Novinky zeměměřické knihovny č. 3/2006

Klíčová slova: inženýrská geodezie, elektromagnetická pole, rušení

       Abstrakt:  Konstatuje se, že rušivé vlivy, působící na geodetická měření, mohou být hodnoceny po způsobu obvyklém v radiotechnice, tj. podle poměru signál/šum. Naznačuje se možnost kategorizace těchto vlivů a hlavně se sděluje uspořádání a výsledky experimentů s vlivy elektromagnetických polí  v podmínkách hliníkárny, kde se vyskytují elektrická vedení velkých proudů (250 tisíc A). Ukázalo se nezanedbatelné ovlivnění kompenzátorových přístojů, takže pro takové podmínky jsou vhodnější přístroje s klasickými trubicovými libelami.

       Geodetická měření by se měla podle obecných doporučení konat za příznivých podmínek (ranní a večerní viditelnost, zatažená obloha, noc apod.), což nelze vždy dodržet. V souvislosti s  tím má význam posouzení úrovně rušivých vlivů na výsledky geodetického měření. Základem pro stanovení rozmezí úrovní rušení může být poměr „signál / šum“, jak je obvyklé v radio-technice. Vliv šumu můžeme pokládat za nepatrný při poměru 10:1; při menším poměru se zpracování signálu komplikuje.

       V souvislosti s tím je možné zvolit kategorie rušení: slabé, střední a značné. Při slabém působení rušivých vlivů není potřebné měnit technologii měření a přesnost výsledků se nesnižuje o více než 5-10 %. Střední úroveň rušení má za následek změnu technologie nebo schématu měření, a přesnost výsledků se zhoršuje o 30-50 %. Při značném stupni rušení je nezbytné vypracovat nové technologie (postupy) měření, obměnit přístroje - přesnost výsledků se snižuje několikanásobně. (Pojem poměr „signál / šum“ zde ani dále není pro geodetické práce kvantifikován, a ani právě uvedené „kategorie“ rušivých vlivů se v dalším textu neuplatňují (G.K.).

       Do dnešního dne jsou dosti dobře prozkoumány vlivy typu vibrací systému „stativ-přístroj“, turbulencí v ovzduší a teplotních gradientů. Jejich vlastností je, že po skončení působení se prakticky úplně obnovují metrologické charakteristiky geodetického přístroje.

       Vlivy silných elektromagnetických polí se projevují při práci v blízkosti elektrických vedení, vnějších rozvoden, transformátorů a elektrických tavicích pecí v hliníkárnách. Mnohaleté zkušenosti ukazují, že při měření kompenzátorovými nivelačními přístroji uzávěry zpravidla několikanásobně překračují přípustné hodnoty.

       Dřívější laboratorní zkoušky ukázaly, že v závislosti na konstrukci kompenzátoru může odchylka záměru vlivem magnetických polí dosahovat 15-20². Naproti tomu víceletá praxe velmi přesné nivelace v blízkosti generátorů turbosoustrojí (50 - 750 MW) ukázala, že tento efekt neexistuje nebo je zanedbatelný i při vzdálenostech od nich pouze 1-3 m. (Zde by bylo vhodné zmínit se o kmitočtech laboratorních magnetických polí při zkouškách a o magnetickém stínění generátorů, které mají kmitočty kolem 50 Hz. G.K.).

       Silná elektrická pole vznikají v hliníkárnách. Tyto závody mívají 8-12 budov elektrolýzy, o  rozměrech 30´720 m, vzdálených navzájem až 40 m. Na podpěrách vysokých 4-5 m jsou vedení, kterými se k nádržím pro elektrolýzu přivádí proud 250 tis. A. Tím na ploše 1 km² vzniká trvale silné elektrické pole. Jeho velikost ilustruje skutečnost, že ve vzdálenosti 10-15 m od vedení se během 5-10 minut zničí elektronické hodiny, mobilní telefony apod. Je pochopitelné, že za daných podmínek lze očekávat i značné vlivy na geodetické přístroje. Podobné situace se vyskytují i u jeřábových drah, kde se kontrolní výškové značky osazují ve vzdálenosti 3-5 m od proudových vodičů, vlastní jeřábové dráhy jsou 7-10 m nad nimi. Takže se geodetické přístroje vždy umísťují v blízkosti vedení.

       Geodetické přístroje lze podle způsobů získávání měřické informace dělit na optické, elektronické a opticko-elektronické a podle orientace vzhledem k svislici na libelové a kom-penzátorové. Je zřejmé, že se vlivy silných elektromagnetických polí u nich budou projevovat různě. Provozní měření tachymetry ve vzdálenostech 50-60 m od budov závodu se konala pravidelně, bez pozorovatelného vlivu polí.

       Provedli jsme zkoumání vlivu silných elektromagnetických polí pouze na optické přístroje s  libelami a kompenzátory. Šlo o určení tohoto vlivu na polohu trubicové libely a kompenzátoru při velmi přesné nivelaci přístroji H05 (to je asi azbukové „N“) a Ni005A a na měření vodorovných a svislých úhlů  teodolity řady T2. (Dodejme, že typy kompenzátorů nejsou v článku uvedeny;  je třeba znát zkoušené přístroje.)

       Při měření vodorovných a svislých úhlů se teodolity stavěly na body ve vzdálenostech 5, 10, 15 a 25 m od proudových vedení; směry k sedmi cílům byly rovnoměrně rozloženy v horizontu. Mimo prostor rušivých vlivů byly zrektifikovány libely a určena poloha výškové nuly. Pak se teodolity postupně stavěly na zvolené body, počínaje od nejvzdálenějšího, a měřily se úhly. Ukázalo se, že rektifikace trubicových libel alhidády a výškového kruhu teodolitu 2T2 se nemění a střední chyby měření nevybočují z přípustných mezí. Při měření svislých úhlů teodolitem 3T2KP se s přibližováním k proudovým vodičům zvětšuje kolísáni polohy nuly. Ve vzdálenosti 5  m dosahuje 30-40² a rozdíly mezi skupinami byly až 20-30². Přitom se pozorovaly stálé změny

odečtů vertikálního kruhu, což svědčí o vlivu elektromagnetických polí na kompenzátor. Po návratu teodolitu do nerušeného prostoru se už původní poloha nuly plně neobnovovala.

       Vliv elektromagnetického rušení na velmi přesnou geometrickou nivelaci se určoval měřením převýšení dvou značek, vzdálených od sebe 24 m a umístěných symetricky k prou-dovému vedení. Měřilo se jednak se stejnými délkami záměr (v článku se píše „ze středu“) ze tří stanovisek v různé (neudané) vzdálenosti, jednak z nesymetrických stanovisek, až s 20 m rozdíly vzdáleností od značek. (V článku je schéma bez přesného měřítka, a podrobnější popis měření; to zde vynecháme a uvedeme jen výsledky.)

       Převýšení dvojice značek měřená přístrojem H05, ze symetrických stanovisek se nelišila                  o více než 0,3 mm a  výsledky z nesymetrických stanovisek se od takto zjištěných odchylovaly do 0,5 mm. Naproti tomu měření přístrojem Ni005A, ze symetrických stanovisek se navzájem lišila až do 4  mm. Převýšení měřená tímto přístrojem z nesymetrických stanovisek se lišila od zjištěných prvním z přístrojů („ze středu“) o 6-7 mm, při vzdálenosti 10-15 m o 1-2 mm. A rektifikace Ni005A se změnila o 18², zatímco pro H05 zůstala zachována.

       Závěrečnou etapou zkoušek byla velmi přesná nivelace kontrolních výškových značek na jednom z objektů závodu oběma přístroji, přičemž       Ni005A se na základě získaných poznatků nestavěl blíže než 20 m od proudových vedení a H05 bez ohledu na tuto vzdálenost. Rozdíly převýšení mezi přístroji se pak nelišily o více než 0,3 mm a uzávěry byly v přípustných mezích.

       Takže se ukázalo, že za podmínek vlivu silných elektromagnetických polí je vhodnější použití přístrojů s trubicovými libelami; kompenzátorové přístroje je třeba používat v souladu s  podmínkami, které lze zjistit naznačenými způsoby.