Odvětvové informační středisko a Zeměměřická knihovna VÚGTK VÝROČNÍ ZPRÁVA VÚGTK ZA ROK 2004

Geodezie a geodynamika

V roce 2004 se činnost útvaru geodezie a geodynamiky VÚGTK řídila smlouvami, uzavřenými mezi ČÚZK a VÚGTK. Řešení některých dílčích problémů, které byly součástí plněných úkolů, bylo podporováno na základě smluv na grantové projekty, uzavřených s GA ČR, MŠMT ČR a generálními direktoráty EC.

Obecně byla činnost zaměřena na problematiku cíleného a základního experimentálního i teoretického výzkumu orientovaného z převážné části na současné mezinárodní projekty. Stěžejní část výzkumných prací byla zaměřena na rozvoj experimentálních pozorování na Geodetické observatoři Pecný v rámci mezinárodních vědeckých služeb, na práci mezinárodních analytických center, na přímou účast v mezinárodních projektech a na výkon funkcí v mezinárodních vědeckých organizacích. Značná pozornost byla rovněž věnována výzkumu, směřujícímu k aplikaci výsledků v zeměměřické praxi. V tomto směru šlo zejména o práce v oblasti budování geodetických bodových polí a o realizaci projektu víceúčelové permanentní sítě GNSS pro Českou republiku.

Po pětileté existenci završilo, v souladu s projektem, svou činnost Výzkumné centrum dynamiky Země, zřízené v roce 2000 na základě rozhodnutí Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy ČR a bylo jím finančně podporováno. Centrum sdružovalo vybrané pracovníky a prostředky pěti institucí, přičemž oddělení geodezie a geodynamiky VÚGTK bylo nositelem příslušného projektu LN00A005 “Experimentální výzkum dynamiky Země a jejího povrchu”. Závěrečné oponentní řízení jednoznačně konstatovalo vysokou úroveň a pozoruhodný vědecký přínos činnosti centra.

Jako v předcházejícím období byla činnost útvaru financována z institu-cionálních prostředků a účelové dotace ČÚZK a rovněž z účelových dotací, poskytnutých MŠMT na řešení některých mezinárodních projektů. Další finanční prostředky poskytly Grantová agentura ČR formou grantů a konečně i Evropská unie na řešení dvou mezinárodních projektů 5. rámcového programu EU. Průběh řešení projektů v roce 2004 byl dvakrát vyhodnocován ČÚZK na kontrolních dnech, konaných v červenci a prosinci 2004 a výsledky řešení grantových projektů byly hodnoceny na národních a mezinárodních oponentních řízeních. Závěry všech provedených oponentních řízení konstatují, že řešení a jejich výsledky, jakož i čer-pání přidělených finančních prostředků, jsou v souladu s projekty.

Postup řešení jednotlivých projektů a výsledky dosažené v roce 2004 jsou shrnuty v následujícím přehledu.

První sada hardwaru, pořízená v r. 2003 a určená pro nově připravované stanice, byla instalována na GO Pecný a dlouhodobě testována. Jedná se o GPS přijímač Septentrio PolaRx2 s anténou Topcon CR3 GGD, počítač, UPS a sadu meteoro-logických čidel s registračním zařízením. Výsledky testů byly prezentovány na symposiu G11 1. valného shromáždění EGU, konaného v dubnu 2004 v Nice: Kostelecký J. (jr.), Kostelecký J.: Test of the GPS dual-frequency receiver SEPTENTRIO PolaRx2 at the Geodetic Observatory Pecny (Presented at EGU 1st General Assembly, Nice, France, 25-30 April 2004, G11) a na symposiu EUREF 2004 v Bratislavě - Kostelecký J. jr., Kostelecký J.: Test of the GPS dual-frequency receiver SEPTENTRIO PolaRx2 at the Geodetic Observatory Pecný (Presented at Symposium of the IAG Subcommision for the European Reference Frame EUREF, 2 – 4 June, 2004, Bratislava).

V prvním pololetí roku 2004 byl dále vytvořen provozní software pro pořizování GPS dat ze zmíněné sady ve variantě, kdy je permanentní stanice trvale připojena k Internetu. Předpokládá se, že permanentní stanice budou umístěny na meteorologických stanicích Českého hydrometeorologického ústavu (ČHMÚ) a v této souvislosti byla zahájena příslušná jednání. Zájem o zřízení permanentních stanic GPS na svých objektech projevili také zástupci Západočeské university v Plzni (ZČU) a Vysoké školy báňské Technické university v Ostravě (VŠB-TUO). Zástupci VŠB TUO též vyjádřili zájem podílet se na výstavbě a provozu permanentní stanice na meteorologické stanici na Lysé hoře. Definitivní umístění stanic bude stanoveno až po dokončení všech jednání.

Ve druhé polovině roku byla pořízena druhá sada hardwaru: GPS přijímač Septentrio PolaRx2 s anténou Trimble Zephyr s radomem, počítač, UPS a sada meteorologických čidel s registračním zařízením. Pevné připojení antén s konstrukcí budovy bude řešeno individuálně s ohledem na poměry na konkrétní stanici, v zá-sadě s využitím adaptačního zařízení dodávaného firmou Gefos. Byla zahájena měření pro určení fázových center obou antén na GO Pecný. Vzhledem k nejasnostem ohledně polohy fázových center antén Trimble Zephyr, bylo rozhodnuto provést i absolutní určení polohy fázových center firmou Geo++.

Plánované umístění stanic v objektech Českého hydrometeorologického ústavu (ČHMÚ) nebylo v roce 2004 uskutečněno. Na základě společného jednání zástupců VÚGTK, ČHMÚ a VŠB Ostrava byl připraven návrh rámcové dohody o spolupráci, který do konce roku 2004 nebyl schválen všemi stranami. Tento návrh předpokládá budování společných observačních kapacit na základě dílčích dohod jednotlivých účastníků. Společným záměrem je vybudování experimentální vědecké sítě GNSS, která bude sloužit k monitorování referenčního rámce jako součásti EPN, dále pro potřeby geodynamiky, meteorologie a geomatiky a rovněž pro některé aplikace určování polohy v reálném čase na evropské úrovni jako součást EPN. K tomuto účelu byl objednán v BKG Frankfurt am Main software NtripCaster Version 0.1.4.

Na základě operativních jednání se zástupci Západočeské university v Plzni (ZČU) a Vysoké školy báňské Technické university v Ostravě (VŠB-TUO) byly ve druhém pololetí 2004 prováděny přípravy v oblasti softwaru a testování hardwaru pro stanice OSTR, LYSA a PLZE (pro tuto stanici byla také pořízena sada meteočidel). Pro stanice OSTR a LYSA byl postupně připravován nový software pro přípravu a přenos měřených dat z permanentní GPS stanice do operačního centra na GO Pecný. Nový způsob má maximálně zmenšit objem přenášených dat i při velké hustotě záznamu a zvýšit bezpečnost dat. Software byl rovněž rozpracován pro permanentní stanice Ostrava a Lysá hora. Stanice OSTR byla ve spolupráci s VŠB zprovozněna ve dnech 16.-18.12. 2004, zprovoznění stanice LYSA bylo s ohledem na přístupové podmínky odloženo na jaro roku 2005.

Testování GPS aparatury SEPTENTRIO PolaRx2 za účelem jejího možného použití na permanentních geodynamických stanicích bylo prováděno na GO Pecný od poloviny roku 2003 až do konce roku 2004. Dosažené pozitivní výsledky vedly firmu SEPTENTRIO k přizvání pracovníků útvaru ke spolupráci v druhém pololetí v mezinárodním kolektivu, který podal v rámci FP6 Evropské unie široce koncipovaný projekt pro vývoj a testování aparatury pro systém GALILEO.

Realizace projektu permanentní sítě DGPS vycházela z ideového projektu, zpracovaného a schváleného v roce 2003. Permanentní síť DGNSS je nazývána CZEPOS - “Česká síť permanentních stanic pro určování polohy”. Na začátku roku 2004 bylo Českým úřadem zeměměřickým a katastrálním rozhodnuto, že vlastní realizace projektu CZEPOS bude zahájena ve druhé polovině roku 2004 a že celá síť má být vybudována nejpozději do konce roku 2006. Budování a provoz sítě bude zajišťovat Zeměměřický úřad (ZÚ).

Neformálním způsobem byly ustaveny dvě pracovní skupiny. První je řídící skupina CZEPOS, která je složena ze zástupců ČÚZK (místopředseda), ZÚ a VÚGTK (včetně ředitele a vedoucího oddělení). Tato skupina se zabývá přede-vším určováním cílů a využitím sítě CZEPOS, koordinací s mimoresortními uživa-teli sítě CZEPOS a v neposlední řadě finančními prostředky na vybudování sítě. Druhá je technická pracovní skupina CZEPOS, ve které jsou zástupci ZÚ (Ing. Černohorský, Ing. Řezníček, Ing. Provázek), ČÚZK (Ing. Kolář, Ing. Veselý) a VÚGTK (Ing. Kostelecký a prof. Kostelecký). Tato skupina zahájila svou činnost 27. ledna 2004.

Bylo rozhodnuto, že v roce 2004 bude realizován pilotní projekt sítě CZEPOS, který bude zahrnovat čtyři nově zřízené stanice GNSS, dvě stávající stanice EPN (GOPE a TUBO) a servery pro poskytování základních dat. Vypracovaný projekt předpokládal, že jakékoliv nadstavby (např. realizace virtuálních referenčních stanic) budou řešeny později, až po vybudování sítě.

Po zvážení všech disponibilních zdrojů a kapacit resortu ČÚZK pro budování sítě bylo rozhodnuto, že místo pořízení jednotlivých částí hardwaru a softwaru a je-jich integrace v ZÚ bude vypsána veřejná obchodní soutěž na komplexní řešení, dodání veškerého softwaru a hardwaru, aparatur GPS. Hardware v podobě počítačů byl pořizován samostatně. Výstupem sítě CZEPOS by podle upraveného projektu neměla být pouze primární data, ale vedle primárních dat pro postprocessing i řešení umožňující aplikaci RTK (Real-Time Kinematic) a DGPS (diferenční GPS). Síť CZEPOS by měla poskytovat komplexní řešení pro pracovníky v resortu geodezie. Pro uživatele z dalších oblastí by měla síť CZEPOS poskytovat data, která by vstupovala do aplikací těchto uživatelů. Vlastní aplikace nejsou součástí řešení CZEPOS, nýbrž přísluší do kompetencí jiných resortů (např. ministerstvo vnitra) nebo větších uživatelů (např. České dráhy).

Vyhlášení veřejné obchodní soutěže na komplexní řešení bylo zveřejněno Zeměměřickým úřadem dne 28. dubna 2004 v Obchodním věstníku. Datum otevírání obálek bylo stanoveno na 23. června 2004.

Současně s definicí koncepce sítě CZEPOS byla zahájena technická příprava lokalit nových stanic pilotního projektu. Byly vybrány čtyři lokality: Pardubice, Svitavy, Jihlava a Dačice, dále byla přidána pátá lokalita, Tábor, pro případ, že dostupné finanční prostředky v tomto roce umožní vybudovat více než čtyři stanice. Pro každou lokalitu byl na základě rekognoskace vypracován “projekt lokalizace”, který definuje umístění antény a přijímače GPS, vedení kabelu od antény do přijí-mače, nutné stavební úpravy, zřízení přívodů elektrické energie, zemnění a přípojky počítačové sítě. Je v něm navržena konstrukce pro upevnění antény k nosné části nebo ke komínu budovy.

Ve druhé polovině roku 2004 byl dokončen a schválen realizační projekt “České sítě permanentních stanic pro určování polohy - CZEPOS”. Dále bylo vyhodnoceno veřejné výběrové řízení a jako dodavatel byla vybrána společnost Gefos, a.s. Stanice sítě CZEPOS jsou vybavovány přijímači Leica GRX 1200 Pro a anténami Leica Choke Ring AT 504. Tok dat zajišťují tři servery, z nichž jeden je napojen na intranet ISKN a další dva jsou v “demilitarizované zóně” s připojením na intranet i internet (GNSMART, ftp server na data postprocessingu), přičemž na jeden bude nainstalován NtripCaster pro distribuci dat v reálném čase.

Práce technické pracovní skupiny se soustředila na zahájení pilotní fáze –zprovoznění prvních šesti permanentních stanic v lokalitách Pardubice, Svitavy, Jihlava, Dačice, Tábor a Příbram.

Jako vnější stanice jsou označovány stanice, které nejsou umístěné na katastrálních úřadech, ale na pracovištích akademických a vědeckých organizací. Jsou to stanice: GOPE na Geodetické observatoři Pecný Výzkumného ústavu geodetického, topografického a kartografického, TUBO na Vysokém učení technickém v Brně, stanice na Vysoké škole báňské – Technické universitě v Ostravě a stanice na Západočeské universitě v Plzni. Data z těchto stanic, které jsou součástí experimentální vědecké sítě, budou dodávána do sítě CZEPOS prostřednictvím operačního centra na Geodetické observatoři Pecný.

Výzkumná činnost pokryla dva tematické celky. V rámci prvého byla činnost motivována současnou situací, kdy pro přesné studium tíhového pole Země lze využívat údajů, které jsou získávány špičkovými technologiemi a progresivními měřickými technikami. Data pořízená těmito technologiemi a technikami se vztahují nejen tradičně k povrchu Země, ale také k význačným hladinám, či plochám ve vnějším prostoru Země. V této souvislosti byly zkoumány matematické modely tří významných situací, kdy – a) údaje z letecké gravimetrie jsou kombinovány s po-zemními tíhovými údaji, b) jsou kombinovány údaje letecké gravimetrie získané ve dvou letových hladinách a c) družicová gradiometrie je kombinována s pozemními tíhovými údaji. Uvedené případy byly studovány matematicky a pomocí spektrální reprezentace byl explicitně vyjádřen poruchový potenciál. V následném kroku byl pak navržen a posuzován analytický optimalizační proces pro řešení matematické přeurčenosti zmíněných úloh. Proces zachovává regularitu harmonických funkcí v nekonečnu a redukuje vliv měřických chyb. Dosažené výsledky byly shrnuty v článku: P. Holota a M. Kern: A Study on Two-boundary Problems in Airborne Gravimetry and Satellite Gradiometry. Článek byl připraven ve spolupráci s Dr. M. Kernem z Ústavu pro navigaci a družicovou geodezii Technické univerzity ve Štýrském Hradci (Rakousko) a byl přijat k publikaci v recenzované řadě IAG Symposia vydávané nakladatelstvím Springer. Jeho obsah byl přednesen na mezi-národním symposiu IAG “Gravity, Geoid and Space Missions” v Portu v září 2004.

Další výzkum byl pokračováním prací týkajících se otázek manipulace s elipso-idálními harmonickými funkcemi a eliminace nestability při jejich výpočtu. Vyšetřováno bylo aproximativní řešení Legendreovy diferenciální rovnice vznikající při aplikaci metody separace proměnných k řešení Laplaceovy diferenciální rovnice v elipsoidálních souřadnicích. Využito bylo poznatků z teorie obyčejných diferenciálních rovnic, zejména Gronwallovy nerovnosti. Zdokonaleny byly apriorní odhady přesnosti. S dosaženými výsledky a přednáškou na téma “Ellipsoidal harmonics in physical geodesy and their approximate computation” byl v listopadu t.r. roku P. Holota pozván k uspořádání tzv. pokročilého semináře (Oberseminar), který je součástí výukového programu Ústavu geodezie a geoinformatiky na univerzitě ve Stuttgartu. O výsledcích těchto studií bylo referováno na symposiu GD12 “Potential fields in geostatics and geodynamics” na valném shromáždění EGU v Nice v dubnu 2004, na jubilejní konferenci uspořádané k 225. výročí založení MIIGAiK a také na semináři VCDZ – Experimentální výzkum dynamiky Země a jejího povrchu v Třešti v říjnu 2004.

Výsledky průběžného testování přesnosti modelů gravitačního pole Země pomocí družicové altimetrie byly shrnuty v příspěvku, který byl zaslán redakci Journal of Geodesy, kde byl přijat do tisku. V prvním pololetí byla studována problematika rezonancí ve dráze družice CHAMP, kdy díky dráhovým manévrům došlo k trojnásobnému průchodu rezonancí 31/2. Výsledky byly presentovány na EGU v Nice: Gooding R.H., Wagner C. A., Klokočník J., Kostelecký J.: CHAMP’s triple passage through 31st/62nd-order orbit resonance (Presented at EGU 1st General Assembly, Nice, France, 25-30 April 2004, G9).

Dále byla navržena metodika nového přístupu k testování velmi přesných modelů gravitačního pole pomocí pozemních tíhových měření, hlavně s využitím nově definovaného projektu ECGN. Výsledky byly prezentovány na EGU v Nice: Klokočník J., Kostelecký J., Novák P.: On future of gravity field models accuracy assessments (Presented at EGU 1st General Assembly, Nice, France, 25-30 April 2004, G9) a na symposiu EUREF 2004 v Bratislavě: Kostelecký J., Klokočník J., Novák P.: On the feasibility of accuracy assessment of upcoming gravity field models by means of ECGN array (Presented at Symposium of the IAG Subcommision for the European Reference Frame- EUREF, 2 – 4 June, 2004, Bratislava).

V problematice bistatické altimetrie byly dále studovány otázky detekce reflektivního bodu při elipsoidické reprezentaci Země, byl dokončen článek do vědeckého časopisu.

Algoritmy, vyvinuté L. Mervartem pro řešení některých úloh nebeské mechaniky, byly použity v publikacích Methods of Celestial Mechanics , I. Physical, Mathematical and Numerical Principles a II. Application to Planetary System, Geodynamics and Satellite Geodesy, autor Beutler G., Berlin, Springer Verlag 2004.

V prvním pololetí 2004 byly s využitím databáze tíhových dat VÚGTK 2002 vytvořeny podrobné modely kogeoidu (geoidu s vyčleněním vlivu topografických hmot) pro část střední Evropy a studovány souvislosti s geofyzikálními poli. Výsledky byly prezentovány na 1. valném shromáždění EGU v Nice: Novák P., Šimek J., Kostelecký J. (jr.): A Feasibility of Some Transformations of Terrestrial Gravity Anomalies for Geophysical Interpretations in Central Europe.

Kombinací nových globálních modelů geopotenciálu, vytvořených na základě dat družicových misí CHAMP a GRACE, a souboru pozemních tíhových dat databáze VÚGTK 2002, vylepšené o podrobnější výšková data z území Slovenska, byl vypočten nový model kvazigeoidu pro území střední Evropy. Výsledky byly porovnány s obdobným modelem, vytvořeným s využitím modelu geopotenciálu EGM96 a dále s oficiálním evropským modelem gravimetrického kvazigeoidu EGG97. Ukazují se nezanedbatelné systematické rozdíly, způsobené dlouhovlnnou složkou. V části střední Evropy vykazuje nový model lepší shodu s výsledky kampaně EUVN než model EGG97. Výsledky byly prezentovány referátem: Novák

P., Šimek J., Kostelecký J.(jr.), Kostelecký J.: Regional Quasi-geoid for Central Europe and Test of its High-Frequency component,předneseným na symposiu IAG Gravity, Geoid and Space Missions, GGSM 2004, konaném v září 2004 v Portu.

Dále byly shromažďovány všechny dostupné zdroje dat o bodech, na kterých bylo měřeno s GPS a nivelací určena nadmořská výška. Pomocí těchto dat bude sestavena databáze, která bude klasifikována podle přesnosti rozdílů nadmořských a elipsoidických výšek. Tato databáze bude sloužit jednak k ověřování gravimetrických modelů kvazigeoidu, jednak k rektifikaci modelů.

V rámci zpřesňování polohových základů byla navržena metodika zařazení vektorů mezi zhušťovacími body, resp. mezi zhušťovacími a trigonometrickými body do databáze vektorů, která je přístupná na www.vugtk.cz/gpsdb. Dále byla provedena inventura zpracovaných dat. O databázi, která vznikla ve spolupráci s Fakultou stavební ČVUT bylo pojednáno na zasedání FIG v Aténách: Kostelecký J., Pytel J.: Modern geodetic control in the Czech Republic based on the densification of EUREF network (Presented at FIG Working Week, Athens, Greece, 22 – 27 May 2004). V souvislosti s vyhláškou o využití technologie GNSS pro určování bodů podrobného polohového bodového pole (PPBP) a podrobných bodů katastru byly testovány firemní softwary a na základě těchto testování bylo ČÚZK doporučeno jejich zařazení do seznamu použitelných softwarů. Zároveň byly zahájeny práce na testování software ETRFJT01, který používá globální transformační klíč spolu s tabulkou korekcí, pro jeho možné použití při určování PPBP. První výsledky jsou zatím negativní.

O koncepci vybudování zpřesněných základů s využitím klasických technologií a technologie GPS bylo obsáhleji referováno v příspěvku: Černohorský J., Kolář R., Kostelecký J., Šimek J.: Rozvoj geodetických základů České republiky v kontextu EUREF (Geodetický a kartografický obzor, ISSN 0016-7096, 50/92, 2004, č. 4 - 5, s. 63 – 79).

Shrnutí výsledků budování zpřesněných základů bylo prezentováno na symposiu EUREF 2004: Kostelecký J., Šimek J., Douša J., Kostelecký J. (jr.), Pálinkáš V., Provázek J., Řezníček J.: EUREF Related Activities in the Czech Republic 2003 – 2004 (Presented at Symposium of the IAG Subcommision for the European Reference Frame -EUREF, 2 – 4 June, 2004, Bratislava).

O činnosti observatoře Pecný v rámci mezinárodních vědeckých služeb je podána podrobná informace v pojednání: Douša J.: Služby GO Pecný pro mezinárodní komunitu (Geodetický a kartografický obzor, ISSN 0016-7096, 50/92, 2004, č. 4 - 5, s. 90-98).

VÚGTK se aktivně účastní projektu Evropské kombinované geodetické sítě (ECGN), a to jak zapojením GO Pecný do systému definičních stanic, tak i orga-nizačně účastí v pracovní skupině ECGN. V prvním pololetí probíhala příprava druhé výzvy k účasti analytických a kombinačních center. Vyhlášení výzvy bylo prozatím odloženo s ohledem na komplikované zabezpečení nezbytných tíhových měření. Na význam ECGN pro testování soudobých modelů gravitačního pole, vytvářených s využitím dat družicových gradientometrických misí, je poukázáno v prezentaci Kostelecký J., Klokočník J., Novák P.: On the feasibility of accuracy assessment of upcoming gravity field models by means of ECGN array, předložené na mezinárodním symposiu Subkomise IAG EUREF v červnu 2004 v Bratislavě.

Pokračovala práce na přípravě zhuštění sítě EUVN na národní úrovni, které bude provedeno s využitím bodů Základní geodynamické sítě ČR (ZGS). V návaznosti na rekognoskaci ZGS, provedenou v roce 2004 a na navržená technická opatření, zejména zřízení nucených centrací na bodech ZGS, zahájil ZÚ práce na vybraných 9 bodech ZGS. V současnosti probíhají administrativní a tech-nické kroky vedoucí ke zřízení nových stabilizací. VÚGTK se podílí na úpravách původního návrhu, zejména v oblasti vyhledávání míst pro stabilizace. Původně vybrané lokality často nevyhovují z administrativních důvodů.

Absolutní tíhové body tvoří kostru jednotného evropského tíhového systému. V ČR je zaměřeno 15 absolutních tíhových bodů. V roce 2004 bylo provedeno nové zaměření čtyř absolutních tíhových bodů, Kraslice, Jihlava, Jeseník a Svitavy, absolutním gravimetrem FG5 č. 215. Výsledky opakovaného měření se od původního liší přibližně o 15 µGal, což je několikanásobek střední chyby gravimetru FG5 č. 215. Původ rozdílů není dosud zcela objasněn, ale může být způsoben nižší přesností měření staršími absolutními gravimetry.

Absolutním gravimetrem FG5 č.215 bylo v druhé polovině roku 2004 rovněž zaměřeno pět absolutních bodů na Slovensku. Na dvou bodech se jednalo o již opakované měření, přičemž předchozí měření byla provedena různými typy přístrojů. Rozdíly mezi opakovanými měřeními dosahují hodnot až 24 m Gal. O absolutních měřeních tíhového zrychlení byly vyhotoveny tři technické zprávy.

Pro odstranění systematických chyb u absolutních gravimetrů je důležité zajistit kalibraci standardu délky jodem stabilizovaného plynového laseru, kalibraci standardu času rubidiového atomového oscilátoru a porovnání gravimetru s jinými gravimetry. Kalibrace rubidiového atomového oscilátoru byla provedena v Ústavu radiotechniky a elektroniky Akademie věd ČR ve dnech 12. až 21. července 2004. Výsledek je v dobré shodě s výsledky porovnání oscilátoru na GO Pecný. Kalibrace jodem stabilizovaného plynového laseru byla provedena v Českém metrologickém institutu ve dnech 29. listopadu až 9. prosince 2004.

Srovnání gravimetru FG5 č. 215 bylo provedeno současným měřením s gravimetrem FG5 č. 101 Spolkového úřadu pro kartografii a geodezii (BKG, Frankfurt nad Mohanem, Německo) na Geodetické observatoři Pecný ve dnech 1. až 3. listopadu 2004. Výsledek se shoduje na úrovni 1 µGal.

V prvním pololetí 2004 byly zpracovány výsledky mezinárodního srovnávacího měření absolutních gravimetrů v Evropském centru pro geodynamiku a seismologii (ECGS) ve Walferdange v Lucembursku, provedeného na podzim roku 2003. Z roz-boru vyplývá, že systematická chyba gravimetru FG5 č. 215 činí +1 µGal, což lze vzhledem k přesnosti absolutního měření (1-2 µGal) považovat za výborný výsledek.

V květnu 2004 se zástupce VÚGTK zúčastnil společného pracovního jednání CCM-WGG (Pracovní skupina pro gravimetrii Poradního výboru pro hmotnost a související veličiny, která pracuje při BIPM) a SGCAG (Studijní skupina IAG pro srovnávání absolutních gravimetrů). Na tomto jednání bylo přijato usnesení, že mezinárodní srovnávací měření v Sévres bude uskutečněno od července do září roku 2005. Účast gravimetru FG5 č. 215 na připravované akci BIPM je důležitá také proto, že toto srovnání bude zahrnuto mezi klíčová porovnání v BIPM. Na zmíněném jednání byl účastníkům předložen popis stanice Pecný jako návrh pro možnost uspořádání regionálních srovnávacích měření absolutních gravimetrů. Uvedené aktivity jsou významné z hlediska vytváření standardu “tíže” pro Českou republiku a jsou průběžně konzultovány s Českým metrologickým institutem.

Zástupci VÚGTK se zúčastnili pracovního jednání skupiny Mezikomisního projektu 1.2 Mezinárodní asociace geodezie “Vertikální referenční rámce”, konaného u příležitosti mezinárodního symposia IAG GGSM 2004 v září 2004 v Portu.

Byl dokončen projekt WHS 2001 zpracováním 5-denní GPS kampaně na nivelačních bodech podél hranice ČR-SR. Výsledky budou využity pro spojení modelů kvazigeoidů obou států. Postup zpracování a výsledky jsou obsaženy v tech-nické zprávě: Kratochvíl, R.: Zpracování observační kampaně WHS 2001: technická zpráva VÚGTK č. 1064/2004, Zdiby : VÚGTK, 2004.

Dále bylo dokončeno řešení středoevropské geodynamické sítě CEGRN 2003, která je tvořena cca 70 stanicemi ve 14 evropských státech. Výsledky byly předány ke kombinaci mezinárodnímu koordinátorovi. Výsledky byly prezentovány na semináři VCDZ v Třešti v říjnu 2004 referátem: Kratochvíl, R.: Řešení sítě CEGRN 2003. Rovněž byl proveden výpočet připojení základního nivelačního bodu Lišov na body geodynamické sítě.

Ve druhé polovině roku bylo pokračováno s přípravou stabilizací pro národní zhuštění sítě EUVN pomocí revidované Základní geodynamické sítě ČR. Hlavní část prací provádí Zeměměřický úřad – odbor nivelace a gravimetrie. VÚGTK se podílí na vyhledávání vhodných míst pro stabilizace bodů s nucenými centracemi. Do současné doby bylo stabilizováno 6 pilířů s nucenými centracemi.

Permanentní stanice IGS/EPN GOPE a EPN TUBO byly po celý rok 2004 v trvalém provozu. Měření stanice TUBO, která je součástí evropské permanentní sítě EUREF (EPN), nebylo přerušeno. V měření stanice GOPE docházelo v prvním pololetí k přerušení, objevovala se hlášení operačního systému registračního počítače, které zastaví měření. Příčina není uspokojivě objasněna; buď se jedná o starý operační systém (Windows 98), který není firmou Microsoft již udržován (nejsou vydávány opravné záplaty) a je napadán viry přicházejícími z počítačové sítě, nebo jde o problém stárnutí hardwaru. Podobné problémy se vyskytovaly na permanentní stanici EPN WROC ve Wroclavi, na které byl v minulosti implementován zástupcem VÚGTK software zabezpečující tok dat. Problémy byly řešeny upgradem operačního systému Windows 2000, což způsobilo nefunkčnost některých programů provádějících primární zpracování dat před jejich odesláním; konkrétně se jednalo o programy Astronomického ústavu University v Bernu (AIUB) pro převod dat do formátu RINEX. Protože software stanice byl vytvořen a instalován VÚGTK, obrátili se operátoři stanice WROC na VÚGTK se žádostí o spolupráci při řešení problému. Namísto programů z AIUB bylo nutno používat program TEQC, což vedlo k nutným úpravám navazujícího softwaru.

Ve druhém pololetí 2004 se nevyskytly žádné vážnější problémy. Primární data ze stanice GOPE byla pravidelně archivována na CD. O tato data projevuje zájem Centrální byro mezinárodní služby pro GPS (IGS – International GPS Service), zejména v případech, kdy je třeba zpětně zjistit stav GPS systému v předchozím roce. Kromě většího počtu souborů dat systémů GPS a GLONASS různé délky a různé frekvence záznamu jsou do datového centra BKG předávány rovněž RTCM korekce v rámci projektu EUREF-IP.

Pokračovalo budování monitorovacího centra pro zjednodušení a zabezpečení HW a SW správy jednotlivých serverů, monitorování internetového připojení a toku dat i sledování a archivování rutinních analýz GPS.

Permanentní GPS stanice GOPE produkuje rovněž data v reálném čase. Jsou to korekce RTCM, které jsou pomocí internetu v reálném čase každou sekundu zasílány do casteru v BKG. V casteru jsou tato data přesměrována ke každému uživateli, který má opravnění k jejich přístupu a je na caster napojen. Výpadky registračního počítače tvorbu korekcí neovlivňují, protože ta je řízena jiným počítačem s operačním systémem Linux.

Vzhledem ke značnému rozsahu existujících služeb na GO Pecný a nezbytné hardwarové infrastruktuře bylo značné úsilí věnováno vývoji obecných prototypů monitorování jednotlivých složek k zajištění plné a stabilní funkčnosti. Je nezbytné monitorovat hardware (instalace, servis, prostor na HD, atd.), software (CVS všech specificky vyvinutých skriptů) a komunikační služby (internet, šíření a třídění automatických kontrolních zpráv). Dále byl vyvíjen efektivní monitoring a systém archivace pro všechny výpočetní procesy a z nich vycházející produkty tak, aby jejich evaluace byla jednoduchá, jednoznačná a mohla být podkladem pro sledování jevů i z dlouhodobého hlediska. Většina monitorování je navrhována jako obecný systém databáze SQL s průběžně doplňovanými informacemi z automatického monitorování. Jakožto databáze slouží k uchování jednotných dat s minimální nadbytečností, významnější rovinu tvoří vlastní vrstva zobrazení obsahu databáze v přehledných souvislostech.

Spolu se standardními či vyžádanými výstupy oficiálních výsledků GOP (souřadnice, ZTD, dráhy družic apod.) přes webové rozhraní, se jeví jako velmi užitečné sledovat také jejich závislost na vybraných faktorech. Tento systém by měl ve své konečné fázi výrazně přispět především k vyšší efektivnosti sledování veškerých aktivit, k možnostem sdílet monitorování a správu více dozorovateli, ale také sloužit k dobré informovanosti uživatele.

Hlavním cílem je však výrazně zlepšit dohled nad produkovanými výsledky, a to ve všech jejich aspektech a souvislostech. Pouze takto lze zvyšovat kvalitu výsledků při dobré znalosti konkrétních problémů souvisejících s tvorbou produktů. Tento přístup by měl umožnit i další rozvoj dnes již dobře zavedené služby při omezeném počtu personálního obsazení.

Ve druhém pololetí 2004 byl dokončen a oficiálně uveden do provozu kompletně přepracovaný systém datového centra GOP. Centrum bylo přeneseno na novou výpočetní platformu. Po dobu tří měsíců běžel starý i nový systém souběžně z důvodů kontroly funkcí a zhodnocení přínosu. Nová implementace je snadněji konfigurovatelná, spravovatelná i rozšiřitelná. Díky ní bylo dosaženo redukce v toku i ukládání dat minimálně o 40% (při denním objemu cca 120MB) a vedle toho došlo i ke zlepšení časové dostupnosti produktů cca o 1/3 (nyní průměrně 6-8min pro hodinové RINEX soubory).

V rámci přechodu na nový systém byly integrovány nové funkce, např. příjem a tvorba denních souborů GPS dat (ve formátu RINEX), kontrola formátu i kvality dat, extrakce významných informací o stanicích, vizualizace pomocí monitorovacího systému. Veškeré analytické činnosti centra GOP byly postupně směrovány na nové datové centrum (týká se GPS meteorologie, určování drah družic a částečně i zpra-cování sítě EUREF). Přístup na server byl nově zajištěn s použitím DNS aliasů u domény “pecny.cz”. Umožňuje to dynamicky ovlivňovat směrování jednotlivých služeb, požadavků či vnějších přístupů. Příkladem je využití alternativního (nepřetržitě kontrolovaného) internetového připojení “Contactel” na aktivní přísun dat z operačních center skrze DNS alias “indata2.pecny.cz”. V případě výpadku hlavního spoje CESNET bude přísun dat GPS nepřerušen, na druhou stranu jej lze kdykoliv z naší strany přesměrovat do spoje CESNET, aniž by o to byla žádána jednotlivá operační centra. Byl identifikován problém aktivního FTP přes alternativní spojení k internetu. Na mezinárodní úrovni bylo o činnosti centra referováno prezentací Douša, Souček a Filler: Data Center GOP, EUREF TWG Meeting,  Praha, listopad 2004.

Zpracování subsítě EUREF probíhalo bez významných změn. Počet stanic, analyzovaných v LAC GOP, byl v prvním pololetí roku 2004 celkově 41, přičemž stanice MDVO (Mendělejevo) je již třetím rokem vyřazena z důvodu neposky-tovaných dat. Naopak po pauze byla opět úspěšně zařazena stanice ZWEN (Zwenigorod).

V rámci speciálního projektu EPN Troposféra pokračovala průběžná analýza troposférických parametrů s využitím všech dostupných produktů z období 1997-2004 (viz prezentace Douša a Filler, EGU 2004, poster na symposiu G1).

Rozsáhlé aktivity zaměřené na výpočty troposférických parametrů v reálném čase probíhaly v rámci mezinárodních projektů COST 716 a TOUGH. Tyto aktivity jsou podrobněji popsány v kapitole o mezinárodní spolupráci.

Od března 2004 byly ZTD produkované GOP v kvazireálném čase definitivně poskytovány do mezinárodní výměnné sítě GTS pro meteorologická data.

V lednu 2004 bylo zpracovatelské centrum GOP oficiálně přijato mezi analytická centra Mezinárodní služby GPS (IGS). GOP poskytuje pouze tzv. ultra-rychlý produkt drah družic GPS, který byl do dubna 2004 rutinně aktualizován pouze dvakrát denně. Od dubna 2004 je IGS produkt ultrarychlých drah poskytován již čtyřikrát denně, což umožnilo i GOP svým příspěvkem. V souvislosti s imple-mentací oficiální Bernese V5.0 (dosud je využívána upravená pracovní verze V5.0 z roku 2001), využitím jejích nových vlastností a současným přechodem na novou výkonnější platformu, byla zahájena revize jednotlivých kroků zpracování a vývoj ke zlepšení některých postupů (např. určování přesnosti určení drah, řešení ambiguit apod.). Tato problematika bude hlavní náplní činnosti v roce 2005. O práci bylo referováno ve vyzvaném referátu na mezinárodním IGS Workshop and Symposium 2004 v Bernu (Douša a Mervart, viz seznam literatury).

Od ledna 2004 VÚGTK oficiálně přispíval do fondu ultrarychlých produktů IGS určováním drah družic GPS. Od března 2004 byl tento kombinovaný produkt k dispozici 4x denně (do té doby pouze 2x denně), čímž se průměrná délka predikce drah družic GPS snížila z 9 na 6 hodin. Tento příspěvek může v současné době podporovat i upgrade 8x/den (tj. predikci max. 4,5 hodiny).

Zpětná vazba při kombinování produktu GOP v rámci IGS umožňuje zvyšovat kvalitu vlastního produktu. První krok v tomto směru, který se jeví jako nezbytný, je zlepšení hodnocení přesnosti jednotlivých drah družic pomocí tzv. 'SP3 accuracy code'. Tímto problémem se zabývala vyzvaná prezentace předložená na IGS 2004 Workshop and Symposium, konaném v březnu 2004 v Bernu.

Malý zájem je o near real-time ZTD produkty z globální sítě IGS. Důvodem je příliš velké časové zpoždění při současné náročnosti získávání a nekonzistenci výsledků. Globální ZTD mohou najít využití především v klimatologii, kde je však zájem o maximálně přesné výsledky, nikoliv tedy o výsledky získané v režimu near real-time.

V prvním pololetí 2004 byl na stanici GOPE zprovozněn nový server stanice Pecný včetně všech původních služeb (mail-server, ftp-server, printing-server, samba-server, http-server) a provedena jeho příprava na nové funkce (SQL-server, CVS-server, monitorovací centrum apod.).

Ve druhém pololetí 2004 proběhla první fáze přípravy pro implementaci nové verze Bernese GPS Software V5.0 a vlastní implementace významně pokročila. Tato činnost je spojována s úpravou vlastních rutin pro možnost podstatného rozšíření sítě, očekávaného během roku 2005 (např. začlenění nových permanentních stanic na území ČR). O výsledcích bylo referováno na meziročním workshopu projektu TOUGH, organizovaném VÚGTK v Praze v červnu 2004 a na valném shromáždění EGU v dubnu 2004 v Nice (Douša a Souček, viz seznam literatury).

Oficiální zpracování běželo stále pod verzí 4.2. V listopadu byly do sítě začleněny dvě nové stanice: BUTE (Technická univerzita v Budapešti) a TUC2 (Technická Univerzita na Krétě). Ke konci roku 2004 čítala síť zpracovávaná v analytickém centru GOP 43 aktivních stanic (jedna je neaktivní).

Pokračovala analýza troposférických parametrů s využitím všech dostupných produktů z období 1997-2004. Výsledky byly prezentovány na valném shromáždění EGU v dubnu 2004 v Nice v rámci sympozia G1 (Douša a Filler, viz seznam literatury).

Určování troposféry v režimu NRT probíhalo v průběhu celého roku 2004 v rámci evropského projektu TOUGH (Targeting Optimal Use of GPS Humidity Measurements). Produkt vytvářený na GOP byl k dispozici především pro účastníky tohoto projektu, avšak od března 2004 byl distribuován i do mezinárodní sítě pro výměnu meteorologických dat ve formátu BUFR (oficiálně byl tento formát upraven a akceptován pro GPS produkty ve World Meteorological Organization).

V rámci rozvoje nových observačních technik pokračovaly práce na softwaru pro zpracování observací technologie DORIS. Jádrem řešení je software BERNESE, který je příslušným způsobem modifikován. O výsledcích a dalších výhledech práce bylo referováno na interním semináři AIUB v Bernu a na IDS Plenary Meeting v květnu 2004 v Paříži: Štěpánek, P., Hugentobler U.: Implementation of DORIS data analysis into the Bernese GPS software presented at IDS Plenary Meeting, 3–5 May, 2004, Paris), rovněž na semináři VCDZ v říjnu 2004 v Třešti a na pracovní poradě řídící skupiny TWG EUREF v listopadu 2004 v Praze.

Řada opakovaných absolutních měření tíhového zrychlení gravimetrem FG5 č. 215, získaná během téměř tří let, byla analyzována z hlediska indikace výskytu gravitačních efektů hydrologických vlivů. Vztah mezi hladinou podzemní vody a tíhovým zrychlením byl vyjádřen vyrovnávací přímkou s regresním koeficientem 0,75 ±  0,19 m Gal/m a korelačním koeficientem 0,48. Korelaci sice lze považovat za prokázanou, ale optimální eliminace hydrologických vlivů pouze s uvážením výšky hladiny podzemní vody nebyla dosažena. Spolehlivé odstranění gravitačních hydrologických vlivů na tíhové zrychlení bylo dosaženo na základě měřených hodnot půdní vlhkosti ve vrstvě 0-15 cm, ze kterých byl modelován průběh vlhkosti půdy v půdním profilu až do hloubky 6 m. Pomocí digitálního modelu terénu okolí observatoře byly následně vypočteny gravitační vlivy změn půdní vlhkosti podpovrchových vrstev pro kampaně absolutních měření. Rozptyl redukovaných výsledků tíhového zrychlení se snížil o 50%.

Výsledky dlouhodobého měření tíhového zrychlení gravimetrem FG5 č. 215 na GO Pecný byly prezentovány na symposiu IAG GGSM 2004 v září 2004 v Portu, na pracovním setkání “2nd Absolute Gravimeter Workshop” v říjnu 2004 v Erie (USA) a na semináři VCDZ v říjnu 2004 v Třešti.

Ke zjištění chyby v určení tíhového zrychlení způsobenou rozdílnou orientací gravimetru FG5 č. 215 na měřeném bodě, bylo provedeno testovací měření na absolutním bodě 80 na GO Pecný. Měření bylo uskutečněno celkem pro 6 orientací přístroje. Dosažené výsledky jsou v rozmezí 4m Gal.

Test vlivu změny amplitudy interferenčních proužků na výsledek měření gravimetru FG5 č. 215 byl proveden pro amplitudy 280 mV, 360 mV a 430 mV. Dosažené výsledky jsou v rozmezí 4m Gal.

Dlouhodobá slapová pozorování na slapové stanici Pecný pokračovala pomocí gravimetrů LCR 137 a Askania 228. Analyzována byla slapová měření v období od září 2002 do dubna 2004. Výsledné měřítko slapového záznamu bylo určeno metodou kalibrace pomocí simultánních absolutních měření gravimetrem FG5 č. 215. Měřítko záznamu bylo určeno s vynikající přesností 0,04% z celkem 45 dní simultánních měření.

Výsledky analýzy pro gravimetr LCR 137 jsou sice charakteristické vysokou vnitřní přesností, ale bohužel také proměnlivým měřítkem záznamu, který nebyl dostatečně podchycen ani opakovanou kalibrací záznamu pomocí měřícího šroubu. Gravimetr Askania 228 má naopak stálé měřítko během celého období observace, ale vnitřní přesnost měření je asi trojnásobně nižší než u LCR 137.

Přesnost určení slapových parametrů krátkoperiodických slapových vln odpovídá přesnosti starších typů supravodivých gravimetrů. Poslední výsledky slapových měření na GO Pecný byly prezentovány na sympoziu o zemských slapech v Ottawě.

Analýzou slapového záznamu gravimetru LCR 137 a průběhu relativní vlhkosti vzduchu byla nalezena významná lineární korelace mezi chodem gravimetru a re-lativní vlhkostí. Regresní koeficient tohoto vztahu je 0,94 ± 0,01 m Gal den^-1 %^-1 a ko-relační koeficient 0,98. Mezi změnou chodu gravimetru a změnou relativní vlhkosti nebylo nalezeno významné časové zpoždění. Změna vlhkosti vzduchu vyvolá změnu chodu prakticky okamžitě (do dvou hodin). Korelační vztah mezi chodem gravimetru Askania 228 a relativní vlhkostí vzduchu nebyl prokázán.

Výsledky opakovaných měření tíhového zrychlení na GO Pecný ukazují na závislost tíhového zrychlení na množství a rozložení vody v podpovrchových vrstvách. Pro důslednější modelování rozložení podpovrchových vod byla v blízkosti absolutního bodu instalována čidla vlhkosti půdy v rozsahu hloubek 0,12 až 1,20 m. Byl rozpracován software pro registraci záznamu čidel způsobem, který je pro tento typ čidel používán v Českém hydrometeorologickém ústavu. Způsob záznamu je odlišný od záznamu ostatních (např. meteorologických) čidel na observatoři a tak nově vyvinutý program by měl být použitelný pro všechna čidla. Jeho zjednodušená verze bude použita i na permanentních stanicích, které jsou vybaveny meteorologickými čidly.

Dne 25. října 2004 bylo zprovozněno kontinuální sledování vlhkosti půdy v hloubkách 0,1; 0,3; 0,6; 0,9 a 1,2 m. Toto sledování umožní lepší aproximaci rozložení vody v půdě a dokonalejší modelování účinku vlhkosti v půdě na tíhové zrychlení, což je složka, která podle dosavadních zjištění nejvíce způsobuje sezónní variace tíhového zrychlení, jak byly zjištěny pravidelnými měřeními absolutním gravimetrem FG5 č. 215 na Geodetické observatoři Pecný.

Mobilní klimatologická stanice, která byla na Geodetické observatoři Pecný instalována vlastníkem, Přírodovědeckou fakultou University Karlovy a která je provozována v rámci spolupráce ve Výzkumném centru dynamiky Země, byla doplněna o čidla pro záznam slunečního svitu a teploty půdy v hloubkách 5, 10, 20, 50 a 100 cm. V prvním pololetí roku 2004 byla prováděna kalibrace čidel slunečního svitu a instalace stínítka na čidlo difusního záření. Dne 21. října 2004 byla stanice přepojena tak, že v reálném čase zasílá měřená data na server, který je přes počítačovou síť observatoře připojen do Internetu. Data ze stanice jsou v reálném čase k dispozici jak vlastníku stanice, tak pracovníkům observatoře. Mimo jiné lze tak lépe kontrolovat funkci stanice.

Po přijetí nové struktury IAG na valném shromáždění IUGG v Sapporu v roce 2003 byla subkomise EUREF zařazena jako součást komise 1 - “Referenční rámce”. Práce subkomise je řízena Technickou pracovní skupinou (TWG) EUREF, jejímž řádným členem je zástupce VÚGTK. TWG EUREF se schází na pracovních zasedáních třikrát do roka, z toho jedno zasedání se koná vždy při příležitosti každoročně konaného symposia EUREF. V prvním pololetí 2004 se zasedání konalo v březnu v Budapešti a v červnu v Bratislavě. Hlavními úkoly jsou vývoj a údržba permanentní sítě EUREF (EPN), což reprezentuje aktivity zaměřené na udržování referenčního rámce, dále vývoj Jednotné evropské nivelační sítě, implementaci projektů pro dlouhodobou údržbu rámců ETRS89 a EVRS2000, příspěvek k budo--vání globálního geodetického observačního systému, podpora zavádění ETRS89 v evropských státech a každoroční pořádání symposia EUREF jako technické platformy pro výměnu informací za účelem plnění výše zmíněných úkolů. Zástupce VÚGTK se podílí na práci pracovních podskupin pro zhuštění EUVN a pro budování ECGN (Evropská kombinovaná geodetická síť). Pracovní jednání podskupiny pro ECGN se konalo v květnu 2004 ve Walferdange (Lucembursko). Na symposiu EUREF v červnu 2004 byla přednesena prezentace: Ihde J., Baker T., Bruyninx C., Francis O., Amalvict M., Kenyeres A., Mäkinen J., Shipman S., Šimek J., Wilmes H.: The Implementation of the ECGN Stations - Status of the 1st Call for Participation.

V listopadu 2004 zorganizoval VÚGTK pracovní zasedání Technické pracovní skupiny EUREF v Praze na ČVUT.

Zástupce VÚGTK byl pozván ke spolupráci v tomto projektu, jehož cílem je definovat globální výškový referenční rámec, referenční rámce regionální a jejich vzájemné vztahy, vytvářet podmínky pro jejich implementaci a využití. Protože praktickým aspektům souvisejících činností je rovněž věnována pozornost orgánů EU, jsou informace o aktivitách v této oblasti podány v kapitole o mezinárodní spolupráci, konkrétně o činnosti v expertní skupině pro geodezii EuroGeographics. Na symposiu EUREF v červnu 2004 v Bratislavě byla předložena prezentace: Mäkinen J., Šimek J., Ihde J.: Are there new conventions for the European Vertical System Necessary?