zde - Katedra speciální geodézie - České vysoké učení technické v
Transkript
zde - Katedra speciální geodézie - České vysoké učení technické v
SYLABUS PŘEDNÁŠKY 1 Z GEODÉZIE 1 (Úvod do studia, měřické jednotky, úkoly a rozdělení geodézie) 1. ročník bakalářského studia studijní program G studijní obor G doc. Ing. Jaromír Procházka, CSc. září 2015 1 Geodézie 1 – přednáška č.1 1. Základní pravidla slušného chování, rozdíly mezi studiem na střední a vysoké škole 2. České vysoké učení technické v Praze, historie výuky zeměměřictví v Praze, výuka bakalářského a navazujícího magisterského studia 3. Měřické jednotky 4. Úvod do geodézie a historický vývoj Přihlásili jste se ke studiu na nejstarší technické vysoké škole ve střední Evropě a jako její budoucí absolventi byste měli dále nést a rozvíjet její tradice. Vzhledem k tomu, že tímto předmětem zahajujete výuku 1. semestru, dovolím si Vás seznámit se základními vědomostmi o ČVUT, fakultě a studijním programu Geodézie a kartografie. Ad1) Základní pravidla slušného chování, o o o o o o která by měla být samozřejmostí, zvláště pro vysokoškolsky vzdělané lidi: Zdravení na začátku hodiny. Studenti by měli zaujmout místa v posluchárně včas, tj. před příchodem učitele. Po jeho příchodu pozdraví tak, že povstanou, učitel jim poděkuje a pozdraví je. Zdravení mimo výuku. Je obecnou slušností zdravit starší lidi, které znáte, tedy tím spíše učitele, kteří Vám přednášejí nebo Vás mají na cvičení, a to i při náhodném setkání nejen na půdě školy, menzy apod. Tak jak jste se jistě učili společenskému chování i v tanečních, měli byste dodržovat dávání přednosti starším osobám (a to nejen známým učitelům) při vstupu do budovy či do místnosti, stejně jako do výtahu. Oslovování. Na vysoké škole (alespoň na tradičních VŠ v Čechách) je zvykem oslovovat učitele titulem, a to nejvyšším dosaženým), nikoli jménem. Tedy pane profesore (obvykle tituly prof., Ing., CSc. nebo DrSc.), pane docente (tituly doc., Ing., CSc. nebo Ph.D.)), pane doktore (tituly Ing., Ph.D. nebo též v případě absolventů přírodních věd, tj. např. matematiky, fyziky či geologie titul RNDr.), pane inženýre (titul Ing.), popř. pane magistře (titul Mgr. u absolventů některých univerzit, např. jazykářů). Vysokoškolské tituly jsou získávány na základě předepsaných zkoušek a obhajob odborných či vědeckých prací před odbornými komisemi, jmenovanými vědeckými radami fakult. Nelze tedy používat titul profesora pro každého učitele na VŠ, jak je zvykem na středních školách, kde se jedná o středoškolské „profesory“. Učitelé by měli studenty oslovovat titulem pan, slečna či paní a jménem. Představování. Učitelé by se měli studentům představovat nejvyšším dosaženým titulem a jménem. Studenti by se měli učiteli představovat jménem bez titulu pan, slečna či paní. Na rozdíl od neslovanských jazyků se v češtině pozná, že se jedná o ženu příponou –ová a většinou se to pozná i vizuelně. K občerstvení i k výměně zkušeností slouží přestávky mezi hodinami. Rozdíly mezi střední a vysokou školou Na rozdíl od střední školy je výuka jednotlivých předmětů na vysoké škole rozdělena na přednášky (pro celý ročník či paralelku) a cvičení (pro jednotlivé studijní skupiny), méně často se jedná pouze o přednášky nebo samostatné 2 semináře (pro studijní skupiny dle potřeby výklad i řešení instruktivních příkladů). Pochopení dílčí probírané tématiky je testováno ve cvičeních, v předem ohlášených písemných testech, celkové znalosti předmětu pak až při zkoušce, popř. souhrnným písemným testem pro získání klasifikovaného zápočtu. Požadované znalosti tedy obvykle nejsou ověřovány průběžně a namátkově jako na střední škole, což může svádět a často také svádí k domněnce, že není nutno průběžně studovat a že se student vše naučí až před zkouškou. Cílem studia na VŠ je však získání trvalejších základů oboru a hlavně získání technického, logického myšlení. Odrecitování přednesené látky bez pochopení principů, k čemuž krátkodobé studium přednesené látky těsně před zkouškou obvykle vede, není žádoucí a většinou pedagogů také není uznáváno pro úspěšné absolvování předmětu. Ad 2) České vysoké učení technické v Praze o bylo založeno roku 1707 reskriptem císaře Josefa I., na žádost Christiana Josefa Willenberga, a to jako Česká stavovská inženýrská škola. Od roku 1786 sídlila škola v Husově ulici č.5. Od roku 1803 byla přeměněna na Královské stavovské technické učiliště a od roku 1920 se nazývá České vysoké učení technické v Praze. Před 7 roky oslavilo ČVUT v Praze 300 let svého trvání. Podrobněji o historii ČVUT na www stránkách fakulty a ve skriptech o výuce zeměměřictví v GD 1. o Organizační struktura ČVUT ČVUT zahrnuje v současné době 8 fakult, a to fakulty stavební, strojní, elektrotechnickou, jadernou a fyzikálně inženýrskou, architektury, dopravní, biomedicínského inženýrství a fakultu informačních technologií. Dále pak 5 vysokoškolských ústavů, 4 tzv. ostatní součásti (sem patří i Ústřední knihovna ČVUT) a konečně tzv. účelová zařízení (sem patří rektorát ČVUT, správa účelových zařízení – koleje a menzy, a nakladatelství ČVUT). V čele ČVUT stojí vedení ČVUT, jehož nejvyšším představitelem je rektor (v současné době prof. Ing. Petr Konvalinka, CSc.), předseda Akademického senátu ČVUT (MUDr. Ing. Kříha), kvestor (Mgr. Gazda) a prorektoři pro řízení jednotlivých činností, jimiž se škola zabývá. Dalšími akademickými orgány jsou Kolegium a Grémium rektora, Vědecká a Správní rada ČVUT, Disciplinární komise a Akademický senát ČVUT. Tyto orgány mají různé kompetence k řešení problematiky vysoké školy. (Více informací, popř. jejich aktualizaci lze vyhledat na webovských stránkách ČVUT). o Organizační struktura Fakulty stavební (FSv ) Stavební fakulta nabízí pro bakalářské studium 6 studijních programů, a to „Stavební inženýrství“ se 7 studijními obory, „Stavitelství“, „Geodézii a kartografii“, „Architekturu a stavitelství“, Metrologii a konečně „Civil Engineering“, všechny s jedním studijním oborem. Pro magisterské studium pak nabízí 8 studijních programů, z toho 2 v anglickém jazyce. (Více informací lze vyhledat na webovských stránkách FSv ČVUT). V čele FSv stojí děkan (v současnosti prof. Kohoutková), kterému jsou v řízení fakulty nápomocni proděkani pro pedagogickou činnost (prof. Máca), pro rozvoj fakulty (doc. Čiháková), pro vědeckou a výzkumnou činnost (prof. Hájek), pro vnější vztahy (prof. Pavelka) a pro výstavbu a investiční činnost 3 (prof. Šenberger). Kromě nich na jednotlivých studijních programech a některých studijních oborech fungují zástupci proděkana pro pedagogickou činnost (pro obory G a H je to prof. Čepek). Hospodaření a vnitřní správu fakulty řídí tajemník fakulty (Ing. Vlasák). Dalšími akademickými orgány fakulty jsou Kolegium a Grémium děkana, Akademický senát FSv a Vědecká rada FSv. (Více informací lze vyhledat na webovských stránkách FSv ČVUT). o Organizační struktura studijního programu Geodézie a kartografie (GK) Studijní program Geodézie a kartografie zahrnuje v současné době 2 odborné katedry, které tvoří (spolu s katedrami ostatních studijních programů) základní organizační jednotky pro pedagogickou práci na fakultě a v jejich čele stojí vedoucí kateder. Vedoucím katedry Speciální geodézie (K154) je doc. Ing. Martin Štroner, Ph.D. a vedoucím katedry Geomatiky (K155) je prof. Dr. Ing. Leoš Mervart, DrSc. (Více informací lze vyhledat na webovských stránkách FSv ČVUT, pracoviště, katedry, stránky udržované katedrou). Podrobnější informace o studiu jsou uvedeny níže. Historie výuky zeměměřictví v Praze [výtah autora publikace: HÁNEK, P.: 250 století zeměměřictví. (Data k dějinám zeměměřictví). Praha, Klaudian 2000, dotisk 2002, 73 s. ISBN 80-902524-0-0.] o Zeměměřický stav je v českých zemích zmíněn již při instituci zemských desek v 16. století. o 1705 - Kristián Josef Willenberg podal císaři Leopoldu I. žádost o zřízení školy pro 12 příslušníků českých stavů, na níž se měla učit aritmetika, geometrie, praktická geometrie (tj. geodézie) a pevnostní stavitelství. O rok později, již za panování Josefa I., získal titul císařského inženýra, který byl podmínkou zahájení výuky, ke kterému došlo 1. 1. 1718 za vlády Karla VI. Dvouletý Stavovský inženýrský ústav je předchůdcem dnešního ČVUT v Praze. (Viz 1869) o 1803 – po reformě školy založen Český stavovský polytechnický institut o 1869 - dosavadní utrakvistický (dvojjazyčný) Polytechnický ústav Království českého byl rozdělen na část německou a českou, která do dosavadního názvu předřadila slovo „Český". Roku 1875 byly vysoké technické školy zestátněny. Nový název zněl C. k. česká vysoká škola technická (ČVŠT). Po roce 1918 se vznikem republiky došlo k reorganizaci a u názvu zmizela zkratka slov císařsko-královská. Tato vzdělávací instituce nese od roku 1921 nynější název České vysoké učení technické (ČVUT). (Viz též 1705) o 1887 - v nákladu 1800 výtisků byl vydán první sešit významné české učebnice Kompendium geodesie nižší, jehož autorem byl na popud Spolku posluchačů inženýrství na České technice v Praze prof. František Müller. I. díl práce, která „přinesla češtinu do kanceláří", byl ukončen 1894, spoluautorem a později jediným autorem se stal František Novotný. II. díl vycházel v České matici technické (ČMT) v letech 1897-9, III. díl byl ukončen 1902. Část Vyšší geodesie vyšla 1909, nebyla však dokončena. Toto velmi obsáhlé a promyšlené dílo připravovalo půdu pro samostatné zeměměřické studium (viz 1896) a ovlivnilo generace našich zeměměřičů i jiných techniků, kteří s geodezií přicházeli do profesního styku. 4 o 1896 - výnosem ministerstva kultu a vyučování č. 13051 z 22. února bylo zavedeno na vysokých technických školách čtyřsemestrální samostatné zeměměřické studium, zaměřené k potřebám katastru a ukončené I. státní zkouškou, probíhající podle říšského zákona č. 224. Historicky prvým českým absolventem se stal dne 1. 1. 1898 - vedle svých 7 kolegů - Josef Lukeš z Pejřimova. Zkušební komisi vedl prof. František Müller. Na České vysoké škole technické v Brně se konala státní zkouška poprvé 12. 7. 1902 za předsednictví prof. Josefa Ličky. o 1906 - profesor České vysoké školy technické v Praze Josef Petřík oddělil z přednášek geodezie partie o agrárních operacích a scelování pozemků. Stal se tak u nás zakladatelem studijního oboru pozemkové úpravy. o 1907 - 7. 12. byla na Báňské akademii v Příbrami založena stolice (katedra) geodésie a důlního měřictví. o 1927 - zákon 115/27 Sb. zavedl na čs. vysokých školách tříleté zeměměřické studium s právem doktorátu. Zkušební řád byl dán výnosem Ministerstva školství a národní osvěty č. 54971-IV z léta 1928. O tuto reformu se mimořádně zasloužil neúnavný profesor ČVUT Josef Petřík. o 1928 - slečna Zdenka Nováková z Olomouce „složivši státní zkoušku na Českém vysokém učení technickém v Praze, vstoupila jako česká žena první v řady zeměměřičských pracovníků". o 1946 - zákonem č. 87/46 Sb. bylo na čs. vysokých školách zavedeno čtyřleté zeměměřické studium, které je zrovnoprávnilo s jinými technickými obory. Na Slovensku v tomto rozsahu studium probíhalo již od roku 1941. o 1953 - z oddělení zeměměřického studia Fakulty inženýrského stavitelství ČVUT v Praze byla zřízena samostatná Zeměměřická fakulta, vedená děkanem prof. Josefem Böhmem. Zrušena byla při reorganizaci roku 1960 a stala se oborem geodezie a kartografie Stavební fakulty. Současně byl zaveden nový předmět Inženýrská geodézie, který přednášel jeden ze spoluzakladatelů tohoto oboru prof. Václav Krumphanzl. Mezi významné profesory dále patřili Josef Ryšavý, František Fiala, Pavel Potužák, Emil Buchar a Josef Böhm. o 1954 - v rámci vysokoškolských reforem bylo na čs. vysokých školách zavedeno pětileté zeměměřické studium. V 80. letech 20. století bylo pro některá zaměření čtyřleté, po roce 1990 naopak jedenáctisemestrové. o 1994 - ve školním roce 1994/5 bylo v Praze a v Brně na Stavebních fakultách zavedeno tříleté bakalářské studium pro obor katastr nemovitostí. Svým způsobem se tak uzavřel vývoj, zahájený 1896 (viz 1896, 1998). o 1998 – v ČR byl vydán zákon 111/1998 Sb. o vysokých školách, který významně změnil formy vzdělávání. §2 zavádí třístupňové typy studijních programů: bakalářský, magisterský a doktorský. Typ vysokoškolské vzdělávací činnosti je určen typem uskutečňovaných akreditovaných studijních programů. Vysoká škola je univerzitního nebo neuniverzitního typu. 5 Výuka bakalářského a navazujícího magisterského studia v současnosti o Studium oboru Geodézie, kartografie a geoinformatika (G) na Stavební fakultě ČVUT v Praze ve studijním programu Geodézie a kartografie (GK) je v současnosti rozděleno na tříleté bakalářské (6 půlročních semestrů), dvouleté magisterské (4 semestry) studium a pro nejlepší studenty na navazující čtyřleté doktorské studium. o Úspěšné absolvování oboru G předpokládá dobrou úroveň znalostí z matematiky (středoškolské znalosti jsou dále rozvíjeny ve čtyřech semestrech), základní znalosti z fyziky, matematické statistiky a programování. Tyto znalosti jsou pak využívány k řešení široké odborné problematiky, jíž se obor zabývá. Jedná se zejména o: oblast geodézie, kterou tvoří základní znalosti o tvaru a rozměru Země, znalosti o geodetických referenčních systémech a bodových polích polohových, výškových a tíhových, znalosti o přístrojích a metodách pro získávání měřených dat (úhly, délky, převýšení, popř. další) a pro jejich početní zpracování, včetně hodnocení přesnosti a způsobů vyrovnání nadbytečných měření, oblast teoretické geodézie, která se zabývá především studiem tvaru Země a jejího gravitačního pole jako celku, transformací souřadnic, globálními a národními geodetickými referenčními systémy, užitím kosmických metod pro geodetickou praxi a teorií výšek, oblast inženýrské geodézie, kterou tvoří vyhotovení a kontrola podkladů pro projektování, spolupráce při projektování a realizaci staveb (vytyčování a kontrolní měření), zhotovení geodetické části dokumentace skutečného provedení stavby, geodetická bezpečnostní měření posunů a přetvoření a bezpečnostní měření technologických (strojírenských) zařízení a dále geodetické činnosti v podzemních prostorách (kolektory, tunely, metro apod.), oblast fotogrammetrie, zabývající se metodami pozemní, letecké fotogrammetrie a dálkového průzkumu Země a jejich využitím pro geodetickou praxi, oblast kartografie, kterou tvoří matematická kartografie, zabývající se zobrazením zemského povrchu na matematicky definovatelná tělesa, umožňující rozvinutí do roviny a výpočty kartografických zkreslení a dále tematická kartografie, zabývající se především obsahovou náplní map, způsoby zobrazení prvků map, státním mapovým dílem, klady a značením listů, přesností map atd., oblast katastru nemovitostí, která se zabývá historií evidence nemovitostí v ČR, předmětem a obsahem katastru nemovitostí a jeho informačním systémem, zhotovováním a náležitostmi geometrických plánů a vytyčováním vlastnických hranic pozemků, oblast geografických informačních systémů (GIS), se zabývá informacemi, které se týkají místa na zemském povrchu. Tvoří funkční celek, který se skládá z technických a programových prostředků, dat a pracovních postupů a je zaměřen na sběr, ukládání, správu, analýzu, syntézu a prezentaci prostorových dat pro potřeby popisu, analýzy, modelování a racionální správu zájmového území (např. technické mapy měst), 6 oblast pozemkových úprav, se zabývá významem, účelem a náplní pozemkových úprav, stručným historickým vývojem, legislativním rámcem, vazbou na katastr nemovitostí ČR a na další související obory, podklady pro jednotlivé části PÚ a projekčními činnostmi, oblast ekonomiky a řízení zeměměřických činností, seznamuje studenty s platnými právními předpisy, ekonomickými teoriemi, cíli, formami a etikou podnikání v zeměměřictví, tvorbou cen, přípravou zakázek a projektováním, managementem a marketingem v zeměměřictví a péčí o jakost zeměměřických prací a jejich výsledků. studium je doplněno o předměty z oblasti filozofie, etiky, rétoriky, práva a o předměty vztahující se k aktivnímu využívání výpočetní techniky v geodetické a kartografické praxi. Rozsahem i obsahem významnou součástí studia je výuka v terénu. o Bakalářské studium obsahuje povinné předměty, které se skládají obvykle z přednášek a cvičení, ve kterých je přednášená látka prakticky procvičována (u geodetů se často jedná o praktickou výuku s přístroji, a to včetně zpracování naměřených dat). Cvičení jsou povinná, přednášky pouze doporučené, avšak osobní kontakt s možností diskuze nad přednášenou látkou lze těžko nahradit samostudiem z odborné literatury. Navíc se přednášející zpravidla striktně nedrží doporučené literatury a student má na přednáškách možnost se seznámit s tím, které partie probírané látky pokládá přednášející za nejdůležitější. Přednášející, jakožto garant předmětu, je také zkoušejícím. Podmínkou účasti na zkoušce je získání zápočtu ze cvičení. Jeho získání je podmíněno prakticky 100% účastí na cvičeních (řádně omluvenou absenci je třeba nahradit po domluvě s učitelem), splněním předepsaných požadavků (u geodetů se jedná zpravidla o zpracování naměřených dat, jejich vyhodnocení a často i vypracování grafických příloh, a to vše v požadované kvalitě) a úspěšné absolvování kontrolních, popř. i opravných testů. o Od 1. semestru magisterského studia se studijní program GK dělí na obory Geodézie a kartografie (G) a Geoinformatika (H). Student bakalářského studijního programu Geodézie a kartografie tak bude nejpozději v 6. semestru postaven před volbu mezi oborem G a oborem H. o Bakalářská práce. V magisterském studiu oboru G by si úspěšný absolvent studia bakalářského měl zvolit profesní zaměření (modul), které nabízejí dvě katedry oboru. Katedra speciální geodézie nabízí modul “Inženýrská geodézie“, který rozvíjí znalosti metod a řešení specifických úloh v oblasti inženýrské geodézie, se zaměřením především na aplikaci geodetických metod ve stavebnictví a strojírenství, s využitím nejmodernější přístrojové a výpočetní techniky a poskytne absolventovi základní znalosti z hlavních oborů stavebnictví (pozemní stavitelství, geotechnika, betonové, ocelové a dřevěné konstrukce, pozemní komunikace a vodohospodářské stavby), které jsou důležité pro spolupráci s odborníky jiných profesí. Katedra geomatiky nabízí modul „Teoretická geodézie“, kterým se dále rozvíjí teoretické poznatky pro určování a zpřesňování tvaru Země a jejího gravitačního pole jako celku a užití kosmických metod pro geodetickou praxi, dále modul „Zeměměřictví a katastr“, který se zaměřuje na prohloubení znalostí z kartografie, dálkového průzkumu Země a fotogrammetrie. Již během bakalářského studia je tedy vhodné (za předpokladu pokračování ve studiu magisterském) zvolit si profesní zaměření, kterému by se chtěl student věnovat a podle toho si zvolit i vhodné 7 téma bakalářské práce (potažmo katedru), se zvoleným profesním zaměřením (popř. i oborem) souvisejícím. Vzhledem k tomu, že bakalářskou práci je třeba vypracovat během 6. semestru, kdy probíhá běžná výuka, včetně nutnosti získání zápočtů a složení 4 zkoušek, je vhodné vybrat si téma na zvolené katedře a přihlásit se na bakalářskou práci již na začátku třetího ročníku (5. semestru) a zahájit práce na ní již v předstihu (získávání podkladů), zvláště jedná-li se i o část měřickou. o Státní závěrečná zkouška. Bakalářské studium je zakončeno státní závěrečnou zkouškou, která se v současné době skládá ze 2 samostatných ústních zkoušek, a to z Geodézie (základní znalosti za 6 semestrů z Geodézie, Vyrovnávacího počtu, Vyšší geodézie a Inženýrské geodézie) a z Geomatiky (základní znalosti z Mapování, Kartografie, DPZ a GIS) a z obhajoby bakalářské práce, která by měla být zpracována samostatně, pod odborným vedením některého pedagoga. o Magisterské studium navazuje na studium bakalářské a nabízí, kromě dvou studijních oborů G a H, již dříve uvedené moduly pro volbu profesního zaměření v oboru G. Podmínkou přechodu na magisterské studium je úspěšné absolvování bakalářského studia v předem stanovené kvalitě. o Magisterské studium se skládá ze 3 semestrů výuky převážně odborných předmětů, navazujících a rozšiřujících základní předměty absolvované ve studiu bakalářském, včetně skupiny předmětů volitelných (podle profesního modulu). Všichni studenti z ročníku společně absolvují povinné předměty, dále v rámci profesního modulu tzv. povinně volitelné předměty (jsou základem zvoleného modulu) a konečně si vybírají pro doplnění stanoveného počtu kreditů několik tzv. volitelných předmětů, ze skupiny předmětů nabízených v příslušném modulu. o Diplomová práce. Čtvrtý semestr je pak zcela vyhrazen zpracování diplomové práce. Ta by v ideálním případě měla navazovat na téma bakalářské práce. V žádném případě by ale neměla být příprava diplomové práce zahajována až na začátku 4. semestru! Nejlépe by měla práce na ní probíhat průběžně již od začátku magisterského studia (pokračování bakalářské práce) nebo nejpozději od začátku 3. semestru. Vyhrazení celého semestru na zpracování diplomové práce by měla také odpovídat její kvalita, tzn. vychází se z předpokladu, že se diplomant bude diplomové práci věnovat na plný úvazek! o Státní závěrečná zkouška. Magisterské studium je opět zakončeno státní závěrečnou zkouškou. Ta se skládá z obhajoby diplomové práce a ústní odborné zkoušky, zaměřené na kontrolu odborných znalostí získaných během studia, se zaměřením na tématiku diplomové práce. Ad 3) Měřické jednotky Pro určování vzájemné polohy bodů na zemském povrchu je nutné provádět měření fyzikálních veličin, např. délek, úhlů, převýšení, ale i času, teploty, tlaku, vlhkosti a dalších fyzikálních veličin, které mohou ovlivňovat přesnost dosažených výsledků. Měřená veličina je přitom porovnávána s veličinou jednotkovou. Jednotky byly v dřívějších dobách nejen v různých zemích, ale i v různých krajích různé a mnohdy i při stejném názvu měly různé hodnoty (např. míle), což působilo značné potíže. Proto 8 na konci 19. století došlo ke sjednocení a vzniku metrické soustavy (metr-kilogramsekunda, MKS), ke které postupně přistoupila většina států. Od roku 1960 je obecně používána soustava SI. Soustava SI (zkratka z francouzského Le Système International d'Unités) je mezinárodně domluvená soustava jednotek fyzikálních veličin, která se skládá ze základních jednotek, odvozených jednotek a násobků a dílů jednotek. Mezinárodně garantuje definice jednotek a uchování etalonů Bureau International des Poids et Mesures v Sèvres (Francie), v České republice Český metrologický institut v Brně. Základních jednotek je sedm: metr, kilogram, sekunda, kelvin, ampér, kandela, mol. Odvozené jednotky se tvoří výhradně jako součiny a podíly jednotek základních. Násobky a díly (výhradně dekadické) se tvoří pomocí předpon před jednotkami. V Česku vyplývá pro subjekty a orgány státní správy povinnost používat soustavu jednotek SI ze zákona č. 505/1990 Sb. (Zákon o metrologii; s následujícími změnami) a souvisejících vyhlášek MPO, zejména vyhlášky č. 264/2000 Sb. Základní jednotky pro následující fyzikální veličiny: Fyzikální veličina Jednotka Značka Délka metr m Hmotnost kilogram kg Čas sekunda s Termodynamická teplota kelvin K Látkové množství mol mol Elektrický proud ampér A Svítivost kandela cd a jejich současně platné definice pro jednotky nejčastěji používané v geodézii: Délka Základní jednotkou je metr (značka „m“). 1 metr je délka dráhy, kterou urazí světlo ve vakuu za sekundy. Hmotnost Základní jednotkou hmotnosti je kilogram (značka „kg“). Ten je definován hmotností mezinárodního prototypu kilogramu, který je uložen v Mezinárodním úřadě pro váhy a míry v Sèvres u Paříže. (Připravovaná nová definice kilogramu se má opírat o pevně stanovenou Planckovu konstantu.) Čas Základní jednotkou času je sekunda (značka „s“). 1 sekunda je doba trvání 9 192 631 770 period záření, odpovídající přechodu mezi dvěma hyperjemnými hladinami základního stavu atomu 133Cs. Termodynamická teplota Základní jednotkou termodynamické teploty je kelvin (značka „K“). 1 kelvin je 1/273,16 díl absolutní teploty trojného bodu vody. (Připravovaná nová definice kelvinu se má opírat o pevně stanovenou Boltzmannovu konstantu.) 9 Elektrický proud Základní jednotkou elektrického proudu je ampér (značka „A“). 1 ampér je takový elektrický proud, který ve dvou přímých rovnoběžných vodičích o nekonečné délce a zanedbatelném průřezu vzájemně vzdálených ve vakuu jeden metr, vyvolá mezi těmito vodiči sílu rovnou 2 × 10−7 N na jeden metr délky. (Připravovaná nová definice ampéru se má opírat o pevně stanovenou hodnotu elementárního náboje.) Původně byly základní jednotky stanoveny jako na sobě vzájemně nezávislé. Postupně jsou některé definovány odvozením z jiných základních jednotek pomocí pevně stanovené hodnoty fundamentálních fyzikálních konstant (např. metr ze sekundy pomocí rychlosti světla ve vakuu), což umožňuje vyhnout se problémům s prototypy jednotek a dosahovat přesnějšího stanovení. Odvozené jednotky Odvozené jednotky se tvoří kombinacemi (povoleny jsou výhradně součiny a podíly) základních jednotek, u významných veličin dostaly samostatné názvy. Příklady: kilogram na metr krychlový, metr čtverečný, metr krychlový, metr za sekundu… Odvozené jednotky se samostatným názvem, např.: farad, joule, newton, ohm, pascal, radián, volt, watt, stupeň Celsia Definice, doporučené značení odvozených veličin, jejich jednotky a jejich závazné značky jsou upraveny normami řady ČSN ISO IEC 80000 „Veličiny a jednotky“, která postupně nahrazuje předchozí řadu ČSN ISO 31 stejného názvu. Násobné a dílčí jednotky K vyjádření násobků nebo dílů základních nebo odvozených jednotek (výhradně dekadických) slouží předpony. Vedlejší jednotky Vedlejší jednotky jsou jednotky, které byly dříve pro svoji všeobecnou rozšířenost a užitečnost řazeny do soustavy SI, přestože nebyly odvozeny ze základních jednotek. V současnosti se považují za mimosoustavové. Soustava SI akceptuje používat souběžně s jednotkami SI následující jednotky: minuta, hodina, den, úhlový stupeň, úhlová minuta, (úhlová) vteřina, hektar, litr, tuna. Doplňkové jednotky Doplňkové jednotky jsou to takové jednotky, o nichž Generální konference pro váhy a míry dosud nerozhodla, zda mají být zařazeny mezi základní jednotky nebo jednotky odvozené. radián rovinný úhel sevřený dvěma polopřímkami, které na kružnici opsané z jejich počátečního bodu vytínají oblouk o délce rovné jejímu poloměru (značka „rad“). steradián prostorový úhel s vrcholem ve středu kulové plochy, který na této ploše vytíná část s obsahem rovným druhé mocnině poloměru této kulové plochy (značka „sr“). Odvozené jednotky Odvozené jednotky vznikají pomocí fyzikálních definičních vztahů z jednotek základních nebo doplňkových. K vytváření dalších odvozených jednotek mohou být použity odvozené jednotky, které mají samostatný název. Odvozené jednotky jsou koherentní vzhledem k jednotkám základním, resp. doplňkovým. Některé odvozené jednotky jsou uvedeny v tabulce. 10 Jednotka m² m³ m-1 hertz m/s rad/s m/s² rad/s² kg/m³ m³/kg newton pascal volt ohm Značka Hz N Pa V Ω Veličina Fyzikální rozměr obsah objem vlnočet frekvence rychlost úhlová rychlost zrychlení úhlové zrychlení hustota měrný objem síla tlak, napětí elektrické napětí, potenciál elektrický odpor m² m³ m-1 s-1 m·s-1 rad·s-1 m·s-2 rad·s-2 kg·m-3 m³·kg-1 m·kg·s-2 N.m-2 = m-1·kg·s-2 m²·kg·s-3·A-1 m²·kg·s-3·A-2 Násobné a dílčí jednotky Násobné a dílčí jednotky se tvoří pomocí předpon, které také předepisuje norma. U názvu nesmí být použito více než jedné předpony. Předpony pro tvoření násobků a dílů jednotek podle třetí mocniny deseti jsou uvedeny v následující tabulce. Předpona Název Značka exa peta tera giga mega kilo mili mikro nano piko femto atto E P T G M k m µ n p f a Původ Znamená násobek řečtina (exa = šest) řečtina (pente = pět) řečtina (teras = nebeské znamení) řečtina (gigas = obr) řečtina (megas = veliký) řečtina (chiliolo = tisíc) latina (mille = tisíc) řečtina (mikros = malý) latina (nanus = trpaslík) italština (piccolo = maličký) dánština (femten = patnáct) dánština (atten = osmnáct) 1 000 000 000 000 000 000 1 000 000 000 000 000 1 000 000 000 000 1 000 000 000 1 000 000 1 000 0,001 0,000 001 0,000 000 001 0,000 000 000 001 0,000 000 000 000 001 0,000 000 000 000 000 001 = 1018 = 1015 = 1012 = 109 = 106 = 103 = 10-3 = 10-6 = 10-9 = 10-12 = 10-15 = 10-18 Kromě těchto předpon je možno užívat i předpon odstupňovaných po jednom dekadickém řádu. Užívání těchto předpon je dovoleno jen ve zvláštních případech, tj. např. hektolitr (hl) nebo centimetr (cm), kterých se běžně užívalo před zavedením nové normy. Všeobecně se dává přednost užívání předpon odstupňovaných podle třetí mocniny deseti. 11 Předpona Název Značka hekto deka deci centi h da d c Původ Znamená násobek řečtina (hekaton = sto) řečtina (dekas = deset) latina (decem = deset) latina (centum = sto) 100 10 0,1 0,01 = 102 = 101 = 10-1 = 10-2 Vedlejší jednotky Vedlejší jednotky nepatří do soustavy SI, ale norma povoluje jejich používání. Tyto jednotky nejsou koherentní vůči základním nebo doplňkovým jednotkám SI. Jejich užívání v běžném praktickém životě je ale tradiční a jejich hodnoty jsou ve srovnání s odpovídajícími jednotkami SI pro praxi vhodnější. Bylo tedy nutné (a vhodné) povolit jejich užívání. Vedlejší jednotky používané v geodézii uvádí následující tabulka. K vedlejším jednotkám času a rovinného úhlu se nesmějí přidávat předpony. Lze používat také jednotek kombinovaných z jednotek SI a jednotek vedlejších nebo i kombinované z vedlejších jednotek, např. km·h-1 apod. Veličina čas teplota rovinný úhel plošný obsah objem tlak Jednotka minuta hodina den Celsiův stupeň úhlový stupeň úhlová minuta úhlová vteřina grad (gon) hektar litr bar Značka Vztah k jednotkám SI min h d °C ° ' " g (gon) ha l b 1 min = 60 s 1 h = 3600 s 1 d = 86 400 s 1 ° = (π/180) rad 1 ' = (π/10800) rad 1 " = (π/648000) rad 1 g = (π/200) rad 1 ha = 104 m² 1 l = 10-3 m³ 1 b = 105 Pa Vědním oborem zabývajícím se stanovením měřitelných veličin a jejich měřením je Metrologie. Zahrnuje teoretické i praktické aspekty měření, bez ohledu na jejich úroveň přesnosti a bez ohledu na obor vědy nebo techniky Měřické jednotky nejčastěji používané v geodézii Délkové jednotky Staré jednotky délky byly nejčastěji odvozeny z rozměrů lidského těla např.: sáh, stopa, loket, palec, yard (viz skripta Geodézie 1) a nebyly jednotné. Zásluhou francouzského Ústavodárného shromáždění, které pověřilo vědeckou komisi stanovením soustavy jednotek, vznikla v roce 1790 metrická soustava. 12 Metrická míra Tato komise navrhla stanovit jako základ jednotek délky jednu desetimilióntinu zemského kvadrantu. Měření délky poledníku mezi Dunkerque a Barcelonou probíhalo v letech 1792-1799. Později bylo měření prodlouženo až na ostrov Formentera. Měření úseku dlouhého 1300 km probíhalo v peruánských sázích (toise di Pérou), které byly tehdy ve Francii používány. Dekret ze dne 10. prosince 1799 pak na základě měření a předpokladu o zploštění zemského elipsoidu 1:334 stanovil následující údaj: 1 m = 0,51307407 železného etalonu toise di Pérou (peruánského sáhu) při 13 °R 1 m = 443,295936 pařížských čárek. Na základě těchto měření byl nejprve zhotoven mosazný etalon metru a poté etalon platinový, který byl nazván archivní metr. Jeho délka byla platná při teplotě 0 °C. Od listopadu 1801 a následně od 1. ledna 1840 bylo používání metrické soustavy ve Francii uzákoněno. V květnu 1875 podepsali zástupci 18 zemí tzv. Metrovou konvenci. Ta stanovila založení mezinárodního úřadu měr a vah, spravovaného mezinárodním výborem. Podle původního archivního metru byl vyroben mezinárodní etalon metru (užívaný dodnes) a jeho kopie, které byly vydány do členských států konvence. Etalony metru byly zhotoveny ze slitiny platiny a iridia, mají délku 1020 mm a průřez ve tvaru písmene X. Rakousko obdrželo kopie č. 15 a 19, Uhersko č. 14 tohoto etalonu. V Rakousko-Uhersku byla metrická soustava zavedena zákonem z července 1871 s platností od 1. ledna 1876. Jako etalon byla schválena kopie č. 15 s tím, že je o 0,0000009 m delší, než metr v Sèvres. V současnosti je metr definován pomocí vlnové délky světla (viz str.1). Spolu s metrem se dále v praxi používají jeho násobky a zlomky: 1 dekametr (dam) = 10 m, 1 decimetr (dm) = 0,1 m, 1 hektometr (hm) = 100 m, 1 centimetr (cm) = 0,01 m, 1 kilometr (km) = 1000 m, 1 milimetr (mm) = 0,001 m. 1 mikrometr (μm) = 0,000 001 m Délky se v geodézii obvykle uvádějí na 2 nebo 3 desetinná místa, a to s ohledem na jejich požadovanou přesnost. Při měření posunů v inženýrské geodézii jsou délky uváděny až na 4 desetinná místa, při kalibraci délkových měřidel až na 6 desetinných míst. Sáhová míra V sáhové míře byly v Rakousku-Uhersku, tedy i na území Čech a Moravy, vyhotoveny katastrální mapy k evidenci pozemků. Vzhledem ke skutečnosti, že se tyto katastrální mapy stále používají, je třeba znát vztah mezi mírou sáhovou a metrickou. Základní jednotkou v sáhové míře byl vídeňský sáh (°), který se dělil na stopy (´) a palce (´´): 1 sáh = 1° = 6´ = 72´´ = 1,896 484 m, 1 stopa = 1´= 12´´ = 0,316 081 m, 1 palec = 1´´ = 2,634 cm. 13 Plošné jednotky Délky sloužily, krom jiného, k výpočtu výměr pozemků, tedy ploch. Základní jednotkou plošného obsahu je čtverečný metr (m2), což je obsah čtverce o délce strany 1 m. Používají se též jeho násobky nebo zlomky: 1 ar = 100 m2, 1 dm2 = 1.10-2 m2, 1 ha = 10 000 m2, 1 cm2 = 1.10-4 m2, 2 2 1 km = 1 000 000 m , 1 mm2 = 1.10-6 m2. V sáhové míře se používaly následující plošné jednotky: 1 katastrální jitro = 2 korce = 3 měřice = 1600 °= 0,575 464 ha, 1 korec =1/2 jitra = 3/2 měřice = 800 °= 0,287 732 ha, 1 měřice = 1/3 jitra = 2/3 korce = 533 + 1/3 °= 0,191 821 ha, 1čtverečný sáh = 1 °= 36 čtverečných stop ´ = 3,596652 m2, 1 m2= 0,278 036 °. Úhlové jednotky Jednotkou rovinného úhlu je radián (rad), který je definován jako rovinný úhel sevřený dvěma polopřímkami, které na kružnici opsané z jejich počátečního bodu vytínají oblouk o délce rovné jejímu poloměru (obr.1). Vyjadřujeme-li úhel v radiánech, hovoříme o jeho uvedení v obloukové míře. Plný úhel má hodnotu 2π rad, přímý úhel π rad a pravý úhel π/2 rad. Vedlejší jednotkou rovinného úhlu je stupeň úhlový (°), který je definován: 1°= π/180 rad a se svými zlomky tvoří šedesátinnou (sexagezimální) soustavu. Plný úhel má hodnotu 360°, přímý úhel 180° a pravý úhel 90°. 1° = 60´ (minut), 1´ = 60´´ (vteřin). Druhou vedlejší jednotkou rovinného úhlu je gon (gon), popř. grad (g), který je definován: 1 gon = 1g = π/200 rad a se svými zlomky tvoří setinnou (centezimální) soustavu. Plný úhel má hodnotu 400 gon, přímý úhel 200 gon a pravý úhel 100 gon. Pro převod z obloukové míry do šedesátinné či setinné platí vztahy: arc : ° = 2π : 360° a z toho např. ° = arc *180°/π a arc : nebo naopak arc gon* π/200 gon. Vyjádříme-li radián (rad - v geodézii se obvykle značí ), v šedesátinných nebo setinných jednotkách, bude: ° = 180°/π = 57,29578° nebo = 200 n/π = 63,6620 gon, ´ = 3438´ nebo = 63662,0 gon, ´´= 206 265´´ . 14 Při měření i výpočtech se velikost úhlu obvykle vyjadřuje ve vedlejších jednotkách (šedesátinných např. USA, Rusko, nebo setinných, většina evropských států). Výpočty ve stupních je nutno na kalkulátorech provádět v nonagezimální míře, kde se šedesátinné minuty a vteřiny převádí na desetiny a obvykle až na desetitisíciny stupně. Úhly se v geodézii obvykle uvádějí na 2 nebo 4 desetinná místa. Ve vojenství se užívá jako jednotka rovinného úhlu tzv. dělostřelecký dílec, což je 1/6400 díl plného kruhu (jednomu dílci odpovídá na vzdálenost 1 km délka oblouku přibližně 1 m). Pro určení atmosférických korekcí při měření délek se určují hodnoty atmosférického tlaku a teploty vzduchu: Jednotky tlaku: Pascal (Pa, hPa = milibar (mbar)), dříve se používal torr = mmHg. Převod torrů na milibary či hPa podle vztahu 1torr ≈ 4/3 mbar. Jednotky teploty: Kelvin (K), stupeň Celsiův (°C) v geodézii je používán prakticky výhradně, stupeň Fahrenheitův (°F) používán v USA. Ad 4) Úvod Základní legislativa z oblasti zeměměřictví a katastru nemovitostí o Zákon č.200/1994 Sb. o zeměměřictví (zeměměřický zákon) a jeho prováděcí vyhláška č.31/1995 Sb., o Zákon č.256/2013 Sb. o katastru nemovitostí (katastrální zákon) a jeho prováděcí vyhlášky č.357/2013 Sb. (katastrální vyhláška), č.358/2014 Sb. (o poskytování údajů z katastru nemovitostí) a č.359/2014 Sb. (o stanovení vzoru formuláře pro podání návrhu na zahájení řízení o povolení vkladu). o Zákon č.359/1992 Sb. o zeměměřických a katastrálních orgánech, o Nařízení vlády č.430/2006 Sb. o stanovení geodetických referenčních systémů a státních mapových děl, závazných na území státu a zásadách jejich používání. Zeměměřické orgány: o Český úřad zeměměřický a katastrální je ústředním orgánem státní správy. V jeho čele stojí předseda (v současnosti Ing. Karel Večeře), kterého jmenuje a odvolává vláda ČR. ČÚZK je přímo podřízen vládě, ve které je zastoupen ministrem zemědělství. ČÚZK řídí: o 14 katastrálních úřadů (kraje), které dále řídí 105 katastrálních pracovišť a vykonávají především státní správu katastru nemovitostí ČR, správu zhušťovacích bodů a podrobných bodových polí, o 7 zeměměřických a katastrálních inspektorátů, které především kontrolují výkon správy katastru nemovitostí a dohlížejí na ověřování výsledků zeměměřických činností, o Zeměměřický úřad, který především vykonává správu geodetických základů ČR, včetně databázových souborů a správu základních a tematických státních mapových děl, o Výzkumný ústav geodetický, topografický a kartografický. 15 Definice základních pojmů: o Zeměměřictvím se rozumí souhrn geodetických, fotogrammetrických a kartografických činností, včetně technických činností v katastru nemovitostí (definice ze Zákona o zeměměřictví). o Geodézie je vědní obor, který pomocí geometrických a fyzikálních metod získává o Zemi údaje metrického a fyzikálního charakteru; je to současně technický obor, zjišťující geometrické údaje pro tvorbu map a pro potřeby jiných oborů (Terminologický slovník VÚGTK). Název je odvozen z řeckých slov geo – země a daiomai – dělím. Historický vývoj První zmínky o použití geodetických přístrojů a pomůcek pocházejí ze staveb zavlažovacích kanálů, pyramid, chrámů a paláců v Babyloně, Egyptě a Číně. Geodézie vznikala jako větev matematiky, hlavně u národů zabývajících se obděláváním půdy (skripta Geodézie1). Již ve starověku se ustálil názor, že tvar Země se blíží kouli. Z toho předpokladu vycházela všechna počáteční měření, která měla určit velikost Země, vyjadřovanou zpravidla délkou čtvrtiny její poledníkové kružnice (kvadrantu q). Vycházelo se z délky oblouku části poledníku a úhlu k tomuto oblouku příslušejícímu, tj. rozdílu zeměpisných šířek φ 2). Úměrou se vypočítala délka kvadrantu q: 4q : s = 360° : φ => q = s*360°/(4*φ) První pokus učinil Eratosthenes (276 -195 před n.l.) ze vzdálenosti kružnicového oblouku s mezi městy Syenou (Asuán) a Alexandrií. Syena ležela v blízkosti obratníku Raka a proto v době letního slunovratu paprsky Slunce v poledne směřovaly svisle do středu Země, takže stěny hluboké studny nevrhaly v tomto okamžiku žádný stín a dopadaly až na dno studny. Naproti tomu v Alexandrii dopadaly sluneční paprsky ve stejném okamžiku pod určitým úhlem φ, takže svislé předměty vrhaly stín (obr.3a). Úhel φ změřil Eratosthenes jako 1/50 celého kruhu přístrojem zvaným „skaphe“. Byla to dutá polokoule s tyčkou o délce rovné poloměru koule, upevněnou v jejím středu (obr.3b). Vzdálenosti kružnic od paty tyče (oblouky) v polokouli byly vyjádřeny dílem obvodu celého kruhu, tedy 360°/50. Vzdálenost mezi Syenou a Alexandrií, tj. oblouk poledníku, odhadl Eratosthenes podle zkušeností karavan z cest na 5000 stadií (1 stadion ≈ 185 m). Podle výše uvedené úměry činila délka kvadrantu v metrech q = 11 562 500 m. 16 Podobně postupoval později Poseidonos, který stanovil délku kvadrantu hodnotou 11 100 000 m i další (odkaz na skripta G1). Od roku 1615, kdy Holanďan Snellius poprvé použil pro určení délky poledníkového oblouku trojúhelníkové sítě (triangulace) se určovaly délky části poledníků tímto způsobem. Úkoly a rozdělení geodézie Geodézie je nauka, zabývající se určováním tvaru a rozměrů Země, ale i jednotlivých částí jejího fyzického povrchu a jejich znázorňováním. Základními úkony k jejich realizaci jsou měření, výpočty a zobrazování. Základními úkoly geodézie jsou: o o určení vzájemné polohy bodů na zemském povrchu nebo v prostoru, a to ve směru vodorovném i svislém, zobrazování těchto bodů vhodným způsobem do roviny, tj. na plánech a mapách. Pro splnění uvedených úkolů je třeba nejprve určit tvar a rozměry zemského tělesa jako celku, vybudovat na něm přesnou síť polohově a výškově určených bodů, tzv. „geodetických základů“. Touto činností se zabývá vyšší geodézie spolu s astronomií, geofyzikou a astrodynamikou. Geodetické základy se budují s ohledem na zakřivení Země na náhradních matematicky definovatelných tělesech, kterými jsou buď koule (v jednodušších případech) nebo rotační elipsoid. Rozdělení geodézie: Z vědeckého hlediska lze zařadit vědní obor geodézie do souboru věd matematickofyzikálních a technických a rozdělit na oblasti: o Základní geodézie, která zahrnuje podoblasti: Vyšší geodézie se zabývá určováním tvaru a rozměrů zemského tělesa s uvážením vlivu vnějšího tíhového pole Země a budováním geodetických základů. Geodetická astronomie je vědní obor zabývající se určováním zeměpisných souřadnic a azimutů na zemském povrchu pro geodetické účely na základě pozorování přirozených kosmických objektů. Fyzikální geodézie je část geodézie zabývající se fyzikálními vlastnostmi Země (především tíhovým polem) a jejich aplikacemi v geodézii. Kosmická geodézie řeší úlohy geodézie na základě pozorování jevů v kosmickém prostoru. o Geodézie technická (nižší) zahrnuje metody měření, výpočtů a zobrazování malých částí povrchu zemského, ve kterých je možno (v mezích požadované přesnosti) řešit polohové úlohy v rovině a při výškových pracích pokládat Zemi za kouli. o Inženýrská geodézie je souhrn geodetických metod a postupů pro účely průzkumu, projektování, výstavby nebo montáže a při užívání stavebních objektů a technologických zařízení. (Zákon o zeměměřictví) o Fotogrammetrie je vědní a technický obor o získávání spolehlivých informací o fyzických objektech a prostředí, zaznamenáváním, měřením a interpretací snímků a dále obor, zabývající se zjišťováním geometrických vlastností a polohy 17 objektů a jejich změn z fotografických měřických snímků a obrazových záznamů, pořízených buď pozemní, leteckou nebo družicovou kamerou. (Terminologický slovník VÚGTK, skripta Geodézie 1) o Katastr nemovitostí se zabývá geometrickým určením, soupisem a popisem nemovitostí, jehož součástí je evidence právních vztahů k těmto nemovitostem; je zároveň evidenčním nástrojem pro uskutečňování funkcí státu při ochraně právních vztahů a při využívání a ochraně nemovitostí. o Pozemkové úpravy jsou scelování, dělení, uspořádání pozemků, rozmístění druhů pozemků, arondace (úprava) hranic a s tím související provádění terénních, vodohospodářských, protierozních, komunikačních a jiných opatření. Do geografických věd se řadí kartografie o Kartografie je vědní a technický obor zabývající se zobrazováním Země, kosmu, kosmických těles a jejich částí, objektů a jevů na nich a jejich vztahů ve formě kartografických děl. Zároveň se tím rozumí též soubor činností při zpracování a využívání kartografických děl. Prioritní součástí je kartografie matematická, jejíž hlavní úlohou je převod údajů z referenční plochy do roviny pomocí kartografických zobrazení (Terminologický slovník VÚGTK). 18