zde - UJEP

PRŮVODCE K PRÁCI S TECHNICKÝM VYBAVENÍM
LABORATOŘE VÝUKY ENVIRONMENTÁLNÍCH A
EKOETOLOGICKÝCH METOD
Univerzita Jana Evangelisty Purkyně v Ústí nad Labem
Autoři:
Mgr. Pavel Raška, Ph.D.
Ing. Zdena Kolská, Ph.D.
RNDr. Eva Jozífková, Ph.D.
RNDr. et Mgr. Ivan Farský, CSc.
s využitím dokumentace přístrojů od výrobce
30. 11. 2012
Obsah
Obsah ...............................................................................................................................................................2
Úvodní informace ............................................................................................................................................4
1. Systém Observer XT s řídící PC stanicí s softwarem SPSS ............................................................................5
• Popis zařízení a základní principy fungování a obsluhy ............................................................................5
• Příkladové úlohy........................................................................................................................................6
• Odkazy.......................................................................................................................................................8
2. Multimetr laboratorní (CyberScan PCD6500) ............................................................................................10
• Popis zařízení ..........................................................................................................................................10
• Základní principy fungování a obsluhy....................................................................................................10
• Příkladové úlohy......................................................................................................................................11
• Odkazy.....................................................................................................................................................14
3. Multimetr PCD650 a turbidimetr TN100 (mobilní) ....................................................................................15
• Popis zařízení ..........................................................................................................................................15
• Základní principy fungování a obsluhy....................................................................................................15
• Příkladové úlohy......................................................................................................................................16
• Odkazy.....................................................................................................................................................16
4. Analytická váha (XS205DU/M, Mettler Toledo).........................................................................................17
• Popis zařízení ..........................................................................................................................................17
• Základní principy fungování a obsluhy....................................................................................................17
• Příkladové úlohy......................................................................................................................................18
• Odkazy.....................................................................................................................................................18
5. Sítovací stroj RETSCH AS200 Control s UZ čističkou ..................................................................................19
• Popis zařízení ..........................................................................................................................................19
• Základní principy fungování a obsluhy....................................................................................................19
• Příkladové úlohy......................................................................................................................................20
2
• Odkazy.....................................................................................................................................................20
6. Mobilní meteorologická stanice WS-STD1.................................................................................................21
• Popis zařízení ..........................................................................................................................................21
• Základní principy fungování a obsluhy....................................................................................................22
• Příkladové úlohy......................................................................................................................................22
• Odkazy.....................................................................................................................................................22
7. Totální stanice (TOPCON QS3M) ................................................................................................................23
• Popis zařízení ..........................................................................................................................................23
• Základní principy fungování a obsluhy....................................................................................................24
• Příkladové úlohy......................................................................................................................................25
• Odkazy.....................................................................................................................................................27
3
Úvodní informace
Tento průvodce je jedním z hlavních výstupů rozvojového projektu „Zřízení laboratoře výuky
environmentálních a ekoetologických metod na Přírodovědecké fakultě Univerzity Jana Evangelisty Purkyně“
(Projekt Fondu rozvoje vysokých škol, reg. č. 2354), jehož cílem bylo posílení technického zařízení pro výuku
studentů v kurzech, zaměřených na environmentální, ekologickou a etologickou problematiku. Na řešení
projektu participovala tři pracoviště Přírodovědecké fakulty UJEP, avšak jeho výstupy jsou volně k dispozici i
dalším součástem univerzity, příp. jiným vysokým školám.
Cílem průvodce je nabídnout studentům souhrnné vstupní informace o technickém zařízení, principech jeho
fungování a možnostech využití pro studentské seminární či kvalifikační práce. Z tohoto cíle také vyplývá
struktura průvodce, kdy je ke každému druhu zařízení uveden základní popis, jeho funkce a příklady úloh, které
lze s jeho pomocí řešit. Příklady úloh a postupy řešení budou průběžně aktualizovány a doplňovány.
Celkový přehled zařízení je uveden v tabulce 1.
Název zařízení
Systém Observer XT s řídící
PC stanicí s softwarem SPSS
Garance
RNDr. Eva Jozífková, Ph.D.
Katedra
biologie
2
Multimetr pro analýzu vody
(stolní)
Ing. Zdena Kolská, Ph.D.
ÚMC
(chemie)
3
Multimetr pro analýzu vody
a turbidimetr (mobilní)
Mgr. Pavel Raška, Ph.D.
RNDr. Ivan Farský, CSc.
geografie
4
Analytická váha
Ing. Zdena Kolská, Ph.D.
5
Sítovací stroj s UZ čističkou
Mgr. Pavel Raška, Ph.D.
ÚMC
(chemie)
geografie
6
Mobilní meteorologická
stanice
Mgr. Pavel Raška, Ph.D.
geografie
7
Totální stanice
Mgr. Pavel Raška, Ph.D.
geografie
1
Specifikace
komplexní systém pro
sledování a analýzu chování
pomocí kombinovaného
videozáznamu a monitoringu
fyziologických funkcí ; řídící PC
je vybaveno statistickým
softwarem SPSS pro analýzu
výsledků
přístroj pro přesnou analýzu
základních fyzikálněchemických vlastností čistých
látek i směsí (pH, CON, DO)
přístroj pro analýzu základních
fyzikálně-chemických vlastností
čistých látek i směsí (pH, CON,
DO), realizovanou přímo
v terénu; doplněn o
turbidimetr (zákaloměr)
váha pro velmi přesná měření
přístroj pro automatickou
zrnitostní analýzu půd
(sedimentů)
kompaktní meteorologická
stanice pro monitoring a
záznam základních
meteorologických parametrů
přístroj pro přesná geodetická
měření s možností
bezhranolového modu měření
Tab. 1 Přehled zařízení pro výuku environmentálních a ekoetologických metod na PřF UJEP
4
1. Systém Observer XT s řídící PC stanicí s softwarem SPSS
• Popis zařízení a základní principy fungování a obsluhy
Místo zapisování prvků chování při pozorování na papír do bloku se v současné době používá
specializovaný software. Software Observer je program, který nám umožňuje sledovat chování nebo
pořízený videozáznam chování a zároveň zapisovat prvky chování, které při sledování vidíme. Tyto prvky
chování si předem definujeme a zapisujeme je potom stisknutím symbolu (písmene) na klávesnici
počítače. V tomto programu je videozáznam časově synchronizován se zápisem prvků chování. Na jedné
obrazovce sledujeme videozáznam a zároveň zanášíme do tabulky symboly pro předem definované prvky
chování. Pokud se vracíme v obrazovém záznamu zpátky a doplníme nebo opravíme pozorovaný prvek
chování, je tomu prvku chování automaticky přiřazen správný časový údaj. K pořízenému záznamu se lze
vracet a pozorování doplňovat nebo zpřesňovat. Takto lze sledovat, v jakých intervalech se určité chování
vyskytlo a jak dlouho celkově trvalo, kdy přesně se vyskytovalo, s jakým časovým odstupem po sobě určité
prvky následovaly. Pořízený záznam lze rovněž pomocí tohoto software statisticky vyhodnotil.
Lze analyzovat více videozáznamů synchronně (například prostor snímaný více kamerami). Možné je i
synchronní hodnocení dalších vstupů, například tepové frekvence nebo jiných fyziologických hodnot.
Hodnotit tedy můžeme projevy, které bychom při sledování nezachytili najednou, nebo které nedokážeme
zachytit smysly.
Software Observer se používá k analýze chování zvířat i člověka.
Obr. 1 Obrazovka počítače při kódování chování pomocí software Observer. Zdroj: webové stránky výrobce
programu Observer www.noldus.com.
Proč pořizovat videozáznamy chování:
Přímé pozorování a zapisování prvků chování má několik nevýhod. Některé okamžiky nám mohou utéct,
protože jsme se nesoustředili, nebo si nejsme jisti, kteří jedinci se interakce účastnili. Sledujeme jenom to,
co mohou zachytit naše smysly. V současné době se stále více dostává ke slovu analýza chování z
pořízeného videozáznamu. Lze zaznamenat a souběžně s videozáznamem analyzovat například záznam
fyziologických funkcí, nebo komunikaci živočichů mimo frekvence slyšitelné pro člověka.
5
Pořizování videozáznamů chování má následující výhody:
pozorovatel sledované jedince svou přítomností neruší
pozorování může probíhat v době nepřítomnosti či vytíženosti pozorovatele (v noci)
lze snadno zachytit chování, které se vyskytuje s řídkou frekvencí, bez velkých časových nároků
prvky chování lze posoudit zpětně – znovu přehrát záznam, zpomalit a tak lépe prvky chování
definovat a rozpoznat
konkrétní prvek chování lze snadno ukázat ostatním
záznam může hodnotit více osob, výsledky mohou porovnat
při jedné interakci lze postupně sledovat reakci všech pozorovaných jedinců na tuto interakci
chování lze pozorovat z více úhlů (více kamer)
• Příkladové úlohy
Definování prvků chování, které budeme sledovat neboli tvorba kódovacího schématu:
Klíčem k analýze chování je tvorba kódovacího schématu, tedy nadefinování prvků chování, které chceme
sledovat. Webová adresa, na které je zveřejněn tutoriál, je uvedena níže. Níže jsou zjednodušeně popsány
základní kroky.
1) Rozmyslete si, které projevy chování se navzájem vylučují (spát x jíst) a které mohu probíhat zároveň
(držet předmět x mluvit). Ty, které se navzájem vylučují, tvoří jednu skupinu (behavioral group, například
„stav bdělosti“). Ty, které mohou probíhat zároveň, tvoří dvě skupiny (například skupina mluvení: mluví,
nemluví a skupina ruce: manipuluje s objektem, nemanipuluje s objektem).
2) Při zadávání projektu (Project set up) vybíráte, zda budete analyzovat videozáznam (off line
observation) nebo zda budete analyzovat právě probíhající chování „v reálu“ (live observation). Vybíráte
také, zda chcete průběžně sledovat chování jednoho subjektu (continuous sampling), zda chcete
zaznamenat chování všech subjektů v určitých momentech (instantaneous sampling, například po pěti
minutách), či zda chcete tyto způsoby střídat (combine ….).
3) Při pozorování typu Continuous sampling zadejte subjekty, které budete sledovat (osoba 1, osoba 2 , ….
zvíře 1, zvíře 2). Následovně zadejte chování: vytvořte skupiny chování (viz bod 1, například „ruce“),
zadejte projevy chování patřící do dané skupiny (například není akce, sahá pro objekt, drží objekt), zadejte
písmena, jejichž stiskem budete na klávesnici zaznamenávat toto chování, zadejte tzv. modifiers
(například pro „drží objekt“ modifiery „pero“, „hračka“, „papír“). Můžete zadat nezávislou proměnnou
(independent variable, například přítomnost rodiče), tedy „něco“ co ovlivní nebo by mohlo ovlivnit
chování subjektu.
6
Zpracování záznamu chování:
Software Observer poskytuje možnost statistického zpracování i zobrazení výsledků (obr 2). Výstupy z
tohoto software lze zpracovat pomocí statistického software SPSS. Specifickou analýzu pak poskytuje
software Theme, který hledá vzorce chování tzv. T-patterns (obr. 3).
Obr. 2 Vizualizace chování v programu Observer. Zdroj: webové stránky výrobce programu Observer
www.noldus.com.
Obr. 3 Výstup software Theme. Zdroj: webové stránky výrobce programu Observer www.noldus.com.
Jak postupovat při přípravě analýzy chování:
Rozdělte chování:
1) na projevy chování, které probíhají v čase, neboli stavy (state: spánek, krmení, čištění – u těchto
projevů lze sledovat délku chování, mají začátek a konec)
2) na jednotlivé případy chování (point: kousne jiné zvíře, výskok – nesledujeme trvání)
Definujte tyto projevy chování. Například náraz (bump): jedinec úmyslně narazí tělem do jiného
jedince. Požádejte ostatní, aby rovněž definovali prvky chování a definice porovnejte. Srovnejte
definice s definicemi používanými v odborné literatuře. TEPRVE v momentě, kdy máte hotové
definice, lze přistoupit k vlastní analýze chování. V průběhu analýzy chování se budete
zdokonalovat v rozeznávání projevů chování a váš názor na to, co je a co není určitým prvkem
chování, se může změnit, je třeba, abyste pak ověřili, podle jakého klíče jste začali s
rozpoznáváním.
7
Zvažte, který z případů chování může být markrem (ukazatelem) určitého chování, tedy které
případy chování signalizují, že probíhá určité chování. Například náraz, otočka, úprk a třesení
hlavou jsou markry hravého chování.
Zvažte, kolik času pozorování je potřeba, aby byl vámi vybraný případ chování pozorován ve
skupině jedinců desetkrát. Zvažte, v jakém denním čase (etogram) a v jaké skupině byste jej
pozorovali. Zkuste předběžně vypočítat, kolik času vám analýza chování zabere.
Zvažte, zda budete pozorovat chování jednoho či více vybraných jedinců, výskyt určitého prvku
chování (bez ohledu na to, který jedinec se takto chová), chování všech jedinců v určitých
časových intervalech (například denní aktivita).
Zvažte, zda jste schopni rozlišit (individuálně rozpoznat) všechny sledované jedince.
Vytvořte kódovací schéma.
Po analýze videozáznamu srovnejte prvky, které jste pozorovali, s prvky, které na stejném
videozáznamu pozorovala jiná osoba. Pokud bylo chování správně definováno, záznam by měl být
totožný. Tento krok slouží nejen k ověření, zda je vámi definované chování zřetelné i jiným, nýbrž
také ke sladění pozorovatelů. Pokud určité chování pozoruje více osob, je třeba ověřit, zda všichni
zaznamenávají chování obdobným způsobem, aby nedošlo ke zkreslení informace.
Příklady:
Software Observer se používá v širokém spektru analýz chování. Klasickou ukázkou bylo například hledání
odpovědi na to, zda a jak si různé druhy zvěře (jelen versus daněk) konkurují u krmítek a zda je či není tyto
druhy vhodné chovat společně v jedné oboře. Dále například odpověď na to, zda a jak se domestikací
změnilo hravé chování prasat, kdy byly srovnávány četnosti prvků hravého chování prasete domácího a
kříženců prasete domácího a divokého. (práce L. Bartoše, M. Špinky a spolupracovníků, VUZV).
Jednoduchou úlohu, kterou lze snadno zopakovat, je hledání odpovědi na otázku, zda ptáci upřednostňují
lojové koule zavěšené tak, že visí na konci větve mimo keř či korunu stromu (obvyklý způsob zavěšení), či
zda upřednostní lojové koule chráněné z více stran větvemi před možným predátorem. Lze zjistit, jak
dlouho se jedinec na kouli krmí, jak často zkoumá okolí, jak se liší jedinci různých druhů.
Pomocí software Observer bylo zpracováváno nejen chování zvířat, nýbrž i závažná témata, týkající se
zdraví člověka a například výuky. Některé ze studií jsou uvedeny níže.
• Odkazy
A) výchova a zdraví člověka (děti, matky, starší osoby, autismus):
Brown, K.; Kennedy, H. (2011). Learning through conversation: Exploring and extending teacher and
children’s
involvement
in
classroom
talk.
School
Psychology
International,
DOI:
10.1177/0143034311406813.
8
Edyburn, D.; Basham, J. (2008). Research and Practice. Collecting and Coding Observational Data. Journal
of Special Education Technology, 23 (2), 56-60.
Ellis, P.; Leeuwen, L. van; Brown, K. (2008). Visual-Music Vibrations: Improving quality of life for the
elderly and children with special needs, Digital Creativity.
Logsdon, C.M.; Wisner, K.; Hanusa, B.H. (2009). Does maternal role functioning improve with
antidepressant treatment in women with postpartum depression? Journal of Women's Health, 18 (1), 8590.
Flenthrope, J.L.; Brady, N.C. (2010). Relationships between early gestures and later language in children
with fragile X syndrome, American Journal of Speech-Language Pathology, 19, p. 135-142.
Jonge, M. de; Kemner, C.; Naber, F.; Engeland, H. van (2009). Block design reconstruction skills: not a good
candidate for an endophenotypic marker in autism research, European Child & Adolescent Psychiatry, 18
(4), p. 197-205.
B) chování zvířat (za všechny příklady vybrány některé studie o sociálním chování):
Ramseyer, A.; Boissy, A.; Dumont, B.; Thierry, B. (2009). Decision making in group departures of sheep is a
continuous process. Animal Behavior, 78, 71-78.
Buchwalder, T.; Huber-Eicher, B. (2005). Effect of group size on aggressive reactions to an introduced
conspecific in groups of domestic of domestic turkeys (Maleagris gallopavo). Applied Animal Behaviour
Science, 93, 251-258.
Merlet, F.; Puterflam, J.; Faure, J.; Hocking, P.; Magnusson, M.; Picard, N. (2005). Detection and
comparison of time patterns of behaviours of two breeder genotypes fed ad libitum and two levels of
feed restriction. Applied Animal Behaviour Science, 94, 255-271.
Sigurjonsdottir, H.; Dierendonck, van, M.; Snorrason, S.; Thorhallsdottir, A. (2003). Social relationships in a
group of horses without a stallion. Behaviour, 140, 783-804.
Vervaecke, H.; Roden, C.; Vries, de, H. (2005). Dominance, fatness and fitness in female American bison,
Bison bison. Animal Behaviour, 70, 763-770.
Tutorial pro práci se software Observer
http://www.noldus.com/files/swf/observerxt_tutorial/tutorial_noldus.html
Informace o programu, o možnostech dalších nástaveb a vybavení pevných i přenosných laboratoří
http://www.noldus.com/animal-behavior-research
http://www.noldus.com/human-behavior-research
Sdílení kódovacích schémat a možnost zdarma si taková schémata stáhnout
http://info.noldus.com/coding-scheme-exchange
9
2. Multimetr laboratorní (CyberScan PCD6500)
• Popis zařízení
Jedná se o multifunkční měřicí přístroj pro stanovení fyzikálně-chemických parametrů čistých látek i směsí.
Jde o jeden z řady prvních elektrochemických multimetrů vybavených barevným VGA dotykovým "touchscreen" LCD displejem spolu s operačním systémem Microsoft Windows CE na světovém trhu s možností
vícekanálového měření několika elektrochemických parametrů analytů, jako jsou měření pH, vodivosti,
koncentrace iontů a množství rozpuštěného kyslíku s vysokou přesností a velkou vnitřní pamětí pro
uchovávání velkého množství výsledků. Přístroj navíc umožňuje automatickou vícebodovou kalibraci a
množství dalších sofistikovaných funkcí. Je to opět přístroj, který se objevuje již v řadě laboratoří v praxi,
kam studenti po ukončení studia odcházejí a s nimiž by se měli v průběhu studia naučit pracovat.
Obr. 4 Multimetr CyberScan PCD 6500
• Základní principy fungování a obsluhy
přístroj umožňuje současné měření několika elektrochemických parametrů analytu, obsahuje článek pro
stanovení pH roztoků, koncentrace iontů, vodivostní měření a množství rozpuštěného kyslíku a teplotní
čidlo. Současným stanovením několika veličin „na jednom místě“ se velmi šetří experimentální čas a
zejména eliminuje manipulace s analytem. To vede též k redukci možnosti znečištění sledovaného analytu
při přenášení k jiným měřicím přístrojům. Manipulace je opět velmi jednoduchá, pomocí dotykového
displeje a pomocí ikonek zobrazujících jednotlivé funkce. Lze sledovat buď jen jednu měřenou vlastnost
nebo současně sledovat až 3 současně měřené veličiny.
10
• Příkladové úlohy
Seznam úloh, kde je přístroj využíván:
(A) Fyzikálně-chemická cvičení (3. ročník bc. studijního oboru Toxikologie a analýza škodlivin):
Změna koncentrace oxoniových iontů při reakci silné kyseliny se zásadou
Stanovení disociační konstanty slabé kyseliny konduktometricky
Stanovení stechiometrických koeficientů chemické reakce a její rovnice
Určení molární vodivosti, stupně disociace a disociační konstanty slabého elektrolytu
(B) Laboratorní praktikum I (2. ročník bc. studijního oboru Aplikované nanotechnologie):
Příprava roztoků a titrace
(C) Praktikum k charakterizaci nanomateriálů (1. ročník NMgr. studijního oboru Aplikované nanotechnologie):
Stanovení elektrokinetického potenciálu (zeta potenciálu) na povrchu nemodifikovaných a modifikovaných
polymerů
V dalších úlohách pak slouží k pomocnému stanovení nutných fyzikálně chemických veličin, např. pH a vodivosti
roztoků, apod.
Vybrané návody:
1. Stanovení disociační konstanty slabé kyseliny konduktometricky
Teorie: zopakujte si pojmy vodivost, měrná vodivost, specifická vodivost, jejich jednotky a vztahy mezi
nimi, možnosti stanovení stupně disociace z vodivostních měření a výpočty pro disociační konstantu.
Pomůcky: Multimetr CyberScan PCD6500, termostatovaná nádobka, termostat, magnetická míchačka,
míchadlo, odměrné baňky, kádinky, pipety
Chemikálie: roztok slabé kyseliny nebo slabé zásady (např. roztok CH3COOH o koncentraci c(CH3COOH) = 1
mol·dm-3), roztok KCl o koncentraci c(KCl) = 0,1 mol·dm-3
Podmínky pro bezpečnost práce: Kyselina octová je žíravina, navíc má nepříjemný čpavý zápach. Pracujte
s ní v digestoři se zapnutým odtahem. Pro přípravu roztoku použijte ochranné pomůcky. Pro pipetování
roztoků nástavec na pipetu.
Pracovní postup: Všechna stanovení provádějte v termostatu při teplotě 25°C z důvodu závislosti vodivosti
na teplotě T. Po každém měření měrný článek opláchněte destilovanou vodou a důkladně, ale opatrně
osušte. Do řady odměrných baněk o objemu 100 cm3 odpipetujte jednotlivě 50, 25, 5, 1, 0,5 a 0,1 cm3
roztoku kyseliny octové o koncentraci c(CH3COOH) = 1 mol·dm-3. Všechny odměrné baňky poté doplňte
destilovanou vodou po rysku a dobře promíchejte. Poté každý takto připravený roztok proměřte: nalijte jej
do vysoké kádinky objemu 150 cm3, vložte do termostatu, nechte 10 minut temperovat při teplotě 25°C a
poté vložte měrný článek a odečtěte vodivost roztoku.
11
Úkoly po ukončení práce:
Všechny získané hodnoty uveďte do přehledné tabulky (hodnoty koncentrací jednotlivých roztoků,
jejich naměřených vodivostí, ...).
Molární vodivost při nekonečném zředění zjistěte pro CH3COOH při teplotě 25 °C v
elektrochemických tabulkách.
Z všech získaných údajů vypočtěte pro každý roztok specifickou a molární vodivost, hodnoty 1/Λ,
Λ·c, stupeň disociace a disociační konstantu a hodnotu pK.
Nakonec vypočtěte průměrnou hodnotu disociační konstanty.
2. Příprava roztoků a titrace
Teorie: zopakujte si pojmy vážení (přímé a diferenční), rozpouštění vzorků, výpočty pro přípravy roztoků,
informace k acidobazickým titracím (titrační činidla, základní látky, indikace bodu ekvivalence)
Pomůcky: Analytické váhy XS205DU/M, Mettler Toledo, Multimetr CyberScan PCD6500, váženky,
odměrné baňky, kádinky, pipety, byreta, elektromagnetická míchačka, míchadlo
Chemikálie: koncentrovaná kyselina chlorovodíková HCl, NaOH, NaHCO3 nebo Na2B4O7⋅10H2O
Podmínky pro bezpečnost práce: HCl i NaOH jsou silné žíraviny. Pro práci s nimi použijte ochranné
pomůcky. Pro pipetování roztoků nástavec na pipetu.
Pracovní postup:
Přípravy roztoků: Připravte 0,1 mol⋅dm-3 roztoky HCl a NaOH.
Určení přesné koncentrace roztoku HCl:
Přesnou koncentraci HCl určete titrací dekahydrátu tetraboritou disodného nebo hydrogenuhličitanu
sodného. Nejprve vypočítejte potřebnou navážku základní látky za předpokladu, že máte opravdu 0,1
mol⋅dm-3 roztoky HCl a chcete, aby spotřeba titračního činidla byla v bodě ekvivalence ca 20 cm3.
K indikaci bodu ekvivalence použijte vhodný barevný indikátor (MO x MČ).
Orientační určení pH:
Do každé z velkých zkumavek označených čísly 1-5 odpipetujte roztok HCl (10 cm3). Do jednotlivých
zkumavek (vyjma první) dále přidejte 2,5; 5; 7 a 10 cm3 roztoku NaOH. Obsah ve zkumavkách promíchejte.
Pomocí přístroje Multimetr CyberScan PCD6500 změřte hodnoty pH v jednotlivých zkumavkách. Pokud
jsou roztoky připraveny správně a přesně, měli byste v poslední zkumavce dostat roztok neutrálního pH.
Určení koncentrace roztoku NaOH titračně:
Do titrační baňky odpipetujte 25 cm3 roztoku HCl. Baňku umístěte na elektromagnetickou míchačku a
nezapomeňte do baňky vložit magnetické míchadélko. Nad kádinku upevněte byretu s odměrným
roztokem NaOH. Do baňky s HCl ponořte sondu pro měření pH roztoku. Změřte hodnotu pH kyseliny. Poté
odměřte byretou 1 cm3 roztoku NaOH. Roztok pořádně promíchejte. DBEJTE NA TO, ABY MÍCHADLO
NEPOŠKODILO MĚŘÍCÍ CELU! Po promíchání změřte pH roztoku. Takto pokračujte s přídavky roztoku
NaOH do objemu 20 cm3 NaOH v roztoku HCl. Poté zjemněte přídavky roztoku NaOH z 1 cm3 na 0,5 cm3 a
pokračujte v titracích a odečítání pH roztoku. Jakmile překročíte hodnotu pH=7, přidejte 5 cm3 roztoku
NaOH, promíchejte a odečtěte pH. Tento poslední krok ještě jednou zopakujte.
12
Pro vizuální sledování bodu ekvivalence můžete na počátku do roztoku HCl kápnout 3 kapky indikátoru
FFT.
Po ukončení práce všechno použité nádobí opatrně, ale řádně omyjte. Nezapomeňte opláchnout
destilovanou vodou i měřící článek pro pH.
Úkoly po ukončení práce:
Všechny získané hodnoty uveďte do přehledné tabulky. (hmotnosti, hodnoty orientačního určení
pH).
Proveďte výpočty koncentrací roztoků HCl a NaOH (i) z navážky NaOH a odpipetovaného množství
koncentrované HCl; (ii) z provedených titrací
Vytvořte a vložte graf závislosti pH na objemu titračního činidla NaOH.
Informace k bezpečnosti práce: výše používané chemikálie jsou silné žíraviny. Pro práci s nimi použijte
ochranné pomůcky. Pro pipetování roztoků nástavec na pipetu.
Informace o první předlékařské pomoci pro případ expozice s používanými chemikáliemi: Při nadýchání:
Okamžitě přerušte expozici, dopravte postiženého na čerstvý vzduch, podle situace lze doporučit: výplach
ústní dutiny, případně nosu vodou, převléknout v případě, že je látkou zasažen oděv, zajistěte postiženého
proti prochladnutí, zajistěte lékařské ošetření. Při styku s kůží: Ihned svlečte potřísněné šatstvo,
poškozená místa oplachujte proudem vody po dobu 10 až 30 minut. Poraněné (poleptané) části pokožky
překryjte sterilním obvazem, postiženého přikryjte, aby neprochladl, zajistěte lékařské ošetření. Při
zasažení očí: Ihned vyplachujte oči proudem tekoucí vody, rozevřete oční víčka prsty (třeba i násilím),
výplach provádějte nejméně 10 až 30 minut, zajistěte lékařské ošetření., k vyšetření musí být odeslán
každý, i když se jednalo o malé zasažení. Při požití: Nevyvolávejte zvracení !!!, dejte napít 2 až 5 dcl co
nejstudenější vody, ihned zajistěte lékařské ošetření. Nepokoušet se o neutralizaci.
Klasifikace používaných chemických látek:
Klasifikace nebezpečných látek
Kyselina octová
CH3COOH
H314, H335
C
H314 Způsobuje těžké poleptání kůže a poškození očí.
H335 Může způsobit podráždění dýchacích cest
P102 Uchovávejte mimo dosah dětí.
P305+P351+P338 PŘIZASAŽENÍ OČÍ: Několik minut opatrně vyplachujte vodou. Vyjměte kontaktní čočky,
jsou-li nasazeny a pokud je lze vyjmout snadno. Pokračujte ve vyplachování.
P314 Necítíte-li se dobře, vyhledejte lékařskou pomoc/ošetření.
P101 Je-li nutná lékařská pomoc, mějte po ruce obal nebo štítek výrobku.
P405 Skladujte uzamčené.
13
Kyselina chlorovodíková
HCl
H314, H335
C
H314 Způsobuje těžké poleptání kůže a poškození očí.
H335 Může způsobit podráždění dýchacích cest
P102 Uchovávejte mimo dosah dětí.
P305+P351+P338 PŘIZASAŽENÍ OČÍ: Několik minut opatrně vyplachujte vodou. Vyjměte kontaktní čočky,
jsou-li nasazeny a pokud je lze vyjmout snadno. Pokračujte ve vyplachování.
P314 Necítíte-li se dobře, vyhledejte lékařskou pomoc/ošetření.
P101 Je-li nutná lékařská pomoc, mějte po ruce obal nebo štítek výrobku.
P405 Skladujte uzamčené.
Hydroxid sodný
NaOH
H314
C
H314 Způsobuje těžké poleptání kůže a poškození očí.
P101 Je-li nutná lékařská pomoc, mějte po ruce obal nebo štítek výrobku.
P102 Uchovávejte mimo dosah dětí.
P103 Před použitím si přečtěte údaje na štítku
Likvidace odpadů: roztoky kyselin i zásad nevylévejte do odpadu! Předtím je musíte zneutralizovat
(kyseliny roztokem NaOH, roztok NaOH pak zneutralizujte jednou z připravených kyselin)!!!
• Odkazy
http://www.eutechinst.com/pdt-type-cyberscan-premium-pcd6500.html
14
3. Multimetr PCD650 a turbidimetr TN100 (mobilní)
• Popis zařízení
Samostatný popis k funkcím multimetru pro stanovení fyzikálně-chemických parametrů čistých látek i
směsí je součástí kapitoly 2 tohoto průvodce – využití mobilního multimetru se předpokládá především
pro účely analýzy fyzikálně-chemických vlastností povrchové vody.
V této kapitole je primárně řešen princip a využití turbidimetru:
Zákal je definičně – vyjádřením optických vlastností, které způsobují, že je procházející světlo vzorkem spíš
rozptylováno a absorbováno, než aby volně kapalinou procházelo. Měření zákalu je tedy měřením
relativní průzračnosti vzorku, ne však zbarvení.
Kde se měření zákalu provádí a proč je důležité? Je to hlavně u pitné vody, kde zákal signalizuje
přítomnost znečištění. To je asi ve veřejnosti nejznámější příklad. Pro naše účely bude měření zákalu
signalizovat intenzitu eroze v elementárním povodí. Studenti nejprve musí laboratorně vytvořit škálu,
podle které se bude měřit množství zátěže ve vzorku a poté pak provádět měření v terénu. Tato činnost je
plánována do cvičení a předmětů praktických terénních prací (KGEO/134, KGEO/135 aj.)
Použitý přístroj – turbidimetr TN-100 je terénní verze pro měření zákalu na nefelometrickém principu
(odpovídá svým provedením a přesností normám ISO7027 a DIN27027). Turbidita (zákal) je veličina časově
proměnná a ovlivnitelná delším skladováním vzorku. Proto je pořizována terénní modifikace, aby mohlo
být provedeno měření přímo v místě odběru vzorku.
Obr. 5 Turbidimetr TN-100
• Základní principy fungování a obsluhy
Princip turbidimetrie – je to optická metoda založená na měření procházejícího světla zeslabeného
rozptylem na částicích zkoumané kapaliny. Rozptýlené světlo (Tyndallovo) vychází z roztoku všemi směry a
měří se pod úhlem, který je odlišný od původního směru vyslaného paprsku. Tento pozměněný princip
oproti měření zeslabení přímého paprsku se nazývá nefelometrie.
Stručný popis postupu práce – připravit přístroj do vodorovné a stabilní polohy, připravit vzorek (vialka) –
odebrat vzorek – opatrně naplnit vzorkovací vialku po značku, nezamazat její stěny – otřít ji k přístroji
15
dodaným hadříkem a vložit do přístroje, zakrýt černým neprůsvitným víčkem – zapnout přístroj – počkat
krátkou dobu, za kterou dojde k měření – automaticky se objeví výsledek na displeji. Zaznamenat odečet a
vypnout přístroj. Podrobný popis s vyobrazením je dodán s přístrojem.
• Příkladové úlohy
Nejprve vytvořit škálu pro terénní měření. Na laboratorních vahách připravit několik roztoků se
známým množstvím rozpuštěného mikroskopického materiálu. Vynést do grafu pro pozdější
odečet a možný přepočet. Navštívit specializovanou laboratoř a zjistit způsob měření v ní, např.
Státní zdravotní ústav v Pasteurově ulici.
Vymezit elementární povodí, provést geografickou charakteristiku a z toho možný stupeň eroze
(zemědělská krajina, průmyslová krajina, sídlištní atd.
Provádět měření turbidity v různých dobách – sucho, deštivo, při tání sněhu atp.
Po získání dostatečného množství dat provést zobecnění a pokusit se o výpočet možné eroze. Tato
přístrojová měření porovnávat terénním průzkumem.
S pomocí dalšího přístroje – CyberScan PCD650 – multimetru kvality vody (teplota, vodivost, pH, a
nitráty) rozšířit instrumentaci změn v elementárním povodí.
• Odkazy
Návod k obsluze přístroje (AJ) http://www.4oakton.com/manuals/Turbidity/35635-00.pdf
16
4. Analytická váha (XS205DU/M, Mettler Toledo)
• Popis zařízení
Jedná se o přesné analytické váhy s přesností 0,01 mg do hmotnosti 81 g a 0,1 mg do hmotnosti 220 g s
krátkou dobou ustálení. Tyto váhy jsou vhodné pro přípravu roztoků o velmi nízkých a přesných
koncentrací, které jsou v oborech Toxikologie a Nanotechnologie nutné. Proto jsou přesné a citlivé váhy v
laboratořích těchto SO nepostradatelné. Jedná se o úředně ověřitelný model (z důvodu možnosti
publikovat získané výsledky v IF časopisech) s možností rozšíření rozhraní o např. Bluetooth a ethernet.
Ovládají se přes dotykový displej, displej je podsvícený i pro aplikaci např. v digestoři, kde mlže být šero.
Obsahují nástavce pro stanovení hustoty pevných a kap. Látek, držáky pro baňky s kulatým dnem a
zkumavky a umožňují boční zavěšení vážící misky.
Váhy s takovou přesností jsou dnes již takřka nevyhnutelné z důvodu stále většího důrazu na přesnosti
stanovení, na použití minimálního množství vzorku a i vzhledem k možnostem analýz zaznamenat již i
velmi malé koncentrace látek v systémech. Z tohoto důvodu je třeba, aby studenti odcházeli do praxe se
zkušenostmi s používáním podobného vybavení.
Obr. 6 Práce s analytickou váhou XS205DU/M, Mettler Toledo
• Základní principy fungování a obsluhy
Jsou to analytické váhy s velmi dobrou přesností 0,01 mg do hmotnosti 81 g a 0,1 mg do hmotnosti 220 g s
krátkou dobou ustálení. Obsluha je zcela jednoduchá a pro studenty atraktivní díky ovládání pomocí
dotykového displeje.
Zapnutí se provádí delším podržením (1-2 s) tlačítka On/Off na části pod dotykovým displejem. Váha se
musí zapnout ca 15 minut před prvním vážením. Pokud stojí dlouho, či jsou zcela vytaženy ze zásuvky, pak
min. 1 hodinu před započetím vážení. Po ustálení hodnoty vynulujeme tlačítkem 0. Vyčkáme na ustálení
nulové hodnoty a začneme vážit. Po ukončení vážení váhy očistíme. Váhy je doporučeno nevypínat zcela,
tedy nevytahovat ze zásuvky, během dne se pravidelně sami justují. Vypnutí se tedy provádí opět delším
podržením tlačítka On/Off pod displejem.
17
• Příkladové úlohy
Váhy jsou využívány téměř ke všem úlohám výše zmíněných laboratorních kurzů, zejména pro přípravy
roztoků o přesných koncentracích. Umožňují přímé i diferenční vážení.
• Odkazy
http://us.mt.com/us/en/home/products/Laboratory_Weighing_Solutions/Analytical_Balances/Excellence
_Analytical/XS/XS205_DualRange.html
18
5. Sítovací stroj RETSCH AS200 Control s UZ čističkou
• Popis zařízení
Analytické sítovací stroje se v environmentálních geovědních aplikacích využívají zejména pro zjištování
fyzikálních vlastností klastických materiálů (půd, zemin, sedimentů). Sítovací stroj umožňuje přesně
stanovit zrnitostní složení analyzovaného vzorků materiálu. Stroj sestává z elektronického zařízení
(podstavec), který obsahuje motorizaci a ovládací panel pro kontrolu parametrů sítování. Na podstavci je
umístěn držák sít. Síta se umisťují nad záchytné dno, do nějž padá nejjemnější frakce analyzovaného
materiálu. Přístroj je připojen k PC stanici a parametry sítování stejně jako jeho výsledky je možné řídit a
sledovat pomocí softwaru EasySieve.
Obr. 7 Analytický sítovací stroj RETSCH AS200 Control. Zdroj:
http://www.retsch.cz/cz/produkty/sitovani/analyticke-sitovaci-stroje/as-200-control.
• Základní principy fungování a obsluhy
Všechny sítovací stroje modelové řady AS 200 pracují na principu elektromagnetického pohonu, který má
RETSCH patentován (EP 0642844). Tento pohon zajišťuje třídimenzionální pohyb a rovnoměrné
rozprostření sítovaného materiálu po celé ploše síta. Sítování je prováděno podle nastavení času (doby
sítování) amplitudy kmitů a taktéž zrychlení kmitů, což zaručuje velmi přesné a opakovatelné měření. Před
začátkem měření je nutné připravit vzorek (přístroj umožňuje suché i mokré sítování) a zvážit nastavení
přístroje vzhledem k požadované aplikaci. Na základě účelu měření jsou vybrána síta o různé velikosti ok
(v laboratoři je doposud možné využít 6 sít s velikostmi ok 0,02, 0,05, 0,1, 1, 2, 2,5 mm) a tato jsou
instalována do držáků nad záchytné dno. Dále je nutné nastavit parametry sítování (doba, amplituda,
zrychlení). Výsledky sítování jsou zpracovány v softwaru EasySieve.
Po konci sítování je nutné síta sejmout a nechat je důkladně vyčistit v ultrazvukové čističce, aby mohla být
použita při dalším sítování se stejnou efektivitou. Zvláště jemný mokrý materiál totiž síta zanáší a snižuje
jejich průchodnost.
19
Obr. 8 Ultrazvuková čistička ELMA S300H.
Zdroj: http://www.ultrasound.cz/elma-s300s300h-ultrazvukov-aistiaky-elma.
• Příkladové úlohy
Nejčastějšími analyzovanými materiály v environmentálních geovědních aplikacích jsou půdy (zeminy) a
sedimenty.
(a) v připraveném půdním profilu, který jste zdokumentovali z hlediska základních půdních znaků a
detailně zaměřili rozsah jednotlivých hlavních půdních horizontů, odeberte do přenosných nádob
z každého horizontu vzorek 0,5 kg zeminy. Tyto vzorky skladujte odděleně a v laboratoř je připravte na
sítování (rozplavením, odebráním organických a jiných příměsí). Pomocí analytické váhy odměřte shodné
množství vzorků z každého horizontu a postupně proveďte zrnitostní analýzu pro všechny vzorky při
shodném nastavení sítovacích parametrů. Výsledky zrnitostní analýzy porovnejte – pro stanovení kategorií
zrnitosti využijte některou ze standardních klasifikací dostupných např. v publikací Tomášek (2000).
• Odkazy
Návod k obsluze přístroje (AJ):
http://www.retsch.cz/dltmp/www/2248-328fbb6a24cb/manual_as200_control_30.018.xxxx_en.pdf
Tomášek, M. (2000): Půdy České republiky. Český geologický ústav, Praha, 68 s.
20
6. Mobilní meteorologická stanice WS-STD1
• Popis zařízení
Jedná se o mobilní profesionální meteorologickou stanici, kterou je možné využít k záznamu základních
mateorologických prvků (charakteristik přízemní vrstvy atmosféry) zejména na lokalitách, které nejsou
pokryty sítí synoptických či klimatologických základních stanic ČHMÚ, příp. jiných národních institucích
zajišťujících měření a zprostředkování meteorologických dat. Stanice se skládá z kotvící soupravy, kterou
je možné stabilizovat na delší dobu na dané lokalitě. Stanice obsahuje následující přístroje a senzory:
Zařízení
Rozsah měření (přesnost)
DL2e Logger – datalogger, řídící ústředna
AN4 a WD4 Anemometr (směr a rychlost větru)
0.5 – 40 m.s-1 (5%), 0-359° (<±0.2°)
RG2 Srážkoměr
360 mm.h-1 (sensitivita 0,2 mm)
ES2 Senzor solární radiace
0 to 2kW m-2 (±15%)
ST1 Senzor půdní teploty
-50-150 °C (±0.2°C)
RHT2nl Senzor relativní humidity a teploty vzduchu
0-100 % (±2%),
Činnost senzorů a záznam výsledků je realizován prostřednictvím dataloggeru DL2, z něhož jsou data
importována automaticky (bluetooth, či mobilní operátor) nebo kabelem do PC a následně zpracována
ovládacím softwarem Ls2Win.
Obr. 9 Meteorologická stanice WS-STD1. Zdroj: http://www.delta-t.co.uk/productcategory.asp?div=Meteorology%20and%20Solar&cat=Weather%20Stations.
21
• Základní principy fungování a obsluhy
Principy fungování stanice jsou shodné s běžnými meteorologickými stanicemi – jednotlivé senzory jsou
napojeny na ústřední datalogger, který zaznamenává veškerá měření do paměti. Princip fungování
jednotlivých senzorů (teploměr, srážkoměr, anemometr, ad.) je shodný s běžnými senzory na
meteorologických stanicích (viz Návod 1976; Návod 2003).
• Příkladové úlohy
Přístroj je využíván k získávání přesných meteorologických dat na úrovni mikroklimatického systému.
Aplikace přístroje je v zásadě dvou druhů. V prvním případě se jedná o získání podkladových dat o
prostředí, v němž jsou realizovány další práce (např. ekologické či geomorfologické aplikace). V druhém
případě je primárním účelem samotné získání a následná analýza střednědobých (1-2 roky)
meteorologických dat o lokalitách (např. mikroklima rekultivovaných dobývacích prostor, klimatické
charakteristiky komplexně studovaných území), pro něž nejsou dostupná data ze sítě stanic národních
poskytovatelů dat (v ČR ČHMÚ).
Při instalaci přístroje je nutné dodržet základní kritéria pro měření (výška přístroje nad zemí, průchodnost
okolního terénu – pozemek min. 20x20 m, výška vegetace na pozemku nesmí přesáhnout 20 cm, v okolí
by neměly být velké budovy a jiné bariéry, ad.). Umístění stanice stejně jako jakékoliv změny v charakteru
prostřední, v němž je umístěna po dobu měření, je nutné detailně zaznamenat. Vzhledem k tomu, že se
jedná o automatickou meteorologickou stanici, není nutné se řídit předpisy programu pozorování (viz
Návod 2003).
Využitá senzorů (tj. které senzory budou použity) a nastavení dataloggeru je nutné přizpůsobit účelu
měření (tj. frekvence záznamů).
Po stabilizaci je stanici je nutné zabezpečit a v pravidelných intervalech kontrolovat kvůli případnému
poškození.
• Odkazy
Informační leták k přístroji:
http://www.delta-t.co.uk/productdisplay.asp?id=934&div=Meteorology%20and%20Solar&cat=Weather%20Stations
Návod pre pozorovateľov meteorologických staníc ČSSR (1976): HMÚ Bratislava, Bratislava.
Návod pro pozorovatele meteorologických stanic ČHMÚ (2003):
http://www.truhlmark.cz/meteo/data/jak_pozorovat_pocasi.pdf
22
7. Totální stanice (TOPCON QS3M)
• Popis zařízení
Jedná se o motorizovanou totální stanici určenou k přesným geodetickým měřením. Stanice disponuje jak
základními funkcemi měření (příp. vytyčování), tak měřením v bezhranolovém modu až do vzdálenosti
2000 m (v závislosti na reflektivitě povrchu). Vzhledem k tomu, že je stanice motorizovaná, umožňuje (dle
nastavení uživatele) v bezhranolovém modu automatické zaměření vybraného segmentu území. Díky
motorizaci stanice je navíc umožněno automatické sledování pohybujícího se odrazného hranolu. Stanice
je ovládána univerzálním programem TopSURV on Board a pracuje pod operačním systémem Windows
CE. Data jsou zaznamenávána do paměti a do PC stanice je možné je přenést USB datovým rozhraním,
USB disk, Bluetooth technologií nebo CF kartu. Stanice je doplněna nutným zařízením: stativ, výtyčka
s hranolem na naklonitelném držáku.
Obr. 10 Totální stanice (z oficiálního prospektu TOPCON)
Přesnost přístroje pro jednotlivé mody měření:
Prism Mode (s hranolem)
Fine 0.2mm / 1mm ±(2mm+2ppmxD) m.s.e.
Coarse 1mm ±(7mm+2ppmxD) m.s.e.
Coarse 10mm ±(10mm+2ppmxD) m.s.e.
Non-Prism Mode (bez hranolu)
Fine 0.2mm / 1mm ±(5mm) m.s.e.
Coarse 1mm / 10mm ±(10mm) m.s.e.
Non-Prism Long Mode (bez hranolu na dlouhé vzdálenosti)
Fine 1mm ±(10mm+10ppmxD) m.s.e.
Coarse 5mm ±(20mm+10ppmxD) m.s.e.
Coarse 10mm ±(100mm) m.s.e.
23
• Základní principy fungování a obsluhy
Princip měření spočívá ve vyslání laserového paprsku, který se odráží od hranolu (prism), případně přímo
od měřeného povrchu, a na základě doby do zpětného přijetí paprsku stanice vyhodnotí vzdálenost
měřeného objektu. Při tomto procesu stanice zaznamenává vertikální a horizontální úhel k měřenému
bodu.
Pravidla používání přístroje (dle příručky pro uživatele) z hlediska bezpečnosti práce a šetrnosti k zařízení:
(a) Nemiřte přístrojem přímo do slunce
(b) Dbejte na pečlivé usazení přístroje na stativ a stabilní ukotvení stativu
(c) Chraňte přístroj proti nárazům
(d) Po konci měření vždy zkontrolujte, zda není přístroj vlhký (např. při deštovém počasí). Pokud ano, je
potřeba jej otřít a v otevřeném krytu nechat doschnout
(e) Při přenášení vždy držte přístroj za rukojeť
(f) Nevystavujte přístroj extrémnímu teplu po delší dobu, než je nezbytně nutné. Náhlé změny teploty
přístroje nebo hranolu, například při jeho vyjmutí z rozehřátého automobilu, mohou mít za následek
snížení měřicího rozsahu vzdálenosti. Ponechejte přístroj, aby se mohl přizpůsobit okolní teplotě
(g) Před výjezdem do terénu vždy zkontrolujte zbývající kapacitu akumulátoru. Do přístroje zabudovaná
zálohovací baterie vyžaduje pro své nabití dobu přibližně 24 hodin, než bude možné přístroj poprvé po
zakoupení použít. Aby bylo možné nabít zálohovací baterii, připojte k přístroji plně nabitý akumulátor.
(h) Ponechání přístroje bez akumulátoru po dobu delší než hodinu způsobí díky poklesu napětí zálohovací
baterie ztrátu dat z paměti. Akumulátor připojte zpět co možná nejdříve nebo proveďte zálohování dat
paměti RAM.
(i) Při vypínání napájení používejte vždy hlavní vypínač totální stanice. Neodpojujte napájení vyjmutím
akumulátoru. Před vyjmutím akumulátoru stiskněte hlavní vypínač a zkontrolujte, jestli se napájení
vypnulo. Pak vyjměte akumulátor. Při používání externího zdroje napájení nevypínejte přístroj vypínačem
na externím zdroji
24
Obr. 11 Varovné nálepky o laserovém paprsku využívaném přístrojem k měření
• Příkladové úlohy
Usazení přístroje: Před realizací měření přístroj usaďte na stativ, vycentrujte a proveďte jeho horizontaci
pomocí alhidádové libely. Přístroj automaticky monitoruje a koriguje náklon. Pokud je náklon přístroje
příliš velký, objeví se chybové hlášení TILT OVER. Správné usazení a horizontace přístroje jsou
bezpodmínečně nutné pro přesné měření.
Orientace přístroje: pro měření přístroje a kvalitu výsledků měření je nutné provést co nejpřesnější
orientaci přístroje, tj. měření na známé body, které nám umožní získat prostorovou souřadnici a orientaci
pro další měření.
1. Vytyčení výzkumné plochy
Při terénních pracích se setkáváme s potřebou přesně prostorově definovat plochu či plochy, na nichž
budeme odebírat vzorky nebo na kterých budeme provádět podrobné mapování a monitoring. Při jednom
terénním měření je možné takovou prostorovou definici provést např. jen pomocí pásma a kolíků.
25
V případě opakovaných dlouhodobých měření je ovšem nutné vždy pracovat ve stejně vymezené
výzkumné ploše, přičemž nezřídka není možné v terénu zanechat hraniční body trvale. Zvláště v těchto
případech je využívána vytyčovací funkce totální stanice.
V první fázi je nutné (např. na základě ortofotosnímku, v prostředí GIS, nebo přímo v terénu vybrat a
zaměřit souřadnice hraničních bodů výzkumné plochy). Tyto souřadnice jsou pak importovány do
přístroje. V průběhu vytyčování je průběžně zacilováno na hranol, přičemž na displeji jsou zobrazovány
rozdílové hodnoty mezi měřenou a požadovanou pozicí hraničního bodu výzkumné plochy. Po dosažení
požadované přesnosti (shody mezi měřenou a požadovanou pozicí) v místě stabilizujte dočasný, příp.
trvalý hraniční bod.
2. Zaměření vybraných jednotlivých objektů
Jedná se o nejčastější typ úlohy, jejímž cílem je zaměřit prostorovou polohu a morfologii vybraných
objektů v krajině jednak pro účely zpracování podrobných map a jednak pro potřeby dalších prostorových
analýz. Může se jednat např. o geologické a geomorfologické objekty (skalní výchozy, rozsah a tvar
sesuvu, průběh meandrů, morfologie povrchu náplavových lavic, atp.) nebo místa odběru vzorků (odběr
vzorků hornin, půd, místa měření in situ – např. dendrochronologické metody, atp.). V případě mapování
rozsáhlejších území zpravidla (ale ne vždy) objekt reprezentujeme bodem, jednoduchou linií či plochou,
v případě detailních mapování je cílem taktéž charakterizovat morfologii povrchu, a pro jednotlivý objekt
proto musíme získat mračno bodů, které dále zpracujeme.
Před započetím měření je nutné provést předběžný průzkum území a jednoznačně definovat úroveň
detailu měření stejně jako typy měřených objektů. Na místě pak provádíme orientaci přístroje na základě
cílení na známé body, jejichž souřadnice byly importovány do přístroje (orientaci je možné provést také
dodatečně), tak aby byl výsledný záměr správně orientován. V průběhu měření jednotlivých bodů je
možné a žádoucí na dotykovém displeji přiřazovat jednotlivým bodům atributy, které umožňují později
definovat charakter těchto bodů (tj. např. zda se jedná o skalní výchoz, či místo odběru vzorků).
V závěrečné fázi zápisník měření importujeme do PC a zpracováváme pomocí příslušného softwaru.
V případě environmentálních aplikací je poměrně běžné, že získané souřadnice x, y a z importujeme jako
téma události (Event Theme) do prostředí GIS, neboť zde dále provádíme prostorové a 3d zpracování a
analýzy získaných dat a taktéž zde vytváříme mapové výstupy.
3. Bezodrazové automatické měření vybraného povrchu
Bezodrazové měření je analogií standardního měření popsaného výše v odstavci 2. V případě
environmentálních aplikací se ovšem nezřídka pohybujeme v těžko dostupném terénu, resp. měřený
objekt sám o sobě není dostupný. Navíc pro morfometrickou charakteristiku jeho povrchu vyžadujeme
značné množství bodů (bodové mračno) s velkou hustotou (obdobně jako pří laserovém skenování), aby
výsledná mapa či digitální model co nejvěrněji vystihoval tyto charakteristiky. Proto je nutné zvolit
automatický bezhranolový mód měření. To v podstatě znamená, že odraz paprsku není realizován přes
odrazný hranol, ale přímo od měřeného povrchu. Efektivita měření samozřejmě závisí na reflektivitě
povrchu. Zároveň je možné nastavit automatický krok měření (vzdálenost či úhel) a po definici hraničních
bodů zájmového území přístroj automaticky provádí celé měření. To je samozřejmě při počtech bodů ve
stovkách či tisících přesnější a efektivnější než provádět taková měření manuálně. Výsledkem měření je
zápisních shodný s měřením manuálním, podobně jako v předchozích případech je také nutné nejprve
přístroj orientovat a i další procesy zpracování dat jsou již shodné.
Pro přenos dat mezi počítačem a totální stanicí využijte USB kabelu. K tomuto je nejprve nutné na PC
stanici nainstalovat ovládací software ActiveSync.
26
• Odkazy
http://www.topconpositioning.com/products/total-stations/robotic/qs-series
27