešaka te poboljšanje točnosti ......................................................................................... 12
3.4. CROPOS (CROatian POsitionig System ili Hrvatski pozicijski sustav) ........................................ 13
3.5. Projekcijski koordinatni referentni sustav Republike Hrvatske ...................................................... 14
3.6. Primjena GNSS sustava .................................................................................................................. 16
4. GNSS UREĐAJ STONEX S7G ........................................................................................................ 18
4.1. Tehničke mogućnosti i funkcije uređaja ......................................................................................... 19
4.2. Značaj i primjena pri istraživanju i eksploataciji mineralnih sirovina ............................................ 38
5. PREBACIVANJE IZMJERENIH PODATAKA S UREĐAJA STONEX S7G NA RAČUNALO
I S RAČUNALA NA UREĐAJ TE OBRADA PODATAKA .............................................................. 39
6. PRIMJERI ZNAKOVITIH SITUACIJA PRI ISTRAŽNIM I EKSPLOATACIJSKIM
RADOVIMA KAD TEHNIČKE MOGUĆNOSTI GNSS UREĐAJA STONEX S7G DOLAZE DO
IZRAŽAJA ............................................................................................................................................. 48
6.1. Eksploatacijsko polje Pregrada II .................................................................................................... 48
6.2. Istražni prostor Lazine kod Livna ................................................................................................... 50
7. ZAKLJUČAK .................................................................................................................................... 54
8. LITERATURA ................................................................................................................................... 56
II
POPIS TABLICA
Tablica 2-1. Navigacijski sustavi ............................................................................................... 6
Tablica 3-1. Projekcijski referentni sustav Republike Hrvatske - HTRS96/TM ...................... 15
Tablica 4-1. Osnovne karakteristike uređaja Stonex S7G (Stonex 2013) ................................ 19
Tablica 4-2. GNSS karakteristike uređaja Stonex S7G, otpornost, napajanje i
karakteristike kamere (Stonex 2013) ........................................................................................ 19
Tablica 4-3. Ostale karakteristike uređaja Stonex S7G (Stonex 2013) .................................... 20
III
POPIS SLIKA
Slika 3-1. Navigacijsko-pozicijski sateliti u orbiti oko Zemlje (Škola astronomije 2013) ........ 7
Slika 3-2. Određivanje pozicije točke (Lapaine et al. 2013) ..................................................... 8
Slika 3-3. Određivanje trodimenzionalnih koordinata točke na zemlji (Lapaine et al. 2013) .... 8
Slika 3-4. Segmenti GPS sustava (Lapaine et al. 2013) ............................................................. 9
Slika 3-5. Konstelacija GPS satelita (Lapaine et al. 2013) ...................................................... 10
Slika 3-6. Glavna kontrolna stanica u Coloradu i pet opažačkih stanica raspoređenih
u blizini ekvatora (Dana 2013) ................................................................................................. 11
Slika 3-7. Hrvatski pozicijski sustav (Marjanović 2010) ......................................................... 14
Slika 4-1. GNSS uređaj Stonex S7G (Stonex 2012) ................................................................ 18
Slika 4-2. GeoGis software display .......................................................................................... 21
Slika 4-3. Statusna traka ........................................................................................................... 21
Slika 4-4. Ikone koje se mogu pojaviti na statusnoj traci ......................................................... 22
Slika 4-5. Glavni izbornik ........................................................................................................ 23
Slika 4-6. GPS postavke ........................................................................................................... 24
Slika 4-7. GMS postavke (Stonex 2012) .................................................................................. 25
Slika 4-8. Ntrip postavke – oznaka Internet (Stonex 2012) ..................................................... 25
Slika 4-9. Ntrip postavke – oznaka RCT (Stonex 2012) .......................................................... 26
Slika 4-10. Glavne postavke ..................................................................................................... 28
Slika 4-11. Alatna traka ............................................................................................................ 29
Slika 4-12. Svojstva prijavne točke – Def.točke (Stonex 2012) ............................................... 30
Slika 4-13. Spremanje i prikaz informacija o točki (Stonex 2012) .......................................... 31
Slika 4-14. Baza podataka (Stonex 2012) ................................................................................ 32
Slika 4-15. Pregled točaka (Stonex 2012) ................................................................................ 33
Slika 4-16. Udaljenost i azimut odabranih točaka (Stonex 2012) ............................................ 33
Slika 4-17. Grafički prikaz odabrane točke i trenutne GNSS pozicije (Stonex 2012) ............ 34
Slika 4-18. Prikaz odabranog GNSS puta (Stonex 2012) ......................................................... 36
Slika 4-19. Prikaz računalnih funkcija (Stonex 2012) .............................................................. 34
Slika 5-1. Provjera postavki koordinatnog sustava .................................................................. 39
Slika 5-2. Provjera glavnih postavki ........................................................................................ 40
Slika 5-3. Odabir naziva točke i visine antene ......................................................................... 41
Slika 5-4. Prikaz podataka o točki ............................................................................................ 41
IV
Slika 5-5. Spajanje USB kabela na GNSS uređaj Stonex S7G ................................................ 42
Slika 5-6. Prozor Windows Mobile Device Center .................................................................. 42
Slika 5-7. Prebacivanje podataka s GNSS uređaja na računalo i s računala na
GNSS uređaj – USB connection ............................................................................................... 43
Slika 5-8. GeoGisOffice: File-Import-File Geogis ................................................................... 44
Slika 5-9. Pohranjivanje podataka u dxf formatu ..................................................................... 44
Slika 5-10. Geokodirana topografska karta .............................................................................. 45
Slika 5-11. Podjela topografske karte Zagreba na devet listova u GeoGisOffice programu .... 46
Slika 5-12. Pohranjeni dijelovi topografske karte Zagreba na uređaju StonexS7G ................. 47
Slika 6-1. Položaj eksploatacijskog polja Pregrada II u mjerilu 1:25 000 (Galić 2011) ......... 48
Slika 6-2. 3D model postojećeg stanja ležišta tehničko-građevnog kamena
“Pregrada II” (Galić 2011) ....................................................................................................... 49
Slika 6-3. Završna faza razvoja površinskog kopa (Galić 2011) .............................................. 50
Slika 6-4. Izmjerene točke na eksploatacijskom polju Lazine (Galić 2013) ............................ 51
Slika 6-5. Izmjerene točke na eksploatacijskom polju Lazine – umetanje podataka
u MicroStation program (Galić 2013) ...................................................................................... 51
Slika 6-6. Lazine-granice istražnog prostora (Galić 2013) ....................................................... 52
Slika 6-7. Lazine-obrada podataka u MicroStation programu (Galić 2013) ............................ 52
1
1. UVOD
Suvremeno rudarstvo odlikuje visoka mehaniziranost proizvodnje, veliki obujam
radova po količinama otkopane rude i jalovine, po površinama zahvaćenim rudarskim
radovima, po dubinama zahvata ležišta, po intenzitetu eksploatacije i dinamici
napredovanja rudarskih radova. Sve ove procese vrlo dinamično prati stalna potreba za
determiniranjem prostornih pozicija (na primjer, istražnih ili eksploatacijskih bušotina,
otkopnih fronta, rudarskih i pratećih objekata, opreme, utovarnih i transportnih strojeva,
pomoćne mehanizacije, praćenje tla: slijeganje, klizanje, nestabilnost terena), praćenje
dinamike radova na odlaganju, trasiranje putova, otkop zemljišta, napredovanje radova na
rekultivaciji i slično. Konvencionalni načini mjerenja i praćenja, odnosno prostornog
pozicioniranja u realnom vremenu, nisu u svim situacijama dovoljno efikasni, a ima
situacija kada ih je teško ili gotovo nemoguće primijeniti. Dakle, pred inženjere se
postavlja problem donošenja odluka na bazi nepravovremenih ili nedovoljno preciznih
podataka o prostornim pozicijama. Pojava GNSS-a (Globalni navigacijski satelitski sustav)
eliminira ovaj problem. Zahvaljujući jednostavnosti, mobilnosti i preciznosti široke su
mogućnosti primjene GNSS-a u geologiji ležišta, geofizici, hidrogeologiji, inženjerskoj
geologiji, kod izvođenja geoloških istražnih radova, u površinskoj eksploataciji, u
podvodnoj eksploataciji, u eksploataciji nafte i plina i slično (Vujić 1997).
Do pojave GNSS-a gotovo nepremostiv problem bilo je mjerenje, u realnom
vremenu, prostornih pozicija rudarskih radova na površinskim kopovima, geometrije
radilišta, pozicije mobilnih strojeva, opreme, pomoćnih radova i slično. Lako dostupna
informacija o prostornoj lokaciji predstavlja neophodan uvjet za automatizaciju
proizvodnih procesa u rudnicima. Sustavi bazirani na GNSS-u prolaze kroz intenzivan
razvoj i usavršavanja kako bi se poboljšale njihove performanse ili izašlo ususret
zahtjevima za novim primjenama (Vujić et al. 2007). Sve brže širenje uporabe GNSS-a,
prati razvoj prijamnika koji postaju manji, brži, pouzdaniji i jeftiniji. Današnji ručni
GNNS-prijamnici su veličine mobilnog telefona, te omogućuju rad i u područjima slabijeg
prijama signala, primjerice u šumi, uskim kanjonima ili ulicama. Također, gotovo svi ručni
uređaji omogućuju pohranu od 500 i više točaka s geografskom koordinatom, vremenom
pohrane podatka, oznakama itd. Pohranjene točke mogu se putem podatkovnog kabla
prebaciti s prijamnika u računalo za kasniju obradu podataka pomoću računalnih programa.
Noviji ručni GNSS-uređaji imaju ugrađen i zemljovid određenog područja, a sve češće se u
2
takvim prijamnicima nalaze i baze podataka gradova, mjesta, ulica, muzeja, bolnica,
restorana, sortirane po određenoj tematici.
Jedan od takvih, ručnih GNSS-prijamnika je uređaj Stonex S7G kojim se izvode
mjerenja u cilju istraživanja i eksploatacije mineralnih sirovina. U ovom radu bit će
prikazane neke od mogućnosti uređaja Stonex S7G, vezane isključivo na istraživanje i
eksploataciju mineralnih sirovina, iako je lepeza mogućnosti i primjene ovog uređaja puno
šira.
3
2. OPĆENITO O RUDARSKIM MJERENJIMA PRI ISTRAŽIVANJU I
EKSPLOATACIJI MINERALNIH SIROVINA
2.1. Povijesni razvoj rudarskih mjerenja i instrumenata
Prilikom geodetskih izmjera u rudarstvu, koristile su se različite metode te različiti
instrumenti i pribor. U jednostavan mjerni pribor ubrajamo trasirke, visak, mjernu vrpcu,
pentagonalnu prizmu, padomjer i ručni daljinomjer. Ovisno o primijenjenoj metodi
mjerenja i instrumentu, postiže se veća ili manja točnost mjerenja. Jednostavni mjerni
pribor služi u slučajevima kad je potrebna manja točnost i dobivanje rezultata mjerenja u
kraćem vremenskom intervalu.
Za mjerenje nepoznate udaljenosti koriste se daljinomjeri. Kroz povijest je razvijen
veliki broj najrazličitijih konstrukcija daljinomjera: od direktnog mjerenja udaljenosti
konopcem, preko daljinomjernih letvi, optičkih, optičko-mehaničkih instrumenata do
suvremenih elektrooptičkih instrumenata.
Sprave za mjerenje kutova nazivaju se teodoliti. Tehnološki razvoj je kroz povijest
određivao i ograničavao konstruktivne mogućnosti sprava i instrumenata, ali je princip
mjerenja kutova, do u najskorije vrijeme, ostao nepromijenjen (od antičkog dioptera do
suvremenog teodolita koji ima elektroničko očitanje koje se automatski registrira u
računalu). Prema konstrukciji bitnih detalja postoje analogni ili optičko-mehanički teodoliti
i digitalni ili elektronički teodoliti. Analogne ili optičke teodolite dijelimo na otvorene
(starije konstrukcije koje se danas više ne koriste) i zatvorene teodolite koji se i danas
koriste (Marjanović Kavanagh 2008).
U drugoj polovici dvadesetog stoljeća pojavom umjetnih Zemljinih satelita,
dobivena je mogućnost vrlo preciznog određivanja dimenzije Zemlje i pozicija na njenoj
površini. Prvi umjetni satelit bio je američki satelit ANNA 1B, koji je lansiran 1962.
godine. ANNA 1B bio je aktivni satelit, odnosno na satelitu su bili ugrađeni reflektori koji
su u pravilnim vremenskim intervalima odašiljali svjetlosne impulse prema Zemlji. Zatim
su uslijedili sateliti Geos, Pageos i dr., a primjenjivale su se i geometrijske (fotografske)
metode. Kod fotografskog snimanja satelita najvažniji je čimbenik bila sinkronizacija
vremena na stanicama na Zemlji pa je upravo sinkronizacija satova na različitim mjestima
snimanja uzrokovala mjernu nesigurnost određivanja pozicija ovom metodom na oko 5 m.
4
Kasnije je primjenom dinamičkih metoda uz mjerenje udaljenosti laserom do umjetnih
Zemljinih satelita, dalo mnogo bolje rezultate. Današnja satelitska geodezija i
pozicioniranje bazirano je na mjerenjima velikog broja satelita koji su stalno u orbiti oko
Zemlje. Prvi sustav satelita namijenjen pozicioniranju bio je TRANSIT, isključivo za
potrebe vojske. Sastojao se od samo šest satelita pa je pokrivenost površine Zemlje bila
slaba. Zamijenjen je sustavom NAVSAT (Marjanović Kavanagh 2008). Ovaj sustav, često
nazivan samo GPS (Global Positioning System ili Globalni pozicijski sustav), omogućuje
određivanje 3D pozicije, brzine i vremena bez obzira na atmosferske prilike, s točnošću
većom od bilo kojeg sustava do sada. Stoga je pronašao široku primjenu u geodeziji i u
svim područjima znanosti i tehnologije koji koriste prostorno definirane informacije.
2.2. Značaj rudarskih mjerenja
Rudarska mjerenja izrazito su važna jer se na temelju njih izrađuju svi rudarski
planovi. Prema Zakonu o rudarstvu NN 56/13, članak 140., rudarski gospodarski subjekt
dužan je na osnovi mjerenja izrađivati i dopunjavati planove, odnosno karte iz kojih se
može utvrditi stanje rudarskih radova i rudarskih objekata i njihov međusobni položaj, te
položaj rudarskih radova i rudarskih objekata u odnosu na stare rudarske radove i objekte,
kao i u odnosu na druge objekte na površini. Osim toga, dužan je najmanje jednom
godišnje izraditi situacijsku kartu istražnog prostora/eksploatacijskog polja sa stanjem
rudarskih radova na dan 31. prosinca, o svim obavljenim mjerenjima voditi ovjerene
mjeračke knjige, a položajni nacrt istražnog prostora ili eksploatacijskog polja i rudarska
mjerenja na osnovi kojih se izrađuju rudarski planovi, moraju biti priključeni na sustav
državne izmjere.
5
2.3. Globalni navigacijski satelitski sustavi
Globalni navigacijski satelitski sustavi (GNSS) pružaju autonomno geoprostorno
pozicioniranje s globalnom pokrivenošću. Jedini potpuno operativni GNSS do 2009.
godine bio je američki GPS.
GLONASS je ruski satelitski navigacijski sustav. Rusija je program razvoja
satelitskih sustava započela još prošlog stoljeća, a zbog financijskih neprilika nije ga
dovršila. Zbog sve većeg broja GPS mobilnih uređaja odlučili su dovršiti sustav. Prije
otprilike dvije godine sustav je zaživio i rodio se GLONASS. Obzirom da je sustav
pokrivao samo Rusiju, u listopadu 2011. godine dovršili su pokrivanje cijele zemaljske
orbite. Pred novim satelitskim navigacijskim sustavom je svijetla i obećavajuća budućnost.
Prednost GLONASS sustava je u kombiniranju s GPS sustavom, kako bi se dobili dodatni
satelitski signali.
Pozicijski sustav Europske unije, GALILEO, nalazi se u inicijalnoj fazi
implementacije s planiranom operativnošću do 2014. godine. On daje Europskoj uniji
samostalnu tehnologiju da konkurira američkom GPS sustavu i ruskom GLONASS
sustavu. GALILEO će istovremeno biti interoperabilan sa druga dva globalna satelitska
navigacijska sustava, GPS i GLONASS. Glavne karakteristike ovog sustava su nezavisnost
od drugih satelitskih navigacijskih sustava, postojanje različitih servisa (npr. otvorenog,
sigurnosnokritičkog, reguliranog), globalno pozicioniranje i globalna dostupnost skale
vremena na osnovi globalne konstelacije satelita, regionalne komponente sustava
(monitoring), intergacija s regionalnim sustavima, integracija s lokalnim (diferencijalnim)
sustavima, kompatibilnost s mrežama mobilnih telefona.
Narodna Republika Kina naznačila je kako će proširiti svoj regionalni navigacijski
sustav Beidou u globalni navigacijski sustav COMPASS do 2015. godine.
Quasi-Zenith Satellite System (QZSS ili Kvazizenitni satelitski sustav) je
trisatelitski regionalni vremenski transferni sustav koji pokriva Japan.
Indian Regional Navigational Satellite System (IRNSS ili Indijski regionalni
navigacijski satelitski sustav) jest autonomni regionalni satelitski navigacijski sustav koji je
razvila Indijska svemirska istraživačka organizacija pod totalnim nadzorom indijske vlade.
Vlada je odobrila projekt u svibnju 2006. godine s namjerom da sustav bude dovršen i
6
implementiran do 2012. godine. Namjera je da može pružiti točnost apsolutne pozicije na
manje od 20 metara širom Indije (Bilajbegović 2010).
Usporedba navigacijskih sustava prikazana je u tablici 2-1.
Tablica 2-1. Navigacijski sustavi
Satelitski
sustav
Postojeći odnosno planirani
broj satelita
Vrsta sustava Zemlja izgradnje
sustava
GPS 24 GLOBALNI SAD
GLONASS 24 GLOBALNI RUSIJA
GALILEO 27 GLOBALNI EUROPA
COMPASS 35 GLOBALNI KINA
QZSS 3 REGIONALNI JAPAN
IRNSS 7 REGIONALNI INDIJA
7
3. OPĆENITO O GPS-U
3.1. Osnovni princip rada GPS sustava
Global Positioning System, skraćeno GPS, je globalni pozicijski sustav razvijen od
strane Ministarstva obrane SAD-a s namjerom brzog određivanja pozicije neke točke bilo
gdje na Zemlji i u bilo kojem trenutku. Osnovna zadaća GPS-a je precizno određivanje
položaja točke na kopnu, na moru, u zraku, u svemirskom prostoru bliskom Zemlji, te
određivanje trenutne pozicije i brzine (navigacija) pokretnog objekta.
GPS predstavlja sustav od barem 24 satelita (21 u uporabi i 3 u pričuvnom stanju) u
Zemljinoj orbiti koja su ključan segment cijelog projekta (slika 3-1.).
Slika 3-1. Navigacijsko-pozicijski sateliti u orbiti oko Zemlje (Škola astronomije 2013)
GPS-prijamnik mora imati informaciju o tome gdje su sateliti, njihov položaj u
prostoru i koliko su udaljeni od površine Zemlje. Satelit generira pseudoslučajni kod, a
GPS-prijamnik generira isti kod i nastoji ga prilagoditi kodu satelita. Prijamnik uspoređuje
dva koda da bi odredio koliko iznosi kašnjenje signala i koliko treba pomaknuti svoj kod u
vremenu, kako bi odgovarao kodu satelita. Svako kašnjenje signala predstavlja duži put pa
se izračun pozicije temelji na određivanju vremena kašnjenja signala ili pseudoudaljenosti
(pseudo-ranges). Udaljenost između satelita i prijamnika se tako računa mjerenjem
proteklog vremena između odaslanog satelitskog i prijamnikom primljenog signala.
Vremensko kašnjenje multiplicira se brzinom svjetlosti da bi se odredila udaljenost satelita
8
od prijamnika. Određivanje pozicije točke najjednostavniji je način korištenja GPS-sustava
(slika 3-2.).
Slika 3-2. Određivanje pozicije točke (Lapaine et al. 2013)
Za određivanje trodimenzionalnih koordinata prijamnika (geografske duljine λ,
širine, φ i visine, h iznad referentnog elipsoida) potrebni su podaci s minimalno tri satelita
te podaci još jednog satelita radi korekcije sata GPS-prijamnika. U GPS-prijamniku se
nalaze kvarcni satovi koji ne mjere vrijeme tako precizno kao atomski satovi koji se nalaze
u satelitu. Stoga, određivanje udaljenosti treba još ispraviti za iznos pogreške ili hoda sata
GPS-prijamnika. To je razlog što se određivanjem udaljenosti zapravo dobivaju
"pseudoudaljenosti". Kada je GPS-prijamnik pronašao dovoljno satelita da može izračunati
položaj, spreman je za navigaciju. Većina prijamnika može prikazati položaj u obliku karte
što značajno može pomoći u snalaženju u prostoru i u navigaciji (Lapaine et al. 2013).
Određivanje trodimenzionalnih koordinata prikazano je slikom 3-3.
Slika 3-3. Određivanje trodimenzionalnih koordinata točke na zemlji (Lapaine et al. 2013)
9
Kao što je prikazano slikom 3-3., signali odaslani sa dva satelita u istom vremenu
mogu se prikazati s dvije kugle, čiji presjek je krivulja u svemiru, koja dijelom leži na
Zemlji. Tek je sa signalom trećeg satelita moguće utvrditi točan položaj objekta na Zemlji.
Presjek tri kugle su dvije točke, od kojih je jedna na Zemlji, a druga negdje u svemiru.
Uzme li se u obzir i ploha referentnog elipsoida, kao rezultat ostaje točka na Zemlji. Time
je trodimenzionalno određen položaj točke na Zemlji. Prema tome, možemo zaključiti da
udaljenost koja se određuje (od Zemlje do satelita) ovisi o točnosti pozicija satelita,
razmještaju i položaju satelita te točnosti određivanja vremena.
Trenutni položaj na površini Zemlje može se vidjeti u GPS uređaju u obliku
koordinata. Kako različite geografske i pomorske karte koriste različite koordinatne
sustave za određivanje položaja, GPS-prijamnici omogućuju odabir koordinatnog sustava
za određenu namjenu. Najčešće koordinate su geografska širina i geografska dužina. Taj
način zapisa koordinata ugrađen je u sve GPS prijamnike. Na većini modela, mogu se
izabrati zapisi koordinata u nekom drugom koordinatnom sustavu pa se polarne koordinate
moraju transformirati u neki unaprijed zadani koordinatni sustav.
3.2. Segmenti GPS i GNSS sustava
Satelitski sustavi u svojoj osnovnoj konfiguraciji sastoje se od tri segmenta (slika 3-4.):
svemirskog, kojeg čine umjetni sateliti koji odašilju signale,
kontrolnog, kojeg čine kontrolne zemaljske stanice i koji upravlja cijelim sustavom,
korisničkog koji uključuje različite tipove prijamnika.
Slika 3-4. Segmenti GPS sustava (Lapaine et al. 2013)
10
Svemirski segment
Svemirski segment sastoji se od 24 satelita koji se gibaju u približno kružnoj orbiti
na udaljenosti od 20 200 kilometara od Zemljine površine. Rad na takvoj visini omogućuje
da signali prekriju veće područje. Sateliti su raspoređeni u 6 orbitalnih ravnina međusobno
pod kutem od 60°. Kut ravnina prema ravnini ekvatora (inklinacija) iznosi 55°. Sateliti su
tako složeni u orbite da GPS-prijamnik na Zemlji može uvijek primati signale s barem
četiri od njih. Trenutno ih je aktivno 30, pri čemu su šest prekobrojni rezervni aktivni
sateliti. Osnovni zadatak GPS-satelita je odašiljanje radio signala pomoću kojih se može
mjeriti udaljenost između satelita i prijamnika (pseudoudaljenost). Sateliti se u svojim
putanjama gibaju brzinom od 11 000 kilometara na sat. Napajaju se solarnom energijom, a
predviđeni rok njihovog trajanja iznosi oko 10 godina. Ako solarna energija zakaže
(pomrčine itd.), postoje rezervne baterije koje ih održavaju u pogonu. Također imaju mali
ionski - raketni pogon koji ih održava na pravoj putanji (Lapaine et al. 2013).
Slika 3-5. Konstelacija GPS satelita (Lapaine et al. 2013)
Kontrolni segment
Kontrolni segment "kontrolira" GPS-satelite, odnosno upravlja njima prateći ih i
dajući im ispravljene orbitalne i vremenske informacije. Postoji pet kontrolnih stanica
širom svijeta: četiri bez ljudi, koje služe za nadgledanje i jedna glavna kontrolna stanica.
Četiri prijamne stanice bez ljudi neprekidno primaju podatke od satelita i šalju ih glavnoj
kontrolnoj stanici. Glavna kontrolna stanica "ispravlja" satelitske podatke i šalje ih natrag
GPS-satelitima (Lapaine et al. 2013). Kontrolni segment obuhvaća glavnu kontrolnu
stanicu, opažačke stanice i zemaljske kontrolne stanice (slika 3-6.).
11
Slika 3-6. Glavna kontrolna stanica u Coloradu i pet opažačkih stanica raspoređenih u
blizini ekvatora (Dana 2013)
Glavne zadaće kontrolnog dijela GPS-a su praćenje satelita u svrhu određivanja
orbita i vremena, sinkronizacija vremena satelita, te odašiljanje poruka s neophodnim
informacijama satelitima. Glavna kontrolna stanica smještena je u Falconu, Colorado
Springs, Colorado. Ovdje se sakupljaju podaci sa opažačkih stanica, računaju putanje
satelita i parametri sustava. Opažačke stanice su razmještene na Zemljinoj površini u
blizini ekvatora. Svaka od ovih stanica opremljena je preciznim atomskim satom i
neprekidno mjeri pseudoudaljenosti do svih satelita na horizontu. Zemaljske kontrolne
stanice odašilju satelitu podatke o efemeridama i o satovima satelita izračunate u glavnoj
kontrolnoj stanici, te se zbog toga sastoje od velikih antena s pratećom opremom.
Efemeride su točni podaci o položaju satelita, a vrijede do šest sati (Škola astronomije
2013).
Korisnički segment
Korisnički segment sastoji se od svih koji upotrebljavaju GPS te njihovih
prijamnika. Postoje dvije osnovne skupine korisnika, autorizirane i neautorizirane.
Autorizirane korisnike predstavlja vojska SAD-a, dok su u drugoj skupini svi ostali
korisnici u svijetu, bilo civilni ili vojni.
12
3.3. Izvori pogrešaka te poboljšanje točnosti
Mjerni podaci u GPS-prijamnicima su opterećeni odstupanjima i pogreškama pri
određivanju položaja, koje su prvenstveno rezultat pogrešaka iz sljedećih izvora (Lapaine
2013):
Ionosfersko i troposfersko kašnjenje – satelitski signal usporava kad prolazi kroz
atmosferu. Sustav koristi ugrađeni "model" koji računa prosječno, ali ne točno
vrijeme kašnjenja.
Višestruki put signala (multipath) – se događa kada se GPS-signal reflektira od
objekata, kao što su zgrade ili površine velikih stijena prije nego što stigne do
prijamnika. Signal satelita koji nije stigao do antene najkraćom putanjom uzrokuje
fazni pomak, pa su i fazne razlike proporcionalne razlici u duljini putanje.
Povećavanje vremena putovanja signala uzrokuje pogrešku.
Pogreške sata prijamnika – ugrađeni sat u GPS-prijamniku može imati male
pogreške u prikazivanju vremena u odnosu na atomski sat u satelitu.
Orbitalne pogreške – također poznate kao "pogreške efemerida", predstavljaju
netočnosti u izvještaju o položaju satelita.
Broj vidljivih satelita – što više satelita prijamnik može "vidjeti", to je bolja
točnost. Zgrade, konfiguracija terena, elektronička interferencija ili npr. gusto lišće
mogu blokirati prijam signala, uzrokujući pogreške u položaju, ili sasvim
onemogućiti određivanje položaja. Što je bolja vidljivost, to je bolji prijam. GPS-
prijamnici neće primati signal unutar zgrada, ispod vode ili zemlje.
Geometrija satelita/zasjenjivanje – odnosi se na relativan položaj satelita u nekom
trenutku. Idealna geometrija satelita postoji kad su sateliti smješteni pod velikim
kutem jedan u odnosu na drugi. Nepovoljna geometrija nastaje kad su sateliti
smješteni na pravcu ili su tijesno grupirani.
Valja napomenuti da je postojala i namjerna degradacija satelitskog signala. Namjerna
degradacija signala od strane vojske SAD-a poznata je kao "selektivna raspoloživost"
(Selective Availability - SA) i namjera joj je bila spriječiti vojne protivnike u upotrebi
točnih GPS-signala. SA je odgovorna za većinu pogrešaka u određivanju položaja. SA je
ugašena 2. svibnja 2000. godine i nije više aktivna.
13
Točnost se može poboljšati kombiniranjem GPS-prijamnika s diferencijalnim GPS (ili
DGPS) prijamnikom, s kojim se mogu reducirati neke od gore navedenih pogrešaka (Bačić
Bašić 1999). Diferencijalni GPS radi tako da se GPS-prijamnik koji se naziva referentnom
stanicom stavi na poznati položaj. Budući da referentna stanica kroz duže mjerenje
određuje svoj točni položaj, mogu se odrediti pogreške u satelitskim signalima. U
referentnoj stanici odstupanja se određuju mjerenjem udaljenosti do svakog satelita
koristeći dolazne signale i uspoređujući te mjerene udaljenosti sa udaljenostima
izračunatim iz poznatih položaja. Razlika između mjerene i izračunate udaljenosti za svaki
vidljivi satelit postaje "diferencijalna korekcija". Diferencijalna korekcija za svaki praćeni
satelit se oblikuje u odgovarajuću korektivnu poruku i šalje DGPS-prijamnicima
(Differential Global Positioning System). Te se diferencijalne korekcije primjenjuju u
računanjima koordinata obilaznih GPS-prijamnika koji se nazivaju roveri, uklanjajući
mnoge od uobičajenih pogrešaka i povećavajući točnost.
GPS nudi veliku uštedu smanjenjem vremena potrebnog za geodetsku izmjeru. Točnost
jednostavnih GPS uređaja je bolja od jednog metra, a složeniji i skuplji sustavi mogu dati
točnost reda veličine centimetra.
3.4. CROPOS (CROatian POsitionig System ili Hrvatski pozicijski sustav)
Tijekom 2008. godine, Državna geodetska uprava uspostavila je CROPOS (CROatian
POsitionig System) sustav. CROPOS-hrvatski pozicijski sustav je državna mreža
referentnih GNSS stanica Republike Hrvatske koji omogućava određivanje položaja u
realnom vremenu, s točnošću od 2 cm u horizontalnom smislu te 4 cm u vertikalnom
smislu, na čitavom području države. Sustav čini 30 referentnih GNSS stanica koje
ravnomjerno prekrivaju područje države i služe za prikupljanje podataka mjerenja koji se
kontinuirano šalju u kontrolni centar, gdje se obavlja provjera podataka mjerenja, obrada i
izjednačenje te računanje korekcijskih parametara koji su dostupni korisnicima na terenu
putem mobilnog interneta. Primjena CROPOS sustava osigurava određivanje koordinata
točaka na cijelom području države s istom točnošću i pomoću jedinstvenih metoda
mjerenja te je njegovom uspostavom ispunjen jedan od najvažnijih uvjeta za
implementaciju novih geodetskih datuma i kartografskih projekcija Republike Hrvatske
(Marjanović 2010).
14
Slika 3-7. Hrvatski pozicijski sustav (Marjanović 2010)
Državna geodetska uprava odgovorna je za upravljanje kontrolnim centrom, za
nadzor rada referentnih stanica i dodjelu korisničkih imena i lozinka za pristup uslugama
sustava. Korisničko ime i lozinka za pristup uslugama CROPOS sustava dodjeljuje se
korisniku na temelju Zahtjeva upućenog Državnoj geodetskoj upravi. Za spajanje na ovaj
sustav dodatno treba kupiti i GSM karticu s Internet prometom (Cropos 2013).
Sustav je pušten u službenu uporabu 9. prosinca 2008. godine i u prvoj godini rada
našao je široku primjenu u obavljanju svakodnevnih geodetskih zadaća.
3.5. Projekcijski koordinatni referentni sustav Republike Hrvatske
Odlukom Vlade Republike Hrvatske od 4. kolovoza 2004. godine je Hrvatski
Terestrički Referentni Sustav za epohu 1995.55 - skraćeno HTRS96, uveden za novi
službeni položajni referentni koordinatni sustav Republike Hrvatske, a za potrebe detaljne
državne kartografije je usvojen projekcijski koordinatni sustav poprečne Mercatorove
(Gauss-Krügerove) projekcije (eng. Transverse Mercator Projection) - skraćeno
HTRS96/TM (Državna geodetska uprava 2013). Sve značajke ovog sustava prikazane su u
tablici 3-1. Projekcijski referentni sustav Republike Hrvatske - HTRS96/TM.
15
Tablica 3-1. Projekcijski referentni sustav Republike Hrvatske - HTRS96/TM
Država Republika Hrvatska Oznaka države HR Šifra vrste referentnog sustava 1 Oznaka referentnog sustava HR_ETRS89/TM Alias referentnog sustava HTRS96/TM Područje primjene referentnog sustava
Republika Hrvatska
Primjena referentnog sustava katastarska i topografska izmjera i kartografija za mjerila krupnija od 1:500 000
Oznaka datuma ETRS89 Alias datuma Europski terestrički referentni sustav u epohi 1989,0 (European
Terrestrial Reference System 1989,0) Tip datuma geodetski Ishodišna točka datuma geocentar Epoha realizacije datuma 1989,0 Područje valjanosti datuma Europa Primjena datuma Europski datum konzistentan s ITRS u epohi
1989,0 i fiksiran za stabilni dio Euroazijske ploče za potrebe georeferenciranja, GIS-a i geodinamike
Napomene uz datum Vidi: Boucher, C., Altamimi, Z. (1992): The EUREF Terrestrial Reference System and its First Realizations. Veröffentlichungen der Bayerischen Kommission für die Internationale Erdmessung, Heft 52, München 1992, str. 205-213 ili http://lareg.ensg.ign.fr/EUREF/
Oznaka početnog meridijana Greenwich Geodetska dužina početnog meridijana
0°
Napomena uz početni meridijan geodetske dužine pozitivne prema istoku Oznaka elipsoida GRS80 (Geodetic Reference System 1980) Elipsoid poznat i pod imenom novi internacionalni, internacionalni 1979 Velika poluos elipsoida 6 378 137 m Oblik elipsoida pravi Inverzna spljoštenost elipsoida 298,257 222 101 Napomene uz elipsoid Vidi: Moritz, H. (1988): Geodetic Reference
System 1980. Bulletin Geodesique, The Geodesists Handbook, 1988, Internat. Union of Geodesy and Geophysics
Oznaka referentnog sustava HTRS96/TM Tip referentnog sustava referentni sustav u ravnini kartografske projekcije Napomene uz referentni sustav poprečna Mercartorova projekcija (bez podjele na
zone) Ime osi referentnog sustava N Smjer osi referentnog sustava sjever (North) Jedinica osi referentnog sustava metar Ime osi referentnog sustava E Smjer osi referentnog sustava istok (East)
16
Tablica 3-1. Projekcijski referentni sustav Republike Hrvatske - HTRS96/TM (nastavak)
Jedinica osi referentnog sustava metar Identifikator projekcije TM Područje projekcije Republika Hrvatska Primjena projekcije katastarska i topografska izmjera i kartografija za
mjerila krupnija od 1:500 000 Naziv projekcije poprečna Mercatorova (eng. Transverse Mercator
Projection) Projekcija poznata i pod imenom Gauss-Krügerova projekcija Broj parametara projekcije 5 Napomena o projekciji konformna poprečna cilindrična projekcija bez
podjele na zone Naziv parametra projekcije geodetska širina ishodišta Vrijednost parametra projekcije 0° Napomena o parametru projekcije ekvator Naziv parametra projekcije geodetska dužina ishodišta Vrijednost parametra projekcije 16,5° istočno od Greenwicha Napomena o parametru projekcije istovremeno geodetska dužina srednjeg
meridijana područja preslikavanja Naziv parametra projekcije linearno mjerilo uzduž srednjeg meridijana Vrijednost parametra projekcije 0,9999 Napomena o parametru projekcije Naziv parametra projekcije pomak u smjeru istoka Vrijednost parametra projekcije 500 000 m Napomena o parametru projekcije Naziv parametra projekcije pomak u smjeru sjevera Vrijednost parametra projekcije 0 m
3.6. Primjena GNSS sustava
Mogućnost izračunavanja koordinata 24 sata dnevno, bez obzira na meteorološke
prilike i nepotrebno dogledanje među točkama, vrlo brzo su GNSS-prijamnike učinile
općeprihvaćenim terenskim instrumentom.
Danas GNSS-prijamnike osim za vojne potrebe, što je bio izvorni povod izrade
sustava, koriste geodeti, rudari, šumari, geolozi, geofizičari, geografi, hidrografi, agronomi
itd. Osim stručne i profesionalne uporabe u raznim znanostima, GNSS je našao široku
primjenu i u svakidašnjem civilnom životu, na primjer u raznim oblicima transporta
(kamionom, brodom i zrakoplovom), sportu (nautika, padobranstvo, planinarenje) pa sve
do ugrađivanja GNSS sustava za navigaciju, u osobne automobile.
17
Uporaba GNSS-a u civilne svrhe započela je vrlo brzo nakon uspostave sustava i
razvijala se brže no što je itko to očekivao. Danas se GNSS-prijamnici koriste za izvođenje
svih vrsta geodetskih kontrolnih i inženjerskih radova, u fotogrametriji za precizno
pozicioniranje aviokamera kao i za snimanje linijskih objekata, kao što su prometnice.
GNSS se može upotrebljavati svugdje osim na mjestima gdje je nemoguće primiti signal.
Što se tiče isključivo rudarstva, jedan od najvećih problema bržeg prodora
informacijsko-upravljačkih tehnologija u površinsku eksploataciju mineralnih sirovina, bio
je problem nadzora i mjerenja tehničkih i tehnoloških parametara proizvodnog procesa
(geometrije radilišta, pozicije mobilnih strojeva, opreme, mjerenje u realnom vremenu
prostornih pozicija rudarskih radova na površinskim kopovima). GNSS tehnologija koja je
nedostajala, stvorila je potrebnu osnovu za uspješno uvođenje i primjenu integriranih
nadzorno – upravljačkih sustava.
Također, prema mišljenjima stručnjaka mogućnosti primjene GNSS tehnologije u
rudarstvu nisu u potpunosti istražene i iskorištene, što otvara nove razvojne horizonte, prije
svega kod primjene GNSS-a pri pozicioniranju u realnom vremenu i praćenju dinamike
kretanja radnog organa rotornog bagera, kod praćenja i upravljanja u realnom vremenu
procesom selektivnog otkopavanja i odlaganja otkrivke na površinskim kopovima, kod
deponiranja rude radi homogenizacije i tako dalje (Vujić et al. 2007).
18
4. GNSS UREĐAJ STONEX S7G
Stonex S7G je ručni GNSS prijamnik visoke točnosti. Naime, S7G prijemnik ima
internu L1, L2, GPS, GLONASS antenu i prijemnik sa 120 kanala te za rad unutar
CROPOS-a ne treba vanjsku antenu. Ovako ostvarena točnost je 2 cm položajno i 3 cm
visinski. Eliminiranjem štapa i vanjske antene otvorile su se nove mogućnosti i brži način
rada, te praktičan i jednostavan transport i nošenje prijamnika. Naravno, kao dodatna
oprema dostupna je i vanjska L1, L2, GPS, GLONASS antena od svega 0,15 kg. Antena se
samo priključi na prijamnik, te uređaj automatski radi s vanjskom antenom (i obratno,
iskopča se i uređaj koristi internu antenu, bez prekidanja mjerenja). Stonex S7G je malih
dimenzija te ima samo 0,9 kg. Minimaliziranjem dimenzija i težine, olakšava se rukovanje
i unaprjeđuje mjerenje. Kućište od gume omogućava otpornost na vodu i udarce/padove,
dok baterija s jednim ciklusom punjenja traje više od 8 sati. Uređaj je prikazan na slici 4-1.
Slika 4-1. GNSS uređaj Stonex S7G (Stonex 2012)
19
4.1. Tehničke mogućnosti i funkcije uređaja
GNSS prijamnik Stonex S7G ima Bluetooth, Wi-Fi, GSM/GPRS modem, SD slot
za memorijske kartice, USB, Windows Mobile 6.2, kameru za snimanje slika i videa. Osim
toga, izvrsno radi samo s internom GNSS antenom i izuzetno se brzo spaja na mrežu.
U nastavku su prikazane tehničke karakteristike uređaja Stonex S7G (tablica 4-1., tablica
4-2. i tablica 4-3.):
Tablica 4-1. Osnovne karakteristike uređaja Stonex S7G (Stonex 2013)
Tablica 4-2. GNSS karakteristike uređaja Stonex S7G, otpornost, napajanje i kamera
(Stonex 2013)
20
Tablica 4-3. Ostale karakteristike uređaja Stonex S7G (Stonex 2013)
Korištenje uređaja za mjerenje vrlo je jednostavno. U nastavku će biti objašnjene sve
funkcije uređaja. Pritiskom na ikonu GeoGis učitavamo program. Na ekranu dobivamo
prikaz kao na slici 4-2., odnosno izbornik unutar kojeg se nalazi:
a. Prikaz karte i pozicije te skala u metrima,
b. Statusna traka,
c. Glavni izbornik,
d. Alatna traka.
21
a. Prikaz karte i pozicije te skala u metrima
Slika 4-2. GeoGis software display
b. Statusna traka
Statusna traka pojavljuje se na vrhu GeoGis programa te pruža osnovne informacije o
prijamniku. Na slici 4-3. prikazana je statusna traka, a na njoj se nalaze oznake satelita,
ikona za spajanje, ikona baterije, očekivane pogreške, PDOP-a i ikona korekcije stvarnog
vremena.
Slika 4-3. Statusna traka
Statusna traka
GNSS pozicija
Skala (m)
Glavni izbornik
Prikaz karte
Alatna traka
Očekivana pogreška
PODP ikona
Korekcija na stvarno vrijeme
Ikone satelita
Ikona za spajanje
Ikona baterije
22
Statusna traka uvijek je vidljiva, ali se prikazane ikone unutar statusne trake
mijenjaju, odnosno ovise o trenutnom statusu sustava. Na sljedećoj slici (slika 4-4.)
prikazane su ikone koje se mogu pojaviti te je za svaku dan opis, njen naziv i značenje.
Slika 4-4. Ikone koje se mogu pojaviti na statusnoj traci
c. Glavni izbornik
Glavni izbornik GeoGis programa aktivira se pritiskom na ikonu glavnog izbornika.
Tada se na ekranu pojavljuje izbornik, kao što je prikazano na slici 4-5., a njihovo značenje
i opis dani su dalje u tekstu.
Ikona za spajanje
Ikona satelita
Ikona baterije
Ikona PDOP
Očekivana pogreška
GNSS pozicija
Real time korekcija
Pokazuje da li prijamnik prati GNSS (Global Navigation Satellite System) pozicije ili ne (crveno=ne, zeleno=da).
Pokazuje da li je prijamnik spojen ili nije.
Crvena – GeoGis je u Autonomouse mode što je neispravno. Plava – DGPS ili RTK korekcije putem interneta. Zelena - DGPS ili RTK korekcije internetom. Zvijezda – prima korekcije na stvarno vrijeme.
Pokazuje stanje napunjenosti baterije. Od vrha: potpuno, djelomično, nisko i kritično.
Pokazuje da li je geometrija satelita zadovoljavajuća ili ne.
Pokazuje procijenjenu horizontalnu preciznost (točnost) trenutne GNSS pozicije.
Pokazuje GNSS poziciju u skladu s određenim koordinatnim sustavom.
23
Slika 4-5. Glavni izbornik
GPS svojstva (GPS preferences):
Active GPS, odnosno disable GPS, služi za aktivaciju, odnosno deaktivaciju
traženja GPS pozicije.
Skyplot prikazuje raspored i daje informacije o satelitima uz uvjet da smo aktivirali
GPS. Sateliti koji su prikazani označeni su krugom u određenoj boji. Ako je satelit
označen crvenim krugom, znači da je taj satelit vidljiv, ali nije koristan (obično je
razlog tome neka zapreka koja blokira GNSS signal). Sateliti označeni dvjema
koncentričnim kružnicama su vidljivi i GeoGis prepoznaje signal. Sateliti koji su
označeni crnim krugom su vidljivi i aktivni.
GPS postavke (settings) odnose se na GPS upravitelja, koordinatni sustav, stvarno
vrijeme i GPS usluge (slika 4-6.).
GPS svojstva
Upravitelj zadacima
Postavke programa
Prijenos podataka
Aktivacija GeoGis licence Izlaz
24
Slika 4-6. GPS postavke
GPS upravitelj
Stvarno vrijeme - Omogućuje aktivaciju korekcija stvarnog vremena prenošenog kroz GPS mrežu.
Koordinatni sustav
GPS postavljanje - namjestimo protokol prijenosa podataka i postavke serijskog priključka. Sličica na zaslonu (ikona) Ponovno pokreni (Restart) omogućuje spremanje GPS postavki ako je prijamnik ugašen ili je baterija uklonjena na dulje vrijeme. Dodatna obrada - priprema neobrađene datoteke za dodatnu obradu (diferencijalne korekcije). NAPOMENA – NMEA protokol ne omogućuje stvaranje datoteke neobrađenih podataka GPS usluge - omogućuje unos postavki/modela antene, PDOP, nagib i SNR vrijednosti
Odabir koordinatnog sustava - pojedina zona sadrži određene kombinacije geodetskih datuma i izbočina. Datumi/Izbočine: promijenite postavke trenutnog
referentnog sustava, dodajte novi referentne sustave
trenutnoj zoni, stvorite novu svjetsku zonu.
Obnovi Zadano stanje: obnavlja zadano stanje
referentnih sustava GeoGis programa (svi referentni sustavi zadani od korisnika bit će izbrisani).
GSM postavke - omogućuju postavljanje veze s ISP-om (davateljem usluga interneta) prema specifikacijama dobivenima od prilagođenog GSM internet davatelja. Tipka Uredi služi za odabir ili stvaranje ISP veze. NTRIP postavke (Network Transport of RTCM via Internet Protocol) - omogućuju postavljanje parametara Ntrip odašiljača kako bi dobio razlikovnu korekciju preko GSM mreže. Tipka Uredi služi za odabir ili stvaranje nove Ntrip veze. NAPOMENA – Crvena boja znači da su postavke nedovršene ili nepotpune.
25
GSM postavke (Global System for Mobile Communications, u originalu Groupe Spécial
Mobile, slika 4-7.): Odabiremo postojeću vezu iz izbornika ili koristimo tipku Uredi za
stvaranje nove veze.
Naziv (name): Upisujemo naziv nove veze (vrijednost definirana od strane korisnika).
APN: Upisujemo naziv ulazne točke koju zahtijeva naš davatelj mobilnog interneta (npr.
„mobile.vodafone.it“).
Korisničko ime i lozinka (username and password): Upisujemo korisničko ime i lozinku
ako to zahtijeva davatelj mobilnog interneta.
Pritiskom na tipku OK spremamo postavke i vratite se na glavni izbornik Stvarnog
vremena.
Slika 4-7. GMS postavke (Stonex 2012)
NTRIP postavke: Unosimo parametre za namještanje veze odašiljaču Ntrip-a.
Oznaka – Internet (slika 4-8.):
Slika 4-8. Ntrip postavke – oznaka Internet (Stonex 2012)
26
Naziv (name): Upisujemo naziv nove veze (vrijednost definirana od strane
korisnika).
Adresa i ulaz (address and port): Unosimo IP adresu i ulazni broj usluge za Ntrip
internet.
Poslužitelj (server): Odabiremo način poslužitelja: Zadano ili Ntrip (za VRS mreže
se preporuča Ntrip).
Korisničko ime i lozinka (username and password): Unosimo korisničku lozinku
Odredna točka (mountpoint): Odabiremo vrstu korekcije iz izbornika ili
ostavljamo prazno u slučaju da odredna točka još nije odabrana (prva veza)
Vrsta baza (base type): Odabiremo VRS ako se spajamo na mrežu virtualne
referentne stanice ili pojedinačnu bazu ako se spajamo na neovisnu stanicu.
Diff. Način (Diff. Mode): Popis podržanih protokola za razlikovne podatke.
Ograničenje vremena (time limit): Vrijeme pristupa u slučaju prekida protoka
podataka.
Auto-spajanje (auto-connection): Pokreće vezu automatski prilikom otvaranja,
koristeći zadane parametre.
Oznaka – RTCM (Radio Technical Commission for Maritime Services, slika
4-9.): Postavke prijemnika za razlikovnu korekciju. GeoGis će samostalno podesiti
postavke za uređaje Stonex S7.
Slika 4-9. Ntrip postavke – oznaka RCT (Stonex 2012)
Na kraju izbornika GPS svojstava nalazi se ikona za kompas (compass).
27
Upravitelj zadacima (job manager):
Sadrži ikonu za novi zadatak (new job), otvaranje već postojećeg (open job) te
ikonu za spremanje podataka (save job). Pri spremanju podataka, možemo birati
format datoteke koji može biti: GeoGis . gps ili ESRI shapefile format. Također,
GeoGis učitava rasterske datoteke kao pozadinske karte (bmp, tif, Geotiff, jpg, gif).
Pritiskom na ikonu za pozadinske karte (background maps) možemo učitati
rasterske, vektorske ili karte sa Google maps. Za pravilan prikaz pozadinskih
karata, moramo pripaziti da koordinatni sustav odabran u GeoGis programu,
odgovara koordinatnom sustavu pozadinskih datoteka.
Postavke programa (program preferences):
Glavne postavke (general preferences) odnose se na podešavanje datoteka
programa (program folders), naljepnica/razina (label/layer) i
informacija/kontrole (Info/controls). Prikaz izbornika vidljiv je na slici 4-10.
Spajanje vanjskih uređaja (connect/disconnect external device).
Prijenos podataka (data transfer):
Prijenos podataka internetom moguć je na dva načina. Prvi je direktan način slanja
datoteka, a drugi način je slanje kompresirane datoteke.
Aktivacija GeoGis licence (Activate GeoGis licence):
Omogućava ulaz u program registracijskim kodom.
Exit (izlaz):
Omogućava izlaz iz glavnog izbornika.
28
Slika 4-10. Glavne postavke
Datoteke programa - služe za prikazivanje datoteka korištenih GeoGis programom za čitanje i pohranjivanje datoteka i podataka.
Informacija/kontrole
Naljepnica/razina Naljepnica – služi za stvaranje kratkih opisa i njihovo povezivanje sa svojstvima. Razina (Sloj) - za stvaranje CAD razina i njihovo povezivanje sa svojstvima. Kada završimo s radom u GeoGis-u, rezultat će biti pripajanje svakog svojstva pojedinačnoj razini.
Čekanje za spremanje - tijekom čekanja, GeoGis program zahtijeva mjere za izračunavanje konačnih svojstava položaja. Ako GNSS prijamnik radi u auto-načinu (nema dolazećih razlikovnih korekcija u stvarnom vremenu), preporučena je vremenska vrijednost između 10 i 30 sekundi kako bi se povećala točnost mjerenja. XY i tolerancija na visinu - u slučaju da se vrijednosti mjerenja smatraju nepouzdanima, na ekranu se pojavi poruka u kućici.
Vidno polje - navesti zadani opseg vidnog polja. Vidno polje s maksimalnim opsegom – navesti maksimalni opseg vidnog polja. Obnovi konfiguraciju prethodnog posla - obnavlja rastere i vektore pozadinske datoteke povezane s trenutnim poslom (ako postoje). Svojstva: Zatvori - sprječava korisnika da uredi svojstva polja ako je svojstvo postavljeno na: zaključano, samostalno punjenje ili ako uključuje unaprijed definirane karakteristike. DBF: Promijeni - vezano na informacijska svojstva: omogućuje korisniku da promijeni svojstva polja (dužinu i vrstu).
29
d. Alatna traka
GeoGis program omogućava prikaz jednostavne alatne trake koju možemo koristiti
prilikom mjerenja (slika 4-11.).
Slika 4-11. Alatna traka
Alatna traka sastoji se od funkcija zumiranja (zoom functions), svojstva prijavne
točke (log point feature), pregled (stakeout), ikone za prikaz odabranog GNSS puta
(perform GNSS path), mjerenja udaljenosti (measure distance), računalnih funkcija
(calculation functions), ikone kojom možemo obnoviti posljednje svojstvo (recover last
feature) te ikone za odabir značajki (select feature). Sve funkcije navedenih ikona na
alatnoj traci, bit će detaljno pojašnjene u nadolazećem tekstu.
Funkcije zumiranja (zoom functions):
Služe za približavanje, odnosno udaljavanje od mjesta (pozicije) točke na ekranu.
Svojstva prijavne točke (log point feature):
Izbornik Def.Točke (Def. Point) služi za definiranje grafičkih svojstava, svojstava točke te
pohranu GNSS pozicije (slika 4-12.).
Svojstva prijavne točke
Funkcije zumiranja
Računalne funkcije
Mjerenje udaljenosti
Pregled
Odabir svojstva
Obnoviti posljednju značajku
Izvrši GNSS put
30
Slika 4-12. Svojstva prijavne točke – Def.točke (Stonex 2012)
Naljepnica/razine (labels and layers):
Sve funkcije jednake su onima u postavkama programa (program preferences) u
poglavlju 4-1., stranica 25.
Naziv (name):
Upisujemo naziv točke.
Simbol i boja (symbol and color):
Točkama pridodajemo grafička svojstva, oznaku i boju.
Visina antene (antenna height):
Podešavanje i izmjena visine antene.
Pridružiti ili spojiti s prethodnom točkom (join with the previous point):
Služi za spajanje sljedeće točke (ili točaka) linijom koja počinje od prve točke
nakon aktivacije funkcije.
Vrijeme pohrane (storage time):
Koordinate točaka procjenjuju se temeljem prosječne vrijednosti mjerenja tijekom
perioda određenog numeričkim brojem (1 period = 1 sekunda).
Nakon što smo podesili svojstva točke i vrijeme pohrane, pritisnemo oznaku OK
čime započinje spremanje zadanih parametara. Nakon toga, na ekranu se pojavljuju
dodatne informacije za spremanje podataka točke (slika 4-13.).
31
Slika 4-13. Spremanje i prikaz informacija o točki (Stonex 2012)
Pohrana prosjeka (store the average):
Konačne koordinate su rezultat (prosjek) svih GNNS mjerenja.
Pohrana posljednjeg mjerenja (store the last measure):
Konačne koordinate podudaraju se s posljednjim setom GNSS mjerenja.
Proteklo vrijeme (elapsed time):
Kada brojač dođe do postavljene vrijednosti vremena pohrane, točka se automatski
pohranjuje.
NAPOMENA: ako želimo sačuvati svojstva točke bez čekanja da brojač dođe do
postavljene vrijednosti vremena pohrane, pritisnemo oznaku OK.
Procijenjena XY i Z greška (estimated XY i Z error):
Ovo je procijenjena greška trenutnog seta mjerenja.
Maksimalna tolerancija (max tolerance):
Pohrana se zaustavlja ako je očekivana točnost ispod naznačene vrijednosti.
Planimetričke koordinate (planimetric coordinates):
32
Prikaz planimetričkih koordinata točke, sukladno s lokalnim koordinatnim
sustavom odabranim u GPS postavkama, odnosno postavkama koordinatnog
sustava ( pojašnjeno na strani 21.).
Baza podataka (database):
Pridodaje karakteristike, slike i dokumente značajkama točke. Svaka karakteristika
(drvo, zgrada, područje) može se sastojati od više informacija (slika 4-14.).
Slika 4-14. Baza podataka (Stonex 2012)
Sliku možemo dodati na način da odaberemo već neku postojeću sliku (select
pictures) ili pomoću ugrađene kamere možemo snimiti vlastitu sliku (take pictures). Da
bi dobili ispravan prikaz slika u GeoGis programu, rezolucija slika mora biti manja od
1600x1200 piksela.
Pregled (stakeout):
Da bi realizirali pregled, GeoGis program zahtijeva da odaberemo glavno svojstvo u
tražilici. Pregled podataka može biti na dva načina:
- pomoću igle (stylusa)
- pomoću popisa pohranjenih svojstava.
33
Slika 4-15. Pregled točaka (Stonex 2012)
Nakon odabira točke i prikaza trenutne GNSS pozicije, na ekranu se pojavljuju
podaci za odabrane točke (slika 4-16.), a to su raspon između udaljenosti strelice i točke
(range proximity) u metrima, udaljenost u metrima (range) i azimut u °C (azimuth).
Raspon između udaljenosti strelice i neke točke na ekranu, predstavlja udaljenost točke od
strelice, na kojoj se strelica zamjenjuje metom unutar koje se nalazi odabrana točka. Na taj
način dobivamo točnije podatke za odabranu točku. Udaljenost se odnosi da duljinu
između odabranih točaka i naše pozicije, dok azimut predstavlja vodoravni kut koji zatvara
pravac sjevera s točkom promatranja, a mjeri se u smjeru kretanja kazaljke na satu.
Slika 4-16. Udaljenost i azimut odabranih točaka (Stonex 2012)
34
Kada dođemo dovoljno blizu, odnosno uđemo u polje neposredne udaljenosti,
GeoGis program upozorava nas zvučnim signalom. Pritiskom na oznaku karta (map),
dobivamo grafički prikaz odabrane točke i trenutne GNSS pozicije, odnosno poziciju
odabrane točke i našu trenutnu GNSS poziciju povezane linijom (slika 4-17.). Pritiskom na
oznaku smjer (direction), vraćamo se natrag na prikaz sa strelicom.
Slika 4-17. Grafički prikaz odabrane točke i trenutne GNNS pozicije (Stonex 2012)
Prikaz odabranog GNSS puta (perform GNSS path):
Pomoću oznake Def.put (Def. Route), postavljamo grafičke karakteristike i
svojstva putanje, čime započinje praćenje GNSS puta (slika 4-18.). Izbornik razine (layer)
sadrži iste postavke kao što je prikazano na stranici 25., glavne postavke (general
preferences)/naljepnica/razina (label/layer).
Slika 4-18. Prikaz odabranog GNNS puta (Stonex 2012)
35
Naziv puta (route name):
Unosimo ime našeg puta.
Autonomno, DGPS, RTK (Real Time Kinematic) boje (autonomous, DGPS,
RTK colors):
Put može biti prikazan u različitim bojama, ovisno o prisutnosti i tipu
diferencijalnih korekcija.
Vremenski interval (time interval):
Predstavlja frekvenciju GNSS mjerenja.
Raspon razmaka (range of space):
Predstavlja minimalnu udaljenost između GNSS mjera.
Prostorna granica (space-limit):
Tijekom putovanja, GeoGis program bilježi GNSS pozicije prema odabranoj
prostornoj granici ili prema odabranom rasponu razmaka, u metrima. Stoga, da
bismo izbjegli bilježenje velike količine podataka (na primjer kada stojimo ili kada
se krećemo vrlo malom brzinom), poželjno je podesiti prostornu granicu.
Visina antene (antenna height):
Pritiskom na ovu oznaku, možemo podesiti ili promijeniti visinu antene.
Omeđen put – proračun određenog područja (enclosed route – area
calculation):
Kada je put završen, na ekranu je prikazana se konturna linija i na taj način
omeđeno je određeno područje.
Baza podataka (database):
Sve mogućnosti jednake su onima na stranici 29., Svojstva prijavne točke (log
point feature)/baza podataka (database).
Mjerenje udaljenosti (measure distance):
Prikazuje udaljenosti izražene u metrima.
36
Računalne funkcije (calculation functions):
Sve računalne funkcije prikazane su na slici 4-19.
Slika 4-19. Prikaz računalnih funkcija (Stonex 2012)
Povezati (link):
Povezuje linijom dvije odabrane točke.
Ručno odabrana točka (manual point):
Pritiskom na ekran možemo odabrati točku za koju tada dobivamo prikaz
karakteristika.
Kut/udaljenost (angle/distance):
Prikaz izračuna za točku određenu kutom i udaljenošću. Kut je definiran
orijentacijom između dvije odabrane točke (pozitivan – u smjeru kazaljke na satu,
negativan – suprotno od smjera kazaljke na satu).
Azimut/udaljenost (azimuth/distance):
Prikaz točke definirane udaljenošću i azimutom.
Linija/četverokut (alignment/square):
Izračun za točku definiranu pomoću udaljenosti (dužine) i kuta. Definira se
udaljenost između dvije točke počevši od prve točke prema drugoj (definiramo smjer
37
pomoću udaljenosti i kuta). Tako dobijemo prvu liniju. Četverokut je definiran pomoću
linije (koja je pod kutom 90°) udaljene od ruba prve definirane linije, za istu tu duljinu.
Umetanje jednako razmaknutih točaka (insert aligned points):
Izračunom dobivamo seriju točaka između kojih je jednak razmak.
Presjek dviju linija (intersection between two lines):
Izračunom dobivamo ordinate točke presjeka dviju linija.
Točka s dvije udaljenosti (point with two distance):
Izračun presjeka dužina određenih pomoću dvije točke.
Određivanje područja (define area):
Pomoću odabranih točaka imamo mogućnost definiranja područja, spajanjem
točaka pomoću linija u poligon.
Kalibracija (calibration):
Postupak kalibriranja uređaja.
Linijski pregled (line stakeout):
Funkcija pomoću koje je moguće linijsko pregled.
Obnovi posljednje svojstvo (recover last feature):
Vraća prikaz posljednjeg posla s definiranim značajkama.
Odabir značajki (select feature):
Služi za odabir već postojećih značajki.
38
4.2. Značaj i primjena pri istraživanju i eksploataciji mineralnih sirovina
Zahvaljujući stalnim nastojanjima za povećavanjem produktivnosti, pouzdanosti i
sigurnosti rada, zahtjevima tržišta i sve većim pritiscima da se poboljšaju operativni
standardi, rudarska industrija je „prisiljena“ na primjenu novih tehničkih dostignuća i nove
tehnologije. Gotovo je sigurno da će informacjsko - upravljačke i računalne tehnologije i
njihove primjene igrati ključnu ulogu u razvoju rudarstva. U sklopu takvih trendova
prepoznaje se sve značajnije prisustvo i uloga sustava za globalno pozicioniranje.
Posljednjih godina sve je značajnija primjena GNSS-a u rudarstvu i geologiji, stoga je
jasno da i GNSS uređaj Stonex S7G ima široku primjenu u istraživanju i eksploataciji
mineralnih sirovina. Neke od primjena uređaja su:
na osnovi mjerenja mogu se izrađivati i dopunjavati karte iz kojih se može utvrditi
stanje rudarskih radova i rudarskih objekata, njihov međusobni položaj, položaj
rudarskih radova i rudarskih objekata u odnosu na stare rudarske radove i objekte,
kao i u odnosu na druge objekte na površini,
pri izradi situacijskih karata istražnog prostora/eksploatacijskog polja s prikazom
stanja rudarskih radova,
za izradu položajnog nacrta istražnog prostora ili eksploatacijskog polja,
rudarska mjerenja na osnovi kojih se izrađuju rudarski planovi,
za pozicioniranje istražnih bušotina,
za pozicioniranje rudarskih objekata, opreme i strojeva,
praćenja i upravljanja u realnom vremenu procesom selektivnog otkopavanja i
odlaganja otkrivke na površinskim kopovima,
kod deponiranja rude radi homogenizacije,
u trasiranju putova,
praćenju dinamike kretanja radnog organa rotornog bagera.
39
5. PREBACIVANJE IZMJERENIH PODATAKA S UREĐAJA STONEX S7G NA
RAČUNALO I S RAČUNALA NA UREĐAJ TE OBRADA PODATAKA
Primjena GNSS uređaja u rudarstvu uglavnom se odnosi na prebacivanje podataka
s GNSS uređaja na računalo ili s računala na GNSS uređaj te prikaz i obradu podataka
izmjerenih na terenu u računalnim programima. Da bismo dobili podatke, koje ćemo
prebaciti s GNSS uređaja na računalo, moramo prvo provesti izmjeru točaka. Prije
pristupanja izmjeri, uključimo GNSS uređaj Stonex S7G na crvenoj tipki te pokrenemo
GeoGis program uz prethodnu aktivaciju GPS-a. Mjerenje točaka vrši se na sljedeći način:
1. Prije početka mjerenja provjeravamo postavke koordinatnog sustava koje moraju
odgovarati zoni - Croatia i projekcijskom referentnom sustavu - HRTS96, te geoidu – hr
hvrs 71. ggf (slika 5-1.).
.
Slika 5-1. Provjera postavki koordinatnog sustava
40
2. Nakon toga, provjeravamo glavne postavke, odnosno informacije koje se odnose na
čekanje na spremanje točke i XY toleranciju na visinu (slika 5-2.). Također, u ovom
izborniku odabiremo i način prikaza točke na ekranu uređaja. U svakom trenutku tijekom
rada, dodirom na oznaku točke, možemo vidjeti podatke o odabranoj točki. Odabrane
postavke prikazane su slikom 5-2.
Slika 5-2. Provjera glavnih postavki
3. Nakon ovih provjera, možemo pristupiti mjerenju. Prije samog mjerenja potrebno je
još otvoriti novi posao (Open job) te mu dati naziv. Potom postavimo uređaj na
odgovarajući položaj (točku) te započinjemo mjerenje prve odabrane točke. Točki dajemo
ime te određujemo visinu antene pritiskom na oznaku stakeout (pregled) - žuta zastavica
(slika 5-3.). Potom pritisnemo OK te potvrdimo odabrane postavke.
Nakon što smo obavili mjerenje, pritiskom na oznaku OK dobivamo prikaz
podataka o toj točki (slika 5-4.). Ponovno pritisnemo oznaku OK te dobivamo prikaz te
41
točke na ekranu GNSS uređaja. Tijekom mjerenja moguće je u svakom trenutku, pritiskom
na oznaku točke, pregledati informacije o odabranoj točki.
Slika 5-3. Odabir naziva točke i visine antene
Slika 5-4. Prikaz podataka o točki
42
Isti postupak radimo za svaku točku koju želimo izmjeriti, a nakon svake izmjere,
potrebno je točku pohraniti, pritiskom na oznaku spremi posao (Save job).
4. Kad su izmjerene sve točke, podatke s GNSS uređaja treba prebaciti u računalo.
Prebacivanje se vrši tako da se uređaj spoji pomoću USB (Universal Serial Bus) kabela na
slobodan port u računalu. Zatim uključujemo GNSS uređaj na način da crveni gumb
držimo pritisnutim toliko dugo dok se na uređaju ne upali zeleno svjetlo (slika 5-5.)
Slika 5-5. Spajanje USB kabela na GNSS uređaj Stonex S7G
Tada operativni sustav Windows pokrene prepoznavanje uređaja, a na ekranu
računala pojavljuje se Windows Mobile Device Center. Ako je uređaj prepoznat, unutar
prozora Windows Mobile Device Center, pojavljuje se oznaka Connected (slika 5-6.).
Slika 5-6. Prozor Windows Mobile Device Center
43
Potom možemo pokrenuti aplikaciju GeoGisOffice na računalu. Odaberemo u
aplikaciji oznaku USB connection koja služi za prebacivanje podataka s GNSS uređaja na
računalo, ali i obrnuto, s računala na GNSS uređaj (slika 5-7.). Prebacivanje podataka s
računala na uređaj, bit će objašnjeno kasnije u tekstu.
Slika 5-7. Prebacivanje podataka s GNSS uređaja na računalo i s računala na GNSS uređaj
– USB connection
Kao što je vidljivo na slici 5-7., za prebacivanje podataka sa GNSS uređaja na
računalo, odabiremo Job/File i mjesto na računalu (Computer) gdje će podaci biti
pohranjeni. Kada smo to odabrali, pritisnemo Copy from Device to computer. Potom
odabiremo File-Import-File Geogis, kao na slici 5-8., jer uređaj zapisuje podatke u gps
formatu.
44
Slika 5-8. GeoGisOffice: File-Import-File Geogis
Iako podatke prenosimo u gps formatu, na kraju je važno pravilno odabirati format
u kojem pohranjujemo podatke. Odabiremo dxf način pohranjivanja podataka (File-Export)
jer nam ovaj format omogućava dodatnu obradu podataka u MicroStation ili AutoCAD
programu (slika 5-9.).
Slika 5-9. Pohranjivanje podataka u dxf formatu
45
Kada smo završili s pohranjivanjem podataka, završimo posao u GeoGisOffice
programu (End job) te izađemo iz programa (Exit). Na ovaj način, prijenos podataka s
GNSS uređaja na računalo je obavljen, a podaci o izmjerenim točkama pohranjeni su u
računalo te ih možemo otvarati u MicroStation ili AutoCAD programu (geokodirani su)..
Za obradu i prikaz podataka dobivenih mjerenjem, potrebne su nam i geokodirane karte
(topografske karte i osnovne geološke karte). Ako je karta geokodirana u službeni sustav
Republike Hrvatske (HRTS/Croatia TM), navedeni programi je prepoznaju i pri njenom
umetanju prikazuju koordinate (kao na primjer na slici 5-10.).
Slika 5-10. Geokodirana topografska karta
Princip umetanja karata jednak je i za topografske, i za osnovne geološke karte. Da
bismo geokodiranu topografsku kartu mogli prebaciti u GNSS uređaj Stonex S7G te ju
kasnije koristili pri obradi podataka u jednom od navedenih programa, moramo istu
podijeliti na dijelove u GeoGisOffice programu. Pri tome koristimo naredbu Cut into
square, uz prethodno importiranje karte. Ja sam geokodiranu topografsku kartu Zagreba
46
podijelila na tri horizontalna i tri vertikalna elementa (slika 5-11.). Na taj način dobila sam
devet listova koje GeoGisOffice automatski pohranjuje.
Slika 5-11. Podjela topografske karte Zagreba na devet listova u GeoGisOffice programu
Geokodirani podaci svakog od dobivenih devet listova mogu se prebaciti u GNSS
uređaj, ali prethodno valja provjeriti postavke koordinatnog sustava te tek tada prebaciti
karte u GNSS uređaj. Nakon kopiranja listova, oni su u uređaju pohranjeni u Background
maps izborniku, iz kojeg možemo odabrati dio topografske karte koji nama odgovara za
prikaz (slika 5-12.). Kao što je već spomenuto, isti postupak radi se i u slučaju osnovne
geološke karte, samo tada zbog veličine karte dobivamo više manjih dijelova. Važno je
napomenuti da sve karte moraju biti u tif formatu da bi ih uređaj mogao prepoznati.
47
Slika 5-12. Pohranjeni dijelovi topografske karte Zagreba na uređaju StonexS7G
Obrada dobivenih podataka vrši se prebacivanjem izmjerenih točaka u
MicroStation ili AutoCAD program na računalu. Nakon toga ubacujemo dio naše karte. Na
ovaj način možemo vidjeti položaj snimanih točaka (položaj istražnog prostora, položaj
eksploatacijkog polja, položaj bušotina itd.) na karti.
Važno je da prije izlaska na teren prikupimo čim više podataka o objektu,
eksploatacijskom polju, istražnom prostoru na kojem je potrebno izmjeriti koordinate
točaka, da bismo već unaprijed točno odredili koje točke koje treba izmjeriti, izbjegli
mjerenja nepotrebnih točaka, kao i radi kraćeg vremena trajanja mjerenja te dobivanja što
preciznijih podataka. Naime, najvažnije je pozicionirati uređaj na otvorenom prostoru gdje
nam ništa ne zaklanja signal, jer u protivnom mogu nastati pogreške i odstupanja prilikom
mjerenja. Ako je površinski kop na otvorenom te nema nikakvih zapreka za signale
(zgrade, konfiguracija terena, loša vidljivost ili gusto lišće mogu blokirati prijam signala,
uzrokujući pogreške u položaju ili sasvim onemogućiti određivanje položaja), rezultati
koje dobivamo ovim uređajem izuzetno su točni. Neke od mogućnosti korištenja ovog
uređaja u rudarstvu, odnosno pri istražnim i eksploatacijskim radovima, opisani su u
nadolazećem poglavlju.
48
6. PRIMJERI ZNAKOVITIH SITUACIJA PRI ISTRAŽNIM I
EKSPLOATACIJSKIM RADOVIMA KAD TEHNIČKE MOGUĆNOSTI GNSS
UREĐAJA STONEX S7G DOLAZE DO IZRAŽAJA
U ovom poglavlju bit će prikazane neke od mogućnosti primjene uređaja Stonex
S7G u rudarstvu na dva karakteristična primjera, eksploatacijskom polju Pregrada II i
istražnom prostoru Lazine. U ovim slučajevima, točke koje je trebalo izmjeriti već su
unaprijed točno određene, a dodatna obrada podataka na računalu obavljena je u
MicroStation programu.
6.1. Eksploatacijsko polje Pregrada II
Kamenolom Pregrada II je kamenolom tehničko – građevnog kamena (dolomita), a
nalazi se u zapadnom dijelu Hrvatskog zagorja u Krapinsko – zagorskoj županiji, općini
Pregrada (slika 6-1.)
Slika 6-1. Položaj eksploatacijskog polja Pregrada II u mjerilu 1:25 000 (Galić 2011)
49
Na eksploatacijskom polju “Pregrada II” izvodi se eksploatacija površinskim
putem. Na sjeveroistočnoj strani kopa formiran je plato na kotama 203 do 210 m n.m.
neposredno uz cestu. Na platou je smješteno postrojenje za sitnjenje i klasiranje tehničko-
građevnog kamena. Plato predstavlja osnovnu razinu na koju se, u dosadašnjoj
eksploataciji, minirana stijena gravitacijski obarala s visinskih etaža površinskog kopa.
Površinski kop se razvijao od sjeveroistoka ka jugozapadu, s otvaranjem etaža odozgo
prema gore. Na taj način dosegnuta je najviša kota terena 455 m n.m. na jugozapadnoj
strani površinskog kopa. Na prostoru eksploatacijskog polja Pregrada II formiran je niz
neujednačenih etaža kako po visini tako i po širini, neujednačenog nagiba. Nagibi etažnih
kosina se kreću od 60° do 80°, što uz dosta nepravilan raspored bermi i mjestimične
visinske razlike kontinuirane kosine i do 250 m, predstavlja opasnost od nekontroliranog
klizanja i obrušavanja komada stijene. Unutar eksploatacijskog polja “Pregrada II”
smješteno je ležište tehničko-građevnog kamena čija površina iznosi oko 12,47 ha. Na
prostoru ležišta nalaze se eksploatacijske rezerve C1 kategorije (Galić 2011).
Slika 6-2. 3D model postojećeg stanja ležišta tehničko-građevnog kamena “Pregrada II”
(Galić 2011)
50
Stručni tim napravio je detaljan obilazak uže lokacije eksploatacijskog polja
"Pregrada II" u svojstvu prikupljanja potrebnih podataka, nakon čega je uslijedila izrada
projektne dokumentacije u cilju sanacije eksploatacijskog polja Pregrada II. Uređajem
Stonex S7G prikupljeni su podaci, odnosno koordinate točaka potrebne za razvoj završne
konture kopa (tri varijante) kao i koordinate svih potrebnih točaka za prikaz svake pojedine
faze razvoja površinskog kopa. Na temelju prikupljenih podataka odabrana je
najprihvatljivija varijanta završne konture, a vremenski i pozicijski razvoj može biti
definiran kroz 14 faza (slika 5-3.).
Slika 6-3. Završna faza razvoja površinskog kopa (Galić 2011)
6.2. Istražni prostor Lazine kod Livna
Mjerenja jedanaest karakterističnih točaka ležišta tehničko-građevnog kamena
Lazine, kod Livna, izvršena su uređajem Stonex S7G s ciljem određivanja granica
istražnog prostora te projektiranja istražnih radova na eksploatacijskom polju. Prikaz
izmjerenih točaka nalazi se na slici 6-4.
51
Slika 6-4. Izmjerene točke na eksploatacijskom polju Lazine (Galić 2013)
Izmjerene su točke bušotina (B1-B5), ulaz-usjek, os dalekovoda i ulaz-osnovna
razina. Os dalekovoda prolazi uz samu granicu kopa, prema usjeku radi čega treba posebno
biti na oprezu, kako pri izvođenju istražnih radova, tako i u nastavku, tijekom
eksploatacije. Stoga je trebalo precizno odrediti položaj osi dalekovoda, ali i usjeka. Nakon
prebacivanja izmjerenih podataka u MicroStation program, te umetanja karte, dobivamo
prikaz izmjerenih točaka na karti (slika 6-5.).
Slika 6-5. Izmjerene točke na eksploatacijskom polju Lazine – umetanje podataka u
MicroStation program (Galić 2013)
52
Granice istražnog prostora dobivene mjerenjem koordinata pet točaka prikazane su
na slici 6-6. U ovom primjeru valja ukazati na izvrsnu točnost podataka dobivenih
mjerenjem GPS uređajem Stonex S7G, odnosno odlično poklapanje s postojećim stanjem
na terenu, što će poslužiti za daljnji razvoj kopa i razradu ležišta.
Slika 6-6. Lazine-granice istražnog prostora (Galić 2013)
Slika 6-7. prikazuje konačan izgled kopa nakon obrade podataka u MicroStation
programu, odnosno razradu etaža i formiranje granica kopa.
Slika 6-7. Lazine-obrada podataka u MicroStation programu (Galić 2013)
53
Na primjeru eksploatacijskog polja Pregrada II i ležišta tehničko-građevnog
kamena Lazine, možemo vidjeti kako se podaci dobiveni mjerenjem GNSS uređajem
Stonex S7G mogu koristiti u rudarstvu, za potrebe sanacije eksploatacijskog polja,
odnosno potrebe određivanja granica istražnog prostora. Ovako dobiveni rezultati izuzetno
su točni, te su poslužili kao osnova za razradu ležišta po etažama i formiranje završne
konture kopa.
54
7. ZAKLJUČAK
GNSS je danas prepoznatljiva mjerna tehnika za prostorno pozicioniranje i
navigaciju, međutim GNSS je pogodan i za druge namjene kao što je npr. nadzor i
upravljanje energetskom efikasnošću i tehnološkim pokazateljima rada proizvodnih ili
logističkih procesa u rudarstvu. To je ostvarljivo zahvaljujući mogućnostima GNSS -a
poput preciznog prostornog pozicioniranja, spremnosti za rad 24 sata, pokrivenosti
cjelokupne površine Zemlje, funkcioniranja u svim vremenskim uvjetima, mogućnosti
korištenja za neograničen broj korisnika, dinamici mjerenja, besplatnom korištenju usluga
sustava te relativno malim investicijskim troškovima vezanih za GNSS opremu.
Sve gore navedene karakteristike posjeduje i uređaj Stonex S7G. Uz spomenuto,
valja dodati da je s njime izuzetno lako rukovati – svatko ga može nositi u jednoj ruci.
Glavna prednost uređaja je jednostavnost i brzina mjerenja, što je iznimno važno na
nepristupačnim terenima gdje treba izmjeriti veliki broj točaka. Također, ovaj uređaj
omogućava nam rad u svim vremenskim uvjetima, a otporan je na udarce, vibracije i
ekstremne temperature. Ostale mogućnosti i funkcije uređaja opisane su u poglavlju 4.
Svi dobiveni podaci mogu se prebaciti s uređaja Stonex S7G na računalo, ali
podatke možemo prebaciti i s računala na uređaj. Važno je naglasiti da pri prebacivanju
podataka treba odabrati odgovarajući format podataka, i u jednom, i u drugom slučaju.
GNSS uređaj Stonex S7G pohranjuje podatke u gps formatu, koje za obradu u računalnim
programima Microstation ili AutoCAD, moramo prebaciti u dxf format. Svi podaci koji se
prebacuju moraju biti geokodirani. Nadalje, pri prebacivanju karata vrijedi isto. I one
moraju biti geokodirane, a za prebacivanje karata u GNSS uređaj, iste moramo podijeliti u
manje dijelove da bi ih uređaj mogao prihvatiti. Sve karte moraju pri tome biti u tif
formatu, a najčešće se radi o topografskim ili osnovnim geološkim kartama, što se tiče
primjene u rudarstvu.
Mogućnosti ovog uređaja su brojne, a njegova primjena u rudarstvu treba se
promatrati puno šire od samog određivanja koordinata točaka. Zahvaljujući stalnim
nastojanjima za povećavanjem produktivnosti, pouzdanosti i sigurnosti rada, rudarska
industrija je „prisiljena“ na primjenu novih tehničkih dostignuća i tehnologije. Danas je
primjena GNSS-a u rudarstvu, a i ostalim znanostima, izuzetno značajna (izrađivanje
karata, određivanje položaja rudarskih objekata, izrada položajnog nacrta istražnog ili
55
eksploatacijskog polja, pozicije istražnih bušotina, pozicioniranje rudarskih strojeva,
opreme i objekata i tako dalje). Nadalje, gotovo svakodnevno se rađaju nove ideje vezane
za razvoj i usavršavanja GNSS uređaja kako bi se poboljšale njihove performanse ili izašlo
u susret zahtjevima za novim primjenama jer, mišljenje je mnogih stručnjaka da
mogućnosti primjene GNSS tehnologije u rudarstvu nisu u potpunosti istražene i
iskorištene, što otvara nove razvojne horizonte.
56
8. LITERATURA
BAČIĆ, Ž., BAŠIĆ, T., 1999. Satelitska geodezija II (skripta). Zagreb: Sveučilište u
Zagrebu, Geodetski fakultet.
BILAJBEGOVIĆ, A., 2010. Status i perspektive postojećih i planiranih satelitskih i
navigacijskih sustava. Ekscentar, br. 12, str. 52-57. Zagreb: Sveučilište u Zagrebu,
Geodetski fakultet.
CROPOS, 2013. Što je CROPOS? URL: http://www.cropos.hr/
DANA, P., 2013. Global Positioning System Overview. URL:
http://www.colorado.edu/geography/gcraft/notes/gps/gps_f.html (13.8.2013.)
DRŽAVNA GEODETSKA UPRAVA, 2013. Podjela na listove karata i katastarskih
planova Republike Hrvatske u HTRS96/TM projekcijskom koordinatnom referentom
sustavu. URL: http://listovi.dgu.hr/htrs96tm.html (13.9.2013.)
GALIĆ, I., HAJSEK, D., FARKAŠ, B., 2011. Idejni projekt sanacije eksploatacijskog
polja „Pregrada II“. Zagreb: RGNF.
GEOSUSTAVI d.o.o. STONEX, 2013. Tehničke karakteristike. URL:
http://www.stonex.hr/s7G.html (15.8.2013.)
LAPAINE, M., LAPAINE, M., TUTIĆ, D., 2013. GPS za početnike. URL:
http://www.kartografija.hr (13.8.2013.)
MARJANOVIĆ, M., 2010. CROPOS - hrvatski pozicijski sustav. Ekscentar, br. 12, str.
28-34. Zagreb: Sveučilište u Zagrebu, Geodetski fakultet.
MARJANOVIĆ KAVANAGH, R., 2008. Geodezija za rudare i geologe. Zagreb:
Sveučilište u Zagrebu, RGNF.
NARODNE NOVINE, br. NN 56/13. Zakon o rudarstvu. Zagreb: Narodne novine d.d.
STONEX, 2012. Priručnik za početak upotrebe uređaja Stonex S7G. Monza: Stonex d.o.o.
STONEX, 2012. Upute za program GeoGis office. Monza: Stonex d.o.o.
ŠKOLA ASTRONOMIJE, 2013. Globalni položajni sustav – GPS. URL:http://osnove-
astronomije/polozajna-i-efemeridna-astronomija/globalni-polozajni-sustav-gps/
(12.8.2013.)
57
VUJIĆ, S., JOVANOVIĆ, Ž., 1997. GPS u rudarstvu i geologiji, Prvi jugoslovenski
seminar iz primjene GPS tehnologije u rudarstvu i geologiji. Beograd: RGF.
VUJIĆ, S., MILJANOVIĆ, I., PETROVSKI, A., PETROVIĆ, T., 2007. Razvoj GPS
podržanog sistema za nadzor i praćenje energetskih i tehnoloških parametara u
površinskoj eksploataciji i sličnim privrednim celinama. URL:
http://simterm.masfak.ni.ac.rs/proceedings/132007/papers/sessions/7Automatizacija_i_kon
trola_procesa/7-2/S.Vujic_RGH%20Bg.pdf (12.8.2013.)
VUJIĆ, S., ZUNIĆ, M., MAKSIMOVIĆ S., 2000. Basic Design Elements of a
Monitoring-Management System for the "Tamnava Zapadno Polje" Coal Open Pit Mine,
LIFE 2000 - Lignite Innovations for Future in Europe, Freiberg, Germany, (137-140).